KR101367724B1 - 신발의 충격 테스트장치 - Google Patents

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KR101367724B1
KR101367724B1 KR1020120102751A KR20120102751A KR101367724B1 KR 101367724 B1 KR101367724 B1 KR 101367724B1 KR 1020120102751 A KR1020120102751 A KR 1020120102751A KR 20120102751 A KR20120102751 A KR 20120102751A KR 101367724 B1 KR101367724 B1 KR 101367724B1
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shoes
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김성옥
문광섭
송현수
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한국신발피혁연구원
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Abstract

본 발명은 신발의 충격 테스트장치에 관한 것으로서, 포스 플랫폼(force platform)이 구비되는 로봇 케이싱(robot casing); 테스트 대상의 신발이 착탈 가능하게 결합되고 상기 포스 플랫폼 상에서 가압되며, 상기 신발의 충격 테스트를 위한 적어도 하나의 센서가 일측에 결합되는 더미(dummy); 상기 더미를 지지하는 더미 서포트(dummy support); 상기 더미 서포트와 부분적으로 연결되며, 상기 포스 플랫폼 상에서 상기 더미의 보행을 위하여 상기 더미를 업/다운(up/down) 구동시키는 업/다운 구동부(up/down generator); 및 상기 더미에 마련되는 상기 센서의 센싱 정보에 기초하여 상기 신발을 통해 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석하는 충격 분석 컨트롤러를 포함한다.

Description

신발의 충격 테스트장치{IMPACT TEST DEVICE FOR SHOES}
본 발명은, 신발의 충격 테스트장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 신발의 하강속도, 지면에 대한 신발의 충격량, 반복회수 등의 항목을 용이하고 효과적으로 테스트할 수 있으며, 이에 따라 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석해 충격 흡수효과를 종합적으로 검증할 수 있는 신발의 충격 테스트장치에 관한 것이다.
인간에게 있어 보행의 중요성은 대단히 크다. 비단, 건강을 위해 걷거나 뛸 때의 운동처방을 비롯하여 신발 등의 제조 시에도 보행은 상당히 과학적인 요소로서 가미된다.
예컨대, 유명한 마라토너의 경우에는 그 자신의 보행 상태에 맞게 신발을 별도로 제작하기도 하는 등 실질적으로 인체보행은 건강상의 이유뿐만 아니라 신발의 제조적인 측면에도 널리 영향을 미칠 수 있다.
한편, 근래에 출시되고 있는 신발, 특히 운동화의 경우에는 충격을 과연 어느 정도 흡수하느냐가 관심사이다.
따라서 신발을 제조할 때는 해당 신발의 용도에 맞게 신발의 하강속도, 지면에 대한 신발의 충격량, 반복회수 등의 항목을 면밀하게 테스트할 필요가 있으며, 이를 통해 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석해 충격 흡수효과를 종합적으로 검증해야 한다.
그런데, 아직까지는 신발의 충격 테스트장치가 개발되어 있지 않기 때문에 신발의 하강속도, 지면에 대한 신발의 충격량, 반복회수 등의 항목을 테스트할 수 없었으며, 이에 따라 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석해 충격 흡수효과를 종합적으로 검증할 수 없었으므로 이와 관련된 연구 개발이 시급하다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2007-0041942호 대한민국특허청 출원번호 제10-2008-0133917호
본 발명의 목적은, 신발의 하강속도, 지면에 대한 신발의 충격량, 반복회수 등의 항목을 용이하고 효과적으로 테스트할 수 있으며, 이에 따라 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석해 충격 흡수효과를 종합적으로 검증할 수 있는 신발의 충격 테스트장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 포스 플랫폼(force platform)이 구비되는 로봇 케이싱(robot casing); 테스트 대상의 신발이 착탈 가능하게 결합되고 상기 포스 플랫폼 상에서 가압되며, 상기 신발의 충격 테스트를 위한 적어도 하나의 센서가 일측에 결합되는 더미(dummy); 상기 더미를 지지하는 더미 서포트(dummy support); 상기 더미 서포트와 부분적으로 연결되며, 상기 포스 플랫폼 상에서 상기 더미의 보행을 위하여 상기 더미를 업/다운(up/down) 구동시키는 업/다운 구동부(up/down generator); 및 상기 더미에 마련되는 상기 센서의 센싱 정보에 기초하여 상기 신발을 통해 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석하는 충격 분석 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 신발의 충격 테스트장치에 의해 달성된다.
상기 센서는 로드 셀(road cell) 또는 압력 센서(pressure sensor)로서 상기 더미의 바닥 영역에 배치될 수 있다.
상기 센서는 상기 더미의 바닥 영역에 매입될 수 있다.
상기 업/다운 구동부는, 상기 더미의 업/다운 동작을 위한 동력을 제공하는 업/다운 서보 액추에이터; 상기 업/다운 서보 액추에이터에 의해 정역 방향으로 회전되는 업/다운 볼스크루; 및 상기 업/다운 볼스크루에 의해 업/다운 동작되되 일측에서 상기 더미 서포트와 연결되는 업/다운 프레임을 포함할 수 있다.
상기 업/다운 프레임은, 상기 더미 쪽에 배치되는 넓은 판상체로서의 제1 업/다운 플레이트; 및 상기 제1 업/다운 플레이트와 연결되되 상기 제1 업/다운 플레이트의 중앙 영역에서 다단으로 배치되는 제2 업/다운 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 업/다운 구동부는, 상기 업/다운 프레임의 업/다운 동작을 가이드하는 업/다운 가이드부를 더 포함할 수 있다.
상기 업/다운 가이드부는, 양단부가 제1 고정 플레이트와 상기 포스 플랫폼에 연결되어 상기 제1 업/다운 플레이트의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제1 업/다운 가이드부; 및 양단부가 제2 고정 플레이트와 상기 제2 업/다운 플레이트에 연결되어 상기 제2 업/다운 플레이트의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제2 업/다운 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 고정 플레이트는 고정 브래킷에 의해 상호 연결될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 고정 플레이트 사이에는 상기 제2 업/다운 가이드부와 함께 동작되는 업/다운 가이드 플레이트가 더 마련될 수 있다.
상기 더미 서포트는, 상기 더미와 직결되는 더미 샤프트; 및 상기 더미 샤프트의 단부에 마련되며, 상기 신발의 앞꿈치와 뒤꿈치 중에서 어느 일측이 상기 포스 플랫폼 상에 접촉 가압될 수 있도록 상기 더미를 회전시키는 힌지를 포함할 수 있다.
상기 힌지는, 고정부; 및 상기 고정부에 대해 상대 회전되는 회전부를 포함할 수 있다.
상기 힌지는 전동형 힌지일 수 있으며, 상기 로봇 케이싱을 하부에서 지지하는 푸트부; 및 상기 로봇 케이싱의 일측에 배치되는 제어반을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 신발의 하강속도, 지면에 대한 신발의 충격량, 반복회수 등의 항목을 용이하고 효과적으로 테스트할 수 있으며, 이에 따라 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석해 충격 흡수효과를 종합적으로 검증할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신발의 충격 테스트장치의 측면 구조도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구조도이다.
도 3은 도 2의 요부 확대 사시도이다.
도 4 및 도 5는 신발의 충격 테스트 과정을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신발의 충격 테스트장치의 블록다이어그램이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신발의 충격 테스트장치의 측면 구조도, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구조도, 도 3은 도 2의 요부 확대 사시도, 도 4 및 도 5는 신발의 충격 테스트 과정을 개략적으로 도시한 도면들, 그리고 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신발의 충격 테스트장치의 블록다이어그램이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신발의 충격 테스트장치는 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석해 충격 흡수효과를 종합적으로 검증할 수 있도록 한 일종의 보행로봇으로서, 포스 플랫폼(force platform, 111)이 구비되는 로봇 케이싱(robot casing, 110), 더미(dummy, 120), 더미 서포트(dummy support, 130), 업/다운 구동부(up/down generator, 140), 그리고 충격 분석 컨트롤러(180)를 포함한다.
로봇 케이싱(110)은 장비의 외관을 형성한다. 주로 내부식성을 갖는 스테인리스 스틸 재질로 제작될 수 있다.
로봇 케이싱(110)의 하부에는 지면에 대해 로봇 케이싱(110)을 지지하는 푸트부(112a,112b)가 마련된다. 푸트부(112a,112b) 중 하나는 구름 이동용 푸트부(112a)이고, 다른 하나는 스토퍼용 푸트부(112b)이다.
로봇 케이싱(110)의 일측 상부에는 제어반(113)이 배치된다. 제어반(113)의 입력수단(114)을 통해 본 실시예의 충격 테스트장치에 대한 제어를 진행할 수 있다. 진행된 결과값들은 모니터(115)로 출력될 수 있다.
더미(120)는 신발(도 4 및 도 5 참조)이 착탈 가능하게 결합되는 부분으로서, 포스 플랫폼(111) 상에서 보행된다. 물론, 더미(120)의 보행은 아래의 구성들에 의해 가능해진다.
더미(120)에는 신발의 충격 테스트를 위한 적어도 하나의 센서(170)가 마련된다. 이때의 센서(170)는 로드 셀(road cell) 또는 압력 센서(pressure sensor)일 수 있는데, 더미(120)의 바닥 영역에 매입될 수 있다.
이처럼 센서(170)가 더미(120)의 바닥 영역에 매입되는 경우, 도 4 및 도 5처럼 더미(120)에 신발을 끼울 때, 센서(170)가 자리 이탈되는 현상을 예방할 수 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 센서(170)가 더미(120)의 바닥 영역에서 돌출되게 배치될 수도 있을 것이다.
더미 서포트(130)는 더미(120)를 지지하는 구조체이다. 더미 서포트(130)는 더미(120)와 직결되는 더미 샤프트(131)와, 더미 샤프트(131)의 단부에 마련되는 힌지(132)를 포함한다.
이때, 힌지(132)는 고정부(133)와, 고정부(133)에 대해 상대 회전되는 회전부(134)를 포함할 수 있다.
도면에는 힌지(132)가 개략적으로 도시되어 있지만 힌지(132)는 동력에 의해 동작되는 전동형 힌지(132)일 수 있다. 이처럼 힌지(132)가 전동형으로 마련되는 경우, 본 실시예처럼 신발의 앞꿈치에 대한 충력 테스트를 진행한 후에 곧이어 신발의 뒤꿈치에 대한 충력 테스트를 자동으로 진행하기에 유리할 수 있다. 하지만, 힌지(132)가 수동형이라면 신발의 앞꿈치에 대한 충력 테스트를 진행한 후에 작업자가 신발을 반대로 기울여 두고 신발의 뒤꿈치에 대한 충력 테스트를 진행하면 된다.
업/다운 구동부(140)는 더미 서포트(130)와 부분적으로 연결되며, 포스 플랫폼(111) 상에서 더미(120)의 보행을 위하여 더미(120)를 업/다운(up/down) 구동시키는 역할을 한다.
업/다운 구동부(140)는, 더미(120)의 업/다운 동작을 위한 동력을 제공하는 업/다운 서보 액추에이터(141)와, 업/다운 서보 액추에이터(141)에 의해 정역 방향으로 회전되는 업/다운 볼스크루(142)와, 업/다운 볼스크루(142)에 의해 업/다운 동작되되 일측에서 더미 서포트(130)와 연결되는 업/다운 프레임(143)을 포함한다.
업/다운 서보 액추에이터(141) 대신에 다른 구동 수단, 예컨대 일반 모터나 실린더를 사용하는 것을 고려해볼 수도 있으나 본 실시예의 하지로봇의 인체보행을 정확하게 재현해야 하기 때문에 비교적 정밀한 서보모터 등으로 적용하는 것이 바람직할 것이다.
서보모터와 업/다운 볼스크루(142)의 조합은 선형이동이 정밀하게 제어될 수 있어 측정치의 정확도와 신뢰도를 높이는 데에 보다 유리할 수 있다.
업/다운 서보 액추에이터(141)는 후술할 제2 고정 플레이트(148)에 대해 일정 높이 이격 지지된다. 즉 지지판(155)에 서보 액추에이터(141)가 지지된 상태에서 지지판(155)이 다수의 이격 다리(156)에 의해 제2 고정 플레이트(148)에 고정된 구조를 갖는다.
업/다운 프레임(143)은 더미(120) 쪽에 배치되는 넓은 판상체로서의 제1 업/다운 플레이트(144)와, 제1 업/다운 플레이트(144)와 연결되되 제1 업/다운 플레이트(144)의 중앙 영역에서 다단으로 배치되는 제2 업/다운 플레이트(145)를 포함한다.
본 실시예의 경우, 제1 업/다운 플레이트(144)와 제2 업/다운 플레이트(145)가 분리되어 있지만 이들이 함께 동작된다는 점을 감안할 때, 제1 업/다운 플레이트(144)와 제2 업/다운 플레이트(145)는 하나의 몸체로 된 일체형 구조물일 수도 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 업/다운 구동부(140)는 더미 서포트(130)와 부분적으로 연결되며, 포스 플랫폼(111) 상에서 더미(120)의 보행을 위하여 더미(120)를 업/다운 구동시키는 역할을 하는데, 이때에 틸팅 구동부(170) 역시 업/다운 구동부(140)와 함께 업/다운 구동된다.
이처럼 업/다운 구동부(140)의 동작 시 많은 구조물들이 함께 업/다운 구동되기 때문에 업/다운 동작을 안정적으로 구현시키기 위해 업/다운 가이드부(146)가 더 마련된다.
다시 말해, 업/다운 가이드부(146)는 업/다운 프레임(143)의 업/다운 동작을 가이드하는 역할을 한다.
이러한 역할을 담당하는 업/다운 가이드부(146)는, 양단부가 제1 고정 플레이트(147)와 포스 플랫폼(111)에 연결되어 제1 업/다운 플레이트(144)의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제1 업/다운 가이드부(149)와, 양단부가 제2 고정 플레이트(148)와 제2 업/다운 플레이트(145)에 연결되어 제2 업/다운 플레이트(145)의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제2 업/다운 가이드부(150)를 포함한다.
이때, 제1 및 제2 고정 플레이트(147,148)는 고정 브래킷(151)에 의해 상호 연결된다. 그리고 제1 및 제2 고정 플레이트(147,148) 사이에는 제2 업/다운 가이드부(150)와 함께 동작되는 업/다운 가이드 플레이트(152)가 마련된다.
업/다운 가이드 플레이트(152) 상에는 로드 셀(road cell, 153)이 마련된다. 로드 셀(153)은 더미(120)가 포스 플랫폼(111) 상을 디딜 때의 중량(압력)을 체크한다.
마지막으로, 충격 분석 컨트롤러(180)는 더미(120)에 마련되는 센서(170)의 센싱 정보에 기초하여 신발을 통해 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석하는 역할을 한다. 이와 같은 분석은 신발의 하강속도, 지면에 대한 신발의 충격량, 반복회수 등의 항목을 면밀하게 검토 종합한 후에 산술될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 신발의 충격 테스트장치의 작용에 대해 간략하게 설명한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 더미(120)에 테스트 대상의 신발을 착용한 후, 업/다운 구동부(140)를 동작시킨다.
그러면, 업/다운 구동부(140)의 동작에 의해 신발의 앞꿈치가 도 4처럼 포스 플랫폼(111) 상에 미리 결정된 압력으로 가압되거나 도 5처럼 포스 플랫폼(111)으로부터 이격되는 동작을 반복한다.
이와 같은 동작이 반복될 때, 더미(120)에 마련되는 센서(170)는 신발의 하강속도, 포스 플랫폼(111)에 대한 신발의 충격량, 반복회수 등의 항목을 감지하게 되고, 감지된 값은 충격 분석 컨트롤러(180)로 전송된다.
충격 분석 컨트롤러(180)는 앞서 기술한 것처럼 센서(170)로부터의 전송된 정보, 즉 신발의 하강속도, 포스 플랫폼(111)에 대한 신발의 충격량, 반복회수 등의 항목을 비교 분석, 종합하여 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석하게 되며, 이의 결과는 모니터(115)로 출력됨으로써 해당 신발에 대한 충격 흡수효과를 종합적으로 검증할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 신발의 하강속도, 포스 플랫폼(111)에 대한 신발의 충격량, 반복회수 등의 항목을 용이하고 효과적으로 테스트할 수 있으며, 이에 따라 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석해 충격 흡수효과를 종합적으로 검증할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 로봇 케이싱 111 : 포스 플랫폼
112a,112b : 푸트부 113 : 제어반
114 : 입력수단 115 : 모니터
120 : 더미 130 : 더미 서포트
131 : 더미 샤프트 132 : 힌지
133 : 고정부 134 : 회전부
140 : 업/다운 구동부 141 : 업/다운 서보 액추에이터
142 : 업/다운 볼스크루 143 : 업/다운 프레임
144 : 제1 업/다운 플레이트 145 : 제2 업/다운 플레이트
146 : 업/다운 가이드부 147 : 제1 고정 플레이트
148 : 제2 고정 플레이트 149 : 제1 업/다운 가이드부
150 : 제2 업/다운 가이드부 151 : 고정 브래킷
152 : 업/다운 가이드 플레이트 170 : 센서
180 : 충격 분석 컨트롤러

Claims (11)

  1. 포스 플랫폼(force platform)이 구비되는 로봇 케이싱(robot casing);
    테스트 대상의 신발이 착탈 가능하게 결합되고 상기 포스 플랫폼 상에서 가압되며, 상기 신발의 충격 테스트를 위한 적어도 하나의 센서가 일측에 결합되는 더미(dummy);
    상기 더미를 지지하는 더미 서포트(dummy support);
    상기 더미 서포트와 부분적으로 연결되며, 상기 포스 플랫폼 상에서 상기 더미의 보행을 위하여 상기 더미를 업/다운(up/down) 구동시키는 업/다운 구동부(up/down generator); 및
    상기 더미에 마련되는 상기 센서의 센싱 정보에 기초하여 상기 신발을 통해 인체에 전달되는 충격량을 체크·분석하는 충격 분석 컨트롤러를 포함하며,
    상기 업/다운 구동부는,
    상기 더미의 업/다운 동작을 위한 동력을 제공하는 업/다운 서보 액추에이터;
    상기 업/다운 서보 액추에이터에 의해 정역 방향으로 회전되는 업/다운 볼스크루; 및
    상기 업/다운 볼스크루에 의해 업/다운 동작되되 일측에서 상기 더미 서포트와 연결되는 업/다운 프레임을 포함하며,
    상기 업/다운 프레임은,
    상기 더미 쪽에 배치되는 넓은 판상체로서의 제1 업/다운 플레이트; 및
    상기 제1 업/다운 플레이트와 연결되되 상기 제1 업/다운 플레이트의 중앙 영역에서 다단으로 배치되는 제2 업/다운 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 신발의 충격 테스트장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 로드 셀(road cell) 또는 압력 센서(pressure sensor)로서 상기 더미의 바닥 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 신발의 충격 테스트장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 더미의 바닥 영역에 매입되는 것을 특징으로 하는 신발의 충격 테스트장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 업/다운 구동부는,
    상기 업/다운 프레임의 업/다운 동작을 가이드하는 업/다운 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신발의 충격 테스트장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 업/다운 가이드부는,
    양단부가 제1 고정 플레이트와 상기 포스 플랫폼에 연결되어 상기 제1 업/다운 플레이트의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제1 업/다운 가이드부; 및
    양단부가 제2 고정 플레이트와 상기 제2 업/다운 플레이트에 연결되어 상기 제2 업/다운 플레이트의 업/다운 동작을 가이드하는 다수의 제2 업/다운 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신발의 충격 테스트장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 고정 플레이트는 고정 브래킷에 의해 상호 연결되며,
    상기 제1 및 제2 고정 플레이트 사이에는 상기 제2 업/다운 가이드부와 함께 동작되는 업/다운 가이드 플레이트가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 신발의 충격 테스트장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 더미 서포트는,
    상기 더미와 직결되는 더미 샤프트; 및
    상기 더미 샤프트의 단부에 마련되며, 상기 신발의 앞꿈치와 뒤꿈치 중에서 어느 일측이 상기 포스 플랫폼 상에 접촉 가압될 수 있도록 상기 더미를 회전시키는 힌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 신발의 충격 테스트장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 힌지는,
    고정부; 및
    상기 고정부에 대해 상대 회전되는 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신발의 충격 테스트장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 힌지는 전동형 힌지이며,
    상기 로봇 케이싱을 하부에서 지지하는 푸트부; 및
    상기 로봇 케이싱의 일측에 배치되는 제어반을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신발의 충격 테스트장치.
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