KR101492226B1 - 축방향 왕복 운동 장치 - Google Patents

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Abstract

축방향 왕복 운동 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 축방향 왕복 운동 장치는 축 회전력을 발생시키는 모터부, 축방향으로 편심되게 돌출된 회전캠이 형성되어 축을 중심으로 회전 가능하도록 모터부에 결합되는 회전부, 회전부의 회전 시 회전캠과의 접촉 압력이 변화되도록 일면에 회전캠의 회전 궤적과 대응되는 원형의 경사면이 형성되는 샤프트부, 샤프트부를 회전부 방향으로 가압하는 가압부 및 샤프트부의 축방향 이외의 운동을 제한하도록 샤프트부의 외주면을 커버하는 하우징부를 포함한다.

Description

축방향 왕복 운동 장치{AXIAL RECIPROCATING APPARATUS}
본 발명은 축방향 왕복 운동 장치에 관한 것이다.
최근 미용 및 의료 기기에 적용을 위한 진동 장치, 즉 축방향으로 왕복 운동하는 장치의 수요가 증가하고 있다. 예를 들어, 진동을 통한 타격을 이용한 마사지기 또는 진동을 통한 침습을 통한 문신기 등 다양한 분야에서 축방향 왕복 운동 장치가 활용되고 있는 실정이다.
그러나, 일반적인 장치의 경우 진동 모터에 의한 떨림을 주 작동원으로 하고 있다는 점에서, 원하는 부위에 대한 타격감이 저하되고 타격이 아닌 진동의 느낌만 주게 되는 등 원하는 기기의 효과를 충분히 기대할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 각종 장치의 소형화 및 경량화 추세에 따라, 축방향 왕복 운동 장치의 소형화 및 경량화를 위해서는 축방향 왕복 운동 장치의 구조를 보다 단순화 할 필요가 있다고 할 수 있다.
또한, 기본적인 기능 이외에도 편의 기능 또는 부가 기능을 충분히 확보하는 것이 제품의 경쟁력과 직결될 수 있다는 점에서, 저소음이고 고효율을 발휘할 수 있는 축방향 왕복 운동 장치에 대한 개발이 필요한 실정이다.
한국공개특허 제10-2012-0095266호 (2012. 08. 28. 공개)
본 발명의 실시예는 단순한 구조를 가지면서도 고효율을 발휘할 수 있는 축방향 왕복 운동 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 축 회전력을 발생시키는 모터부, 축방향으로 편심되게 돌출된 회전캠이 형성되어 축을 중심으로 회전 가능하도록 모터부에 결합되는 회전부, 회전부의 회전 시 회전캠과의 접촉 압력이 변화되도록 일면에 회전캠의 회전 궤적과 대응되는 원형의 경사면이 형성되는 샤프트부, 샤프트부를 회전부 방향으로 가압하는 가압부 및 샤프트부의 축방향 이외의 운동을 제한하도록 샤프트부의 외주면을 커버하는 하우징부를 포함하는 축방향 왕복 운동 장치가 제공된다.
여기서, 축방향 왕복 운동 장치는 하우징부의 단부에 대하여 샤프트부를 가이드하도록 하우징부와 샤프트부 사이에 개재되는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
가이드부는 연성 재질로 이루어져 하우징부의 단부와 샤프트부의 외주면 사이에 개재될 수 있다.
샤프트부는 회전캠을 수용할 수 있도록 일면이 개방된 중공 내부에 경사면이 형성되고 외주면이 하우징부의 내주면을 따라 슬라이딩 가능한 지지체 및 지지체로부터 하우징부의 외부로 돌출 가능한 돌출체를 포함할 수 있다.
하우징부는 내주면이 타원 형상으로 형성되고, 샤프트부는 지지체의 외주면이 하우징부의 내주면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
샤프트부는 지지체의 외주면에 요철이 형성될 수 있다.
가압부는 돌출체가 삽입되어 지지체와 하우징부 사이에 개재되는 코일 스프링을 포함할 수 있다.
그리고, 샤프트부는 틸팅이 가능하도록 돌출체로부터 연장되는 틸팅체 및 탄성 재질로 이루어져 돌출체와 틸팅체 사이에 개재되는 탄성체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 회전캠과 경사면의 접촉 압력 변화에 따라 샤프트부를 왕복 운동 시킬 수 있으므로, 단순한 구조를 가지면서도 고효율을 발휘할 수 있는 축방향 왕복 운동 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치를 나타낸 분해 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치의 작동 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치에서 회전캠 및 경사면을 보다 상세히 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치에서 샤프트부 및 하우징부의 결합 상태를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치를 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 축방향 왕복 운동 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치를 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치를 나타낸 분해 사시도이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치의 작동 상태를 나타낸 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치에서 회전캠 및 경사면을 보다 상세히 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치에서 샤프트부 및 하우징부의 결합 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)는 모터부(100), 회전부(200), 샤프트부(300), 가압부(400) 및 하우징부(500)를 포함하고, 가이드부(600)를 더 포함할 수 있다.
한편, 이하에서는 설명의 편의를 위해 도 1 내지 도 6에 도시된 방향을 중심으로 설명하도록 하며, 이러한 방향에 대한 기재 내용이 본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)의 구성요소를 한정하는 것은 아니다.
모터부(100)는 축(110) 회전력을 발생시키는 부분으로, 본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)를 왕복 운동 시킬 수 있는 구동력을 제공할 수 있다. 이 경우, 모터부(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 축(110)이 돌출되게 형성되어 후술할 회전부(200)가 결합될 수 있다.
한편, 모터부(100)는 별도의 외부 전원 또는 내장 배터리 등에 연결되어 축(110) 회전력을 발생시키기 위한 전원을 공급받도록 구성될 수 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
회전부(200)는 축방향으로 편심되게 돌출된 회전캠(210)이 형성되어 축(110)을 중심으로 회전 가능하도록 모터부(100)에 결합되는 부분이고, 샤프트부(300)는 회전부(200)의 회전 시 회전캠(210)과의 접촉 압력이 변화되도록 일면에 회전캠(210)의 회전 궤적과 대응되는 원형의 경사면(311)이 형성되는 부분이다.
이로 인해, 회전부(200)의 회전 시 샤프트부(300)를 축방향으로 밀어내도록 회전부(200)가 샤프트부(300)에 압력을 가할 수 있다.
구체적으로, 회전캠(210)은 도 5에 도시된 바와 같이, 일부분이 편심되게 하방향으로 돌출된 구조로서, 회전 시 샤프트부(300)와 접촉되는 위치가 변화할 수 있다. 그리고, 경사면(311)은 도 5에 도시된 바와 같이, 회전캠(210)의 회전 궤적과 대응되게 원형으로 형성된 부분으로서 원형의 둘레를 따라 높이가 변하도록 경사진 면일 수 있다.
이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전캠(210)이 회전하는 과정에서 경사면(311)의 가장 높은 부분과 접촉된다면 회전캠(210)이 샤프트부(300)를 최대한으로 밀어내도록 접촉 압력을 가할 수 있다.
반면, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전캠(210)이 회전하는 과정에서 경사면(311)의 가장 낮은 부분과 접촉된다면 회전캠(210)이 샤프트부(300)를 최소한으로 밀어내도록 접촉 압력을 가할 수 있다.
따라서, 모터부(100)에 의해 회전캠(210)이 지속적으로 회전하여 도 3 및 도 4의 상태가 반복되는 것을 통해, 샤프트부(300)를 축방향으로 밀어내는 접촉 압력이 주기적으로 변화될 수 있다.
가압부(400)는 샤프트부(300)를 회전부(200) 방향으로 가압하는 부분으로, 샤프트부(300)에 일정한 압력을 가함으로써 회전캠(210)이 샤프트부(300)를 밀어내는 압력이 줄어들수록 샤프트부(300)를 회전캠(210) 방향으로 밀어올릴 수 있다.
이로 인해, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전캠(210)이 샤프트부(300)를 최대한으로 밀어내도록 접촉 압력을 가하는 경우에는 가압부(400)에서 샤프트부(300)를 밀어올리기 위한 힘을 축적하고 있을 수 있다.
반면, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전캠(210)이 샤프트부(300)를 최소한으로 밀어내도록 접촉 압력을 가하는 경우에는 가압부(400)에서 샤프트부(300)를 최대한으로 밀어올릴 수 있다.
따라서, 샤프트부(300)는 회전캠(210)의 회전 시 회전캠(210)에 의해 밀어내지는 압력과 가압부(400)에 의해 밀어올려지는 압력을 통해 축방향으로 왕복 운동할 수 있다.
하우징부(500)는 샤프트부(300)의 축방향 이외의 운동을 제한하도록 샤프트부(300)의 외주면을 커버하는 부분으로, 본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)의 외관을 형성할 수 있다.
만약, 회전부(200)의 회전 시 샤프트부(300)가 함께 회전하거나 횡방향으로 유동이 발생한다면 샤프트부(300)의 축방향을 따른 왕복 운동이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.
따라서, 하우징부(500)는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 샤프트부(300)의 외주면을 커버한 상태로 모터부(100)에 결합되어 샤프트부(300)가 축방향으로만 운동하도록 할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)는 회전캠(210)과 경사면(311)의 접촉 압력 변화에 따라 샤프트부(300)를 왕복 운동 시킬 수 있으므로, 축방향 왕복 운동 장치(1000)의 구조를 보다 단순화하여 소형으로 제작이 가능해지는 등 활용 분야를 더욱 다양화 할 수 있다.
또한, 모터부(100)의 축(110)과 샤프트부(300)의 왕복 운동축이 동일 선상에 위치하게 되어 힘의 전달 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 회전 운동을 축방향의 왕복 운동으로 전환할 때 필연적으로 발생할 수 있는 소음을 상대적으로 줄일 수 있다.
가이드부(600)는 하우징부(500)의 단부에 대하여 샤프트부(300)를 가이드하도록 하우징부(500)와 샤프트부(600) 사이에 개재되는 부분으로, 샤프트부(300)의 왕복 운동을 보다 안정화할 수 있다.
구체적으로, 샤프트부(300)의 외경이 하우징부(500)의 내경과 동일하다면 샤프트부(300)의 왕복 운동 시 마찰이 발생하는 등 효율이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.
그러므로, 샤프트부(300)의 외경은 하우징부(500)의 내경보다 일정 부분 작게 형성하는 것이 바람직하나, 이 경우, 샤프트부(300)와 하우징부(500)간에 유격이 발생하여 축방향 이외의 유동이 발생할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)는 가이드부(600)를 통해 하우징부(500)의 단부에 대하여 샤프트부(300)를 가이드함으로써, 샤프트부(300)의 왕복 운동 시 축방향 이외의 유동을 최소화하여 보다 안정적인 운동을 구현할 수 있다.
여기서, 가이드부(600)는 연성 재질로 이루어져 하우징부(500)의 단부와 샤프트부(300)의 외주면 사이에 개재될 수 있다. 즉, 가이드부(600)는 샤프트부(300)의 왕복 운동 시 하우징부(500)의 단부와 샤프트부(300) 사이의 충격을 완화하면서도 기밀성을 더욱 높일 수 있도록 연성 재질로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)의 소음 발생을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 마찰 내지 충격 등에 의한 파손 내지 손상을 최소화할 수 있다.
본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)에서, 샤프트부(300)는 회전캠(210)을 수용할 수 있도록 일면이 개방된 중공 내부에 경사면(311)이 형성되고 외주면이 하우징부(500)의 내주면을 따라 슬라이딩 가능한 지지체(310) 및 지지체(310)로부터 하우징부(500)의 외부로 돌출 가능한 돌출체(320)를 포함할 수 있다.
즉, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 샤프트부(300)는 단면 직경이 변화되는 지지체(310) 및 돌출체(320)를 포함하여, 최소한의 부분만으로 하우징부(500)의 내주면을 따라 슬라이딩되도록 할 수 있다.
이로 인해, 샤프트부(300)가 축방향으로 왕복 운동하는데 지장이 없는 한도 내에서 샤프트부(300)와 하우징부(500)간의 마찰을 줄여 힘의 전달 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)에서, 하우징부(500)는 내주면이 타원 형상으로 형성되고, 샤프트부(300)는 지지체(310)의 외주면이 하우징부(500)의 내주면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 하우징부(500)는 내주면이 타원 형상으로 형성되고, 그에 대응되도록 외주면이 형성되는 샤프트부(300)가 하우징부(500)에 삽입되어, 회전부(200)의 회전 시 샤프트부(300)가 회전하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 타원 형상으로 형성되는 구성을 개시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 하우징부(500)는 내주면이 다각형 형상 또는 쐐기 형상으로 형성되고 샤프트부(300)의 외주면이 그에 대응되는 형상으로 형성되는 등, 샤프트부(300)의 회전을 방지할 수 있도록 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)에서, 샤프트부(300)는 지지체(310)의 외주면에 요철이 형성될 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 지지체(310)의 외주면에 요철이 형성되어, 지지체(310)의 외주면이 하우징부(500)의 내주면과 복수의 지점에서 접하여 안정적인 지지가 이루어지도록 함과 동시에 마찰면적을 최소화하여 왕복 운동 효율을 극대화할 수 있다.
본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)에서, 가압부(400)는 돌출체(320)가 삽입되어 지지체(310)와 하우징부(500) 사이에 개재되는 코일 스프링(410)을 포함할 수 있다.
즉, 코일 스프링(410)은 지지체(310)와 하우징부(500) 사이에 개재되어 탄성력을 통해 일정한 압력으로 샤프트부(300)를 밀어올릴 수 있다. 그리고, 이 경우에 돌출체(320)가 코일 스프링(410)에 삽입되도록 구성하여 본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)의 구조를 보다 단순화하고 소형화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(2000)에서, 샤프트부(300)는 틸팅이 가능하도록 돌출체(320)로부터 연장되는 틸팅체(330) 및 탄성 재질로 이루어져 돌출체(320)와 틸팅체(330) 사이에 개재되는 탄성체(340)를 더 포함할 수 있다.
즉, 샤프트부(300)는 돌출체(320)의 단부에 틸팅체(330)가 연장 결합되고, 돌출체(320)와 틸팅체(330) 사이에 탄성 재질의 탄성체(340)가 개재되어 돌출체(320)에 대한 틸팅체(330)의 각도 변경이 가능할 수 있다.
예를 들어, 본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(2000)를 통해 마사지를 하는 경우, 신체의 각 굴곡된 부위에 따라 샤프트부(300)의 각도가 적절하게 변경될 필요가 있다.
이에 따라 본 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(2000)는 탄성체(340)의 탄성을 통해 틸팅체(330)가 자유롭게 틸팅될 수 있으므로, 다양한 굴곡 내지 각도에 샤프트부(300)가 적절하게 대응될 수 있어, 보다 효율적이고 사용이 용이한 축방향 왕복 운동 장치(2000)를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(2000)는 상술한 구성을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 왕복 운동 장치(1000)의 주요 구성과 동일 내지 유사하므로, 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 모터부
110: 축
200: 회전부
210: 회전캠
300: 샤프트부
310: 지지체
311: 경사면
320: 돌출체
330: 틸팅체
340: 탄성체
400: 가압부
410: 코일 스프링
500: 하우징부
600: 가이드부
1000, 2000: 축방향 왕복 운동 장치

Claims (8)

  1. 축 회전력을 발생시키는 모터부;
    축방향으로 편심되게 돌출된 회전캠이 형성되어 상기 축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 모터부에 결합되는 회전부;
    상기 회전부의 회전 시 상기 회전캠과의 접촉 압력이 변화되도록 일면에 상기 회전캠의 회전 궤적과 대응되는 원형의 경사면이 형성되는 샤프트부;
    상기 샤프트부를 상기 회전부 방향으로 가압하는 가압부;
    상기 샤프트부의 상기 축방향 이외의 운동을 제한하도록 상기 샤프트부의 외주면을 커버하는 하우징부; 및
    상기 하우징부의 단부에 대하여 상기 샤프트부를 가이드하도록 상기 하우징부와 상기 샤프트부 사이에 개재되는 가이드부;
    를 포함하는 축방향 왕복 운동 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부는 연성 재질로 이루어져 상기 하우징부의 단부와 상기 샤프트부의 외주면 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 축방향 왕복 운동 장치.
  4. 축 회전력을 발생시키는 모터부;
    축방향으로 편심되게 돌출된 회전캠이 형성되어 상기 축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 모터부에 결합되는 회전부;
    상기 회전부의 회전 시 상기 회전캠과의 접촉 압력이 변화되도록 일면에 상기 회전캠의 회전 궤적과 대응되는 원형의 경사면이 형성되는 샤프트부;
    상기 샤프트부를 상기 회전부 방향으로 가압하는 가압부; 및
    상기 샤프트부의 상기 축방향 이외의 운동을 제한하도록 상기 샤프트부의 외주면을 커버하는 하우징부;를 포함하고,
    상기 샤프트부는
    상기 회전캠을 수용할 수 있도록 일면이 개방된 중공 내부에 상기 경사면이 형성되고 외주면이 상기 하우징부의 내주면을 따라 슬라이딩 가능한 지지체 및
    상기 지지체로부터 상기 하우징부의 외부로 돌출 가능한 돌출체
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 왕복 운동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하우징부는 내주면이 타원 형상으로 형성되고,
    상기 샤프트부는 상기 지지체의 외주면이 상기 하우징부의 내주면 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 축방향 왕복 운동 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 샤프트부는 상기 지지체의 외주면에 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 축방향 왕복 운동 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 가압부는
    상기 돌출체가 삽입되어 상기 지지체와 상기 하우징부 사이에 개재되는 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 왕복 운동 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 샤프트부는
    틸팅이 가능하도록 상기 돌출체로부터 연장되는 틸팅체 및
    탄성 재질로 이루어져 상기 돌출체와 상기 틸팅체 사이에 개재되는 탄성체
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복 운동 장치.
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