KR101861240B1 - 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구 - Google Patents

케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구 Download PDF

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김태훈
고석조
차병수
백준영
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동의과학대학 산학협력단
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Abstract

본 발명은 사용자가 케이블을 당기는 힘에 의해 웨이트 스택(weight stack)를 들어 올려 근육 운동을 수행할 때 사용자가 케이블을 당기는 힘이 현저히 약화되면 모터로 케이블을 당겨서 운동력을 보조함으로써 근력 강화 효과를 증대시킬 수 있는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구에 관한 것으로, 본 발명의 한 형태에 따른 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구는, 지면에 고정되게 설치된 프레임; 상기 프레임에 상하로 이동 가능하게 설치되는 복수의 중량추로 이루어진 웨이트 스택; 일단이 상기 웨이트스택에 연결되어 사용자가 당기는 힘을 상기 웨이트 스택으로 전달하는 케이블; 및, 상기 프레임에 고정되게 결합되는 모터장착부와, 상기 모터장착부에 회전 가능하게 설치되는 방향전환풀리와, 상기 모터장착부에 설치되는 모터와, 상기 모터의 축에 연결되어 회전하는 모터풀리와, 일단이 상기 웨이트 스택에 연결되고 타단이 상기 방향전환풀리를 거쳐 상기 모터풀리에 감겨지는 모터케이블을 포함하는 어시스트모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구{Weight Training Machine of Cable Driving Type}
본 발명은 운동기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자가 케이블을 당기는 힘에 의해 웨이트 스택(weight stack)를 들어 올려 근육 운동을 수행할 때 사용자가 케이블을 당기는 힘이 현저히 약화되면 모터로 케이블을 당겨서 운동력을 보조함으로써 근력 강화 효과를 증대시킬 수 있는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구에 관한 것이다.
일반적으로 웨이트 트레이닝 기구는 신체 여러 부분의 근력과 지구력을 향상 및 유지시켜주어 건강을 증진시키기 위한 운동기구이다.
이러한 웨이트 트레이닝 기구는 신체의 어느 일부분만 단련할 수 있도록 구성된 것과, 여러 가지의 신체 단련운동을 하나의 운동기구에서 효과적으로 실시할 수 있는 것들이 제공되고 있다.
이러한 웨이트 트레이닝 기구는 탄성체 및 유압을 이용하는 방법과 중량물을 이용하는 방법으로 크게 구분된다.
상기한 웨이트 트레이닝 기구 중에서 중량물을 이용하는 기구는 통상적으로 2개의 수직 프레임 사이에 중량 가변식 웨이트 스택(weight stack)을 케이블과 풀리로 설치하고 전방에는 조립식 시트를 설치하여 다양하고 비교적 많은 운동을 실시할 수 있도록 구성된다.
이러한 중량 가변식 웨이트 트레이닝 기구를 이용한 웨이트 트레이닝은 운동 강도에 따라 근력 운동과 근지구력 운동으로 나눌 수 있다. 고중량 저반복 운동은 반복 횟수를 6회 이하로 하는 것으로 근력을 증가시키는 것이고 저중량 고반복 운동은 반복 횟수를 20회 이상 하여 근 지구력을 발달시키는 운동을 말하는 것이다.
고중량 저반복 운동은 단시간에 근육의 부피를 크게 해주기 때문에 외관상 다부진 몸매를 가꿀 수 있어 많은 남성들이 선호하는 방식이다. 이를 위해 가장 좋은 방법은 보조자와 함께 하는 운동을 하는 것인데, 2인 1조로 운동을 할 경우에는 계속 되는 운동으로 힘이 빠지거나 과도한 무게를 들 때 보조자가 함께 들어줌으로써 운동효과를 극대화 할 수 있다.
이 때, 헬스 보고서에 의하면 보조자가 힘을 조금만 더해주어도 운동을 하는 사람은 휠씬 근육량의 증가가 빠르다고 한다. 예를 들어 케이블을 양팔로 당겨서 중량물을 수회 반복하여 들어올리는 운동을 수행하는 과정에서 힘이 들어 포기하려 할 때 보조자가 힘을 부가하여 중량물을 일정 높이까지 더 들어 올려주면 마지막 1~2개를 더 운동할 수 있고, 이를 통해 근력 증대 효과를 배가시킬 수 있다. 따라서 많은 헬스 트레이너는 2인1조로 운동을 추천하고 있다.
그러나, 실제로 헬스장에 가면 보조자와 함께 운동하는 사람이 많지 않은데, 이는 서로의 시간을 맞추기 힘들고 자신만의 운동 계획표를 가지고 있기 때문에 2인1조로 운동하는 것은 어려운 실정이다.
등록특허 제10-1062438호(2011.08.30. 등록) 등록특허 제10-1099047호(2011.12.20. 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 사용자가 케이블을 당기는 힘에 의해 웨이트 스택(weight stack)를 들어 올려 근육 운동을 수행할 때 사용자가 케이블을 당기는 힘이 현저히 약화되면 모터로 케이블을 자동으로 당겨서 운동력을 보조함으로써 근력 강화 효과를 증대시킬 수 있는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 모터에 설치되는 엔코더를 이용하여 운동 상태를 모니터링하여 사용자에게 필요한 정보를 즉각적으로 제공할 수 있는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따른 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구는, 지면에 고정되게 설치된 프레임; 상기 프레임에 상하로 이동 가능하게 설치되는 복수의 중량추로 이루어진 웨이트 스택; 일단이 상기 웨이트스택에 연결되어 사용자가 당기는 힘을 상기 웨이트 스택으로 전달하는 케이블; 및, 상기 프레임에 고정되게 결합되는 모터장착부와, 상기 모터장착부에 회전 가능하게 설치되는 방향전환풀리와, 상기 모터장착부에 설치되는 모터와, 상기 모터의 축에 연결되어 회전하는 모터풀리와, 일단이 상기 웨이트 스택에 연결되고 타단이 상기 방향전환풀리를 거쳐 상기 모터풀리에 감겨지는 모터케이블을 포함하는 어시스트모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 형태에 따른 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구는, 지면에 고정되게 설치된 프레임; 상기 프레임에 상하로 이동 가능하게 설치되는 복수의 중량추로 이루어진 웨이트 스택; 일단이 상기 웨이트 스택에 연결되어 사용자가 당기는 힘을 상기 웨이트 스택으로 전달하는 케이블; 및, 상기 프레임에 고정되게 결합되는 모터장착부와, 상기 모터장착부에 회전 가능하게 설치되는 모터와, 상기 모터의 축에 연결되어 회전하며 상기 케이블이 감겨지면서 통과하는 모터풀리와, 상기 모터장착부의 하부에 회전 가능하게 설치되어 상기 웨이트 스택으로부터 이어진 케이블의 방향을 모터풀리 쪽으로 전환하는 하부 방향전환풀리와, 상기 모터장착부의 상부에 회전 가능하게 설치되어 상기 모터풀리를 통과한 케이블의 방향을 상측으로 전환하는 상부 방향전환풀리를 포함하는 어시스트모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 사용자가 케이블을 당겨서 근력 운동을 수행하는 도중 힘이 급격히 약화되어 웨이트 스택을 원하는 정도까지 들어 올리지 못할 때 모터가 자동으로 케이블을 당기는 힘을 제공하여 웨이트 스택을 들어 올리는 힘을 보조해주므로 트레이너가 없이도 운동력을 보조받아 더욱 향상된 근력 강화 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 모터에 장착된 엔코더로 모터풀리의 회전량과 회전속도 및 방향을 실시간으로 검출하여 운동 상태를 감지할 수 있고, 감지된 운동 상태 및 운동 이력 등에 대한 정보를 디스플레이부를 통해 사용자에게 실시간으로 제공할 수 있으므로 효과적인 운동 관리가 이루어질 수 있다.
특히 본 발명은 기존의 웨이트 트레이닝 기구에 어시스트모듈을 용이하게 조립하여 운동을 보조할 수 있는 힘을 자동으로 제공받을 수 있으므로, 운동 보조를 받기 위한 새로운 트레이닝 기구를 구입할 필요가 없게 된다.
도 1은 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구를 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 트레이닝 기구의 어시스트모듈을 후방에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 트레이닝 기구의 제어를 위한 구성을 나타낸 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시된 트레이닝 기구의 디스플레이부에서 출력되는 화면의 일례를 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구의 어시스트모듈의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 어시스트모듈의 저면도이다.
도 7 및 도 8은 도 5의 어시스트모듈의 작동례를 나타낸 정면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구를 나타낸 정면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구의 어시스트모듈을 나타낸 정면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구의 어시스트모듈을 후방에서 바라본 사시도이다.
도 12는 도 9에 도시된 어시스트모듈의 일부 구성을 나타낸 측면도이다.
도 13은 도 9에 도시된 어시스트모듈의 일부 구성을 나타낸 단면도이다.
도 14는 도 9에 도시된 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구의 변형례를 나타낸 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구는 지면에 고정되게 설치된 프레임(10), 상기 프레임(10)에 상하로 이동 가능하게 설치되는 복수의 중량추(21)로 이루어진 웨이트 스택(20)(weight stack), 일단이 상기 웨이트 스택(20)에 연결되어 사용자가 당기는 힘을 상기 웨이트 스택(20)으로 전달하는 케이블(30), 상기 프레임(10)에 회전 가능하게 설치되어 상기 케이블(30)의 방향을 전환하는 복수개의 풀리(40), 및 상기 프레임(10)의 상단에 착탈 가능하게 설치되어 사용자의 운동 상태를 자동으로 감지하여 운동을 보조하는 힘을 발생하는 어시스트모듈(100)을 포함한 구성으로 이루어진다.
상기 프레임(10)은 강철 등의 단단한 재질로 된 복수의 사각 빔(beam) 또는 원형 빔이 지면(地面)에 대해 상하방향 및 수평방향으로 설치되어 각종 구성부를 견고하게 지지한다.
상기 웨이트 스택(20)은 사각 평판 형태로 된 복수의 중량추(21)가 상하방향으로 적층된 구조로 이루어진다. 통상의 웨이트 트레이닝 기구에 구성된 웨이트 스택과 마찬가지로 상기 웨이트 스택(20)은 중량추(21)에 형성되어 있는 홀에 고정핀을 삽입하는 방식으로 사용자가 원하는 갯수로 중량추(21)를 설정하여 들어 올릴 무게를 설정할 수 있다. 상기 웨이트 스택(20)이 상하로 이동할 때 웨이트 스택(20)이 상하방향으로 정확하고 원활하게 이동할 수 있도록 2개의 가이드바아(50)가 웨이트 스택(20)을 상하방향으로 관통하게 설치된다.
상기 케이블(30)은 일단부가 상기 웨이트 스택(20)의 최상단에 배치된 중량추(21)의 중앙에 결합되어 사용자가 당기는 힘을 웨이트 스택(20)에 전달하여 사용자가 근력 운동을 할 수 있도록 하는 작용을 한다. 상기 케이블(30)의 다른 일단부에는 사용자가 손으로 잡을 수 있는 손잡이바아(미도시)가 연결된다.
상기 케이블(30)이 웨이트 스택(20)을 들어 올리는 힘을 효과적으로 전달하기 위하여 상기 프레임(10)에는 케이블(30)의 방향을 전환하는 복수의 풀리(40)가 회전이 자유롭게 설치된다. 따라서, 사용자가 상기 손잡이바아(미도시)를 잡고 케이블(30)을 하측으로 당기면 웨이트 스택(20)이 프레임(10)에 대해 상측으로 이동하면서 근력 운동을 할 수 있게 된다.
이러한 케이블(30)과 풀리(40) 및 웨이트 스택(20)의 구성은 통상의 웨이트 트레이닝 기구에 구성된 것과 동일하다.
상기 어시스트모듈(100)은 상기 프레임(10)의 상부에 장착되어, 사용자가 케이블(30)을 당겨서 운동을 할 때 케이블(30)을 통해 전달하는 웨이트 스택(20)의 이동 속도와 방향 등을 감지하여 사용자가 웨이트 스택(20)을 들어올리는 힘이 부족한 것으로 판단될 경우 웨이트 스택(20)을 들어 올리는 힘을 자동으로 부여함으로써 운동을 보조하는 작용을 한다.
이 첫번째 실시예에서 상기 어시스트모듈(100)은 상기 프레임(10)의 상단부에 고정되게 결합되는 모터장착부(110)와, 상기 모터장착부(110)에 회전 가능하게 설치되는 방향전환풀리(130)와, 상기 모터장착부(110)에 설치되는 모터(120)와, 상기 모터(120)의 축에 연결되어 회전하는 모터풀리(121)와, 일단이 상기 웨이트 스택(20)의 상단부에 연결되고 타단이 상기 방향전환풀리(130)를 거쳐 상기 모터풀리(121)에 감겨지는 모터케이블(140) 및, 상기 모터풀리(121)의 회전 상태에 대한 정보를 검출하여 운동 상태를 실시간으로 검출하고 이를 통해 상기 모터(120)의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함한 구성으로 이루어진다.
상기 모터장착부(110)는 상기 프레임(10)에 고정되게 결합되는 부분으로, 보조적인 힘을 발생시키는 모터(120)와 모터풀리(121), 상기 모터(120)의 작동을 제어하기 위한 전기부품 등의 구성요소들이 상기 모터장착부(110)에 설치됨으로써 모터장착부(110)를 프레임(10)에 고정시킴으로써 기존의 웨이트 트레이닝 기구에도 간편하게 어시스트모듈(100)을 장착하여 사용할 수 있게 된다. 이 실시예에서 상기 모터장착부(110)는 직사각형의 박스 형태를 가지며, 볼트나 나사 등의 체결수단에 의해 프레임(10)에 단단히 결합된다.
상기 모터케이블(140)은 일단이 웨이트 스택(20)의 상단부에 연결되며, 상기 방향전환풀리(130)를 거쳐 모터풀리(121)에 연결된다.
상기 모터풀리(121)는 모터(120)의 축에 연결되어 모터(120)로부터 회전력을 전달받는다. 상기 상기 모터(120)와 모터풀리(121) 사이에는 모터(120)의 회전력을 감속하여 모터풀리(121)에 전달하는 감속기(122)가 설치된다. 상기 감속기(122)는 복수의 기어가 연결된 구조를 갖는다.
또한 상기 모터풀리(121)의 하측에는 상기 모터케이블(140)을 통해 전달되는 웨이트 스택(20)의 하중을 검출하는 하중검출센서가 설치된다. 상기 하중검출센서로는 압전소자 또는 로드셀을 적용할 수 있다.
상기 모터(120)는 상기 모터풀리(121)의 회전량과 회전속도 및 회전방향을 검출하는 엔코더(171)를 구비한 서보모터이다. 상기 모터장착부(110)에는 모터(120)를 작동시키기 위한 전원공급부(162)와 제어보드(161), 모터드라이브(163), 회생저항(164) 등의 전기부품들이 설치된다.
상기 제어보드(161)에는 상기 컨트롤러가 구성될 수 있다. 상기 컨트롤러는 도 3에 도시한 것과 같이 상기 엔코더(171)로부터 신호를 전달받아 모터풀리(121)의 회전량과 회전속도 및 회전방향에 대한 상태를 판단하는 정보획득부(172)와, 상기 정보획득부(172)에서 판단된 모터풀리(121)의 회전량과 회전속도 및 회전방향에 대한 정보에 따라 상기 모터드라이브(163)를 통해 모터(120)에 제어신호를 전송하여 모터(120)를 작동시키는 모터제어부(173)를 포함한다.
또한 상기 어시스트모듈(100)은 상기 엔코더(171)에 의해 획득된 모터풀리(121)의 회전량과 회전속도 및 회전방향 정보에 따라 운동 상태 정보를 입력하고 출력할 수 있는 디스플레이부(170)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 디스플레이부(170)는 상기 모터장착부(110)에 설치되지 않고 상기 프레임(10) 또는 프레임(10) 외부의 적절한 구조물에 설치될 수 있으며, 상기 모터(120)와 전기적으로 연결된다.
상기 디스플레이부(170)는 사용자가 손으로 터치하여 입력이 가능한 터치 패널 또는 키패드를 구비한 영상표시장치로서, 도 4에 도시한 것과 같이 운동 횟수와 현재의 운동 무게와 총 운동무게, 운동 속도, 상기 모터(120)에 의해 보조되는 어시스트 무게, 웨이트 스택(20)의 위치, 운동 칼로리, 운동 셋트 횟수, 운동 및 사용자 정보 등의 운동 상태 정보를 입력 및 출력할 수 있다.
이러한 본 발명의 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구는 다음과 같이 작동한다.
사용자가 디스플레이부(170)를 통해서 운동 횟수나 무게, 어시스트 무게 등을 입력하고, 웨이트 스택(20)의 무게를 원하는 무게로 조절한 다음, 손잡이바아(미도시)를 잡고 케이블(30)을 당기면서 운동을 시작하면, 케이블(30)과 연결된 웨이트 스택(20)이 상하로 이동하면서 근력 운동이 수행된다. 이 때, 컨트롤러의 모터제어부(173)는 모터(120)를 정방향으로 동작시키도록 제어한다.
상기 모터(120)가 정방향으로 동작하여 모터풀리(121)가 일방향으로 일정한 토크로 회전하게 되면, 사용자가 케이블(30)을 당겨서 웨이트 스택(20)을 들어올릴 때 모터케이블(140)이 모터풀리(121)에 감기면서 웨이트 스택(20)을 들어올리는 힘을 미약하게 조력하게 된다. 예를 들어 30㎏의 웨이트 스택(20)을 들어올릴 때 모터(120)는 대략 5㎏의 토오크로 웨이트 스택(20)을 들어올릴 수 있는 힘을 제공하여 실제로 사용자는 대략 25㎏의 힘으로 웨이트 스택(20)을 들어올리게 된다.
사용자가 케이블(30)을 당기는 힘을 약화시켜 웨이트 스택(20)이 자중에 의해 다시 하강하게 하면, 모터케이블(140)이 모터풀리(121)에서 풀려지게 되고, 모터풀리(121)는 이전과는 반대방향으로 회전하게 된다. 이 때, 모터(120)는 계속 정방향으로 작동하는 명령을 받고 있으나, 웨이트 스택(20)의 하중에 의해 모터(120)가 역방향으로 회전하게 되지만 역기전력이 발생하지 않도록 회생저항(164) 및 제어보드(161)에 전기회로가 마련되어 있다.
웨이트 스택(20)이 하사점까지 하강하여 다시 사용자가 케이블(30)을 당겨 웨이트 스택(20)을 상승시키면, 모터풀리(121)에 역방향으로 가해지는 하중이 제거되므로 모터풀리(121)가 모터(120)에 의해 다시 정방향으로 회전하면서 일정한 토오크를 발생시켜 웨이트 스택(20)을 들어올리는 힘을 보조한다.
이와 같이 사용자가 케이블(30)을 당기거나 풀면서 운동을 하는 도중 상기 모터풀리(121)의 회전량과 회전속도 및 회전방향은 모터(120)에 구비된 엔코더(171)에 의해 검출되고, 컨트롤러의 정보획득부(172)는 상기 엔코더(171)로부터 전송된 신호에 근거하여 모터풀리(121)의 회전량과 회전속도 및 회전방향에 대한 정보를 산출한다. 상기 정보획득부(172)에서 획득된 운동 정보는 디스플레이부(170)로 전송되어 현재 운동 횟수와 무게, 총 운동 무게, 운동 칼로리, 운동 속도, 현재 바벨(웨이트 스택) 위치 등을 출력하여 사용자가 현재 운동 상태를 확인할 수 있다.
이러한 운동 과정에서 사용자가 힘이 들어 웨이트 스택(20)을 완전히 들어 올리지 못하게 되면, 모터(120)가 미리 설정된 최대 토오크(예를 들어 10㎏)로 작동하여 모터풀리(121)를 회전시키게 되고, 웨이트 스택(20)이 상측으로 당겨지는 힘을 받게 되면서 사용자는 운동력을 보조받을 수 있게 된다. 따라서 트레이너가 운동을 보조해주는 효과를 얻어 더욱 효과적인 근력 운동을 할 수 있게 된다.
한편 전술한 실시예에서는 어시스트모듈(100)의 모터장착부(110)가 사각 박스 형태로 구성되었으나, 도 5 내지 도 8에 도시한 것과 같이 모터장착부(110)가 모터(120)가 장착되는 마운트플레이트(111)와, 상기 마운트플레이트(111)에 측방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상호 간의 간격 조절이 가능하며 상기 프레임(10)에 고정되게 결합되는 2개의 고정브라켓(112)을 포함한 구성으로 이루어질 수도 있다.
상기 마운트플레이트(111)는 좌우의 측방향으로 긴 직사각형의 평판 형태로 되어, 일면에 상기 모터(120)와 모터풀리(121), 제어보드(161), 전원공급부(162), 모터드라이브(163), 회생저항(164) 등의 전기부품들이 장착되고, 다른 일면에 케이블(30)이 걸쳐지면서 케이블(30)의 방향을 모터풀리(121) 쪽으로 전환하는 방향전환풀리(130)가 회전이 자유롭게 설치된다.
상기 고정브라켓(112)은 대략 'ㄱ'자 형태로 되어, 상기 프레임(10)의 상단부에 볼트나 나사 등의 체결수단에 의해 단단히 결합된다. 상기 고정브라켓(112)은 어시스트모듈(100)을 설치하고자 하는 프레임(10)의 크기와 종류, 케이블(30)이 연결되는 위치 등에 대응하여 그 위치 조절이 가능하도록 마운트플레이트(111)에 대해 측방향으로 슬라이딩할 수 있도록 구성된다.
예를 들어 도 7의 (A) 도면에 도시한 것과 같이 양쪽 고정브라켓(112)을 모두 마운트플레이트(111)의 내측으로 이동하여 간격을 좁히거나, 그 반대로 양쪽 고정브라켓(112)을 모두 마운트플레이트(111)의 외측으로 이동하여 간격을 넓힐 수 있다.
혹은 도 8에 도시한 것과 같이 2개의 고정브라켓(112) 중 어느 하나는 마운트플레이트(111) 중앙에 배치된 방향전환풀리(130)의 근접하고 다른 하나는 방향전환풀리(130)에서 멀어지도록 간격을 조절할 수도 있을 것이다.
상기 고정브라켓(112)이 마운트플레이트(111)에 대해 이동하여 위치가 조절된 상태에서 마운트플레이트(111)에 대한 고정브라켓(112)의 위치를 단단히 고정하기 위하여, 상기 마운트플레이트(111)의 양측에 측방향을 따라 복수의 볼트체결공(114)이 일정 간격으로 배열되고, 상기 고정브라켓(112)에는 상기 볼트체결공(114)과 대응하는 위치에 측방향으로 긴 장공형의 슬롯(113)이 형성된다. 따라서, 상기 고정브라켓(112)이 마운트플레이트(111)에 대해 이동한 상태에서 상기 슬롯(113)과 볼트체결공(114)을 통해 볼트(미도시)가 체결되어 상기 마운트플레이트(111)와 고정브라켓(112)이 상호 고정된다.
한편 전술한 첫번째 및 두번째 실시예의 트레이닝 기구는 웨이트 스택(20)과 모터풀리(121)에 별도의 모터케이블(140)이 연결되어 모터(120)의 동작에 의해 모터케이블(140)이 모터풀리(121)에 감겨지면서 보조적인 힘을 제공한다.
하지만, 도 9 내지 도 12에 세번째 실시예로 도시한 것과 같이 케이블(30)이 모터(120)에 연결된 모터풀리(121)를 직접 거치면서 통과하도록 하여 모터(120)가 직접 케이블(30)을 당기는 힘을 제공할 수도 있다. 이 경우, 어시스트모듈(100)의 모터장착부(110)의 하부 및 상부 각각에 상기 웨이트 스택(20)으로부터 이어진 케이블(30)의 방향을 모터풀리(121) 쪽으로 직각으로 전환하는 하부 방향전환풀리(151)와, 상기 모터풀리(121)를 통과한 케이블(30)의 방향을 상측으로 직각으로 전환하는 상부 방향전환풀리(152)가 회전이 자유롭게 설치된다.
이 세번째 실시예의 트레이닝 기구는 사용자가 케이블(30)을 당겨 웨이트 스택(20)을 상승시키면 모터풀리(121)가 일방향으로 회전하게 되고, 케이블(30)을 당기는 힘을 약화시켜 웨이트 스택(20)이 하강하게 하면 모터풀리(121)가 이전과는 반대 방향으로 회전하게 된다.
전술한 첫번째 실시예와 마찬가지로 케이블(30)을 당겨서 웨이트 스택(20)을 상승시키면서 운동을 하다가 사용자가 힘이 들어 웨이트 스택(20)을 들어 올리지 못하게 되면, 자동으로 모터(120)가 미리 설정되어 있는 토오크로 작동하여 모터풀리(121)를 회전시켜 케이블(30)을 끌어 올림으로써 운동력을 보조하게 된다.
상기 모터풀리(121)가 케이블(30)을 당기는 힘을 발휘할 때 모터풀리(121)와 케이블(30) 간의 슬립 현상을 방지하기 위하여, 도 13에 도시한 것과 같이 상기 모터풀리(121)의 외주면에 원주방향을 따라 기어이(gear teeth) 형태로 된 복수의 돌기(123)를 형성하고, 상기 케이블(30)의 일면에 상기 돌기(123)와 치합하는 복수의 돌기(31)를 형성할 수도 있을 것이다.
이와 같이 케이블(30)이 모터풀리(121)에 직접 연결된 경우에도, 어시스트모듈(100)의 모터장착부(110)는 도 14에 도시한 것과 같이 모터(120)가 장착되는 마운트플레이트(111)와, 상기 마운트플레이트(111)에 측방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상호 간의 간격 조절이 가능한 2개의 고정브라켓(112)을 포함하여 구성될 수 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 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10 : 프레임 20 : 웨이트 스택
30 : 케이블 40 : 풀리
100 : 어시스트모듈 110 : 모터장착부
111 : 마운트플레이트 112 : 고정브라켓
120 : 모터 121 : 모터풀리
122 : 감속기 130 : 방향전환풀리
140 : 모터케이블 151 : 하부 방향전환풀리
152 : 상부 방향전환풀리 161 : 제어보드
162 : 전원공급부 163 : 모터드라이브
164 : 회생저항 170 : 디스플레이부
171 : 엔코더 172 : 정보획득부
173 : 모터제어부

Claims (11)

  1. 지면에 고정되게 설치된 프레임(10);
    상기 프레임(10)에 상하로 이동 가능하게 설치되는 복수의 중량추로 이루어진 웨이트 스택(20);
    일단이 상기 웨이트 스택(20)에 연결되어 사용자가 당기는 힘을 상기 웨이트 스택(20)으로 전달하는 케이블(30); 및,
    상기 프레임(10)에 고정되게 결합되는 모터장착부(110)와, 상기 모터장착부(110)에 회전 가능하게 설치되는 방향전환풀리(130)와, 상기 모터장착부(110)에 설치되는 모터(120)와, 상기 모터(120)의 축에 연결되어 회전하는 모터풀리(121)와, 일단이 상기 웨이트 스택(20)에 연결되고 타단이 상기 방향전환풀리(130)를 거쳐 상기 모터풀리(121)에 감겨지는 모터케이블(140)을 포함하는 어시스트모듈(100);
    을 포함하고,
    상기 모터장착부(110)는 상기 모터(120)가 장착되는 마운트플레이트(111)와, 상기 마운트플레이트(111)에 측방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상호 간의 간격 조절이 가능하며 상기 프레임(10)에 고정되게 결합되는 2개의 고정브라켓(112)을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구.
  2. 지면에 고정되게 설치된 프레임(10);
    상기 프레임(10)에 상하로 이동 가능하게 설치되는 복수의 중량추로 이루어진 웨이트 스택(20);
    일단이 상기 웨이트 스택(20)에 연결되어 사용자가 당기는 힘을 상기 웨이트 스택(20)으로 전달하는 케이블(30); 및,
    상기 프레임(10)에 고정되게 결합되는 모터장착부(110)와, 상기 모터장착부(110)에 회전 가능하게 설치되는 모터(120)와, 상기 모터(120)의 축에 연결되어 회전하며 상기 케이블(30)이 감겨지면서 통과하는 모터풀리(121)와, 상기 모터장착부(110)의 하부에 회전 가능하게 설치되어 상기 웨이트 스택(20)으로부터 이어진 케이블(30)의 방향을 모터풀리(121) 쪽으로 전환하는 하부 방향전환풀리(151)와, 상기 모터장착부(110)의 상부에 회전 가능하게 설치되어 상기 모터풀리(121)를 통과한 케이블(30)의 방향을 상측으로 전환하는 상부 방향전환풀리(152)를 포함하는 어시스트모듈(100);
    을 포함하고,
    상기 모터장착부(110)는 상기 모터(120)가 장착되는 마운트플레이트(111)와, 상기 마운트플레이트(111)에 측방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상호 간의 간격 조절이 가능하며 상기 프레임(10)에 고정되게 결합되는 2개의 고정브라켓(112)을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모터(120)는 상기 모터풀리(121)의 회전량과 회전속도 및 회전방향을 검출하는 엔코더를 구비한 서보모터인 것을 특징으로 하는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구.
  4. 제3항에 있어서, 상기 엔코더로부터 신호를 전달받아 모터풀리(121)의 회전량과 회전속도 및 회전방향에 대한 상태를 판단하는 정보획득부(172)와, 상기 정보획득부(172)에서 판단된 모터풀리(121)의 회전량과 회전속도 및 회전방향에 대한 정보에 따라 상기 모터(120)에 제어신호를 전송하여 모터(120)를 작동시키는 모터제어부(173)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구.
  5. 제3항에 있어서, 상기 엔코더에 의해 획득된 모터풀리(121)의 회전량과 회전속도 및 회전방향 정보에 따라 운동 상태를 표시하는 디스플레이부(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구.
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마운트플레이트(111)의 양측에 측방향을 따라 복수의 볼트체결공(114)이 일정 간격으로 배열되고, 상기 고정브라켓(112)에는 상기 볼트체결공(114)과 대응하는 위치에 측방향으로 긴 장공형의 슬롯(113)이 형성되어, 상기 고정브라켓(112)이 마운트플레이트(111)에 대해 이동한 상태에서 상기 슬롯(113)과 볼트체결공(114)을 통해 볼트가 체결되어 상기 마운트플레이트(111)와 고정브라켓(112)이 상호 고정되는 것을 특징으로 하는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모터(120)와 모터풀리(121) 사이에는 모터(120)의 회전력을 감속하여 모터풀리(121)에 전달하는 감속기(122)가 설치된 것을 특징으로 하는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구.
  9. 제1항에 있어서, 상기 모터풀리(121)의 하측에 상기 모터케이블(140)을 통해 전달되는 웨이트 스택(20)의 하중을 검출하는 하중검출센서가 설치된 것을 특징으로 하는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구.
  10. 제2항에 있어서, 상기 모터풀리(121)의 하측에 상기 케이블(30)을 통해 전달되는 웨이트 스택(20)의 하중을 검출하는 하중검출센서가 설치된 것을 특징으로 하는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구.
  11. 제2항에 있어서, 상기 모터풀리(121)의 외주면에 원주방향을 따라 기어이(gear teeth) 형태로 된 복수의 돌기(123)가 형성되고, 상기 케이블(30)의 일면에 상기 돌기(123)와 치합하는 복수의 돌기(31)가 형성된 것을 특징으로 하는 케이블 구동형 웨이트 트레이닝 기구.
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