KR102660886B1 - A upper body muscles strengthening exercise device using electro-hydraulic actuator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구에 관한 것으로, 프레임본체; 상기 프레임본체에 배치되고, 사용자가 압력을 가할 수 있는 가압유닛; 상기 프레임본체 일측에 장착되어 근력 운동에 필요한 운동 부하를 생성하며, 상기 운동 부하를 가변적으로 조정하는 가변부하유닛;을 포함하고, 상기 가변부하유닛은 유체의 유출입에 따른 유압에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator, comprising: a frame body; A pressurizing unit disposed on the frame body and capable of applying pressure to the user; A variable load unit is mounted on one side of the frame body to generate an exercise load necessary for muscular exercise, and variably adjusts the exercise load, wherein the variable load unit is controlled by hydraulic pressure according to the inflow and outflow of fluid. Do this.
Description
본 발명은 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 근력 운동 기구의 중량 제어를 구현하는 가변부하유닛이 유체의 유출입량 조절을 통해 운동 부하를 형성하는 전기 유압 액추에이터로 구성됨으로써, 요구되는 중량값의 한계치가 증대되고 정확한 중량 설정이 가능하며 전동기와 유압실린더가 일체로 구성되어 구성이 컴팩트하고 안전하게 사용할 수 있도록 하는 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구에 관한 것이다.The present invention relates to an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator. More specifically, the variable load unit that implements weight control of the strength exercise device is composed of an electro-hydraulic actuator that forms an exercise load by controlling the inflow and outflow of fluid. This relates to an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator that increases the limit of the required weight value, enables accurate weight setting, and is composed of an electric motor and a hydraulic cylinder, making it compact and safe to use.
문명의 발달로 삶의 질은 향상되었으나, 좌업생활(坐業生活, sedentary life)의 증가와 반복되는 스트레스로 인해 현대인들의 신체활동이 급격히 감소되고 있다.The quality of life has improved with the development of civilization, but the physical activity of modern people is rapidly decreasing due to the increase in sedentary life and repeated stress.
신체활동의 부족은 각종 성인병(운동부족병)에 노출될 위험성을 증가시키는바, 이러한 성인병을 예방·극복하고 나아가 건강한 삶을 영위하는데 매우 중요하고 가장 바람직한 방법으로 운동의 역할과 필요성이 그 어느 때보다 강조되고 있다.Lack of physical activity increases the risk of exposure to various adult diseases (exercise deficiency diseases), and the role and necessity of exercise is more important than ever in preventing and overcoming these adult diseases and further leading a healthy life. Everything is emphasized.
통계청이 실시한 「2017 국민생활체육참여실태조사」에서 주 1회 이상 규칙적인 체육활동 참여율은 59.2%로 나타났고, 참여종목은 걷기(31.8%)와 등산(17.0%) 그리고 보디빌딩(14.7%) 순으로, 보디빌딩(이하 "웨이트트레이닝"이라 함)에 대한 사람들의 참여도가 높다는 것을 알 수 있다.In the 「2017 National Sports Participation Survey」 conducted by Statistics Korea, the participation rate in regular sports activities at least once a week was found to be 59.2%, and the participating sports were walking (31.8%), mountain climbing (17.0%), and bodybuilding (14.7%). In this order, it can be seen that people's participation in bodybuilding (hereinafter referred to as "weight training") is high.
이처럼, 웨이트트레이닝(weight training)은 생활체육현장의 피트니스센터 등에서 체력과 건강의 증진을 위한 운동으로 폭넓게 확대되고 있으며, 근력 및 근기능 향상과 체중 및 체형 조절 등 건강 외에 미적인 차원에서도 인기가 점차 증가하고 있다. In this way, weight training is widely expanding as an exercise to improve physical strength and health in fitness centers at sports sites, etc., and its popularity is gradually increasing not only for health, such as improving strength and muscle function, and controlling weight and body shape, but also for aesthetic purposes. there is.
또한, 노화로 인한 근기능과 근력의 감소를 지연시키고 운동상해의 위험도 줄여주며, 골다공증의 예방과 유병률의 감소 및 요통의 예방 및 완화에 긍정적인 영향을 미치며, 운동수행의 능력과 자신감을 향상시켜주는 등 다양한 측면에서 이점을 가져다준다.In addition, it delays the decline in muscle function and strength due to aging, reduces the risk of sports injuries, has a positive effect on the prevention and reduction of the prevalence of osteoporosis, and prevents and alleviates back pain, and improves exercise performance ability and confidence. It brings benefits in various aspects such as:
한편, 웨이트트레이닝의 방법 중에서도 저항성운동이 매우 효과적인 것으로 알려져 있는데, 전문 스포츠선수는 물론 일반인들에게도 넓게 알려진 운동으로 각종 근력 운동 기구를 이용하고 있다.Meanwhile, among weight training methods, resistance exercise is known to be very effective. It is widely known to professional athletes as well as the general public and is used with various strength training equipment.
즉, 웨이트머신(weight machine), 스미스머신(smith machine), 케이블머신(cable machine) 등과 같은 다양한 종류의 근력운동기구(muscular exercise equipment)를 이용한 웨이트트레이닝은 프리웨이트운동(free weight exercise / 덤벨, 바벨 등을 이용한 근력운동)에 비해 안전하고 편리하게 실시할 수 있을 뿐 아니라, 취약한 근육강화를 목표로 한 경우에 해당 근육군을 고립시켜 단련할 수 있는 장점을 갖는다.In other words, weight training using various types of muscular exercise equipment such as weight machines, smith machines, cable machines, etc. is free weight exercise (dumbbell, Not only is it safer and more convenient to perform than strength training using a barbell, etc., but it also has the advantage of being able to isolate and train the relevant muscle group when the goal is to strengthen weak muscles.
그러나, 종래의 근력 운동 기구의 경우 운동 근력 강화를 위해 중량의 원판이나 무게추 또는 댐퍼를 이용하여 와이어루프나 체인의 구동 방식으로 사용자가 요구하는 운동 부하를 형성하도록 구성되어 있는데, 이 경우, 빈번하게 가변해야하는 운동 부하를 위해 사용자가 직접 중량의 원판을 제거 및 추가 해야 한다.However, in the case of conventional muscle strength exercise equipment, it is configured to form the exercise load required by the user by driving a wire loop or chain using a weight disk, weight, or damper to strengthen exercise strength. In this case, frequent In order to vary the exercise load, the user must manually remove and add weight discs.
이러한 중량의 원판을 제거하거나 추가하는 과정에서 사용자는 적지 않은 불편과 번거로움을 느낄 뿐 아니라 원판이나 무게추의 낙하 사고로 인해 부상을 당하는 경우도 빈번하게 발생하고 있다. In the process of removing or adding a disc of such weight, not only do users feel considerable inconvenience and inconvenience, but injuries frequently occur due to accidents involving the disc or weight falling.
뿐만 아니라 댐퍼를 사용하는 경우 정확하게 중량을 제어하지 못하여 재활치료에 해당하는 제한적인 운동 기구로만 사용하게 되는 문제점이 있다.In addition, when using a damper, there is a problem in that the weight cannot be accurately controlled, so it can only be used as a limited exercise device for rehabilitation treatment.
따라서, 중량의 원판이나 무게추 또는 댐퍼로 형성되었던 근력 운동 기구의 중량 제어를 유체의 유출입량 조절을 통해 제어되는 전기 유압 액추에이터로 근력 운동 기구의 중량 제어를 구현함으로써, 요구되는 중량값의 한계치가 증대되고 정확한 중량 설정이 가능하며 구성이 컴팩트하고 안전하게 사용할 수 있도록 하는 근력 강화 운동 기구의 개발이 요구되고 있다.Therefore, by implementing the weight control of the muscle strength exercise equipment, which was formed by a weight disk, weight, or damper, with an electro-hydraulic actuator controlled by controlling the inflow and outflow of fluid, the limit value of the required weight value increases. There is a need for the development of muscle strengthening exercise equipment that allows accurate weight setting, is compact in composition, and can be used safely.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 프레임본체 일측에 장착되어 근력 운동에 필요한 운동 부하를 생성하고 상기 운동 부하를 가변적으로 조정하는 가변부하유닛을 포함하며, 상기 가변부하유닛은 유압실린더에 공급되는 유체의 유출입량으로 운동 부하를 자유 변경하는 전기 유압 액추에이터로 구성됨으로써, 요구되는 중량값의 한계치가 증대되고 정확한 중량 설정이 가능하며 구성이 컴팩트하고 안전하게 사용할 수 있도록 하는 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention includes a variable load unit mounted on one side of the frame body to generate an exercise load necessary for muscle strength exercise and variably adjust the exercise load, and the variable load unit is connected to a hydraulic cylinder. By consisting of an electro-hydraulic actuator that freely changes the exercise load according to the inflow and outflow of supplied fluid, the limit of the required weight value is increased, accurate weight setting is possible, and the upper body muscle using an electro-hydraulic actuator is compact and safe to use. The purpose is to provide strengthening exercise equipment.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구는 프레임본체; 상기 프레임본체에 배치되고, 사용자가 압력을 가할 수 있는 가압유닛; 상기 프레임본체 일측에 장착되어 근력 운동에 필요한 운동 부하를 생성하며, 상기 운동 부하를 가변적으로 조정하는 가변부하유닛;을 포함하고, 상기 가변부하유닛은 유체의 유출입에 따른 유압에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.An upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator according to an embodiment of the present invention to achieve the above object includes a frame body; a pressurizing unit disposed on the frame body and capable of applying pressure to the user; A variable load unit is mounted on one side of the frame body to generate an exercise load necessary for muscular exercise, and variably adjusts the exercise load, wherein the variable load unit is controlled by hydraulic pressure according to the inflow and outflow of fluid. Do this.
또한, 본 발명에 따른 상기 가변부하유닛은 상기 가압유닛과 연결되어 상기 운동 부하를 조절 가능한 전기 유압 액추에이터; 및 상기 전기 유압 액추에이터의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the variable load unit according to the present invention includes an electro-hydraulic actuator connected to the pressure unit and capable of controlling the exercise load; and a controller that controls the operation of the electro-hydraulic actuator.
또한, 본 발명에 따른 상기 전기 유압 액추에이터는 일측이 상기 가압유닛과 와이어로프로 연결되어, 상기 가압유닛에 가해지는 운동 부하를 제공하는 유압실린더; 및 상기 유압실린더에 공급되는 유체의 유출입량 조절을 통해 운동 부하를 형성하는 유압유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electro-hydraulic actuator according to the present invention includes a hydraulic cylinder on one side of which is connected to the pressurizing unit with a wire rope and provides a movement load applied to the pressurizing unit; and a hydraulic unit that forms a motion load by controlling the inflow and outflow of fluid supplied to the hydraulic cylinder.
또한, 본 발명에 따른 상기 유압유닛은 동력을 공급하는 전동기; 상기 전동기와 전기적으로 연결되어 설정된 방향으로 유체를 유동시키는 양방향 유압펌프; 및 유동하는 유체의 유출입량을 제어하는 제어밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the hydraulic unit according to the present invention includes an electric motor that supplies power; a two-way hydraulic pump that is electrically connected to the electric motor and flows fluid in a set direction; And a control valve that controls the inflow and outflow of the flowing fluid.
아울러, 본 발명에 따른 상기 컨트롤러는 설정된 유압실린더의 목표 부하에 따라 상기 전동기의 회전 방향 및 회전 속도를 제어하여 상기 전기 유압 액추에이터의 유체의 유출입량을 피드백 조절하는 것을 특징으로 한다.In addition, the controller according to the present invention is characterized in that it controls the rotation direction and rotation speed of the electric motor according to the target load of the hydraulic cylinder to feedback control the amount of fluid flowing in and out of the electro-hydraulic actuator.
상기와 같은 본 발명에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구에 의하면, 근력 운동에 필요한 운동 부하를 가변적으로 조정하는 가변부하유닛이 유압실린더에 공급되는 유체의 유출입량으로 운동 부하를 자유 변경하는 전기 유압 액추에이터로 구성됨으로써, 요구되는 중량값의 한계치가 증대되고 정확한 중량 설정이 가능하며 구성이 컴팩트하고 안전하게 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator according to the present invention as described above, a variable load unit that variably adjusts the exercise load required for muscle strength exercise freely changes the exercise load according to the inflow and outflow of fluid supplied to the hydraulic cylinder. By being composed of an electro-hydraulic actuator, the limit of the required weight value is increased, accurate weight setting is possible, and the configuration is compact and safe to use.
또한, 전동기와 유압실린더가 일체로 구성되어 매우 컴팩트하게 형성됨으로써, 적은 공간에서도 설치가 가능한 효과가 있다. In addition, since the electric motor and hydraulic cylinder are integrated into a very compact form, installation is possible even in a small space.
또한, 전기 유압 액추에이터로 구성됨으로써, 전기만으로 모터를 구동하여 힘을 구현하는 종래의 근력 운동 기구가 부피가 큰 전동기 사용으로 인해 불필요하게 넓은 공간이 필요했던 문제점을 해결하는 효과가 있다. In addition, by being composed of an electro-hydraulic actuator, it has the effect of solving the problem that conventional strength exercise equipment that implements force by driving a motor only with electricity requires an unnecessarily large space due to the use of a bulky electric motor.
또한, 종래의 유압파워팩과 같이 방향 및 유량제어밸브를 사용하지 않고 전동기의 직접 구동에 의한 펌프제어에 의해 실린더를 제어하는 전기 유압 액추에이터를 포함함으로써, 필요시 요구되는 에너지만 사용하는 시스템의 구축이 가능한 효과가 있다.In addition, by including an electro-hydraulic actuator that controls the cylinder by pump control by direct driving of an electric motor rather than using a direction and flow control valve like a conventional hydraulic power pack, it is possible to build a system that uses only the energy required when necessary. There is a possible effect.
아울러, 전기 유압 액추에이터를 사용함으로써, 전기 모터보다 소형화가 가능하고 밀고 당길 때 양 방향 제어가 가능하며, 부하가 감지되지 않으면 반응하지 않아 중량 원판이나 무게추에 의한 낙하사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, by using an electro-hydraulic actuator, it is possible to be more compact than an electric motor, and two-way control is possible when pushing and pulling, and it does not respond if the load is not sensed, which has the effect of preventing falling accidents caused by weight disks or weights. there is.
도 1은 본 발명에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 유압 액추에이터의 세부적인 구성을 나타내는 일부 확대도이다.
도 3은 운동 부하를 피드백 방식으로 제어하는 컨트롤러의 사용 상태를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구의 전반적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5(a)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구의 사시도이다.
도 5(b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator according to the present invention.
Figure 2 is a partial enlarged view showing the detailed configuration of the electro-hydraulic actuator according to the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing the use state of a controller that controls exercise load in a feedback manner.
Figure 4 is a perspective view showing the overall configuration of an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator according to the present invention.
Figure 5(a) is a perspective view of an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator according to another embodiment of the present invention.
Figure 5(b) is a configuration diagram showing the overall configuration of an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. First of all, it should be noted that the same components or parts in the drawings are given the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations are omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기 유압 액추에이터의 세부적인 구성을 나타내는 일부 확대도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구의 전반적인 구성을 나타내는 사시도이다.Figure 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator according to the present invention, Figure 2 is a partial enlarged view showing the detailed configuration of the electro-hydraulic actuator according to the invention, and Figure 4 is This is a perspective view showing the overall configuration of an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator according to the present invention.
본 발명에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구(1)는 도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 프레임본체(100), 가압유닛(200) 및 가변부하유닛(300)을 포함할 수 있다.The upper body muscle strengthening exercise device 1 using an electro-hydraulic actuator according to the present invention includes a frame body 100, a pressurizing unit 200, and a variable load unit 300, as shown in FIGS. 1, 2, and 4. It can be included.
상기 프레임본체(100)는 내부에 운동 공간이 형성된 근력 강화 운동 기구(1)의 외장을 형성한다.The frame body 100 forms the exterior of the muscle strengthening exercise device 1 with an exercise space formed therein.
구체적으로, 상기 프레임본체(100)는 본 발명에 따른 근력 운동 기구(1)의 베이스 구조체로, 상기 가압유닛(200) 및 가변부하유닛(300)를 내재 수용 또는 연계장착하고 사용자가 착석하여 운동할 수 있는 안착부가 구비될 수 있다.Specifically, the frame body 100 is a base structure of the muscle strength exercise equipment 1 according to the present invention, and internally accommodates or connects the pressurizing unit 200 and the variable load unit 300 and allows the user to sit and exercise. A seating portion that can be used may be provided.
상기 가압유닛(200)은 상기 프레임본체(100)에 배치되고 와이어로프(210)로 연결된 손잡이(220)를 갖도록 구성된다.The pressing unit 200 is configured to have a handle 220 disposed on the frame body 100 and connected to the wire rope 210.
또한, 상기 가압유닛(200)은 일단에 손잡이가 배치되고, 타단에 가변부하유닛(300)의 전기유압액추에이터(310)와 연결되도록 구성된다.In addition, the pressurizing unit 200 is configured to have a handle disposed at one end and to be connected to the electrohydraulic actuator 310 of the variable load unit 300 at the other end.
상기 가변부하유닛(300)은 상기 프레임본체(100) 일측에 장착되어 근력 운동에 필요한 운동 부하를 발생하며, 상기 운동 부하를 가변적으로 조정하도록 구성된다.The variable load unit 300 is mounted on one side of the frame body 100 to generate exercise load necessary for muscle strength exercise, and is configured to variably adjust the exercise load.
또한, 상기 가변부하유닛(300)은 유압에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.In addition, the variable load unit 300 is characterized by being controlled by hydraulic pressure.
또한, 상기 가변부하유닛(300)은 전기유압액추에이터(310) 및 컨트롤러(320)를 포함할 수 있다.Additionally, the variable load unit 300 may include an electrohydraulic actuator 310 and a controller 320.
상기 전기유압액추에이터(310)는 상기 가압유닛(200)과 연결되어 운동 부하를 자유변경하도록 구성된다.The electro-hydraulic actuator 310 is connected to the pressurizing unit 200 and is configured to freely change the exercise load.
구체적으로, 상기 전기유압액추에이터(310)는 전기를 이용하여 후술할 유압실린더(311)의 작동을 제어하는 것으로, 전기유압액추에이터(310)의 속도, 방향, 힘을 전기 모터의 속도, 방향, 힘을 통해 제어하는 시스템일 수 있다.Specifically, the electro-hydraulic actuator 310 uses electricity to control the operation of the hydraulic cylinder 311, which will be described later, and changes the speed, direction, and force of the electro-hydraulic actuator 310 to the speed, direction, and force of the electric motor. It may be a system controlled through .
배출가스 규제 및 온실가스 배출규제에 따라 내연 기관의 효율 증가 및 전동화에 대한 필요성이 증가하고 있으며, 유압시스템을 가진 일반 산업 기계 시스템을 전기 시스템으로 변결할 경우, 종래의 전동기 및 선형 액추에이터 설치 시 체적당 출력이 유압 액추에이터와 비교할 수 없이 낮아 이를 보완할 방법이 요구되고 있다.In accordance with emission regulations and greenhouse gas emission regulations, the need for increased efficiency and electrification of internal combustion engines is increasing, and when converting a general industrial mechanical system with a hydraulic system to an electric system, when installing a conventional electric motor and linear actuator The output per volume is incomparably lower than that of hydraulic actuators, so a method to compensate for this is required.
따라서, 전기 유압 액추에이터(310)는 종래의 유압시스템이 가지고 있는 필수 요소인 전동기, 유압 펌프, 탱크 및 유압실린더를 일체형으로 구성된 시스템으로, 중앙 집중식 유압시스템에 배해 아주 짧은 배관을 가지고 있으며, 유량 제어를 위한 밸브가 없어 교축 손실 없이 기존 유압시스템에 비해 높은 효율 상승(프레스 기계에서 기존 유압 시스템에 비해 29% 효율 향상이 있음)을 기대할 수 있다.Therefore, the electro-hydraulic actuator 310 is a system that integrates the electric motor, hydraulic pump, tank, and hydraulic cylinder, which are essential elements of a conventional hydraulic system, and has a very short pipe compared to a centralized hydraulic system, and provides flow control. Since there is no valve for this, a high efficiency increase compared to the existing hydraulic system can be expected (29% efficiency improvement compared to the existing hydraulic system in press machines) without throttling loss.
이에, 전기유압 액추에이터(310)의 일체화된 구조는 유지보수의 효율성 증대 및 독립된 형태의 구동을 통해 전체 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the integrated structure of the electrohydraulic actuator 310 can increase the efficiency of maintenance and improve the reliability of the entire system through independent operation.
또한, 상기 전기 유압 액추에이터(310)는 집적된 유압시스템으로, 유압펌프(312b)의 속도와 방향을 제어하기 위해서는 이를 조절하기 위한 전기 유압 액추에이터(310)가 필수적이며, 전기 유압 액추에이터(310)의 필요한 동력 특성은 일반 전기 모터와는 다르게 저속에서 높은 토크를 필요로 한다.In addition, the electro-hydraulic actuator 310 is an integrated hydraulic system, and in order to control the speed and direction of the hydraulic pump 312b, the electro-hydraulic actuator 310 for adjusting it is essential, and the electro-hydraulic actuator 310 The required power characteristics are different from regular electric motors, requiring high torque at low speeds.
또한, 상기 전기 유압 액추에이터(310)는 유압실린더(311) 및 유압유닛(312)을 포함할 수 있다.Additionally, the electro-hydraulic actuator 310 may include a hydraulic cylinder 311 and a hydraulic unit 312.
상기 유압실린더(311)는 일측이 상기 와이어로프(210)와 연결되고 타측이 상기 유압유닛(312)과 연결되어, 상기 가압유닛(200)에 가해지는 운동 부하를 제어하도록 구성된다.The hydraulic cylinder 311 is configured to control the exercise load applied to the pressing unit 200 by having one side connected to the wire rope 210 and the other side connected to the hydraulic unit 312.
상기 유압유닛(3120)은 상기 유압실린더(311)에 공급되는 유체의 유출입량 조절을 통해 운동 부하를 형성하도록 구성된다.The hydraulic unit 3120 is configured to create an exercise load by controlling the inflow and outflow of fluid supplied to the hydraulic cylinder 311.
구체적으로, 상기 유압유닛(312)은 동력을 공급하는 전동기(312a), 상기 전동기(312a)와 전기적으로 연결되어 설정된 방향으로 유체를 유동시키는 부하를 제어하는 양방향 유압펌프(312b), 유동하는 유체의 유출입량을 제어하는 제어밸브(312c)를 포함할 수 있다.Specifically, the hydraulic unit 312 includes an electric motor 312a that supplies power, a two-way hydraulic pump 312b that is electrically connected to the electric motor 312a to control a load that flows fluid in a set direction, and a flowing fluid. It may include a control valve 312c that controls the inflow and outflow amount.
상기 전동기(312a)는 전기 유압 액추에이터(310)에 동력을 제공하는 것으로, 상기 컨트롤러(320)를 통한 운행 제어를 통해 동력 공급이 이루어지도록 한다.The electric motor 312a provides power to the electro-hydraulic actuator 310, and the power is supplied through operation control through the controller 320.
일 실시예로서, 상기 전동기(312a)는 내장되는 모터로 DC모터, 스태핑모터(stepping motor), 브러시리스 모터(brushless motor), 인덕션 모터, 리니어 모터, 초음파 모터 및 코어리스 모터(coreless motor) 등의 모터 중에 선택된 하나로 사용될 수 있다.In one embodiment, the electric motor 312a is a built-in motor, such as a DC motor, a stepping motor, a brushless motor, an induction motor, a linear motor, an ultrasonic motor, a coreless motor, etc. It can be used as one of the motors selected.
상기 제어밸브(312c)는 상기 유압유닛(312)의 일부분에 구비되어 유압의 흐름 방향과 유압유닛(312)의 부하를 제어하도록 구성된다.The control valve 312c is provided in a part of the hydraulic unit 312 and is configured to control the flow direction of hydraulic pressure and the load of the hydraulic unit 312.
릴리프 밸브(312e)는 유압유닛(312)과 유압저장부 사이에 연결되어 유압유닛(312)의 유압량을 조절할 수 있다.The relief valve 312e is connected between the hydraulic unit 312 and the hydraulic storage unit to control the amount of hydraulic pressure in the hydraulic unit 312.
본 발명은 전기 모터 등을 사용한 종래 기술과는 달리, 전기 유압 액추에이터(310)를 사용함으로써 모터보다 더욱 소형화가 가능하고 가압유닛(200)에서 밀고 당길 때 모두 양방향 운동 부하 제어가 가능하며, 운동 부하가 감지되지 않으면 반응하지 않기 때문에 무게추 등에 의한 낙하 사고 등도 방지할 수 있는 효과가 있다.Unlike the prior art using electric motors, the present invention uses an electro-hydraulic actuator 310, which enables further miniaturization than a motor and enables two-way exercise load control when pushing and pulling in the pressurizing unit 200. Since it does not react if it is not detected, it is effective in preventing accidents such as falling due to weights, etc.
도 3은 운동 부하를 피드백 방식으로 제어하는 컨트롤러의 사용 상태를 나타내는 흐름도이다.Figure 3 is a flowchart showing the use state of a controller that controls exercise load in a feedback manner.
본 발명에 따른 상기 컨트롤러(320)는 도 3에 도시된 바와 같이 운동 강도 조절을 위해 상기 전기 유압 액추에이터(310)의 동작을 제어하도록 구성된다.The controller 320 according to the present invention is configured to control the operation of the electro-hydraulic actuator 310 to control exercise intensity, as shown in FIG. 3.
또한, 상기 컨트롤러(320)는 설정된 유압실린더(311)의 운동 부하에 따라 상기 전동기(312a)의 회전 방향 및 회전 속도를 제어하여 유체의 유출입량을 조절하도록 구성된다. 상기 컨트롤러(320)는 ADC, 센서 등을 이용하여 유압실린더(311)에 가해지는 부하를 측정하여, 목표 운동 부하가 될 때까지 전기 유압 액추에이터(310) 또는 유압유닛(312)을 피드백 제어할 수 있다.In addition, the controller 320 is configured to control the rotational direction and rotational speed of the electric motor 312a according to the set exercise load of the hydraulic cylinder 311 to adjust the inflow and outflow of fluid. The controller 320 can measure the load applied to the hydraulic cylinder 311 using ADC, sensors, etc., and feedback control the electro-hydraulic actuator 310 or hydraulic unit 312 until the target exercise load is reached. there is.
구체적으로, 상기 컨트롤러(320)는 프레임본체(100)의 일측에 구비되어 전기유압액추에이터(310)에 연결되어 가변부하유닛(300) 즉, 전기 유압 액추에이터(310)의 작동을 제어하도록 구성된다.Specifically, the controller 320 is provided on one side of the frame body 100 and connected to the electro-hydraulic actuator 310 to control the operation of the variable load unit 300, that is, the electro-hydraulic actuator 310.
또한, 상기 컨트롤러(320)는 아날로그 디지털 변환기(ADC) 및 DAC(Digital to Analog Convertion) 등에 연결되어 이들의 작동을 제어할 수 있다.Additionally, the controller 320 can be connected to an analog-to-digital converter (ADC) and a digital to analog conversion (DAC) to control their operations.
상기 아날로그디지털 변환기(ADC)는 전기적인 아날로그량을 디지털량으로 변환시키는 장치로서, 전압 또는 전류치로 변환된 생체 현상, 자동 분석기의 계측치 등을 디지털 전자 계산기에 입력할 때에 사용된다.The analog-to-digital converter (ADC) is a device that converts electrical analog quantities into digital quantities, and is used when inputting biological phenomena converted into voltage or current values, measured values of an automatic analyzer, etc. into a digital electronic calculator.
DAC(Digital to Analog Convertion)는 디지털 아날로그 컨버터로 디지털 신호를 아날로그로 변환하는 장치이다.DAC (Digital to Analog Conversion) is a digital-to-analog converter, a device that converts digital signals into analog.
사용자가 목표 부하를 설정하면, 상기 컨트롤러(320)는 가압유닛(200)에 가해지는 부하를 아날로그 디지털 변환기(ADC))를 통하여 디지털 신호로 수신하고, 목표 부하와의 차이를 계산하여 목표 운동 부하로 제어하는 피드백 제어 신호를 생성한 후 이를 DAC(Digital to Analog Convertion)를 통하여 전기 유압 액추에이터(310)에 전달할 수 있다.When the user sets the target load, the controller 320 receives the load applied to the pressurizing unit 200 as a digital signal through an analog-to-digital converter (ADC) and calculates the difference from the target load to determine the target exercise load. After generating a feedback control signal controlled by , it can be transmitted to the electro-hydraulic actuator 310 through DAC (Digital to Analog Conversion).
또한, 상기 컨트롤러(320)는 사용자가 직접 스위치등을 통하여 설정하거나, 또는 무선통신모듈이 구비되어 외부의 모바일 단말기 등과 와이파이 통신 모듈, 블루투스 통신 모듈 및 지그비 통신 모듈 중에서 어느 하나로 연동되어 외부에서도 작동을 제어하거나 제어 상황을 실시간으로 확인할 수 있도록 한다.In addition, the controller 320 can be set by the user directly through a switch, etc., or is equipped with a wireless communication module and is linked to an external mobile terminal, etc. with one of a Wi-Fi communication module, a Bluetooth communication module, and a ZigBee communication module to operate externally. Allows you to control or check the control situation in real time.
본 발명에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구(1)는 도시되지는 않았지만 압력 센서를 더 포함할 수도 있다.The upper body muscle strengthening exercise device 1 using an electro-hydraulic actuator according to the present invention may further include a pressure sensor, although not shown.
상기 압력센서는 상기 프레임본체(100) 및 가압유닛(200)의 일측에 구비되어 가압유닛(200)에 가해지는 압력을 감지할 수 있도록 한다.The pressure sensor is provided on one side of the frame body 100 and the pressing unit 200 to detect the pressure applied to the pressing unit 200.
또한, 상기 압력센서는 감지된 압력값을 컨트롤러(320)에 전송하여 컨트롤러(320)가 상기 전기 유압 액추에이터(310)의 작동을 피드백 제어할 수 있도록 한다.Additionally, the pressure sensor transmits the sensed pressure value to the controller 320 so that the controller 320 can feedback control the operation of the electro-hydraulic actuator 310.
도 5(a)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구의 사시도이고, 도 5(b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구의 전반적인 구성을 나타내는 구성도이다.Figure 5(a) is a perspective view of an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator according to another embodiment of the present invention, and Figure 5(b) is a perspective view of an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator according to another embodiment of the present invention. This is a diagram showing the overall composition of the muscle strengthening exercise equipment.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구(1)는 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이 가압유닛(200)에 연결된 와이어로프가 도르래를 경유하여 전기 유압 액추에이터(310)로 연결되도록 구성된다.The upper body muscle strengthening exercise device 1 using an electro-hydraulic actuator according to another embodiment of the present invention has a wire rope connected to the pressurizing unit 200 as shown in Figures 5(a) and 5(b), and is connected to a pulley. It is configured to be connected to the electro-hydraulic actuator 310 via.
따라서, 상기한 상체 근육 강화 운동 기구(1)는 전기 유압 액추에이터(310)에서 운동 부하를 가압유닛(200)으로 제공하도록 한다.Accordingly, the above-mentioned upper body muscle strengthening exercise device 1 provides exercise load from the electro-hydraulic actuator 310 to the pressing unit 200.
이외에도 가압유닛이 전기유압액츄에이터와 연결되어 운동부하를 제공하는 구성이면 본 명세서에 도시되거나 설명된 것 이외에도 다양한 변형이 가능하다. 또한 운동부위도 등 근력에 한정되지 않고 다양한 부위에 활용될 수 있다.In addition, as long as the pressurizing unit is connected to an electrohydraulic actuator to provide an exercise load, various modifications other than those shown or described in this specification are possible. Additionally, the exercise area is not limited to back strength and can be used in a variety of areas.
상기와 같은 본 발명에 따른 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구에 의하면, 근력 운동에 필요한 운동 부하를 가변적으로 조정하는 가변부하유닛이 유압실린더에 공급되는 유체의 유출입량으로 운동 부하를 자유 변경하는 전기 유압 액추에이터로 구성됨으로써, 요구되는 중량값의 한계치가 증대되고 정확한 중량 설정이 가능하며 구성이 컴팩트하고 안전하게 사용할 수 있도록 한다.According to the upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator according to the present invention as described above, a variable load unit that variably adjusts the exercise load required for muscle strength exercise freely changes the exercise load according to the inflow and outflow of fluid supplied to the hydraulic cylinder. By being composed of an electro-hydraulic actuator, the limit of required weight value is increased, accurate weight setting is possible, and the configuration is compact and safe to use.
또한, 전동기와 유압실린더가 일체로 구성되어 매우 컴팩트하게 형성됨으로써, 적은 공간에서도 설치가 가능한 효과가 있다. In addition, since the electric motor and hydraulic cylinder are integrated into a very compact form, installation is possible even in a small space.
또한, 전기 유압 액추에이터로 구성됨으로써, 전기만으로 모터를 구동하여 힘을 구현하는 종래의 근력 운동 기구가 부피가 큰 전동기 사용으로 인해 불필요하게 넓은 공간이 필요했던 문제점을 해결하는 효과가 있다. In addition, by being composed of an electro-hydraulic actuator, it has the effect of solving the problem that conventional strength exercise equipment that implements force by driving a motor only with electricity requires an unnecessarily large space due to the use of a bulky electric motor.
또한, 종래의 유압파워팩과 같이 방향 및 유량제어밸브를 사용하지 않고 전동기의 직접 구동에 의한 펌프제어에 의해 실린더를 제어하는 전기 유압 액추에이터를 포함함으로써, 필요시 요구되는 에너지만 사용하는 시스템의 구축이 가능한 효과가 있다.In addition, by including an electro-hydraulic actuator that controls the cylinder by pump control by direct driving of an electric motor rather than using a direction and flow control valve like a conventional hydraulic power pack, it is possible to build a system that uses only the energy required when necessary. There is a possible effect.
아울러, 전기 유압 액추에이터를 사용함으로써, 전기 모터보다 소형화가 가능하고 밀고 당길 때 양 방향 제어가 가능하며, 부하가 감지되지 않으면 반응하지 않아 중량 원판이나 무게추에 의한 낙하사고를 방지하는 효과가 있다.In addition, by using an electro-hydraulic actuator, it can be more compact than an electric motor and can be controlled in both directions when pushing and pulling. It does not respond if the load is not sensed, which has the effect of preventing falling accidents caused by weight disks or weights.
이에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims described herein should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the present inventor has appropriately used the concept of terms to explain his/her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configuration shown in the drawings and examples described in this specification is only one of the most preferred embodiments of the present invention, and does not represent the entire technical idea of the present invention, so they cannot be replaced at the time of filing the present application. It should be understood that various equivalents and variations may exist.
1 : 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 가구
100 : 프레임본체 200 : 가압유닛
210 : 와이어로프 220 : 손잡이
300 : 가변부하유닛 310 : 전기유압액추에이터
311 : 유압실린더 312 : 유압유닛
312a : 전동기 312b : 유압펌프
312c : 제어밸브 312e : 릴리프 밸브
320 : 컨트롤러1: Upper body muscle strengthening exercise furniture using electro-hydraulic actuator
100: frame body 200: pressurizing unit
210: wire rope 220: handle
300: Variable load unit 310: Electro-hydraulic actuator
311: hydraulic cylinder 312: hydraulic unit
312a: electric motor 312b: hydraulic pump
312c: control valve 312e: relief valve
320: Controller
Claims (5)
상기 프레임본체에 배치되고, 사용자가 압력을 가할 수 있는 가압유닛;
상기 프레임본체 일측에 장착되어 근력 운동에 필요한 운동 부하를 생성하며, 상기 운동 부하를 가변적으로 조정하는 가변부하유닛;을 포함하고,
상기 가변부하유닛은,
유체의 유출입에 따른 유압에 의해 제어되고,
상기 가변부하유닛은,
상기 가압유닛과 연결되어 상기 운동 부하를 조절 가능한 전기 유압 액추에이터; 및
상기 전기 유압 액추에이터의 동작을 제어하는 컨트롤러; 를 포함하며,
상기 전기 유압 액추에이터는,
일측이 상기 가압유닛과 와이어로프로 연결되어, 상기 가압유닛에 가해지는 운동 부하를 제공하는 유압실린더; 및
상기 유압실린더에 공급되는 유체의 유출입량 조절을 통해 운동 부하를 형성하는 유압유닛; 을 포함하고,
상기 유압유닛은,
동력을 공급하는 전동기;
상기 전동기와 전기적으로 연결되어 설정된 방향으로 유체를 유동시키는 양방향 유압펌프; 및
유동하는 유체의 유출입량을 제어하는 제어밸브; 를 포함하고,
상기 프레임본체 및 상기 가압유닛의 일측에 구비되는 압력센서를 포함하고, 상기 압력센서는 상기 가압유닛에 가해지는 압력을 감지하여 감지된 압력값을 상기 컨트롤러에 전송하며,
상기 컨트롤러는, 설정된 유압실린더의 목표 부하에 따라 상기 전동기의 회전 방향 및 회전 속도를 제어하여 상기 전기 유압 액추에이터의 유체의 유출입량을 피드백 조절하고,
상기 컨트롤러는, 외부의 모바일 단말기와 연동되는 무선통신모듈에 의해 외부에서 작동을 제어하거나 제어 상황을 실시간으로 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 유압 액추에이터를 이용한 상체 근육 강화 운동 기구.frame body;
a pressurizing unit disposed on the frame body and capable of applying pressure to the user;
A variable load unit is mounted on one side of the frame body to generate an exercise load necessary for muscle strength exercise and variably adjusts the exercise load,
The variable load unit is,
Controlled by hydraulic pressure according to the inflow and outflow of fluid,
The variable load unit is,
An electro-hydraulic actuator connected to the pressurizing unit and capable of controlling the exercise load; and
A controller that controls the operation of the electro-hydraulic actuator; Includes,
The electro-hydraulic actuator,
A hydraulic cylinder on one side of which is connected to the pressurizing unit with a wire rope to provide a movement load applied to the pressurizing unit; and
A hydraulic unit that forms a motion load by controlling the inflow and outflow of fluid supplied to the hydraulic cylinder; Including,
The hydraulic unit is,
an electric motor that provides power;
a two-way hydraulic pump that is electrically connected to the electric motor and flows fluid in a set direction; and
A control valve that controls the inflow and outflow of flowing fluid; Including,
It includes a pressure sensor provided on one side of the frame body and the pressurizing unit, wherein the pressure sensor detects pressure applied to the pressurizing unit and transmits the sensed pressure value to the controller,
The controller controls the rotation direction and rotation speed of the electric motor according to the set target load of the hydraulic cylinder to feedback control the amount of fluid flowing in and out of the electro-hydraulic actuator,
The controller is an upper body muscle strengthening exercise device using an electro-hydraulic actuator, characterized in that the operation can be controlled from the outside or the control situation can be checked in real time by a wireless communication module linked to an external mobile terminal.
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|---|---|---|---|
| KR1020210089257A KR102660886B1 (en) | 2021-07-07 | 2021-07-07 | A upper body muscles strengthening exercise device using electro-hydraulic actuator |
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| KR100965916B1 (en) * | 2007-11-20 | 2010-06-24 | 차병권 | Sporting goods for weight training and control method thereof |
| KR200472204Y1 (en) | 2012-09-01 | 2014-04-14 | (주)웰텍 | Automatic load adjusting unit for the hydraulic exercise machines |
| JP2019065936A (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | 川崎重工業株式会社 | Hydraulic system |
| JP2020062080A (en) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | 株式会社ブリヂストン | Training device and controller |
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2021
- 2021-07-07 KR KR1020210089257A patent/KR102660886B1/en active IP Right Grant
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