KR20080056708A - 지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기에 관한 것이다.

본 발명의 지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기에 관한 것으로 사용자가 자신의 체력에 적합한 웨이트 머신 운동기구의 무게 중량을 조절함에 있어서 지렛대 원리를 이용하여 부하 중량을 조절하는 방식으로, 지렛대의 힘 점은 사용자의 근육의 힘이 가해지는 운동 기기에서의 사용자 힘 점이며, 지렛대의 받침점은 사용자가 운동에 사용하는 운동 기기에서의 관절의 중심점(joint)을 말하며, 지렛대의 작용점은 운동 기기의 중량물의 위치이며, 운동 기기의 작용점은 중량물 위치를 이동시켜 힘 점에 걸리는 부하 중량을 변경조정하게 함으로 운동의 강도를 조정하는 원리이다. 작용점의 중량물 위치를 변경하는 방법은 2개 이상의 가이드 봉과 중량물의 중심점에 나사 봉이 맞물려 통과하는 암수나사 구조의 중량물을 나사 봉의 한 끝단에 결합한 서보모터의 회전구동이 나사 봉에 전달되어 나사 봉과 암수나사로 결합하여 결합한 중량물의 위치를 직선적으로 조절하는 방식으로 이루어지며, 중량물의 미세한 움직임에도 힘 점에 가해지는 힘의 세기는 달라지며, 또한 운동시 사용자의 근력의 힘이 약하며, 또한 변화의 폭도 미세해야하는 노약자, 학생 및 여성의 근력운동 및 재활운동에 적합하며, 서보모타의 제어를 통하여 부하 중량의 미세한 조정이 가능하며, 중심점에 위치한 각도변화 모니터센서는 운동의 각도 및 실시횟수를 모니터 할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 모터링을 통하여 운동의 이력 관리가 가능한 지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기에 관한 것이다.

웨이트 머신 운동기, 지렛대, 힘점, 중심점, 작용점, 근력운동, 재활운동, U-Healthcare시스템

Description

지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기{ Using leverage principle weight training machine }

본 발명은 지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기에 관한 것으로, 웨이트 운동기구라 함은 손, 팔, 목, 어깨, 가슴, 허리, 다리, 발 등 모든 신체 관절 및 근육부위를 이용하여 만든 기구로서 와이어에 도르래를 통해 걸린 중량물을 기구를 통하여 밀거나 당기는 운동을 하여 들어올리는 중량 거상 운동을 통하여 관련된 근육 및 근육 군을 단련시키는 운동기구로서 일명 등장성 운동(Isotonic exercise)이라고도 한다.

종래의 웨이트 머신 운동기기는 지지대의 상부에 도르래가 장착되어 와이어에 연결된 다수개의 스택이 가이드를 따라 상하로 이동될 수 있도록 장착되고, 스택의 측면에는 고정봉의 구멍과 대응하는 구멍이 각각 형성되어 중량 고정 핀을 이용하여 중량을 조절할 수 있게 구성되어 있는 것이 일반적인 웨이트 머신 운동기기이다. 그러나 대한민국 특허 제 10-0425814는 이러한 중량조절 핀을 꽂고 빼는 불편함을 줄이기 위하여 발명된 버튼식 중량조절장치에 관한 것이고, 대한민국 특허 제 10-0519727은 웨이트 트레이닝머신이 보다 콤팩트한 구조와 중량조절방법을 제시하고 는 있으나 기구의 구조가 제작상 용이하지 않을 뿐만 아니라, 간단하고 단순해야하는 근육운동기구의 기구적인 특성에 부합하지 않고 있으며, 미국특허 제005263914는 역시 지렛대의 원리를 이용하여 일정 중량물을 들어올리는 다수의 지렛대 축을 연결시켜 근육운동을 하는 구조로, 도르래를 이용 상하 중량 거상운동을 기구에서 지렛대 원리를 연결 이용하여 운동을 하기 위하여 힘의 전달 메커니즘을 복잡하게 구성하였으며, 지렛대의 측면에 일정간격으로 만들어진 구멍들 중에 한 구멍에 힘 점을 고정하고 운동을 하는 데 힘 점의 간격이 일정하며 그 간격에 따른 힘 점에서의 힘의 세기가 받침점에서 멀어질수록 누적 비례하는 단점이 있으며, 구조상 조절 레버의 운직임이 부드럽니 못한 단점이 있다.

위에 기술된 바와 같이, 종래의 기술에서는 웨이트 머신 운동기기에 있어서 그 구조가 중량물의 1Kg 미만 미세한 중량의 가감이 어려울 뿐만 아니라, 많은 종류의 운동 부위가 다른 웨이트 머신 운동기기 들에도 공통적으로 적용하기가 여렵고, 와이어나 벨트를 기본적으로 사용해야하며, 또한 사용자의 운동 강도 및 운동실시 내용을 누적관리하기 어렵다. 이렇듯 사용하기에 해결해야 할 적지 않은 문제점들이 있다.

따라서 본 발명의 기술적 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기기는 사용자가 자신의 체력에 적합한 웨이트 머신 운동기구의 무게 중량을 조절함에 있어서 지렛대 원리를 이용하여 부하 중량을 조절하는 방식으로, 지렛대 원리를 본 발명의 웨이트 머신 운동기에 적용한 것으로 기존의 방식과 차별되게 와이어를 사용하지 않고, 힘의 전달 구조가 간단한 방식으로 제공되며 1Kg미만의 중량조절 구조를 갖고, 안전하고 편리하게 운동을 하며, 운동 전후에 운동에 대한 모니터링 및 기록유지보관에 용이한 시스템을 구현하는 데 있다.

따라서 본 발명에 따르면 다음과 같은 과제해결 수단을 통하여 기술적 과제의 문제점을 해결하고자 한다.

본 발명의 지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기기는 사용자가 자신의 체력에 적합한 웨이트 머신 운동기구의 무게 중량을 조절함에 있어서 지렛대 원리를 이용하여 부하중량을 조절하는 방식으로, 지렛대 원리를 본 발명의 웨이트머신 운동기에 적용한 것이다. 지렛대의 힘점은 사용자의 근육의 힘이 가해지는 운동 기기에서의 사용자 힘 점이며, 지렛대의 받침점은 사용자가 운동에 사용하는 운동 기기에서의 관절의 중심점(joint)을 말하며, 지렛대의 작용점은 운동 기기의 중량물의 위치이며, 운동 기기의 작용점은 중량물 위치를 이동시켜 힘 점에 걸리는 부하 중량을 변경조정하게 함으로 운동의 강도를 조정하는 원리이다. 작용점의 중량물 위치를 변경하는 방법은 2개 이상의 가이드 봉과 중량물의 중심점에 나사 봉이 맞물려 통과하는 암수나사 구조의 중량물을 나사 봉의 한 끝단에 결합한 서보모터의 회전구동이 나사 봉에 전달되어 나사 봉과 암수나사로 결합하여, 결합한 중량물의 위치를 직선적으로 조절하는 방식으로 이루어지며, 중량물의 미세한 움직임에도 힘 점에 가해지는 힘의 세는 미세하게 달라지며, 또한 운동시 사용자의 근력의 힘이 약하며, 또한 변화의 폭도 미세해야하는 노약자, 학생 및 여성의 근력운동 및 재활운동에 적합하며, 서보모타의 제어를 통하여 부하 중량의 미세한 조정이 가능하며, 중심점에 위치한 각도변화 모니터센서는 운동의 각도 및 실시횟수를 모니터할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 모터링을 통하여 운동의 이력 관리가 가능한 지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기로 상술한 해결해야 할 적지 않은 문제점들 해결하기에 적합하도록 구현한 것이다.

본 발명의 지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기기는 사용자가 자신의 체력에 적합한 웨이트 머신 운동기구의 무게 중량을 조절함에 있어서 지렛대 원리를 이용하여 부하 중량을 조절하는 방식으로, 기존의 방식과 차별되게 와이어를 사용하지 않고, 복잡한 구조 없이 힘의 전달 구조가 간단한 방식으로 제공되고, 1Kg미만의 중량조절 구조로 되어 있어, 사용자가 근력이 약하며, 또한 운동강도 변화 중량의 증감 폭도 미세해야하는 노약자, 학생 및 여성의 근력운동 및 재활운동에 적합하며, 안전하고 편리하게 운동을 하며, 운동 전후에 운동에 대한 모니터링 및 기록유지보관에 용이한 시스템을 구현하므로 근래에 운동처방 및 관리에 관심이 집중되고 있는 U-Healthcare시스템 적용에도 쉽게 사용될 수 있다.

전술한 기술 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 특징에 따라서, 지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기기(100)는 운동기기 본체(110)와 사용자가 자신의 체력에 적합한 웨이트 머신 운동기구의 무게 중량을 조절함에 있어서 지렛대 원리를 이용하여 부하 중량을 조절하는 중량조절 부(200)는 사용자의 근육의 힘이 가해지는 운동 기기에서의 사용자 힘점부(113)와, 사용자가 운동에 사용하는 운동 기기에서의 관절의 중심점(joint)부(112)와, 운동 기기의 중량물 위치 조절 부(111)의 작동에 따라 위치가 변하는 중량 부(114)를 포함하는 지렛대 방식의 중량조정부(200)이며, 또한, 중량 부(114)는 중량물 위치를 변경하는 2개 이상의 가이드 봉(117)과 중량물의 중심점에 나사 봉(115)이 맞물려 통과하는 암나사 구조의 중량물을 나사 봉의 한 끝단에 결합하여 서보모터(201)의 회전구동에 의해 나사 봉(115)에 전달되어 나사 봉(115)과 암수나사로 결합한 중량물의 위치를 직선적으로 미세하게 조절하는 중량물 위치조절부(111)로 이루어지며, 중심점에 위치하며 운동의 각도 및 실시횟수를 모니터 할 수 있을 뿐만 아니라, 모터링을 실시한 내용을 이력 관리가 가능하도록 제어하는 모니터링 센서부(202)를 포함하며, 모니터링 센서에는 각도센서의 변화를 감지할 수 있는 기울기 센서, 엔코터, 및 회전 가변저항 센서 등을 사용한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속 하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1 은 종래의 웨이트 머신 운동기의 사시도로서 종래의 웨이트 머신 운동기기는 지지대의 상부에 도르래가 장착되어 와이어에 연결된 다수개의 스택이 가이드를 따라 상하로 이동될 수 있도록 장착되고, 스택의 측면에는 고정봉의 구멍과 대응하는 구멍이 각각 형성되어 중량 고정 핀을 이용하여 중량을 조절할 수 있게 구성되어 있는 것이 일반적인 웨이트 머신 운동기기이다.

도 2 는 본 발명에 따른 웨이트 머신 운동기(100)의 사시도이며,

도 3a는 본 발명에 따른 웨이트 머신 운동기의 중량조절 부(200)의 부분 절개된 정면도로서 중량설정 메커니즘을 설명한다. 사용자가 실시하고자 하는 중량 값을 명령받은 서보모터 제어부(201)는 모터를 회전하여 풀리를 연동시켜 나사 봉(115)에 연결된 나사봉 풀리부(203)를 회전시켜 나사 봉(115)이 회전운동을 하여 중량물 부(114)의 내부기어(204)가 맞물려 중량물부(114)가 위치이동을 하게 된다. 서보모터가 정. 역회전을 하여 중량물 부(114)의 위치가 상승 또는 하강하여 운동시 힘작용부의 역할을 하게 된다. 또한, 중량물 부(114)의 원활한 이동을 위하여 2축 이상의 가이드 봉(117)은 중량물부(114) 연결부에 각각 베아링과 같은 마찰 감소재료를 사용한 충전재료(204)를 중량물 가이드봉(117) 구멍에 충전한다.

도 3b 본 발명에 따른 웨이트 머신 운동기의 부분 절개된 정면도로서, 주요구성체 들의 관절식 결합상태를 설명하기 위한 것이다. 먼저, 웨이트 머신 운동기 본체(110)는 본체 베어링(119)이 장치되어 이를 관통하여 중량물 조절부(200)과 사용자의 힘이 가해지는 힘점부(113)를 일체로 고정힌지부(112)에 고정볼트(112a 와 112b)가 결합시키는 구조로 만들어진다. 그러므로 힘점부(113)에 일정한 힘이 가해지면 중량조절 부(200)는 동시에 힘점부의 힘 작용방향과 같은 방향으로 움직이게 된다. 이때 베어링(119)은 지렛대에서 받침 부의 역할을 하게 된다.

도 4a 및 도 4b본 발명에 따른 웨이트 머신 운동기의 중량 조절 및 설정후 운동시 일 실시 예를 나타내는 도면으로 중량물 위치조절 부(111)의 명령으로 중량 부(114)는 위치이동을 하게 되고, 사용자가 힘점부(113)에 힘을 가하면 지렛대의 받침점 역할을 하는 고정 힌지부(112)를 축으로 하여 중량조절부(200)과 힘점부(113)는 힘점부의 힘이 작용하는 동일한 방향 동일한 각도로 운동하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며，그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.

도 1 은 종래의 웨이트 머신 운동기 사시도이고,

도 2 는 본 발명에 따른 웨이트 머신 운동기의 사시도이고,

도 3a는 본 발명에 따른 웨이트 머신 운동기의 중량조절 부의 부분 절개된 정면도이고,

도 3b 본 발명에 따른 웨이트 머신 운동기의 부분 절개된 정면도이고

도 4a 본 발명에 따른 웨이트 머신 운동기의 중량 조절 실시 예를 나타내는 도면이고,

도 4b 본 발명에 따른 웨이트 머신 운동기의 운동 실시 예를 나타내는 도면이다.

Claims (2)

1. 지렛대 원리를 이용한 웨이트 머신 운동기기에 있어서, 서보모터제어(201)에 의하여 웨이트 머신 운동기구의 중량물(114)의 위치를 조절하여 부하 중량을 조절하는 중량조정부(200); 및 상기 중량조정부(200)에는 중량물(114) 위치를 변경하는 2개 이상의 가이드 봉(117)과 중량물의 중심점에 나사 봉(115)이 맞물려 관통하는 암나사 구조의 중량물(114)과 나사 봉의 한 끝단에 결합한 서보 모터부(201)의 회전구동에 의해 나사 봉(117)에 전달되어 나사 봉(117)과 암수나사로 결합한 중량물(114)의 위치를 직선적으로 미세하게 조절하는 중량물 위치조정부(111), 지렛대의 받침점 역할을 하는 중심점(112)에 위치하며 운동의 각도 및 실시횟수를 모니터할 수 있고, 모터링을 실시한 내용을 이력 관리하도록 제어하는 모니터링 센서 부(202)를 포함하는 시스템.
2. 상기 항에 있어서,

   상기 지렛대를 이용한 웨이트 머신 운동기기에는 손, 팔, 목, 어깨, 가슴, 허리, 다리, 발 등 모든 신체 관절 및 근육부위를 이용하여 운동하는 모든 웨이트 머신 운동기기.

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