KR20100085333A

KR20100085333A - 전자적으로 부하를 제어하는 부하 제어 장치

Info

Publication number: KR20100085333A
Application number: KR1020090004552A
Authority: KR
Inventors: 장 식 정
Original assignee: (주)휴모닉
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-07-29

Abstract

본 발명은 전자적으로 제어되는 전동기를 이용하여 부하를 정밀하게 제어하는 부하 제어 장치에 관한 것이다. 상기 부하 제어 장치는 프레임, 전동기, 상기 전동기에 의해 발생된 회전력을 상기 프레임으로 전달하는 힘 전달부, 및 상기 힘 전달부와 연결되어 상기 힘 전달부를 통하여 전달되는 회전력을 조정하는 힘 조정부를 포함한다.

부하 제어 장치, 전동기, 웜기어

Description

전자적으로 부하를 제어하는 부하 제어 장치{WEIGHT CONTROL DEVICE FOR CONTROLLING ELECTRICALLY A WEIGHT}

본 발명은 부하 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자적으로 제어되는 전동기를 이용하여 부하를 정밀하게 제어하는 부하 제어 장치에 관한 것이다. 특히, 상기 부하 제어 장치는 저가의 전동기를 사용하면서 부하를 정밀하게 제어할 수 있는 힘 조정부를 함께 사용한다.

일반적으로, 부하 제어 장치, 특히 운동 기구는 특정 중량을 가지는 중량추를 이용한다. 상세하게는, 사용자는 복수의 중량추들을 적절히 조합하여 부하 제어 장치에 세팅한 후 일정 세트의 운동을 반복적으로 수행한다. 다만, 상기 중량추들을 조합하는 위의 방법은 중량추의 무게가 정해져 있기 때문에 다양한 중량을 제공하기 힘들었다. 따라서, 각 사용자들의 근력에 맞게 중량을 조절하기 힘들었으며, 결과적으로 사용자에게 무리를 줄 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 이런 방식의 등장 운동에서, 사용자는 자신의 최대 근력을 알 수 없기 때문에 중량추들을 경험적으로 부하 제어 장치에 세팅하지만 때에 따라서는 이러한 세팅이 사용자에게 무리하게 설정될 수도 있다. 이 경우, 사용자의 무리한 운동으 로 인하여 사용자는 신체에 상해를 입을 수 있다.

게다가, 사람의 근육 단련 과정, 예를 들어 근육의 이심성 수축 과정은 효율적으로 행해지기 위하여 등장 운동뿐만 아니라 등속 운동이 필요함에도, 상기 부하 제어 장치가 등장 운동만을 제공하므로, 사용자의 근육이 충분하게 단련되지 않을 수 있었다.

더욱이, 한 종류의 부하 제어 장치에서 근육 부위를 다르게 단련시킬 수 있는 방법이 없었고, 여러 부하 제어 장치들을 사용하여 각기 다른 근육 부위를 단련시켜야 했다. 즉, 다양한 근육 부위를 단련시키고자 하는 사용자에게 불편을 야기시켰다.

본 발명의 제 1 목적은 전동기를 이용하여 중량을 전자적으로 제어하는 부하 제어 장치를 제공하는 것이다. 특히, 상기 부하 제어 장치는 저가의 전동기를 사용하면서 운동 부하를 정밀하게 제어할 수 있다.

본 발명의 제 2 목적은 사용자의 신체에 상해를 입히지 않도록 최대 근력을 측정 후 이를 활용할 수 있는 부하 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 3 목적은 등장 운동, 등속 운동, 등척 운동 및 ROM 운동을 제공하는 부하 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 4 목적은 복수의 사용자들을 함께 운동시킬 수 있는 부하 제어 시스템 및 이에 포함된 부하 제어 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 부하 제어 장치는 프레임; 전동기; 상기 전동기에 의해 발생된 회전력을 증가시켜 상기 프레임으로 전달하는 힘 전달부; 및 상기 힘 전달부와 연결되어 상기 힘 전달부를 통하여 전달되는 회전력을 조정하는 힘 조정부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 부하 제어 장치는 재료의 장력을 조정하는 장력 조정부; 전동기; 상기 전동기에 의해 발생된 회전력을 상기 장력 조정부로 전달하는 힘 전달부; 및 상기 힘 전달부와 연결되어 상기 힘 전달부를 통하여 전달되는 회전력을 조정하는 힘 조정부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부하 제어 장치는 전자적으로 제어되는 전동기를 이용하여 운동 부하(중량) 또는 장력을 제어하므로, 사용자에게 맞춰서 상기 운동 부하 또는 장력을 정밀하게 조절할 수 있는 장점이 있다. 특히, 상기 부하 제어 장치가 저가인 일반 전동기와 감속기를 사용하고 운동 부하(장력)를 세밀하게 조정하는 힘 조정부를 이용하므로, 제조 단가를 낮추면서도 운동 부하를 정밀하게 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 부하 제어 장치는 사용자의 최대 근력을 측정하고 측정된 최대 근력을 기준으로 사용자를 운동시키므로, 사용자는 그의 신체에 상해를 입히지 않으면서 효율적으로 운동을 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부하 제어 장치는 등장 모드, 등속 모드, 최대 근력 측정 모드, 등척 모드, ROM 모드 및 프로그램 모드로 구분하여 사용자를 운동시키므로, 사용자는 자신의 신체 특성에 맞는 또는 단력하고자 하는 근육에 맞는 모드로 선택하여 운동할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부하 제어 시스템 및 이에 포함된 부하 제어 장치는 복수의 사용자들을 팀 단위로 하여 운동시키므로, 운동시 상기 사용자들에게 흥미를 유발시켜 운동을 오랫동안 지속시키고 상기 사용자들 사이의 친목을 도모할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 다양한 변경을 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하 제어 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.

본 실시예의 부하 제어 장치는 부하를 정밀하게 제어하는 장치로서, 재활 기구, 근육 단련을 위한 운동 기구 또는 장력 제어 및 회전댐퍼 제어 등과 같은 산업용 기구로서 사용될 수 있다. 즉, 상기 부하 제어 장치는 정밀한 부하 제어가 필요로 하는 다양한 분야에 사용될 수 있으며, 특정 분야로 제한되지는 않는다.

다만, 설명의 편의를 위하여, 이하 상기 부하 제어 장치의 동작을 운동 기구를 예로 하여 상술하겠다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 부하 제어 장치는 전동기(100), 회전 부재(102), 힘 전달부(104), 힘 조정부(106), 힘 제어부(108), 프레임(110), 운동부(112), 위치/속도 센서(114), 부하 센서(116), 모니터링부(118) 및 구동부(120)를 포함한다.

전동기(100)는 구동부(120)로부터 제공된 전류(또는 전압)에 응답하여 소정 회전력을 발생시키는 장치로서, 전동기 몸체(130) 및 회전축(132)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전동기(100)는 저가인 일반 모터(예를 들어, DC 모터)일 수 있으며, 후술하는 바와 같이 구동부(120)의 제어에 따라 등장 운동, 등속 운동, 등척 운동, 최대 근력 측정 운동, ROM 운동 및 프로그램 운동을 수행한다. 다만, 저가인 일반 모터의 경우 정밀도가 떨어지는 한계가 있으므로, 본 실시예의 부하 제어 장치는 힘 조정부(106)를 이용하여 이러한 정밀도를 보완한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하겠다. 물론, 전동기(100)는 일반 모터로 제한되지는 않는다.

회전축(132)은 예를 들어 전동기 몸체(130)에 삽입되어 고정되며, 구동부(120)로부터 전동기 몸체(130)로 전류(또는 전압)가 제공되면 상기 전류(전압)의 크기에 비례하여 회전한다.

회전 부재(102)는 회전 가능한 소자로서, 예를 들어 웜기어이다. 이러한 회전 부재(102)는 전동기(100)의 회전축(132)과 연결되며, 바람직하게는 회전축(132)과 맞물려서 회전축(132)의 회전에 응답하여 회전한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전 부재(102)의 회전 속도는 전동기(100)의 회전축(132)의 회전 속도보다 느리며, 즉 회전 부재(102)는 감속기의 역할을 수행한다.

힘 전달부(104)는 회전 부재(102)의 회전에 따른 회전력을 프레임(110) 및 운동부(112)로 전달한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 힘 전달부(104)는 회전 부재(102)에 삽입된 상태로 고정되며, 따라서 회전 부재(102)가 회전시 회전하게 된다.

힘 조정부(106)는 힘 전달부(104)와 결합하며, 예를 들어 힘 전달부(104)의 일부분을 둘러싸는 구조를 가진다. 이러한 힘 조정부(106)는 힘 전달부(104)의 회 전력(회전 속도)를 제어하며, 즉 운동 부하를 제어한다. 예를 들어, 전동기(100)가 DC 모터인 경우 전동기(100)가 기설정된 운동 부하를 정확하게 발생시키지 못할 수도 있으므로, 힘 조정부(106)가 전동기(100)의 회전력, 즉 회전 부재(102)의 회전력을 세밀하게 조정하여 원하는 운동 부하가 프레임(110)으로 전달되도록 제어할 수 있다. 물론, 힘 조정부(106)가 힘 전달부(104)를 조정하여 운동 부하를 정밀하게 제어할 수 있는 한 힘 조정부(106)의 위치 및 구조 등은 다양하게 변형될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 힘 조정부(106)는 마그네틱 클러치 등과 같은 클러치일 수 있다. 물론, 힘 조정부(106)가 운동 부하를 정밀하게 제어할 수 있는 한 클러치로 제한되지는 않는다.

힘 제어부(108)는 힘 조정부(106)와 연결되며, 자기장 등을 이용하여 힘 조정부(106)의 동작을 제어한다.

이러한 힘 제어부(108)는 구동부(120)에 의해 제어된다. 상세하게는, 구동부(120)는 전동기(100)를 동작시킴과 동시에 힘 제어부(108)를 제어한다. 즉, 구동부(120)는 전동기(100)로부터 발생되는 회전력을 고려하여 힘 제어부(108)의 동작을 제어하며, 결과적으로 힘 조정부(106)가 힘 전달부(104)의 회전력을 기설정된 운동 부하에 맞춰서 가변시킨다.

프레임(110)은 힘 전달부(104)와 운동부(112)를 연결시키며, 사용자가 운동할 때 외부로 노출되는 부분이다.

운동부(112)는 사용자가 힘을 가하는 부분으로, 예를 들어 운동 손잡이이다.

위치/속도 센서(114)는 회전 부재(102) 또는/및 힘 전달부(104)와 연결되며, 예를 들어 회전 부재(102)의 회전을 통하여 전동기(100)의 회전 위치/회전 속도를 감지한다.

부하 센서(116)는 운동부(112)의 일측면 등에 부착되어 사용자에 의해 가해진 힘의 크기를 감지하며, 결과적으로 사용자의 실시간 운동 데이터가 정확하게 검출될 수 있다.

모니터링부(118)는 센서들(114 및 116)과 연결되어 센서들(114 및 116)에 의해 감지된 정보를 실시간으로 모니터링하고, 상기 모니터링된 정보를 구동부(120)로 제공한다. 이 경우, 구동부(120)는 상기 제공된 정보를 통하여 현재의 운동 부하를 검출하고, 상기 검출된 운동 부하에 따라 전동기(100)의 동작을 제어한다.

구동부(120)는 전동기(100)의 회전 운동을 제어하고 운동시 운동량 및 근력 등을 측정한다.

위에 도시하지는 않았지만, 상기 부하 제어 장치는 사용자가 특정 모드를 선택할 수 있도록 모드들을 제공하고 측정된 결과를 디스플레이하는 기구 조작부를 더 포함할 수 있다.

요컨대, 본 실시예의 부하 제어 장치는 저가의 전동기(100), 예를 들어 DC 전동기를 사용하면서 힘 조정부(106)를 이용하여 운동 부하의 정밀도를 향상시킨다. 결과적으로, 상기 부하 제어 장치는 운동 부하의 정밀도를 고성능 전동기를 사용할 때와 유사하게 유지시키면서 제조 단가를 낮출 수 있다.

위의 부하 제어 장치의 구조는 저가의 전동기(100)를 이용하고 힘 조정 부(106)가 운동 부하를 정밀하게 제어하는 한 다양하게 변형될 수 있다.

또한, 본 실시예의 부하 제어 장치는 종이, 필름, 전선, 테이프 등의 소재를 가공할 때 재료의 장력을 제어하는 산업용 장력 제어 장치(Tension Controller)로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 장력 제어 장치는 재료의 장력을 측정하고, 측정값이 장력 목표치에 도달할 수 있도록 피드백 방식으로 상기 장력을 제어하며, 출력의 증가에 따라 제어 목표값을 내리는 내부 테이퍼(taper) 텐션 기능, 외부 권경 신호에 따라 제어 목표 장력을 변화시키는 외부 테이퍼 텐션 기능, 자동 튜닝 기능 등을 수행할 수 있다. 이에 대한 자세한 구조는 첨부된 도면을 참조하여 후술하겠다.

이하, 이러한 부하 제어 장치의 다양한 변형예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부하 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 부하 제어 장치(200)는 운동 부하를 전자적으로 제어하는 기구로서, 몸체부(202) 및 운동 부하 제어 장치(204)를 포함한다.

몸체부(202)는 운동 부하 제어 장치(204)를 제외한 나머지 부분으로서, 프레임(208) 및 벨트 또는 와이어 등과 같은 연결 수단(210)을 가진다.

운동 부하 제어 장치(204)는 몸체부(202)와 연결되어 사용자 운동시 운동 부하를 제어하는 장치로서, 전동기(100), 회전 부재(102), 힘 전달부(104), 힘 조정부(106), 힘 제어부(108) 및 풀리(Pulley, 206)를 포함한다.

풀리(206)는 전동기(100)의 회전 운동에 따른 회전력을 연결 수단(210)을 통하여 몸체부(202)로 전달하거나, 사용자 운동시 몸체부(202)로부터 전달되는 힘을 전동기(100)로 전달한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 풀리(206)는 힘 전달부(104)의 종단에 연결되며, 전동기(100)의 회전에 응답하여 회전한다. 이 경우, 연결 수단(210)은 도 2에 도시된 바와 같이 풀리(206)와 몸체부(202)를 연결시킨다. 다만, 이러한 연결 수단(210)의 위치 및 구조는 부하 제어 장치의 종류에 따라 변화될 것이다.

위에 도시하지는 않았지만, 구동부(120)는 전동기(100)의 회전 운동을 제어하며, 사용자의 운동 모드 선택에 따라 예를 들어 특정 전류를 전동기(100)로 제공하여 전동기(100)를 회전시킨다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부하 제어 장치를 도시한 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예의 부하 제어 장치(300)는 전동기(100), 회전 부재(102), 힘 전달부(104), 힘 조정부(106), 힘 제어부(108), 기어(302), 와이어(304), 중량추(310), 기구 조작부(312), 사용자 인식부(314) 및 몸체부를 포함한다. 여기서, 상기 몸체부는 상기 부하 제어 장치 중 전동기(100), 회전 부재(102), 힘 전달부(104), 힘 조정부(106), 힘 제어부(108), 기어(302), 와이어(304), 중량추(310), 기구 조작부(312), 사용자 인식부(314)를 제외한 부분을 의미하여, 운동부(306) 및 프레임(308)을 포함한다.

기어(302)는 힘 전달부(104)에 연결되며, 힘 전달부(104)의 회전에 응답하여 회전한다.

중량추(310)는 도 3에 도시된 바와 같이 기어(302) 및 와이어(304)를 통하여 예를 들어 힘 전달부(104)와 연결되며, 소정 중량을 가진다. 결과적으로, 외력에 따라 전동기(100)가 회전 운동을 할 때 초기 중량을 결정한다.

와이어(304)는 상기 몸체부 및 기어(302)에 연결되며, 기어(302)가 회전할 때 기어(302)의 회전에 따른 힘을 중량추(310) 및 상기 몸체에 포함된 프레임(308)으로 전달한다.

즉, 본 실시예의 부하 제어 장치(300)는 제 1 실시예와 달리 운동 부하를 제어하기 위하여 전동기(100)뿐만 아니라 중량추(310)도 사용한다. 이 경우, 출력 효율이 낮은 전동기(100)를 사용하더라도 중량추(310)로 인하여 제 1 실시예에서와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 중량추(310)를 사용하더라도 전동기(100), 힘 조정부(106) 및 힘 제어부(108)로 운동 부하를 정밀하게 제어할 수 있으므로, 각 개인에 맞는 운동 조건을 제공할 수 있다.

위의 실시예들에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예의 부하 제어 장치는 전동기(100) 및 힘 조정부(106)를 이용하여 운동 부하를 정밀하게 제어하는 한 다양하게 변형될 수 있다.

위 실시예들에서는, 센서들을 표시하지 않았으나 상기 부하 제어 장치는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부를 도시한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 구동부(120)는 제어부(400), 모드부(402), 분석부(404), 토크부(406), 측정부(408), 저장부(410) 및 통신 인터페이스(412)를 포함한다.

모드부(402)는 운동 모드와 관련된 동작을 제어하는 부분으로서, 모드들을 기구 조작부를 통하여 사용자에게 제공한다.

분석부(404)는 모니터링부로부터 전송된 결과를 분석하고, 분석 결과를 토크부(406)로 제공한다.

토크부(406)는 전동기(100)가 선택된 모드로 동작하도록 전동기(100)의 토크를 제어한다. 예를 들어, 토크부(406)는 특정 크기의 전류를 전동기(100)로 인가하여 전동기(100)의 토크를 제어한다. 또한, 토크부(406)는 분석부(404)로부터 제공된 분석 결과에 따라 전동기(100)가 상기 선택된 모드로 동작하도록 전동기(100)로 인가되는 전류의 크기를 조정하고 힘 제어부(108)를 적절하게 제어한다.

측정부(408)는 상기 선택된 모드에 반응하여 전동기(100)가 회전할 때 전동기(100)의 토크, 또는 토크와 관련된 회전력 또는 회전 속도를 측정하여 사용자의 운동량 및 최대 근력 등을 검출한다.

저장부(410)는 개인별 최대 근력 및 일자별 운동량 등에 대한 기록을 저장한다.

통신 인터페이스(412)는 부하 제어 장치와 통신 서버(미도시) 사이의 연결 통로로서, 유선 통신 또는 무선 통신을 지원한다.

제어부(400)는 구동부(120)의 구성 요소들의 동작을 전반적으로 제어한다.

이하, 이러한 부하 제어 장치를 구동시키는 방법에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다. 다만, 설명의 편의를 위하여 구성 요소들의 도면 부호는 생략한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부하 제어 장치에서의 운동 모드를 도시한 평면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 부하 제어 장치는 등장 모드(500), 등속 모드(502), 최대 근력 측정 모드(504), 등척 모드(506), ROM 모드(508) 및 프로그램 모드(510)를 기구 조작부를 통하여 사용자에게 제공한다.

이하, 이러한 모드들(500, 502, 504, 506, 508 및 510)에 따른 부하 제어 장치의 동작을 상술하겠다.

우선, 등장 모드(500)에 따른 부하 제어 장치의 동작을 살펴보겠다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 등장 모드에 따른 부하 제어 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 등장 모드에 따른 운동 부하의 변화를 도시한 도면이다.

도 6를 참조하면, 사용자는 운동 모드 중 등장 모드를 선택한다(S600).

이어서, 등장 모드(500)의 선택에 따라 전동기가 중력 방향으로 회전한다(S602).

계속하여, 사용자가 상승 운동을 시작하며, 결과적으로 몸체부로부터 상기 전동기로 전달된 사용자 힘이 상기 전동기의 회전력 이상인 지의 여부가 판단된다(S604).

사용자 힘이 상기 회전력보다 작은 때, 즉 사용자로부터 가해진 힘이 상기 전동기의 회전 방향을 바꿀 수 있을 정도가 아닌 때, 단계 S602가 다시 수행된다.

반면에, 사용자 힘이 상기 회전력 이상인 때, 즉 사용자로부터 가해진 힘이 상기 전동기의 회전 방향을 바꿀 수 있을 때, 상기 전동기는 사용자의 상승 운동에 따라 중력 반대 방향으로 회전을 시작한다(S606). 다만, 이 경우, 상기 전동기에 작용하는 회전력은 도 7(A)에 도시된 바와 같이 상승 운동 동안(운동 각도가 증가하는 동안) 일정하게 유지되고, 그래서 사용자 힘에 따라 상기 전동기의 회전 속도가 변화된다. 이 경우, 단련하고자 하는 근육 부위가 일정할 것이다. 그러나, 사용자들이 단련하고자 하는 근육 부위가 각기 다를 수 있으며, 이 경우에는 도 7(B)에 도시된 바와 같이 운동 각도 상승에 따라 운동 부하가 증가하거나 감소하도록 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 등장 운동에서는 단련하고자 하는 근육 부위에 따라 다양하게 운동 부하를 조절할 수 있다.

그런 후, 측정부는 상기 변화된 회전 속도를 통하여 상승 운동에서의 사용자의 운동량을 검출한다(S608). 일 예로, 구동부가 전류를 이용하여 상기 전동기의 구동을 제어하는 경우, 상기 측정부는 상기 변화된 회전 속도에 상응하는 전류량을 측정 및 분석하여 상승 운동 동안의 사용자의 운동량을 검출할 수 있다. 물론, 상기 구동부는 전류량뿐만 아니라 전압 등 다른 인자를 사용하여 상기 전동기를 제어할 수도 있고, 상기 측정부는 해당 인자를 통하여 사용자의 운동량을 검출할 수 있다.

이어서, 기구 위치, 즉 프레임의 위치가 업(Up) 각도 이상인 지의 여부가 판단된다(S610). 즉, 사용자의 상승 운동에 의해 부하 제어 장치에 설정된 상승 한계까지 상기 프레임이 상승되었는 지의 여부가 판단된다.

상기 프레임의 위치가 업 각도보다 작은 경우, 단계 S608이 다시 수행된다.

반면에, 상기 프레임의 위치가 업 각도 이상인 경우, 하강 운동 시작에 따라 상기 전동기의 토크를 중력 방향으로 변화시키며, 즉 상기 전동기를 중력 방향으로 회전시킨다(S612).

계속하여, 사용자는 중력 반대 방향으로 버티면서 하강 운동을 시작한다. 이 경우, 상기 전동기가 일정한 회전력을 가지고 중력 방향으로 회전하므로, 사용자 힘에 따라 상기 전동기의 회전 속도가 변화되며, 상기 측정부는 상기 변화된 회전 속도를 측정한다(S614).

그런 후, 상기 측정부는 상기 측정된 회전 속도를 분석하여 하강 운동에서의 사용자의 운동량을 검출한다(S616).

요컨대, 본 발명의 부하 제어 장치는 위에 언급된 과정을 통하여 등장 모드에서 상승 운동에서의 운동량과 하강 운동에서의 운동량을 각기 검출하고, 사용자가 인지할 수 있도록 상기 검출된 운동량을 기구 조작부를 통하여 디스플레이한다.

위에서 설명하지는 않았지만, 등장 운동에서 운동 횟수 및 운동 시간에 따라 부하 제어 장치의 동작이 종료될 수도 있다. 즉, 과도한 운동으로 인한 무리가 사용자에게 가해지지 않도록 운동 횟수 및 운동 시간을 설정하고, 상기 운동 횟수 및 운동 시간을 초과하면 부하 제어 장치의 동작이 중지되도록 설정한다. 이 경우, 상기 프레임은 초기 상태로 변화될 것이다.

이하, 운동 모드 중 등속 모드(502)에 따른 부하 제어 장치의 동작을 상술하겠다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 등속 모드에 따른 부하 제어 장치의 동 작 과정을 도시한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 사용자는 운동 모드 중 등속 모드(502)를 선택한다(S800).

이어서, 등속 모드(502)의 선택에 따라 전동기가 중력 방향으로 회전한다(S802).

계속하여, 사용자가 상승 운동을 시작하며, 이 경우 몸체부로부터 전동기로 전달된 사용자 힘이 상기 전동기의 회전력 이상인 지의 여부가 판단된다(S804).

사용자 힘이 상기 회전력보다 작은 때, 단계 S802가 다시 수행된다.

반면에, 사용자 힘이 상기 회전력 이상인 때, 상기 전동기는 사용자의 상승 운동에 따라 중력 반대 방향으로 회전을 시작한다(S806). 다만, 이 경우, 상기 전동기는 상승 운동 동안 일정한 회전 속도로 회전하며, 즉 사용자의 힘이 상기 회전 속도를 증가시키려 하는 경우 중력 방향의 힘이 상기 전동기에 작용한다. 그러므로, 사용자 힘에 따라 상기 전동기에 작용하는 회전력이 변화된다.

그런 후, 측정부는 상기 변화된 회전력을 통하여 상승 운동에서의 사용자의 운동량을 검출한다(S808).

이어서, 기구 위치, 즉 프레임의 위치가 업(Up) 각도 이상인 지의 여부가 판단된다(S810). 즉, 부하 제어 장치에 설정된 상승 한계까지 상기 프레임이 상승되었는 지의 여부가 판단된다.

상기 프레임의 위치가 업 각도보다 작은 경우, 단계 S808이 다시 수행된다.

반면에, 상기 프레임의 위치가 업 각도 이상인 경우, 하강 운동 시작에 따라 상기 전동기의 토크를 중력 방향으로 변화시키며, 즉 상기 전동기를 중력 방향으로 회전시킨다(S812).

계속하여, 사용자는 중력 반대 방향으로 버티면서 하강 운동을 시작한다. 이 경우, 상기 전동기가 일정한 회전 속도를 가지고 중력 방향으로 회전하므로, 사용자 힘에 따라 상기 전동기에 작용하는 회전력이 변화되며, 측정부는 이렇게 변화된 회전력을 측정한다(S814).

그런 후, 상기 측정부는 상기 측정된 회전력을 분석하여 하강 운동에서의 사용자의 운동량을 검출한다(S816).

요컨대, 부하 제어 장치는 위에 상술된 과정을 통하여 등속 모드(502)에서 상승 운동에서의 운동량과 하강 운동에서의 운동량을 각기 검출하고, 사용자가 인지할 수 있도록 상기 검출된 운동량을 기구 조작부를 통하여 디스플레이시킨다.

다음으로, 운동 모드 중 최대 근력 측정 모드(504)에 따른 부하 제어 장치의 동작을 상술하겠다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 근력 측정 모드에 따른 부하 제어 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

도 9를 참조하면, 사용자는 운동 모드 중 최대 근력 측정 모드(504)를 선택한다(S900).

이어서, 최대 근력 측정 모드(504)의 선택에 따라 전동기가 중력 반대 방향으로 회전한다(S902). 따라서, 프레임의 위치는 사용자가 힘을 가하지 않은 상태인 때에도 중력 반대 방향으로 상승하려는 움직임을 보인다.

계속하여, 사용자가 자신의 최대 근력을 가지고 상승 운동을 시작하며, 이 경우 상기 전동기는 상승 운동 동안 일정한 회전 속도로 회전하며, 즉 사용자의 힘이 상기 회전 속도를 증가시키려 하는 경우 중력 방향의 힘이 상기 전동기에 작용한다. 그러므로, 사용자 힘에 따라 상기 전동기에 작용하는 회전력이 변화된다.

그런 후, 측정부는 상기 변화된 회전력을 측정하여 상승 운동에서의 사용자의 최대 근력을 검출한다(S904).

이어서, 프레임의 위치가 업(Up) 각도 이상인 지의 여부가 판단된다(S906). 즉, 부하 제어 장치에 설정된 상승 한계까지 상기 프레임이 상승되었는 지의 여부가 판단된다.

상기 프레임의 위치가 업 각도보다 작은 경우, 단계 S904가 다시 수행된다.

반면에, 상기 프레임의 위치가 업 각도 이상인 경우, 구동부는 하강 운동 시작에 따라 상기 전동기의 토크를 중력 방향으로 변화시키며, 즉 상기 전동기를 중력 방향으로 회전시킨다(S908).

계속하여, 사용자는 중력 반대 방향으로 최대 근력을 가지고 버티면서 하강 운동을 시작한다. 이 경우, 상기 전동기가 일정한 회전 속도를 가지고 중력 방향으로 회전하므로, 사용자 힘에 따라 상기 회전 속도를 유지하기 위하여 상기 전동기에 작용하는 회전력이 변화되며, 상기 측정부는 이렇게 변화된 회전력을 측정한다(S910).

그런 후, 상기 측정부는 상기 측정된 회전력을 분석하여 하강 운동에서의 사용자의 최대 근력을 검출한다(S912).

요컨대, 부하 제어 장치는 위에 상술된 과정을 통하여 최대 근력 측정 모드 에서 상승 운동에서의 최대 근력과 하강 운동에서의 최대 근력을 각기 검출하고, 사용자가 인지할 수 있도록 상기 검출된 운동량을 기구 조작부를 통하여 디스플레이시킨다.

이하, 운동 모드 중 등척 모드(506)에 따른 부하 제어 장치의 동작을 상술하겠다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 등척 모드에 따른 부하 제어 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

도 10을 참조하면, 운동 모드 중 등척 모드(506)가 선택된다(S1000).

이어서, 사용자가 미세하게 운동 방향으로 힘을 가하면 프레임이 특정 운동 각도로 자동 이동된 후 고정된다(S1002). 즉, 등척 모드(506)에서는 상기 프레임이 고정된 상태로 사용자가 특정 근육 부위를 단련하기 위해서 운동한다. 여기서, 상기 특정 운동 각도는 사용자의 신체 특징 또는 근육 부위에 따라서 자유롭게 변경 설정될 수 있다.

계속하여, 사용자는 상기 고정된 상태의 프레임을 이용하여 운동한다(S1004).

그런 후, 사용자가 실시한 운동 시간이 기설정 시간보다 큰 지의 여부가 판단된다(S1006). 여기서, 상기 기설정 시간은 사용자에게 무리를 주지 않는 정도의 운동 시간을 의미한다.

상기 운동 시간이 상기 기설정 시간 이하인 경우, 사용자에게 무리가 가지 않는다고 판단하여 운동을 계속할 수 있도록 상기 프레임을 고정된 상태로 유지한 다.

반면에, 상기 운동 시간이 상기 기설정 시간을 초과한 경우, 사용자에게 무리가 가해질 수 있다고 판단하여 운동을 종료시킨다(S1008). 예를 들어, 부하 제어 장치는 상기 운동 시간이 상기 기설정 시간을 초과하는 경우 상기 프레임을 초기 상태, 즉 0도 운동 각도로 변화시킨다.

즉, 등척 운동에서는 운동 횟수는 의미가 없으므로 상기 운동 시간만을 이용하여 사용자의 운동 동작을 제어한다.

이어서, 부하 제어 장치는 사용자의 운동량을 분석하여 사용자의 최대 근파워 및 근지구력 등을 판별하고, 판별 결과를 기구 조작부를 통하여 사용자에게 제공한다(S1010).

이하, 운동 모드 중 ROM 모드(508)에 따른 부하 제어 장치의 동작을 상술하겠다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 ROM 모드에 따른 부하 제어 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

도 11을 참조하면, 운동 모드 중 ROM 모드(508)가 선택된다(S1100). 여기서, ROM 모드(508)는 재활을 위해 많이 사용되는 모드로서, 사용자가 힘을 가하지 않더라도 부하 제어 장치의 프레임이 일정 범위에서 자동으로 움직이도록 설정된다.

이어서, 사용자에 맞춰서 상기 프레임의 운동 각도, 즉 상기 프레임의 움직임 범위가 설정된다(S1102). 예를 들어, 재활 훈련 담당자가 환자의 상태에 맞춰서 상기 운동 각도를 설정한다.

계속하여, 상기 프레임이 상기 설정 범위에서 자동으로 움직이며, 즉 사용자가 운동을 시작한다(S1104).

그런 후, 상기 사용자가 역방향 힘을 가하는 지의 여부가 판단된다(S1106). 예를 들어, 상기 사용자에게 다리 운동을 하게 하기 위해서 상기 프레임을 특정 운동 각도까지 상승시키는 동안에 상기 사용자가 무리가 가서 중력 방향으로 힘을 가하는 경우가 발생되는 지의 여부가 판단된다. 이렇게 사용자가 운동 방향과 반대로 힘을 가하는 것은 그 운동 각도 이상은 사용자에게 무리가 되기 때문이다.

상기 사용자가 역방향 힘을 가하지 않으면, 단계 S1104가 계속적으로 수행된다.

반면에, 상기 사용자가 역방향 힘을 가하기 시작하면, 상기 프레임은 상기 사용자에게 무리를 주기 않기 위해서 상기 설정 범위까지 움직이지 않았더라도 반대 방향으로 움직인다(S1108). 즉, 전동기의 회전 방향이 반대 방향으로 전환된다.

이어서, 상기 프레임은 역방향으로 설정 범위까지 이동한 후 다시 방향을 전환하여 움직인다(S1110). 이 경우, 상기 프레임이 초기 설정된 설정 범위 내에서 계속 움직이면서 사용자가 역방향 힘을 가하면 반대 방향으로 움직이도록 동작할 수도 있고, 사용자가 역방향 힘을 가한 부분으로 설정 범위를 축소하여 새롭게 설정된 설정 범위 내에서 움직일 수도 있다.

위에서 상술한 바와 같이, ROM 모드(508)는 사용자에게 무리를 주지 않으면서 자연스럽게 근육 운동을 수행시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 부하 제어 장치가 전자적으로 동작하는 전동기를 사용하므로 운동 부하 및 운동 각도의 정밀한 제어 가 가능하다. 따라서, 환자에 최적의 재활 운동을 제공할 수 있다.

위에서 언급하지는 않았지만, 운동 횟수 또는 운동 시간이 기설정 횟수 또는 기설정 시간을 초과하는 경우 부하 제어 장치의 동작이 종료될 수 있으며, 즉 상기 프레임이 초기 상태로 변화된다. 그런 후, 부하 제어 장치는 상기 운동을 분석하여 상기 사용자의 운동량을 기구 조작부를 통하여 상기 사용자에게 제공할 수 있다.

이하, 운동 모드 중 프로그램 모드(510)에 따른 부하 제어 장치의 동작을 상술하겠다.

프로그램 모드(510)는 등장 운동, 등속 운동 및 등척 운동을 조합하여 사용하는 모드를 의미한다. 예를 들어, 상기 프레임이 상승하는 동안에는 등장 운동을 제공하고, 상기 프레임이 하강하는 동안에는 등속 운동을 제공할 수 있다. 또는, 상기 프레임이 상승하는 동안에는 등장 운동을 제공하고, 상기 프레임이 업 각도까지 상승한 후에는 고정되어 등척 운동을 제공할 수도 있다. 다른 예로, 부하 제어 장치는 동일한 모드일지라도 상승 운동에서의 힘과 하강 운동에서의 힘을 다르게 설정할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 부하 제어 장치는 외부 컴퓨터(미도시)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 부하 제어 장치의 기구 조작부에 디스플레이되는 화면이 작아서 미세 조정을 하기 힘든 경우, 상기 컴퓨터의 화면을 통하여 부하 제어 장치 프로그램을 미세 조정할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 부하 제어 장치들을 동작시키는 과정을 도시한 순서도이다. 여기서, 하나의 통신 서버에 복수의 부하 제어 장치들 이 무선을 통하여 연결되어 있다고 가정한다.

도 12를 참조하면, 예를 들어 스포츠 센터의 트레이너는 복수의 사용자들을 함께 운동시키기 위하여 상기 사용자들에 각기 할당된 부하 제어 장치들을 위한 운동 프로그램을 상기 통신 서버에 설정한다(S1200).

이어서, 상기 통신 서버는 네트워크를 통하여 상기 설정된 운동 프로그램을 해당 부하 제어 장치들로 전송한다(S1202). 여기서, 상기 부하 제어 장치들로 전송되는 운동 프로그램들은 모두 동일한 패턴을 가질 수도 있고 사용자들에 맞춰서 다른 패턴을 가질 수도 있다. 다만, 각 사용자들의 운동 효율을 극대화하기 위해서는 각 사용자들에게 적합한 운동 프로그램들을 해당 부하 제어 장치들로 각기 전송하는 것이 바람직할 것이다.

계속하여, 상기 부하 제어 장치들은 전송된 운동 프로그램에 따라 운동을 시작한다(S1204). 이 경우, 상기 부하 제어 장치들은 동시에 구동될 수도 있고 각각 구동될 수도 있다.

즉, 복수의 사용자들은 위에 언급된 방법을 통하여 함께 운동을 하며, 결과적으로 따라서 혼자 운동함에 의한 지루함 대신에 새로운 흥미가 유발될 수 있다. 예를 들어, 런닝 머신들을 사용자들이 서로 마주볼 수 있도록 배열한 후 상기 런닝 머신들을 구동시키면 상기 사용자들은 서로 마주본 상태로 대화도 나누면서 운동할 수 있으며, 결과적으로 흥미 유발뿐만 아니라 상기 사용자들 사이에 친목도 도모할 수 있다.

이어서, 새로운 운동이 시작되는 지의 여부가 판단된다(S1206). 예를 들어, 사용자들이 런닝을 마친 경우 다음 프로그램인 다리 운동을 시작하는 지의 여부가 판단된다.

직전 운동이 끝나지 않은 경우 단계 S1204가 다시 수행된다.

반면에, 직전 운동이 끝나고 새로운 운동이 시작되는 경우, 트레이너는 새로운 운동 프로그램을 상기 통신 서버에 설정한다(S1208). 물론, 이러한 운동 프로그램 설정은 각 운동 단계마다 설정되지 않고 상기 사용자들이 운동을 시작하기 전에 한번에 설정될 수도 있다.

계속하여, 상기 통신 서버는 상기 운동 프로그램을 해당 부하 제어 장치들로 전송하며, 상기 부하 제어 장치들은 상기 운동 프로그램에 따라 구동을 시작한다(S1210).

요컨대, 본 실시예의 부하 제어 시스템은 운동 프로그램을 복수의 부하 제어 장치들로 전송하여 복수의 사용자들을 함께 운동시킨다.

위에서는, 상기 부하 제어 장치를 운동 기구를 예로 설명하였지만 상기 부하 제어 장치는 운동 기구 외에 장력 제어 장치 등과 같은 산업용 기구 등으로 사용될 수 있다. 이하, 이러한 장력 제어 장치의 구조를 살펴보겠다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부하 제어 장치(장력 제어 장치)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 13을 참조하면, 본 실시예의 부하 제어 장치로서 장력 제어 장치는 전동기(1300), 회전 부재(1302), 힘 전달부(1304), 힘 조정부(1306), 힘 제어부(1308), 모니터링부(1310), 구동부(1312), 재료 입력 부재(1314), 장력 검출부(1316) 및 장 력 조정부(1318)를 포함한다.

재료 입력 부재(1314), 장력 검출부(1316) 및 장력 조정부(1318)를 제외한 나머지 구성 요소들은 도 1의 구성 요소들과 동일한 기능을 수행하므로, 동일한 구성 요소들에 대한 자세한 설명은 생략하겠다.

재료 입력 부재(1314)는 종이, 필름, 전선, 테이프, 천 등과 같은 재료가 입력되는 부분으로서, 예를 들어 회전 가능하도록 구현된다. 상세하게는, 상기 재료가 재료 입력 부재(1314)에 감겨 있으며, 재료 입력 부재(1314)가 회전함에 따라 상기 재료가 이송로를 따라 이송되기 시작한다. 여기서, 재료 입력 부재(1314)의 회전을 제어하는 별도의 전동기가 존재할 수 있다.

장력 검출부(1316)는 이송로를 따라 이동하는 재료의 장력을 검출하고, 검출 결과를 모니터링부(118)로 전송한다.

장력 조정부(1318)는 상기 이송로를 따라 이동하는 재료의 장력을 조절하는 부분으로서, 예를 들어 회전 롤러로 구현될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 장력 조정부(1318)는 힘 전달부(1304)에 연결되며, 따라서 전동기(1300)의 구동에 따라 장력 조정부(1318)의 회전 속도가 변화된다. 결과적으로, 상기 재료의 장력이 가변된다.

이하 이러한 가변 과정을 구체적으로 살펴보자.

모니터링부(118)는 장력 검출부(1316)로부터 전송된 검출 결과를 통하여 상기 재료의 장력을 모니터링한다.

이어서, 모니터링부(118)는 상기 모니터링된 정보를 구동부(1312)로 제공한 다.

계속하여, 구동부(1312)는 상기 제공된 정보를 통하여 현재의 장력을 검출하고, 상기 검출된 장력에 따라 상기 재료의 장력이 원하는 장력을 가지도록 전동기(1300)의 동작을 제어한다. 결과적으로, 장력 조정부(1318)의 회전 속도가 변화되어 상기 재료의 장력이 가변된다.

위에서는, 상기 장력 제어 장치로서 전자동 장력 제어 장치(장력 피드백 타입)를 언급하였으나, 반자동 장력 제어 장치도 사용될 수 있으며 이의 구조는 위의 도 13의 구조와 유사하므로 설명을 생략한다. 즉, 장력 제어 장치로 사용되는 부하 제어 장치는 위에 도시된 구조 외에도 다양하게 변형될 수 있다.

요컨대, 본 실시예의 부하 제어 장치는 운동 기구, 재활 기구, 교정 기구 등 외에도 장력 제어 장치 등과 같은 산용업 장치로서도 사용될 수 있다.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 등장 모드에 따른 부하 제어 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 등장 모드에 따른 운동 부하의 변화를 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 등속 모드에 따른 부하 제어 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 ROM 모드에 따른 부하 제어 장치의 동 작 과정을 도시한 순서도이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 부하 제어 장치들을 동작시키는 과정을 도시한 순서도이다.

Claims

프레임;

전동기;

상기 전동기에 의해 발생된 회전력을 상기 프레임으로 전달하는 힘 전달부; 및

상기 힘 전달부와 연결되어 상기 힘 전달부를 통하여 전달되는 회전력을 조정하는 힘 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 회전 부재는 웜 기어이고, 상기 힘 조정부는 클러치이며, 상기 전동기는 DC 모터이되,

상기 힘 조정부는 상기 힘 전달부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 전동기는 회전축을 가지며,

상기 부하 제어 장치는 상기 전동기의 회전축의 회전에 응답하여 회전하는 회전 부재;

상기 회전 부재 또는 상기 힘 전달부에 연결되어 상기 전동기의 회전 위치 및 속도를 감지하는 위치/속도 센서; 및

상기 힘 조정부가 상기 힘 전달부를 통하여 전달되는 회전력을 조정하도록 상기 힘 조정부의 동작을 제어하는 힘 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 부하 제어 장치는,

등장 모드, 등속 모드, 최대 근력 측정 모드, 등척 모드, 알오엠(ROM) 모드 및 프로그램 모드 중 선택된 모드로 상기 전동기를 구동시키는 구동부;

상기 부하 제어 장치의 부하를 측정하는 부하 센서; 및

상기 부하 센서에 의해 측정된 부하를 모니터링하는 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 등장 모드가 선택된 경우 상기 전동기는 일정한 회전력을 가지고 중력 방향으로 회전하고, 상기 회전력 이상의 제 1 외력이 중력 반대 방향으로 작용하는 경우 상기 전동기가 제 1 회전력을 가지고 중력 반대 방향으로 회전하도록 상기 제 1 외력에 따라 상기 전동기의 회전 속도가 변화되며, 상기 제 1 외력에 의해 상기 프레임이 업 각도 이상으로 상승되는 경우 상기 전동기는 중력 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 등속 모드가 선택된 경우 상기 전동기는 중력 방향으로 회전하고, 제 1 외력이 중력 반대 방향으로 작용하는 경우 상기 전동기가 중력 반대 방향으로 제 1 회전 속도를 가지고 회전하도록 상기 제 1 외력에 상응하여 상기 전동기에 작용하는 회전력이 변화되며, 상기 제 1 외력에 의해 상기 프레임이 업 각도 이상으로 상승되는 경우 상기 전동기는 중력 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 최대 근력 측정 모드가 선택된 경우 상기 전동기는 중력 반대 방향으로 제 1 회전 속도를 가지고 회전하며, 제 1 외력이 중력 반대 방향으로 작용하는 경우 상기 제 1 회전 속도가 유지되도록 상기 제 1 외력에 상응하여 상기 전동기에 작용하는 회전력이 변화되는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
제 4 항에 있어서 상기 등척 모드가 선택되어 상기 전동기가 등척 운동할 경우 상기 프레임은 특정 각도로 고정되며, 사용자의 운동 시간이 기설정 시간을 초과하는 경우 상기 프레임은 초기 상태로 변화되는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 ROM 모드가 선택되는 경우 상기 전동기는 상기 프레임이 소정 각도 범위 내에서 움직이도록 동작하며, 사용자가 상기 프레임의 이동 방향과 반대 방향으로 힘을 가하는 경우 상기 프레임의 이동 방향이 변화되도록 상기 전동기의 회전 방향이 변화되는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 프레임의 이동 반복 횟수가 기설정된 횟수를 초과하거나 상기 프레임을 이용한 운동 시간이 기설정된 시간을 초과하는 경우 상기 프레임은 초기 상태로 변화되는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
재료의 장력을 조정하는 장력 조정부;

전동기;

상기 전동기에 의해 발생된 회전력을 상기 장력 조정부로 전달하는 힘 전달부; 및

상기 힘 전달부와 연결되어 상기 힘 전달부를 통하여 전달되는 회전력을 조정하는 힘 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 부하 제어 장치는,

상기 재료를 상기 장력 조정부로 제공하는 재료 입력 부재;

상기 재료 입력 부재로부터 상기 장력 조정부로 전달되는 재료의 장력을 검출하는 장력 검출부;

상기 전동기의 회전축의 회전에 응답하여 회전하는 회전 부재;

상기 힘 조정부가 상기 힘 전달부를 통하여 전달되는 회전력을 조정하도록 상기 힘 조정부의 동작을 제어하는 힘 제어부; 및

상기 장력 검출부에 의해 검출된 재료의 장력에 따라 상기 전동기의 동작을 제어하는 구동부를 더 포함하되,

상기 회전 부재는 웜 기어이고, 상기 힘 조정부는 클러치이며, 상기 전동기는 DC 모터인 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.