KR20120130692A - 운동 장치 및 이에 사용되는 부하 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운동 기구 및 이에 사용되는 부하 제어 장치에 관한 것이다. 상기의 부하 제어 장치는 연결 부재; 회전력을 상기 연결 부재로 전달하는 회전 운동 소자; 및 상기 연결 부재의 텐션을 유지하는 텐션 유지부를 포함하되, 상기 연결 부재는 벨트 또는 케이블일 수 있다. 본 발명에 따르면, 중량을 전자적으로 제어하는 벨트 또는 케이블 운동용 부하 제어 장치에서 벨트 또는 케이블의 텐션을 일정하게 유지할 수 있다.

Description

운동 장치 및 이에 사용되는 부하 제어 장치{TRAINING MACHINE AND WEIGHT CONTROL DEVICE USING THE SAME}

본 발명의 실시예들은 운동 장치 및 이에 사용되는 부하 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 케이블 또는 벨트의 텐션을 유지할 수 있는 부하 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 부하 제어 장치, 특히 운동 기구는 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 운동 기구에 세팅하지만 때에 따라서는 이러한 세팅이 사용자에게 무리하게 설정될 수도 있다. 이 경우 사용자의 무리한 운동으로 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, 종래의 운동 기구는 등장 운동 만을 제공하여 사용자가 효율적으로 근육단련을 행할 수 없게 하는 문제점이 있었다.

이에 따라 중량추 대신 전동기를 사용하여 중량을 전자적으로 제어하는 부하 제어 장치가 제안되었다. 하지만 이러한 중량을 전자적으로 제어하는 부하 제어 장치의 경우 부하 제어 장치와 운동 기구와 연결되는 케이블 또는 벨트의 텐션을 유지할 수 없는 문제가 있었다.

보다 상세하게, 중량추를 케이블 또는 벨트를 이용하여 당기는 운동 기구에서 사용자의 당기는 힘이 제거되는 경우 중량추에 의해서 중력 방향으로 텐션이 일정하게 유지되게 된다. 그러나 전동기 부하 방식의 경우 케이블을 당기는 방향에서 사용자가 갑작스럽게 힘을 안줄 경우 텐션 유지가 힘들어 케이블이나 벨트가 처지는 현상이 발생하게 된다.

도 1은 종래의 케이블 운동용 전동기 부하 장치의 일례를 도시한 도면이다.

도 1(a)를 참조하면, 벨트(20)는 전동기(10)와 연결되며, 전동기(10)의 회전력이 의해 벨트(20)에 전달된다.

전동기(10)의 회전하는 방향과 반대되는 방향으로 전동기의 회전력보다 큰 외력을 이용하여 벨트(20)를 잡아당기는 경우(전동기 부하 장치로부터 멀이지는 방향으로 벨트(20)를 잡아당기는 경우) 벨트(20)에는 전동기의 회전력에 의한 부하가 걸리게 된다.

이 경우, 사용자가 갑작스럽게 힘을 안줄 경우, 도 1(b)와 같이 벨트(20)의 처짐 현상이 발생하게 되는 문제가 있다.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 텐션 유지를 위한 부하 제어 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 연결 부재; 회전력을 상기 연결 부재로 전달하는 회전 운동 소자; 및 상기 연결 부재의 텐션을 유지하는 텐션 유지부를 포함하되, 상기 연결 부재는 벨트 또는 케이블인 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치가 제공된다.

상기 텐션 유지부는 상기 연결 부재에 작용하는 외력에 대응하여 움직이는 텐션 조정 부재; 및 상기 텐션 조정 부재의 움직임을 제어하여 상기 연결 부재의 텐션을 조정하는 탄성 부재를 포함할 수 있다.

상기 회전 운동 소자의 회전하는 방향과 반대 방향으로 상기 연결 부재에 외력이 작용하는 경우, 상기 텐션 조정 부재는 상기 탄성 부재의 텐션이 증가하는 방향으로 움직일 수 있다.

상기 연결 부재에 작용하는 외력이 제거되는 경우, 상기 텐션 조정 부재는 상기 탄성 부재의 증가된 텐션이 감소하는 방향으로 움직이며, 상기 텐션 조정 부재의 움직임에 의해 상기 연결 부재의 텐션이 유지될 수 있다.

상기 텐션 유지 장치는 상기 텐션 조정 부재가 이동 가능하도록 하는 레일부를 더 포함할 수 있다.

상기 텐션 조정 부재는 롤러이며, 상기 연결 부재에 작용하는 외력에 대응하여 상기 롤러는 상기 레일부를 따라 회전 이동할 수 있다.

상기 텐션 조정 부재는 제1 롤러, 제2 롤러 및 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러를 서로 결합하며 상기 레일부를 따라 움직이는 고정 부재를 포함하며, 상기 연결 부재는 상기 제1 롤러의 하부를 감싸며, 상기 탄성 부재는 상기 제2 롤러의 상부를 감쌀 수 있다.

상기 회전 운동 소자는, 상기 회전 운동 소자의 회전력에 응답하여 회전하도록 상기 회전 운동 소자에 연결되고, 상기 회전 운동 소자의 회전에 따른 회전력을 상기 연결 부재로 전달하는 힘 전달부 및 상기 회전 운동 소자의 회전력에 따른 토크를 감지하는 감지부를 포함할 수 있다.

상기 회전 운동 소자는 몸체 부재 및 상기 몸체 부재에 삽입되며, 상기 운동 기구 제어부의 제어에 따라 회전하는 축 부재를 포함하고, 상기 힘 전달부는 상기 축 부재의 종단에 결합된 풀리(pulley)일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 몸체부; 상기 몸체부와 연결된 연결 부재; 회전력을 상기 연결 부재를 통해 상기 몸체부로 전달하는 회전 운동 소자; 상기 회전 운동 소자의 회전 운동을 제어하는 운동 기구 제어부; 및 상기 연결 부재의 텐션을 유지하는 텐션 유지부를 포함하되 상기 연결 부재는 벨트 또는 케이블인 것을 특징으로 하는 운동 기구가 제공된다.

본 발명에 따르면, 중량을 전자적으로 제어하는 벨트 또는 케이블 운동용 부하 제어 장치에서 벨트 또는 케이블의 텐션을 일정하게 유지할 수 있다.

도 1은 종래의 전동기 부하 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부하 제어 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부하 제어 장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부하 제어 장치를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부하 제어 장치를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 운동 소자의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하 제어 장치를 이용하는 운동 기구의 일례를 도시한 도면이다.

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.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

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

도 2 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부하 제어 장치를 도시한 사시도, 도 4 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부하 제어 장치를 도시한 평면도이다.

또한, 도 2(a) 및 도 3(a)는 일 측면에서 바라본 부하 제어 장치(100)의 사시도이고, 도 2(b) 및 도 3(b)는 다른 측면에서 바라본 부하 제어 장치(100)의 사시도이다. 도 4(a) 및 도 5(a)는 일 측면에서 바라본 부하 제어 장치(100)의 평면도이고, 도 4(b) 및 도 5(b)는 다른 측면에서 바라본 부하 제어 장치(100)의 평면도이다.

본 실시예의 부하 제어 장치(100)는 연결 부재(101)의 텐션을 유지하며 운동 부하(중량)을 전자적으로 제어하는 장치로서 연결 부재(101), 회전 운동 소자(110), 텐션 유지부(120)를 포함할 수 있다.

연결 부재(101)는 벨트 또는 케이블일 수 있으며 회전 운동 소자(110)의 회전력을 연결 부재(101)와 연결된 운동 기구(미도시)에 전달한다.

회전 운동 소자(110)는 회전 가능한 소자로서, 예를 들어 전기 에너지를 이용하여 운동하는 모터일 수 있다

사용자는 연결 부재(101)를 부하 제어 장치(100)와 멀어지는 방향으로 잡아 당김으로써 연결 부재(101)에 외력을 제공할 수 있다. 이때, 회전 운동 소자는 연결 부재(101)에 부하를 제공하기 위해, 외력과 반대되는 방향의 회전력을 연결 부재(101)에 제공한다. 따라서, 회전 운동 소자(110)의 회전력보다 더 큰 외력이 작용하는 경우, 연결 부재(101)가 부하 제어 장치에서 멀어지는 방향으로 당겨지게 된다.

연결 부재(101)의 이동 시 연결 부재(101)를 지지하기 위한 제1 보조 롤러(103)가 추가적으로 연결 부재(101)에 연결될 수 있다.

텐션 유지부(120)는 연결 부재(101)에 작용하는 외력에 대응하여 움직이는 텐션 조정 부재(121), 텐션 조정 부재(121)의 움직임을 제어하여 연결 부재(101)의 텐션을 조정하는 탄성 부재(123) 및 텐션 부재가 이동 가능하도록 하는 레일부(125)를 포함할 수 있다.

일례로, 텐션 조정 부재(121)는 롤러이며, 연결 부재(101)에 작용하는 외력에 대응하여 롤러는 레일부(125)를 따라 회전 이동할 수 있다.

보다 상세하게, 텐션 조정 부재(121)는 제1 롤러(121A) 및 제2 롤러(121B)가 결합된 형태일 수 있으며 제1 롤러(121A) 및 제2 롤러(121B)는 레일부(125)를 따라 이동 가능한 고정 부재(121C)에 의해 서로 결합될 수 있다.

회전 운동 소자(110)의 회전하는 방향과 반대 방향으로 연결 부재(101)에 외력이 작용하는 경우, 예를 들어 연결 부재(101)가 부하 제어 장치(100)에서 멀어지는 방향으로 당겨지는 경우, 텐션 조정 부재(121)는 탄성 부재(123)의 텐션이 증가하는 방향으로 움직인다.

반대로, 연결 부재(101)에 작용하는 외력이 제거되는 경우 텐션 조정 부재(121)는 탄성 부재(123)의 증가된 텐션이 감소하는 방향으로 움직인다

일례로, 회전 운동 소자(110)의 회전하는 반대 방향으로 회전력보다 큰 제1 외력이 연결 부재(101)에 작용하는 경우 도 4와 같이 하측에 위치한 텐션 조정 부재(121)는 연결 부재(101)에 의해 레일부(125)를 따라 도 5와 같이 상 측으로 이동한다. 즉, 연결 부재(101)는 제1 롤러(121A)의 하부를 감싸고 있으므로, 연결 부재에 작용하는 제1 외력에 의해 제1 롤러(121A)는 상측 방향의 힘을 받게 된다. 제2 롤러(121B)는 레일부(125)를 따라 이동 가능한 고정 부재(121C)를 통해 제1 롤러(121A)와 결합되어 있으므로, 제1 롤러(121A)와 함께 제2 롤러(121B)도 상측으로 이동하게 된다.

이 경우, 제2 롤러(121B)의 상부를 감싸고 있는 탄성 부재(123)는 제2 롤러(121B)가 상측으로 이동함에 따라 늘어나게 되며 이로 인해 탄성 부재(123)의 텐션이 증가하게 된다. 즉, 사용자가 연결부재(101)에 제공하는 제1 외력보다 작은 탄성 부재(123)에 의한 외력이 텐션 조정 부재(121)에 작용한다.

이어서, 텐션 유지부(120)가 도 5와 같이 상측에 위치한 상태에서 연결 부재(101)에 작용하는 제1 외력이 제거되는 경우, 탄성 부재(123)의 탄성에 의한 복원력에 의해 텐션 조정 부재(121)는 도 4와 같이 하측으로 이동한다. 이 경우, 텐션 조정 부재(123)가 하측으로 이동하며 연결 부재(101)를 잡아 당기게 되어 연결 부재(101) 텐션이 팽팽하게 유지된다.

탄성 부재(123)에는 탄성 부재(123)의 텐션 증가 또는 감소시의 마찰을 감소시키기 위해 추가적으로 제2 보조 롤러(127)가 연결될 수 있으나 이는 필수적인 것은 아니다.

또한, 도 2 내지 도 5에 도시된 텐션 조정 부재(121)와 탄성 부재(123)의 위치 및 구조는 연결 부재(101)의 텐션 유지를 할 수 있는 한 다양하게 변형될 수 있음은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 운동 소자의 일례를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 회전 운동 소자(110)는 몸체 부재(110A) 및 축 부재(110B)로 이루어진다.

축 부재(110B)는 몸체 부재(110A) 내에 삽입된 체로 운동 기구 제어부(115)의 제어에 따라 회전한다.

힘 전달부(111)는 축 부재(110B)의 종단에 결합되며, 축 부재(110B)의 회전에 응답하여 회전한다. 또한, 힘 전달부(111)상에는 연결 부재(101)가 연결된다. 따라서, 회전 운동 소자(110)의 축 부재(110B)가 회전하는 경우 상기 회전에 따른 회전력이 힘 전달부(111) 및 연결 부재(101)에 전달된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 힘 전달부(111)는 축 부재(110B)의 종단에 연결되는 풀리(pulley)일 수 있으며, 연결 부재(101)는 풀리(pulley)에 감겨 고정될 수 있다.

감지부(113)는 회전 운동 소자(110)의 회전에 따른 토크를 감지하는 소자로서, 예를 들어 회전 운동 소자(110)의 위치, 속도 및 토크를 감지하는 위치 속도 센서로 이루어질 수 있다. 이러한 위치 속도 센서(113)는 도 6에 도시된 바와 같이 회전 운동 소자(110)에 장착되어 있으며, 운동 기구 제어부(600)의 명령에 따라 회전 운동 소자(110)를 회전시킨다. 상세하게는 운동 기구 제어부(600)의 특정 크기의 전류를 위치 속도 센서(113)로 제공하며, 위치 속도 센서(113)는 상기 전류에 상응하는 속도로 회전 운동 소자(110)를 회전 시킨다. 여기서, 위치 속도 센서(113)는 상기 제공된 전류를 통하여 회전 운동 소자(110)의 토크를 감지한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하 제어 장치를 이용하는 운동 기구의 일례를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예의 운동 기구(700)는 운동 부하를 전자적으로 제어하는 기구로서, 몸체부(710), 부하 제어 장치(100), 운동 기구 제어부(600) 및 운전 조작부(720)를 포함한다.

몸체부(710)는 프레임(711) 및 손잡이(712)를 포함할 수 있다. 연결 부재(101)는 프레임(711)과 부하 제어 장치(100)를 연결하며, 부하 제어 장치에서 발생하는 회전력을 프레임(711)으로 전달한다.

운동 기구 제어부(600)는 부하 제어 장치(100)의 회전 운동 소자(110)의 회전 운동을 제어하는 소자로서, 사용자의 운동 모드(등속 모드, 등장 모드, 등척 모드 등) 선택에 따라 특정 전류를 회전 운동 소자(110)에 제공하여 회전 운동 소자(110)를 회전 시킨다.

운전 조작부(720)는 사용자가 조작할 수 있는 부분으로서, 예를 들어 사용자가 특정 모드를 선택하는 경우 상기 선택된 모드에 상응하는 명령을 운동 기구 제어부(600)로 전송한다. 이러한 운전 조작부(720)는 사용자가 선택할 수 있는 모드를 제공할 뿐만 아니라 운동량 등과 같은 데이터를 디스플레이할 수 있는 디스플레이 기능을 포함할 수도 있다. 물론 본 발명의 운동 기구(700)는 운전 조작부(720)와 별도로 사용자의 근력 측정 결과를 디스플레이할 수 있는 디스플레이부를 별도로 구비할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 전동기 20: 벨트
100: 부하 제어 장치 101: 연결 부재
103: 제1 보조 롤러
110: 회전 운동 소자 110A: 몸체 부재
110B: 축 부재 111: 힘 전달부
113: 감지부
120: 텐션 유지부 121: 텐션 조정 부재
121A: 제1 롤러 121B: 제2 롤러
121C: 고정 부재
123: 탄성 부재 125: 레일부
127: 제2 보조 롤러
600: 운동 기구 제어부
700: 운동 기구 710: 몸체부
711: 프레임 712: 손잡이
720: 운전 조작부

Claims (11)

1. 연결 부재;
   회전력을 상기 연결 부재로 전달하는 회전 운동 소자; 및
   상기 연결 부재의 텐션을 유지하는 텐션 유지부를 포함하되,
   상기 연결 부재는 벨트 또는 케이블인 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 텐션 유지부는
   상기 연결 부재에 작용하는 외력에 대응하여 움직이는 텐션 조정 부재; 및
   상기 텐션 조정 부재의 움직임을 제어하여 상기 연결 부재의 텐션을 조정하는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 회전 운동 소자의 회전하는 방향과 반대 방향으로 상기 연결 부재에 외력이 작용하는 경우,
   상기 텐션 조정 부재는 상기 탄성 부재의 텐션이 증가하는 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 연결 부재에 작용하는 외력이 제거되는 경우,
   상기 텐션 조정 부재는 상기 탄성 부재의 증가된 텐션이 감소하는 방향으로 움직이며, 상기 텐션 조정 부재의 움직임에 의해 상기 연결 부재의 텐션이 유지되는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 텐션 유지 장치는 상기 텐션 조정 부재가 이동 가능하도록 하는 레일부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 텐션 조정 부재는 롤러이며,
   상기 연결 부재에 작용하는 외력에 대응하여 상기 롤러는 상기 레일부를 따라 회전 이동 하는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 텐션 조정 부재는 제1 롤러, 제2 롤러 및 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러를 서로 결합하며 상기 레일부를 따라 움직이는 고정 부재를 포함하며,
   상기 연결 부재는 상기 제1 롤러의 하부를 감싸며, 상기 탄성 부재는 상기 제2 롤러의 상부를 감싸는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 회전 운동 소자는,
   상기 회전 운동 소자의 회전력에 응답하여 회전하도록 상기 회전 운동 소자에 연결되고, 상기 회전 운동 소자의 회전에 따른 회전력을 상기 연결 부재로 전달하는 힘 전달부 및
   상기 회전 운동 소자의 회전력에 따른 토크를 감지하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 기구.
9. 제8항에 있어서,
   상기 회전 운동 소자는 몸체 부재 및 상기 몸체 부재에 삽입되며, 상기 운동 기구 제어부의 제어에 따라 회전하는 축 부재를 포함하고, 상기 힘 전달부는 상기 축 부재의 종단에 결합된 풀리(pulley)인 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
10. 몸체부;
    상기 몸체부와 연결된 연결 부재;
    회전력을 상기 연결 부재를 통해 상기 몸체부로 전달하는 회전 운동 소자;
    상기 회전 운동 소자의 회전 운동을 제어하는 운동 기구 제어부; 및
    상기 연결 부재의 텐션을 유지하는 텐션 유지부를 포함하되,
    상기 연결 부재는 벨트 또는 케이블인 것을 특징으로 하는 운동 기구.
11. 제10항에 있어서,
    상기 텐션 유지부는
    상기 연결 부재에 작용하는 외력에 대응하여 움직이는 텐션 조정 부재; 및
    상기 텐션 조정 부재의 움직임을 제어하여 상기 연결 부재의 텐션을 조정하는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 제어 장치.
    

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