KR20230123321A - 탈착식 중량판을 가지는 운동기구의 중량판 탈부착 시스템 및 이 시스템이 적용된 운동기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이트 운동시 중량조절을 위한 중량판의 탈부착이 자동으로 이루어지도록 하는 시스템 및 이 시스템이 적용된 운동기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 (A) 자성체 재질을 가지는 판형몸체; 상기 판형몸체의 일면 또는 양면에 장착된 전자영구자석;을 포함하는 복수의 중량판: (B) 상기 중량판이 밀착하여 안착되었을 때, 중량판의 외주면과 대면하는 수용공간;을 포함하는 안착유닛: (C) 상기 각각의 전자영구자석에 독립적으로 전원을 공급하는 전원공급부; 이용자에 의한 하기 입력부로부터의 입력신호에 따라 상기 전원공급부의 작동을 제어하는 제어부; 이용자로부터 소정의 행위를 입력받는 입력부;를 포함하는 조절수단:을 포함하는, 복수의 중량판이 탈착되는 운동기구의 중량판 탈부착 시스템 및 이 시스템이 적용된 운동기구에 관한 것이다.

Description

탈착식 중량판을 가지는 운동기구의 중량판 탈부착 시스템 및 이 시스템이 적용된 운동기구{System for attaching-detaching weight plates in exercise equipments with attachable weight plates, and Exercise equipments applied the same}

본 발명은 탈착식 중량판을 가지는 운동기구의 중량판 탈부착 시스템 및 이 시스템이 적용된 운동기구에 관한 것으로, 웨이트 운동시 중량조절을 위한 중량판의 탈부착이 자동으로 이루어지도록 하는 시스템 및 이 시스템이 적용된 운동기구에 관한 것이다.

아령(dumbbell) 또는 역기(barbell)는 중심봉(shaft)의 양단부에 동일한 무게의 중량물이 결합된 기본적인 웨이트 운동기구이다. 개념적으로는 아령과 역기가 동일하므로, 이하에서는 아령을 중심으로 설명한다.

가장 단순한 아령은, 중심봉 양단에 중량물이 고정되어 있는 것으로 사용 조건에 따라 중량물의 무게가 다양한 다수의 아령을 구비해야 하는 불편함이 있다. 이에 중심봉의 양단부에 중량판을 추가적으로 결합-분리할 수 있도록 한 중량 조절형 아령이 제시되었다. 가장 단순한 중량 조절형 아령은 나사식 또는 클립식 결합으로 추가 부착된 중량판을 고정하는 것인데, 중량판을 한번에 하나씩 탈부착하는 과정이 다소 복잡하고 또한 이를 고정해야 하는 불편함이 있다. 이에 중량판 탈부착과 고정을 용이하게 하는 다음과 같은 세가지 유형의 구조와 방식의 중량 조절형 아령이 알려져 있다.

등록특허 10-1728872(중량 조절형 아령)는 아령에서 손잡이유닛(=중심봉)을 회전시킴으로써 중량물을 빠르고 신속하게 변경할 수 있는 ⓐ형 중량 조절 아령이 개시되어 있는데(도 1a 참조), 형상과 구조가 매우 복잡하여 제작 및 유지관리가 용이하지 않은 단점이 있다.

ⓑ형 중량 조절 아령으로, 중심봉을 수동 또는 전동식으로 회전시키면 중심봉 내부에 장착된 내축이 양단으로 확장되면서 내축과 인접하게 되는 중량판에 걸림결합됨으로써 중량판의 추가를 용이하게 할 수 있는 아령이 시판되고 있다(도 1b 참조, 출처 : 비특허문헌1). 그러나 이러한 유형 역시 중심봉과 내축 사이 및 내축의 작동구조와 내축 및 중량판 사이의 결합-분리 구조 등으로 매우 복잡한 부품으로 제작되며, 내축과 중량판의 결합이 견고하지 않아 실제 사용시 말단의 중량판이 분리되어 추락하는 사례가 종종 발생한다(비특허문헌2).

US 2010-0285937 A1(Method And Apparatus For Magnetically Coupling Incremental Weights To Exercise Apparatus)에는 추가판의 결합과 분리를 편리하게 하면서도 안전성이 유지될 수 있도록, 기본중량판(외측면에 극을 달리하는 2개의 자석 장착됨)의 외측으로 돌출된 축에 삽입되는 추가판(내측면에 극을 달리하는 2개의 자석 장착됨)으로 구성된 ⓒ형 중량 조절 아령이 개시되어 있다(도 1c 참조). 이에 의하면 축에 삽입된 추가판의 자석이 기본중량판의 자석과 극성을 달리한 상태로 마주보면 자력에 의해 추가판과 기본중량판이 안전하게 밀착 결합되고, 분리할 때는 추가판을 회전시켜 추가판의 자석과 기본중량판의 자석의 극성이 같도록 하여 척력에 의해 쉽게 분리되도록 하였다. 그러나 이러한 유형의 아령은 중량 조절형이기는 하지만 결국 일일이 중량판을 결합-분리해야 하기 때문에 여전히 상당한 불편함이 있다.

한편, 복수개의 영구자석과 전자석 또는 복수개의 전자석 등으로 이루어져 있어, ⓐ 순간적인 전원 공급으로 전원의 극성에 따라 자기장이 발생 또는 소멸하거나 ⓑ 순간적인 전원 공급으로 전원의 극성에 따라 자기장의 극성이 반전되거나, ⓒ 전원이 공급되는 동안에는 자기장이 소멸되었다가 전원이 차단되면 다시 자기장이 발생되는 등의 특성을 가진 소위 전자영구자석(영구전자석, EPM; Electropermanent Magnet, PEM; Permanent electromagnet, 이하 'EPM'이라 함)이 있는데, 그 원리와 구조, 회로도, 작동방법 등이 알려져 있다. EPM의 자력은 그 크기와 구조에 따라 다양한데, 예를 들면 지름 63㎜ 크기의 EPM이 97.5㎏ (=215 파운드)을 들을(holding) 수 있을 정도의 강력한 결합력을 나타낸다(비특허문헌3).

등록특허 10-1728872 US 2010-0285937 A1

비특허문헌1 : https://www.youtube.com/watch?v=cpNB1oEYWLk 비특허문헌2 : https://www.youtube.com/watch?v=kHwIMrSiZiw&t=154s 비특허문헌3 : https://www.apwcompany.com/eml63mm-12.html

본 발명은 탈착식 중량판을 가지는 운동기구의 중량판이 자동으로 탈부착되는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 시스템이 적용되어 웨이트 운동시 중량조절을 위한 중량판의 탈부착이 자동으로 이루어지는 운동기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 탈착식 중량판을 가지는 운동기구의 중량판 탈부착에 에너지 소모가 적으며 부착시에 강하게 결합되어 안전한 사용이 보장되는 운동기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은

(A) 자성체 재질을 가지는 판형몸체; 상기 판형몸체의 일면 또는 양면에 장착된 전자영구자석;을 포함하는 복수의 중량판: (B) 상기 중량판이 밀착하여 안착되었을 때, 중량판의 외주면과 대면하는 수용공간;을 포함하는 안착유닛: (C) 상기 각각의 전자영구자석에 독립적으로 전원을 공급하는 전원공급부; 이용자에 의한 하기 입력부로부터의 입력신호에 따라 상기 전원공급부의 작동을 제어하는 제어부; 이용자로부터 소정의 행위를 입력받는 입력부;를 포함하는 조절수단:을 포함하는, 복수의 중량판이 탈착되는 운동기구의 중량판 탈부착 시스템 및 이 시스템이 적용된 운동기구인 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 전자영구자석의 작동 조절을 통해 중량판의 탈부착이 자동으로 이루어지므로 이용자는 편리하고 간단하게 운동기구의 중량조절을 할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 예를 들면 버튼 조작에 의해 편리하고 간단하게 중량조절을 할 수 있는 운동기구를 제공할 수 있게 된다.

도 1a~1c는 각각 종래기술에 의한 중량 조절형 아령의 예시적 도면.
도 2a는 본 발명에 의한 시스템이 적용된 아령의 예시적 부분투명 사시도 및 절단 사시도.
도 2b는 본 발명에 의한 시스템이 적용된 아령의 개념적 단면도 및 부분확대도.
도 2c는 수직형 운동기구에 적용되는 본 발명에 의한 시스템의 개념적 단면도.
도 3a~3c는 본 발명에 의한 시스템이 적용된 운동기구의 작동상태를 보여주는 개념도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 사각판이나 원형판 형태의 중량판의 개수를 달리하는 방식으로 중량을 조절하여 적절한 부하로 운동할 수 있는 중량 운동기구(weight exercise equipments)와 관련된 것이다. 중량 운동기구는 ⓐ 아령, 바벨, 케틀벨 등과 같은 단순 기구형(프리 웨이트)과 ⓑ 랙 머신, 롱 풀 머신, 스미스 머신 등과 같은 기계형(machine)이 있는데, 본 발명은 기구형이나 기계형에 모두 적용될 수 있다.

(1) 중량판 탈부착 시스템 관련 발명

전술한 바와 같이 본 발명은, 복수의 중량판(10), 안착유닛(20) 및 조절수단(30)을 포함하는 복수의 중량판(10)이 탈착되는 운동기구의 중량판(10) 탈부착 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 사각판이나 원형판 형태의 중량판(10)의 개수를 달리하는 방식으로 중량을 조절하여 적절한 부하로 운동할 수 있는 중량 운동기구(weight exercise equipments)와 관련된 것이다. 중량 운동기구는 ⓐ 아령, 역기, 케틀벨 등과 같은 단순 기구형(프리 웨이트)과 ⓑ 랙 머신, 롱 풀 머신, 스미스 머신 등과 같은 기계형(machine)이 있는데, 본 발명은 기구형이나 기계형에 모두 적용될 수 있다. 또한 중량판(10)들이 배치되는 방식에 따라 중량 운동기구는 ⓒ 아령이나 역기와 같이 중량판(10)들이 수평으로 나란히 배치되는 수평형과 ⓓ 케틀벨이나 랙 머신 등과 같이 중량판(10)이 수직으로 적층되는 수직형으로도 구분된다.

이하에서는 주로 가장 단순한 수평형 중량 운동기구의 하나인 아령(dumbbell)을 기준으로 설명한다. 본 발명에 의한 중량판(10) 탈부착 시스템이 적용된 아령의 예시적 부분투명 사시도 및 절단도를 도 2a에, 개념적 단면도 및 부분확대도를 도 2b에 도시하였다. 혼동을 방지하기 위하여 도면에는 조절수단(30)의 일부의 도시를 생략하였다. 도 2a와 2b에는 중심봉(R) 양단에 기본 중량판(10)이 고정결합되어 있는 아령을 예시하였다. 도 2a에서 중량판(10) 사이에 다양한 간극이 있는 것으로 표현되어 있지만 이는 이해의 편의를 위한 것일 뿐, 아령(운동기구)의 전체 중량판(10)이 정상적으로 안착유닛(20)에 수용되었을 인접한 중량판(10)의 최소한 일부분 또는 전체 면이 밀착된다. 도 2c에 수직형 운동기구에 적용되는 본 발명에 의한 중량판(10) 탈부착 시스템의 예를 도시하였다. 수평형과 수직형은 중량판(10)이 배치되는 방식만 다를 뿐, 시스템의 개념과 구성, 작동방식 등은 실질적으로 동일하다.

본 발명에서 상기 중량판(10)은, 자석에 붙는 특성인 자성체 재질을 가지는 판형몸체(11); 상기 판형몸체(11)의 일면 또는 양면에 장착된 전자영구자석(12);을 가진다.

예컨대, 본 발명에서 판형몸체(11)란, 철 재질의 납작한 형태의 원형 또는 직사각형 구조물(plate)이다.

본 발명에서 전자영구자석(12)은 판형몸체(11)의 한쪽 면에만 장착될 수 있지만, 사용과정에서 중량판(10)의 방향이나 위치가 달라질 수 있는 현실을 반영하여, 도 2a의 예에서처럼 판형몸체(11)의 양면에 장착되는 것이 바람직할 것이다.

첨부된 도 2b, 2c의 예에서는 육면체의 전자영구자석(12)이 판형몸체(11)의 중앙 양면에 표면이 노출되도록 매립되어 있는데, 전자영구자석(12)은 원형일 수도 있으며, 각 판형몸체(11)의 한면에만 장착될 수도 있고, 면의 중앙이 아닌 중앙에 대하여 방사대칭으로 복수개 장착될 수도 있을 것이다. 하나의 중량판(10)의 동일 측면에 장착된 복수의 전자영구자석(12)은 일체로 동일하게, 그러나 반대 측면의 것 또는 다른 중량판(10)의 것과는 독립적으로 작동 즉, 온-오프된다. 전자영구자석(12)의 위치, 그의 작동과 결과에 대해서는 후술한다.

본 발명에서 상기 안착유닛(20)은, 상기 중량판(10)이 안착하여 수용되는 일종의 거치대(holder)로, 중량판(10)이 밀착하여 안착되었을 때, 중량판(10)의 외주면과 대면하는 수용공간(21)을 가진다. '중량판(10)의 외주면'이란 중량판(10)의 마주보는 두 넓은 면의 모서리 사이에 형성된 측면을 의미한다. '대면한다'는 것은 직접 접촉하거나 소정의 간격을 두고 마주보게 된다는 의미이다. 대면하는 중량판(10)의 외주면과 수용공간(21)의 면에는 하기 전원공급부(31)의 일부가 설치된다.

안착유닛(20)의 수용공간(21)이 종래기술(도 1a)에서처럼 구획리브에 의해 구획될 수도 있는데(도시 생략), 이 경우 상기 중량판(10)은 상기 구획리브에 대응하는 함몰부를 가질 수 있다(도시 생략). 이때 중량판(10)의 함몰부 이외의 전부 또는 일부는 당연히 돌출부로 이루어질 수 있다(도시 생략).

본 발명에서 상기 조절수단(30)은, 전원공급부(31), 제어부(32) 및 입력부(33)를 포함한다.

전원공급부(31)는, 상기 각각의 전자영구자석(12)에 독립적으로 전원을 공급하는 구성요소이다. 전원공급부(31)는 전원(배터리 또는 상용전원 등)과, 전원-전자영구자석(12)을 전기적으로 연결하는 배선 등을 가진다. 이때 전원에서 전자영구자석(12)까지의 전기 공급을 위해, 단자(31a) 구조가 개재될 수 있다. 즉, 상기 중량판(10)의 외주면에, 전자영구자석(12)과 전기적으로 연결되고 하기 안착유닛(20) 수용공간(21)의 단자(31a)에 대응되는 단자(31a)가 형성되고, 상기 안착유닛(20)의 수용공간(21)에, 상기 전원공급부(31)의 전원과 전기적으로 연결되고 상기 중량판(10)이 밀착하여 안착되었을 때, 상기 중량판(10)의 단자(31a)에 대응되는 위치에 단자(31a)가 형성될 수 있다. 이때 중량판(10)의 단자(31a)와 수용공간(21)의 단자(31a)는 도 2b와 2c에 예시적으로 도시된 것처럼 암-수 관계의 접촉 단자(31a)일 수도 있고, 소정의 무선전력전송(Wireless Power Transfer, WPT) 장치에 의한 무접촉단자(도시 생략)일 수도 있다. 도 2b에 예시된 것처럼, 중량판(10)의 양면에 전자영구자석(12)이 장착되는 경우, 안착유닛(20) 수용공간(21)의 최외곽에는 대응되는 단자의 설치를 생략할 수 있다.

상기 제어부(32)는, 이용자에 의한 하기 입력부(33)로부터의 입력신호에 따라 상기 전원공급부(31)의 작동을 제어하는 기능을 한다. '전원공급부(31)의 작동을 제어'한다는 것은, 전원공급부(31)가 각각의 전자영구자석(12)에 독립적으로 전원을 공급하거나 차단을 제어한다는 것이다.

상기 입력부(33)는, 이용자로부터 소정의 행위를 입력받는 구성부이다. 예를 들면 상기 입력부(33)는 중량을 증가시키는(중량판(10)을 추가하는) 버튼과 감소시키는 버튼을 가질 수 있다. 입력부(33)로 무선통신에 의한 원격 입력 개념이 적용될 수도 있을 것이다. 본 발명에서 상기 조절부는, 이용자의 입력상태, 현재 운동기구의 상태 등을 나타내는 소정의 표시부(34)를 추가로 포함할 수 있다. 도 2a에 도시된 운동기구 예에 간단한 형태의 입력부(33) 및 표시부(34)의 외형을 예시적으로 나타내었다.

본 발명에서 상기 조절수단(30)의 전부 또는 일부는 상기 안착유닛(20)에 내재되어 있을 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의한 중량판(10) 탈부착 시스템의 작동과정을 도 2a를 기준으로 설명한다. 설명에서는, 전원이 공급되는 동안 자력이 사라지고 전원공급이 없으면 자력이 나타나는 특성을 가진 전자영구자석을 예로 들 것인데, 다른 특성을 가진 전자영구자석이라면 그 특성에 적합하게 제어할 수 있음은 당연할 것이다.

도면에서 A~D는 본 발명에서의 중량판(10)이다. ⓐ~ⓓ는 전자영구자석(12)인데, [ⓧ-ⓧ']는 전원공급이 없을 때 서로 반대의 자극을 가지고 있어 인력이 작용하며, 대응되는 양단의 동일한 기호를 가진 전자영구자석(12)은 일체로 온-오프된다.

인접한 [ⓧ-ⓧ'] 쌍에서 둘 중 하나와, 최말단의 ⓓ는 생략될 수 있지만―즉, 중량판(10)에서 전자영구자석(12)이 한쪽 면에만 장착될 수 있지만―, 사용과정에서 중량판(10)의 방향이나 위치가 달라질 수 있는 현실을 반영하여 모두 생략되지 않는 것―즉, 중량판(10)의 양면에 전자영구자석(12)이 장착되는 것―이 바람직할 것이다.

이해의 편의를 위해, 가장 가벼운 단계를 1단계, 이로부터 점증적으로 무거워지는 단계를 2단계, 3단계 등으로 단계가 증가되는 것으로 한다.

먼저, 예를 들어 이용자의 입력에 의해 1단계가 입력부(33)를 통해 입력되면 제어부(32)는 상기 전원공급부(31)를 통해 양단의 [ⓐ와 ⓐ']에만 전원을 가한다. 그러면 양단 전자영구자석(12) [ⓐ와 ⓐ']의 자력이 사라지므로 중심봉(R)에 고정결합되어 있는 중량판(10)A와 중량판(10)B 사이에는 인력이 없다. 이 상태에서 이용자가 아령을 들어 올리면 중심봉(R)과 양쪽의 기본 중량판(10)A만 들어 올려진다(도 3a 참조).

예를 들어 3단계가 입력되면, [ⓒ와 ⓒ']에만 전원이 가해지는데, 이때 전원이 공급되지 않은 [ⓐ와 ⓐ'], [ⓑ와 ⓑ']는 서로 반대되는 자극이 작동하므로 중량판(10)A-B-C는 강한 인력에 의해 결합되어 있고 중량판(10)C와 중량판(10)D 사이에는 인력이 없다. 이 상태에서 이용자가 아령을 들어 올리면 중심봉(R)과 중량판(10)A~C가 함께 들어 올려진다(도 3b 참조).

이상과 같은 본 발명에 의한 중량판(10) 탈부착 시스템의 작동과정을 도 2c를 기준으로 설명한다. 중량판(10), 전자영구자석(12)의 관계는 위 도 2b 설명에서의 것과 동일하다.

예를 들어 이용자가 2단계를 입력하면 인접한 전자영구자석(12) [ⓑ와 ⓑ']에만 전원이 공급되어 이들 사이의 인력이 사라지며, [ⓐ와 ⓐ']에는 전원이 공급되지 않아 강한 인력이 작용하고 있다. 이때 이용자가 소정의 방식으로 운동을 시작하면 중량판(10)A와 중량판(10)B가 강하게 밀착된 상태로 함께 들어올려 진다(도 3c 참조).

본 발명에서 전자영구자석(12)이 상기 중량판(10)의 한쪽 면에만 장착된 예에서도 중량판(10)의 배치방향이 일정하다면 동일한 방식으로 작동 가능함은 당연할 것이다.

(2) 상기 시스템이 적용된 운동기구 관련 발명

또 다른 본 발명은 이상과 같은 중량판(10) 탈부착 시스템이 적용된 복수의 중량판(10)이 탈착되는 운동기구에 관한 것이다.

예컨대 본 발명은, 중량판(10)들이 수평으로 나란히 배치되어 이용되는 아령 또는 역기일 수 있다. 도 2a, 2b, 3a, 3b는 모두 이러한 유형의 운동기구를 개념적으로 도시한 것이다.

또한 본 발명은, 중량판(10)이 수직방향으로 나란히 적층되어 상하로 이동되는 방식으로 이용되는 케틀벨이나 랙 머신 등과 같은 운동기구일 수 있다. 도 2c, 3c는 이러한 수직 적층식 운동기구를 개념적으로 도시한 것이다.

10. 중량판
11. 판형몸체 12. 전자영구자석
20. 안착유닛
21. 수용공간
30. 조절수단
31. 전원공급부 31a. 단자 32. 제어부
33. 입력부 34. 표시부
R. 중심봉

Claims (6)

1. 복수의 중량판이 탈착되는 운동기구의 중량판 탈부착 시스템으로서,
   (A) 자성체 재질을 가지는 판형몸체;
   상기 판형몸체의 일면 또는 양면에 장착된 전자영구자석;을 포함하는 복수의 중량판:
   (B) 상기 중량판이 밀착하여 안착되었을 때, 중량판의 외주면과 대면하는 수용공간;를 포함하는 안착유닛:
   (C) 상기 각각의 전자영구자석에 독립적으로 전원을 공급하는 전원공급부;
   이용자에 의한 하기 입력부로부터의 입력신호에 따라 상기 전원공급부의 작동을 제어하는 제어부;
   이용자로부터 소정의 행위를 입력받는 입력부;를 포함하는 조절수단:을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 중량판이 탈착되는 운동기구의 중량판 탈부착 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 조절수단이 상기 안착유닛에 내재되어 있는 것을 특징으로 하는 복수의 중량판이 탈착되는 운동기구의 중량판 탈부착 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 중량판의 외주면에, 상기 전자영구자석과 전기적으로 연결되고 하기 안착유닛 수용공간의 단자에 대응되는 단자가 형성되어 있고,
   상기 안착유닛의 수용공간에, 소정의 전원과 전기적으로 연결되고 상기 중량판이 밀착하여 안착되었을 때, 상기 중량판의 단자에 대응되는 위치에 단자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복수의 중량판이 탈착되는 운동기구의 중량판 탈부착 시스템.
   
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 의한 시스템이 적용된 복수의 중량판이 탈착되는 운동기구.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 운동기구는 아령 또는 역기인 것을 특징으로 하는 복수의 중량판이 탈착되는 운동기구.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 운동기구는 상기 중량판이 수직방향으로 나란히 적층 배치되어 상하로 이동되는 것을 특징으로 하는 복수의 중량판이 탈착되는 운동기구.