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KR101409896B1 - 훈련 장치 - Google Patents

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KR101409896B1
KR101409896B1 KR1020070115035A KR20070115035A KR101409896B1 KR 101409896 B1 KR101409896 B1 KR 101409896B1 KR 1020070115035 A KR1020070115035 A KR 1020070115035A KR 20070115035 A KR20070115035 A KR 20070115035A KR 101409896 B1 KR101409896 B1 KR 101409896B1
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한성원
장진호
황선웅
김진동
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 훈련 장치는, 구동부에 의하여 좌석이 왕복 이동 및 왕복 요동 운동한다. 따라서, 훈련 장치의 전체적인 구조가 단순해질 수 있을 뿐만 아니라, 제조 및 고장 수리가 용이한 효과가 있다.

Description

훈련 장치 {Training machine}
본 발명은 훈련 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단순한 구조로서 왕복 이동 및 요동 운동이 가능한 훈련 장치에 관한 것이다.
훈련 장치는 사용자가 좌석에 착석된 상태에서, 구동 장치를 이용하여 상기 좌석을 다양한 방향으로 움직이면서 사용자를 훈련시키는 장치이다. 그런데, 종래의 훈련 장치의 구동 장치는 복잡한 구조를 가지기 때문에, 제작이 어려울 뿐만 아니라, 고장 시 수리가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 단순한 구조로서 왕복 이동 및 요동 운동이 가능한 훈련 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 사용자가 착석하는 좌석과, 상기 좌석을 지지하는 지지부재와, 상기 좌석을 제1방향에 대하여 왕복 이동시키면서, 상기 지지부재의 일 위치를 회전 중심으로 하여 상기 좌석을 제2방향에 대하여 왕복 요동 운동시키는 구동부를 포함 하는 훈련 장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 지지부재는 상기 좌석에 대하여 상기 제1방향에 대하여 이동되지 않게 고정될 수 있다. 또한, 상기 구동부는, 회전력을 제공하는 구동원와, 상기 구동원의 회전 운동을 변환하여, 상기 지지부재를 상기 제1방향에 대하여 왕복 이동시키는 제1운동 변환 기구를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1운동 변환 기구는, 일 단부가 상기 구동원의 회전 중심으로부터 편심된 위치에 상대 회전 가능하게 연결되어, 상기 구동원이 회전 운동에 의하여 움직이는 제1연결부재와, 상기 지지부재에 대하여 상기 제1방향에 대하여 직선 왕복 이동 가능하도록 결합되어 있는 제2연결부재와, 일 단부는 상기 제1연결부재의 타 단과 상대 회전이 가능하도록 연결되고, 타 단은 상기 제2연결부재에 고정되어 있어서, 상기 구동원의 회전 운동에 의하여 상기 제1연결부재가 움직이면서 상기 제2연결부재를 회전시키는 제3연결부재를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 제2연결부재는 상기 지지부재의 일 위치에 대응하는 부분을 관통하여 연장되고, 상기 제2연결부재의 외주면과 상기 지지부재의 관통된 부분은 나사 결합 구조를 가져서, 상기 제2연결부재가 회전하면 상기 지지부재는 상기 제2연결부재에 대하여 상기 제1방향에 대하여 직선 왕복 이동할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 구동부는, 회전력을 제공하는 구동원와, 상기 구동원의 회전 운동을 변환하여, 상기 좌석을 상기 지지부재의 일 위치를 회전 중심으로 하여 상기 제2방향에 대하여 왕복 요동 운동시키는 제2운동 변환 기구를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제2운동 변환 기구는, 상기 구동원에 의하여 회전되는 보조 회전부와, 일 단부가 상기 보조 회전부의 회전 중심으로부터 편심된 위치에 상대 회전 가능하게 연결되고, 타 단부가 상기 지지부재 또는 상기 좌석에 연결되어 있는 제4연결부재를 포함할 수 있다. 상기 보조 회전부가 회전하면, 상기 제4연결부재가 움직이면서 상기 지지부재 또는 상기 좌석을 상기 전후 방향으로 밀거나 당기면서 상기 좌석을 상기 제2방향에 대하여 왕복 요동 운동시킨다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 수직을 이룰 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 사용자가 착석하는 좌석과, 회전력을 제공하는 구동원과, 상기 좌석을 지지하는 지지부재와, 제1사절링크 구조에 의하여 상기 구동원의 회전 운동을 변환하여 상기 좌석을 상기 제1방향에 대하여 왕복 이동시킴과 동시에, 제2사절링크 구조에 의하여 상기 구동원의 회전 운동을 변환하여 상기 지지부재의 일 위치를 회전 중심으로 하여 상기 좌석을 상기 제1방향과 상이한 제2방향에 대하여 왕복 요동 운동시키는 운동 변환 기구를 포함하는 훈련 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 훈련 장치는, 구동부에 의하여 좌석이 왕복 이동 및 왕복 요동 운동한다. 따라서, 훈련 장치의 전체적인 구조가 단순해질 수 있을 뿐만 아니라, 제조 및 고장 수리가 용이한 효과가 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 장치(100)가 도 시되어 있다. 도 1을 참조하면, 훈련 장치(100)는 좌석(190), 지지부재(160) 및 구동부(180)를 포함한다. 좌석(190)은 사용자가 착석하는 구성요소이다. 지지부재(160)는 좌석(190)의 하측면에 고정되어 있다. 하지만, 지지부재(160)와 좌석(190)의 결합 구조는 이에 한정되지 않고, 지지부재(160)가 좌석에 대하여 제1방향(이하, "좌우 방향"이라고 함)에 대하여 이동하지 않도록 고정되면 된다.
구동부(180)는 좌석(190)을 좌우 방향에 대하여 왕복 이동시키면서, 지지부재의 일 위치(161)를 회전 중심으로 하여 좌석(190)을 제2방향(이하, "전후 방향"이라고 함)에 대하여 왕복 요동 운동시킨다. 이하에서, 좌우 방향, 전후 방향 및 제3방향(이하, "상하 방향"이라 함)은 서로 수직을 이룬다. 구동부(180)는 구동원(183), 제1운동 변환 기구(130) 및 제2운동 변환 기구(140)를 포함한다. 구동원(183)은 회전력을 제공하며, 회전부(170) 및 모터(미도시)를 포함한다. 모터(미도시)는 회전부(170)에 직접 또는 간접으로 연결되며, 회전부(170)를 회전시킨다. 또한, 제1운동 변환 기구(130) 및 제2운동 변환 기구(140)에 각각 회전력을 제공하도록 2개의 구동원이 설치될 수 있으나, 제조 비용을 절감하기 위하여 1개의 구동원만이 설치될 수 있다. 본 실시예에서는, 1개의 구동원(183)이 배치되어 있다.
제1운동 변환 기구(130)는 구동원(183)의 회전 운동을 변환하여, 지지부재(160)를 좌우 방향에 대하여 직선 왕복 이동시킨다. 제1운동 변환 기구(130)는 제1연결부재(131), 제2연결부재(132) 및 제3연결부재(133)를 포함한다. 제1연결부재(131)의 일 단부는 회전부(170)의 회전 중심으로부터 편심된 위치에 상대 회전 가능하게 레벌루트 조인트(revolute joint) 구조로 연결되어 있다. 회전부(170)의 회전 운동에 의하여, 제1연결부재(131)가 움직인다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제2연결부재(132)는 지지부재(160)에 대하여 좌우 방향에 대하여 직선 왕복 이동 가능하도록 결합되어 있다. 지지부재(160)에는 관통부(160a)가 형성되어 있다. 관통부(160a)에는 베어링(165)이 배치되며, 베어링의 내주면에는 제1나사산(165a)이 형성되어 있다. 또한, 제2연결부재(132)에서 지지부재(160)가 이동하는 영역에 포함되는 부분의 외주면에는, 제1나사산(165a)에 나사 결합되는 제2나사산(132a)이 형성되어 있다. 따라서, 제2연결부재(132)가 회전하면, 지지부재(160)가 좌우 방향으로 직선 왕복 운동을 한다.
도 1을 참조하면, 제3연결부재(133)의 일 단부는 제1연결부재(131)와 상대 회전이 가능하도록 연결되고, 타 단은 제2연결부재(132)에 고정되어 있다. 제3연결부재(133)와 제1연결부재(131)는 레벌루트 조인트 구조로 연결된다. 회전부(170)가 회전하면, 제1연결부재(131)가 움직이면서, 제3연결부재(133)를 움직이고, 제3연결부재(133)의 움직임에 의하여 제2연결부재(132)가 회전 운동을 한다.
도 3에 회전부(170)의 회전에 의한 제2연결부재(132)의 회전 메커니즘을 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 회전부(170)의 회전 중심(C1)으로부터 회전부(170)와 제1연결부재(131)의 결합 위치(162)는 θ각을 가진다. 회전부(170)가 반시계 방향으로 회전하면, θ각이 점차 증가하면서 제3연결부재(133)를 제2연결부재(132)와 제3연결부재(133)의 결합 위치(163)를 회전 중심으로 하여 반시계 방향으로 회전시킨다. 그런데, 제3연결부재(133)는 제2연결부재(132)와 서로 고정되어 있으므로, 제3연결부재(133)의 반시계 방향 회전에 의하여 제2연결부 재(132)도 반시계 방향으로 회전한다. 즉, 회전부(170), 제1연결부재(131) 및 제3연결부재(132)가 제1사절링크 구조를 이루며, 제1사절링크 구조에 의하여 제2연결부재(132)가 회전하면서 좌석을 좌우 방향으로 직선 왕복 이동시킨다.
도 1을 참조하면, 제2운동 변환 기구(140)는, 회전부(170)의 회전 운동을 변환하여, 좌석(190)을 지지부재(160)의 일 위치(161)를 회전 중심으로 하여 전후 방향에 대하여 왕복 요동 운동시킨다. 제2운동 변환 기구(140)는, 보조 회전부(150) 및 제4연결부재(134)를 포함한다. 보조 회전부(150)는 회전부(170)에 의하여 회전된다. 보조 회전부(150)와 회전부(170)는 단위 시간당 회전수가 상이하다. 보조 회전부(150)와 회전부(170)의 회전수의 비는 다양하게 설정될 수 있지만, 본 실시예에서는 좌석이 "8자" 궤적을 그리면서 이동하도록 회전수의 비가 2:1로 설정되어 있다.
비록 도시되어 있지는 않지만, 보조 회전부(150)는 회전부(170)와 기어 결합되어 있어서, 회전부(170)의 회전에 의하여 보조 회전부(150)가 회전한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 보조 회전부(150)와 회전부(170)가 벨트, 체인 등에 의하여 결합될 수도 있다. 도 4를 참조하면, 보조 회전부(150)는 프레임(10) 상에 보조 회전축(151)에 의하여 지지되며, 보조 회전부(150)는 보조 회전축(151) 상에서 좌우 방향으로 슬라이딩 운동이 가능하다. 하지만, 보조 회전부(150)와 제4연결부재(134)의 결합 구조는 전술한 바에 한정되지 않는다. 도 5를 참조하면, 제4연결부재(234)가 제2연결부재(132)와 실질적으로 평행한 절곡부(234a)를 가지고, 절곡부(234a)가 보조 회전부(250)의 관통공(250a)을 관통하도록 연장될 수 있 다. 좌석(190)의 좌우 왕복 운동 시, 제4연결부재(234)가 좌우 방향으로 움직일 때, 절곡부(234)가 보조 회전부(250)의 관통공(250a) 내에서 슬라이딩 이동한다. 이 때, 보조 회전부(250)는 보조 회전축(251)에 지지되며, 좌우 방향으로 이동하지 않도록 고정된다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제4연결부재(134)의 일 단부는 보조 회전부(150)의 회전 중심으로부터 편심된 위치에 상대 회전 가능하게 연결되고, 타 단부는 지지부재(160)에 고정되어 있다. 하지만, 제4연결부재(134)는 지지부재(160) 대신에 좌석(190)에 고정될 수도 있다. 제4연결부재(134)는 보조 회전부(150)와 레벌루트 조인트 결합되어 있다.
도 6 내지 도 9에 보조 회전부(150)의 회전에 의한 좌석(190)의 회전 메커니즘을 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 제4연결부재(134)와 보조 회전부(150)의 결합 위치(151)가 제1위치(P1)에 있으면, 좌석(190)은 편평한 상태를 유지한다. 회전부(170)의 반시계 방향 회전에 의하여 보조 회전부(150)가 시계 방향으로 회전하면, 제4연결부재(134)가 지지부재(160)를 후방으로 당기기 때문에, 좌석(160)이 일 위치(161)를 회전 중심으로 하여 시계 방향으로 회전한다. 따라서, 도 7을 참조하면, 결합 위치가 제2위치(P2)에 있으면, 좌석(190)이 후 방향으로 기울어진 상태가 된다. 그 후, 보조 회전부(150)가 더 회전하면, 제4연결부재(134)가 지지부재(160)를 전방으로 밀기 때문에, 좌석(190)이 일 위치(161)를 회전 중심으로 하여 반시계 방향으로 회전한다. 도 8을 참조하면, 결합 위치가 제3위치(P3)에 있을 때, 좌석(190)이 다시 편평해진 상태로 회복한다. 결합 위치가 제4위치(P4)가 되도록 보조 회전부(150)가 더 회전하면, 제4결합부재(134)는 지지부재(160)를 전방으로 밀게 되고, 도 9에 도시된 바와 같이, 좌석(190)은 전방으로 기울어진 상태가 된다. 그 후, 결합 위치가 제1위치(P1)로 다시 돌아오면, 좌석(190)은 다시 편평한 상태가 된다. 따라서, 보조 회전부(150)가 1회전을 하면, 좌석(190)은 전후 방향으로 1회 요동 운동을 수행한다. 또한, 본 실시예에서, 회전부(170)가 1회전을 하면, 보조 회전부(150)가 2회전을 하기 때문에, 좌석(190)이 좌우 방향으로 1회 왕복 운동을 하는 동안, 좌석(190)이 전후 방향으로 2회 요동 운동을 한다. 상기와 같이, 보조 회전부(150), 제3연결부재(133) 및 지지부재(160)가 제2사절링크 구조를 이루며, 제2사절링크 구조에 의하여 회전 운동이 좌석의 왕복 요동 운동으로 변환된다.
도 10 내지 도 16에 회전부(170)가 1회 회전할 때, 시간에 따른 구성요소들의 결합 관계 및 좌석(190)의 운동 과정을 나타내는 동작도가 도시되어 있다. 도 10 내지 도 16을 참조하면, 회전부(170)가 1회 반시계 방향으로 회전을 하면, 보조 회전부(150)가 2회 시계 방향으로 회전을 한다. 이 때, 좌석(190)이 좌우 방향으로 1회 직선 왕복 운동을 하고, 전후 방향으로 2회 왕복 요동 운동을 한다. 직선 왕복 운동 및 왕복 요동 운동에 대한 상세한 사항은, 전술한 바를 참조하면 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이 다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 회전부의 회전에 의한 제2연결부재의 회전 메커니즘을 보여주는 개략도이다.
도 4는 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 5는 도 1과는 상이한 제4연결부재 및 보조 회전부의 결합구조를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 6 내지 도 9는 도 1에 도시된 보조 회전부의 회전에 의한 좌석의 회전 메커니즘을 보여주는 개략도이다.
도 10 내지 도 16은 도 1에 도시된 회전부가 1회 회전할 때, 시간에 따른 구성요소들의 결합 관계 및 좌석의 운동 과정을 나타내는 동작도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
10: 프레임 100: 훈련 장치
130: 제1운동 변환 기구 131: 제1연결부재
132: 제2연결부재 133: 제3연결부재
134: 제4연결부재 140: 제2운동 변환 기구
150: 보조 회전부 160: 지지부재
170: 회전부 180: 구동부
190: 좌석

Claims (9)

  1. 사용자가 착석하는 좌석;
    상기 좌석을 지지하는 지지부재; 및
    상기 좌석을 제1방향에 대하여 왕복 이동시키면서, 상기 지지부재의 일 위치를 회전 중심으로 하여 상기 좌석을 제2방향에 대하여 왕복 요동 운동시키는 구동부를 포함하고,
    상기 지지부재는 상기 좌석에 대하여 상기 제1방향에 대하여 이동되지 않게 고정되고,
    상기 구동부는,
    회전력을 제공하는 구동원; 및
    상기 구동원의 회전 운동을 변환하여, 상기 지지부재를 상기 제1방향에 대하여 왕복 이동시키는 제1운동 변환 기구를 포함하는 훈련 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1운동 변환 기구는,
    일 단부가 상기 구동원의 회전 중심으로부터 편심된 위치에 상대 회전 가능하게 연결되어, 상기 구동원이 회전 운동에 의하여 움직이는 제1연결부재;
    상기 지지부재에 대하여 상기 제1방향에 대하여 직선 왕복 이동 가능하도록 결합되어 있는 제2연결부재;
    일 단부는 상기 제1연결부재의 타 단과 상대 회전이 가능하도록 연결되고, 타 단은 상기 제2연결부재에 고정되어 있어서, 상기 구동원의 회전 운동에 의하여 상기 제1연결부재가 움직이면서 상기 제2연결부재를 회전시키는 제3연결부재를 포함하는 훈련 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2연결부재는 상기 지지부재의 일 위치에 대응하는 부분을 관통하여 연장되고,
    상기 제2연결부재의 외주면과 상기 지지부재의 관통된 부분은 나사 결합 구조를 가져서, 상기 제2연결부재가 회전하면 상기 지지부재는 상기 제2연결부재에 대하여 상기 제1방향에 대하여 직선 왕복 이동하는 훈련 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동부는,
    회전력을 제공하는 구동원;
    상기 구동원의 회전 운동을 변환하여, 상기 좌석을 상기 지지부재의 일 위치를 회전 중심으로 하여 상기 제2방향에 대하여 왕복 요동 운동시키는 제2운동 변환 기구를 포함하는 훈련 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2운동 변환 기구는,
    상기 구동원에 의하여 회전되는 보조 회전부; 및
    일 단부가 상기 보조 회전부의 회전 중심으로부터 편심된 위치에 상대 회전 가능하게 연결되고, 타 단부가 상기 지지부재 또는 상기 좌석에 연결되어 있는 제4연결부재를 포함하고,
    상기 보조 회전부가 회전하면, 상기 제4연결부재가 움직이면서 상기 지지부재 또는 상기 좌석을 전후 방향으로 밀거나 당기면서 상기 좌석을 상기 제2방향에 대하여 왕복 요동 운동시키는 훈련 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 좌석에 대하여 상기 제1방향으로 이동되지 않게 고정되고,
    상기 구동부는,
    일 단부가 상기 구동원의 회전 중심으로부터 편심된 위치에 상대 회전 가능하게 연결되어, 상기 구동원이 회전 운동에 의하여 움직이는 제1연결부재;
    상기 지지부재에 대하여 상기 제1방향에 대하여 직선 왕복 이동 가능하도록 상기 지지부재를 관통하여 연장되는 제2연결부재;
    일 단부는 상기 제1연결부재의 타 단과 상대 회전이 가능하도록 연결되고, 타 단은 상기 제2연결부재에 고정되어 있어서, 상기 구동원의 회전 운동에 의하여 상기 제1연결부재가 움직이면서 상기 제2연결부재를 회전시키는 제3연결부재;
    상기 지지부재의 관통부와 상기 제2연결부재 사이에 배치되며, 내주면이 상기 제2연결부재의 외주면과 나사결합되어 있어서, 상기 제2연결부재가 회전하면 상기 지지부재를 상기 제1방향에 대하여 직선 왕복 이동시키는 베어링;
    상기 구동원에 의하여 회전되는 보조 회전부; 및
    일 단부가 상기 보조 회전부의 회전 중심으로부터 편심된 위치에 상대 회전 가능하게 연결되고, 타 단부가 상기 지지부재 또는 상기 좌석에 연결되어 있는 제4연결부재를 포함하고,
    상기 구동원에 의하여 상기 보조 회전부가 회전하면, 상기 제4연결부재가 움직이면서 상기 지지부재 또는 상기 좌석을 전후 방향으로 밀거나 당기면서 상기 좌석을 상기 제2방향에 대하여 왕복 요동 운동시키는 훈련 장치.
  8. 청구항 1 에 있어서,
    상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 수직을 이루는 훈련 장치.
  9. 사용자가 착석하는 좌석;
    회전력을 제공하는 구동원;
    상기 좌석을 지지하는 지지부재; 및
    제1사절링크 구조에 의하여 상기 구동원의 회전 운동을 변환하여 상기 좌석을 제1방향에 대하여 왕복 이동시킴과 동시에, 제2사절링크 구조에 의하여 상기 구동원의 회전 운동을 변환하여 상기 지지부재의 일 위치를 회전 중심으로 하여 상기 좌석을 상기 제1방향과 상이한 제2방향에 대하여 왕복 요동 운동시키는 운동 변환 기구를 포함하는 훈련 장치.
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