KR101854541B1 - Tensioning and Supporting Equipment for Waist Bending and Returning by Using Spring Reaction - Google Patents

Tensioning and Supporting Equipment for Waist Bending and Returning by Using Spring Reaction Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a bending and returning support device for the waist of a human body. The bending and returning support device for the waist of a human body connects a block frame having properties repulsive to bending to two points of a fixing belt which a user wears in the upper part and lower part of the user′s body. The bending and returning support device for the user′s waist relieves bending moment caused by the weight of the upper part of the human body when the human body is bent and returned, as much as a repulsive force of the block frame. Also, the waist is compressed to be proportional to the bending angle when the human body bends. The bending and returning support device for a user′s waist can relieve fatigue. A plate spring and a coil spring are combined and formed on an axis. When the axis is bent in a circumferential shape, the length thereof is changed. The tensile force of the coil spring becomes proportionally larger by as much as the changed length. So, the bending and returning support device for a user′s waist can reduce the bending moment applied to the waist. If the user wears the device applied with the present invention in an industrial field and an agricultural field requiring many bending motions, the load applied to the user′s waist and back becomes relatively smaller. As a result, the bending and returning support device for a user′s waist can reduce damage to the human body.

Description

탄성체의 반발력을 이용한 인체허리의 굴 신 보조 장치{Tensioning and Supporting Equipment for Waist Bending and Returning by Using Spring Reaction} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a waist bending assist device for a waist using a repulsive force of an elastic body,

본 발명은 탄성체의 반발력을 이용한 인체허리의 직립과 굴 신 보조 장치에 관한 것으로서,인체 상부에 착용함으로써, 인체가 직립해 있을 시에는 그 상태를 유지하고, 허리를 굽힐 시에는 판 스프링과 코일 스프링이 조합된 탄성체의 반발력으로 등과 허리에 가해지는 부하(bending moment)를 경감시켜 주어, 적은 힘으로도 굴 신이 가능하게 하고, 장시간 굴 신 시 등과 허리에 가해지는 피로를 줄여주며, 굴 신의 각도에 비례하여 허리받침의 허리 압박강도가 커지게 하여, 요추의 변위를 줄여주는, 인체허리의 굴 신 보조 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an uprighting and supporting apparatus for an upright and a waist using a repulsive force of an elastic body and, when worn on the upper part of a human body, By the repulsive force of this combined elastic body, it reduces the bending moment applied to the back and back, makes it possible to bend even with a small force, reduces fatigue applied to the waist with a long time of osteotomy, To a lumbar support device in which the waist compressive strength of the lumbar support is increased in proportion to the displacement of the lumbar support.

산업현장이나 농업현장 등에서 작업자가 오랜 시간 동안 허리를 숙이고 작업하는 경우에, 신체 상체의 자체무게와 허리를 숙이는 각도에 비례하여, 허리와 등에 한 방향으로 걸리는 부하(bending moment) 때문에, 쉽게 피로 해지거나 허리의 손상을 입기도 하지만, 쉽게 해결할수 있는 방법이 없다.When the worker is working with the waist for a long time in an industrial field or an agricultural field, the body weight is easily fatigued due to the bending moment applied to the waist and the back of the body in proportion to the self weight of the body and the angle at which the waist is bent. Or damage the back, but there is no easy way to solve it.

의료 적인 이유로 허리를 보호해야 하는 경우에는, 종래에는 복대를 하거나 밴드, 벨트 등을 사용했고, 근래에는 입는 로봇도 있으나, 종래의 보호대는 상체에 걸리는 신체부하를 경감시켜 주는데에 충분치 않고, 신체 동작의 유연성을 떨어뜨리는 불편함이 있고, 로봇은 외부동력을 필요로 하며, 보편적으로 사용하기에는 아직 경제성이 떨어진다.BACKGROUND ART [0002] Conventionally, when a waist is to be protected for medical reasons, a conventional band is used, a band, a belt, or the like is used. Recently, a conventional robot is not sufficient to reduce a body load on the upper body. And the robot requires external power and is not yet economical to use universally.

본 발명은 종래의 허리 보호대 등으로 는 해결할 수 없었던, 신체 상부의 굴신운동 시 허리와 등에 한 방향으로 걸리는 부하(bending moment)를 경감하고, 동시에 신체 본래의 유연성을 유지할 수 있게 함으로써, 같은 시간, 같은 량의 신체 운동시 피로를 줄이고, 허리를 보호하는데 그 목적이 있다.The present invention can reduce the bending moment applied to the waist and the back of the body while flexing the upper part of the body, which can not be solved by the conventional waist protector, and at the same time, The same amount of physical exercise to reduce fatigue, the purpose is to protect the back.

본 발명, 탄성체의 반발력을 이용한 인체허리의 굴 신 보조 장치는, 판 스프링의 굽힘 반발력과 코일 스프링의 장력을 결합하여, 총 굽힘 반발력을 조절할 수 있도록 설계된 블록프레임과, 몸통의 상부에 착용하는 상부고정 벨트, 몸통의 하부(골반부)에 착용하는 하부고정 벨트, 블록프레임 상부와 상부고정 벨트를 결합하는 상부 결합체, 블록프레임 하부와 하부고정 벨트를 결합하는 하부 결합체로 구성되며, 인체의 굴 신 시에 블록프레임 하부는 고정되고, 블록프레임 상부는 인체의 굴 신에 따라 원주 방향으로 움직이게 되는데, 블록프레임은 허리받침을 지렛대 원리에서의 받침점으로 하여, 움직인 각도에 비례하여 반발력을 일으키며, 이 반발력이 허리와 등에 가해지는 한 방향의 부하를 경감하게 한 것을 특징으로 한다. 또한 블록프레임의 상.하부는 유동 연결구를 통하여, 상.하부 결합체의 슬라이딩 홈에 연결되게 함으로써, 상.하부 고정벨트의 착용위치 변화에 대응하고, 신체의 움직임에 대한 저항을 줄이도록 한 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an abutment assisting device for a waist of a human body which uses a repulsive force of an elastic body and includes a block frame designed to adjust the total bending repulsion by combining the bending repulsion of the leaf spring and the tension of the coil spring, A lower fixing belt to be worn on the lower portion (pelvis) of the body, an upper coupling for coupling the upper block belt to the block frame upper portion, and a lower coupling for coupling the lower block belt to the lower block belt, And the upper part of the block frame moves in the circumferential direction according to the excitation of the human body. The block frame uses the lumbar support as a fulcrum in the principle of the lever, and generates a repulsive force in proportion to the moving angle. And a load in one direction applied to the waist and the like is reduced. The upper and lower parts of the block frame are connected to the sliding grooves of the upper and lower assemblies through the flow connection to cope with changes in the wearing position of the upper and lower fixing belts and to reduce the resistance to body movement .

인체의 굴 신에 의한, 한 방향의 과도한 신체 부하를 경감함으로써, 신체의 피로를 줄이고, 반복되는 한 방향 운동을 더 오래도록 가능하게 하며, 허리를 보호하는 효과가 있다.By reducing the excessive body load in one direction caused by the exertion of the human body, it is possible to reduce the fatigue of the body, enable one-directional repetitive motion for a longer time, and protect the waist.

도 1은, 본 발명을 적용한 인체허리의 굴 신 보조 장치를 등과 허리에 착용한 상태와 그 구성품을 도시한 정면도.
도 2는, 블록프레임의 구조를 정면, 측면, 결합체 정면을 도시한 것으로 전체 구성품을 부호로 표시하고 있음.
도 3은, 본 발명을 적용한 장치가, 인체의 굽힘에 따라 굽혀졌을 때, 길이가 불변인 블록프레임의 기준 축(S1)과 길이가 변하는 변동 축(S2)의 형상, 판 스프링의 굽힘, 변동 축의 길이 변화에 의한 코일 스프링의 당김을 도시 한 것임.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a front view showing a state in which a waist supporting apparatus for a human body to which the present invention is applied is worn on the back and back, and its components; Fig.
Fig. 2 is a front view, a side view, and a front view of the assembled body of the block frame.
Fig. 3 is a graph showing the relationship between the reference axis S1 of the block frame whose length is unchanged and the shape of the variable axis S2 whose length changes when the apparatus to which the present invention is applied is bent according to the bending of the human body, This shows the pulling of the coil spring by the change of the shaft length.

도 1 에 서,1,

본 발명을 적용한 장치를 인체에 착용한 상태를 등 쪽에서 본 것으로, 상부결합체(B1)는 상부고정 벨트(C)에, 하부결합체(B2)는 하부고정벨트(D)에 고정되어 있고, 블록프레임(A)은 상.하부 결합체(B1,B2) 와 유동적으로 결합 된다. 또한, 도 1 은 신체를 굽힐 때 일어나는 블록프레임(A)의 작용개념을 고정 점, 받침점, 힘 점으로 표시하여 보여주고 있다. 판 스프링 고정 점(A12)은 블록프레임(A)의 블록에 판 스프링(A6)을 고정하고 있으면서, 블록프레임(A)의 굽힘 작용 때의 고정 점으로 역할을 한다. 허리받침(A11)은 블록프레임(A)의 하부 중간 블록(9)에 고정되어있고, 허리받침(A11) 상부는 블록프레임(A)의 굽힘 작용 때의 받침점으로 작용하며, 허리를 압박하여 요추가 뒤로 밀리는 것을 억제한다. 인체가 직립해 있을 때는 아무런 작용이 없으나, 상체를 굽히기 시작하면, 힘 점이 중심에서 벗어나 앞으로 이동하게 되고, 상체의 자체 무게로 블록프레임(A)의 탄성을 이기며 굽히게 된다. 이때, 굽힘의 각도에 비례하여 힘 점은 중심에서 멀어지고, 굽힘 력 도 비례하여 증가하게 된다. 그와 동시에 블록프레임(A)의 반발력도 굽힘 각도에 비례하여 증가하므로, 신체의 굽힌 상태를 유지하거나 신체를 직립으로 회복시, 이 반발력만큼 신체의 부하를 경감하게 된다. The upper assembly B1 is fixed to the upper fixing belt C and the lower assembly B2 is fixed to the lower fixing belt D, (A) is fluidly coupled with the upper and lower assemblies (B1, B2). In addition, Fig. 1 shows the concept of the action of the block frame (A), which occurs when bending the body, as fixed points, fulcrums and force points. The plate spring fixing point A12 serves as a fixing point for the bending action of the block frame A while fixing the leaf spring A6 to the block of the block frame A. [ The lumbar support A11 is fixed to the lower intermediate block 9 of the block frame A and the upper portion of the lumbar support A11 serves as a fulcrum for the bending action of the block frame A, Thereby suppressing the backward pushing. When the human body is standing upright, there is no action, but when the upper body starts to bend, the force point moves away from the center and moves forward, and the upper body bends over the elasticity of the block frame A with its own weight. At this time, the force point moves away from the center in proportion to the angle of bending, and the bending force also increases proportionally. At the same time, since the repulsive force of the block frame A also increases in proportion to the bending angle, when the bending state of the body is maintained or the body is restored to the upright state, the load of the body is reduced by the repulsive force.

도 2 에 서,2,

블록프레임(A)은 다수의 블록(A8,A9,A10)들이 블록 볼 조인트(A7)로 결합 되고, 그 결합 된 블록 볼 조인트(A7)가 형성하는 축이 블록프레임(A)의 굽힘, 회전운동 등의 기준 축(S1)이 되며, 블록프레임(A)의 굽힘 때 그 축의 길이는 변동이 없다. 블록프레임(A)의 블록 볼 조인트(A7)의 반대편 블록 내부로는, 판 스프링(A6), 코일 스프링(A5), 장력조절나사(A2), 장력조절 너트(A3) 가 한 축으로 연결되어, 변동축(S2)을 형성하는데, 이 축은 블록프레임(A)의 굽힘 작용시에, 굽힘 각도에 비례하여 길이변화가 있다. 코일스프링(A5)의 장력은 블록프레임(A)의 굽힘에 의하여, 굽힘 반작용 탄력으로 변환되는데, 원리는 도 3으로 이후에 설명한다. The block frame A is formed such that a plurality of blocks A8, A9 and A10 are coupled by a block ball joint A7 and an axis formed by the combined block ball joint A7 is bent, And the length of the axis of the block frame A is not changed when the block frame A is bent. A leaf spring A6, a coil spring A5, a tension adjusting screw A2 and a tension adjusting nut A3 are connected to the inside of the block opposite to the block ball joint A7 of the block frame A on one axis , And a varying axis S2, which has a length change in proportion to the bending angle at the time of bending action of the block frame (A). The tension of the coil spring A5 is converted into bending reaction elastic force by the bending of the block frame A, the principle of which will be described later with reference to Fig.

코일스프링(A5)의 장력은 장력조절볼트(A1)로 조절가능한데, 장력조절볼트의 회전에 따라 코일스프링(A5)의 상부 끝단과 연결된 장력조절 너트(A3)를, 장력조절 너트 가이드(A4)를 따라 위.아래로 움직여서, 코일스프링(A5)을 당기거나 늦추어 조절 한다. 블록프레임(A)의 총 굽힘 반작용 탄력은, 판 스프링(A6)의 탄력과, 코일스프링(A5)의 장력이 굽힘 반작용 탄력으로 변환된 탄력의 합으로 이루어진다.The tension of the coil spring A5 can be adjusted by the tension adjusting bolt A1 and the tension adjusting nut A3 connected to the upper end of the coil spring A5 in accordance with the rotation of the tension adjusting bolt is inserted into the tension adjusting nut guide A4, (A5) by pulling or loosening the coil spring (A5). The total bending reaction elastic force of the block frame A is formed by the sum of the elastic force of the leaf spring A6 and the elastic force of the coil spring A5 converted into the bending reaction elastic force.

도 3 에 서,  3,

중간블록(A14) 내부에는 변동축(S2)을 구성하는 판 스프링(A6)이 통과하고, 이 판 스프링은 블록프레임(A)의 굽힘 시에 블록 내부통로의 슬라이딩 가이드(A14)를 따라 변동축(S2)의 호를 형성하며, 블록프레임(A)의 굴 신에 따라 슬라이딩 가이드(A14) 면에 닿아 상하로 약간씩 움직이게 된다.The leaf spring A6 constituting the variable axis S2 passes through the middle block A14 and is bent along the sliding guide A14 of the block inner passage at the time of bending the block frame A, (S2), and moves up and down slightly in contact with the sliding guide (A14) surface in accordance with the skew of the block frame (A).

기준축(S1)은 굽힘에도 길이 변화가 없고, 변동축(S2)은 굽힘에 따라 길이가 변하는데, 이 길이는 기준축(S1)의 굽힘 반지름(R1)과 변동축(S2)의 굽힘 반지름(R2)에 의한 원주의 차이에 의해서 발생한다. 변동축(S2)의 길이 변화가 스프링 코일(A5)을 당겨서 장력이 발생하고, 이 장력이 굽힘 반작용 탄력으로 변환되어, 판 스프링의 굽힘 반작용 탄력과 합세하게 된다.The reference axis S1 has no change in length with respect to bending and the variation axis S2 has a length which varies according to the bending which is determined by the bending radius R1 of the reference axis S1 and the bending radius R1 of the varying axis S2 (R2). ≪ / RTI > A change in the length of the variable axis S2 pulls the spring coil A5 to generate tension, and this tension is converted into the bending reaction elastic force to be combined with the bending reaction elastic force of the leaf spring.

블록프레임(A)의 헤드 블록(A8)은 상부 유동 연결구(A13)를 통하여 상부 슬라이딩 연결 홈(B3)에 체결되고, 꼬리 블록(A10)은 하부 유동 연결구(A13)를 통하여 하부 슬라이딩 연결 홈(B3)에 체결된다. 이와 같이 상 하부 슬라이딩 연결 홈(B3)에 체결된 블록프레임(A)은 상하 움직임이 유동적이어서, 상부고정 벨트(C)와 하부고정벨트(D)의 착용위치의 변화에 대응할 수 있고, 유동 연결구(A13)도 블록프레임(A)과와 볼 조인트로 연결되어 비틀림,회전운동에 대응할 수 있어서, 신체의 움직임을 방해하지않는다.The head block A8 of the block frame A is fastened to the upper sliding connection groove B3 through the upper flow connection A13 and the tail block A10 is fastened to the lower sliding connection groove A13 through the lower flow connection A13. B3. The block frame A fastened to the upper and lower sliding connection grooves B3 is movable up and down so that it can cope with a change in the wearing position of the upper fixing belt C and the lower fixing belt D, (A13) may also be connected to the block frame (A) by a ball joint so as to be able to cope with twisting and rotating motion, so that the movement of the body is not disturbed.

허리받침(A11)은 블록프레임의 중간 블록(A9)에 고정되어있고, 블록프레임(A)의 굽힘 작용 때 받침점으로서 작용하여 허리를 압박하며, 장시간 허리를 굽히고 있을 때에도 요추가 뒤로 밀리는 것을 억제하여 허리의 손상을 줄인다.The lumbar support A11 is fixed to the intermediate block A9 of the block frame and functions as a fulcrum when the block frame A is bending to press the waist against the back of the lumbar vertebrae Reduce damage to the waist.

A: 블록프레임
A1 :장력조절볼트 A2: 장력조절볼트나사 A3: 장력조절 너트
A4 :장력조절 너트 가이드 A5: 코일스프링 A6: 판 스프링
A7 :블록 볼 조인트 A8: 헤드 블록 A9: 중간블록
A10: 꼬리 블록 A11: 허리받침
A12: 판 스프링 고정볼트 A13: 유동 연결구 A14: 슬라이딩 가이드 B1: 상부 결합체 B2: 하부 결합체 B3: 슬라이딩 연결 홈 C: 상부고정벨트 D:하부고정벨트 S1: 기준 축 R1: 기준 축 굽힘 반지름
S2: 변동 축 R2: 변동 축 굽힘 반지름 A: Block frame
A1: Tension adjusting bolt A2: Tension adjusting bolt screw A3: Tension adjusting nut
A4: tension adjusting nut guide A5: coil spring A6: leaf spring
A7: Block ball joint A8: Head block A9: Intermediate block
A10: Tail block A11: Lumbar support
A12: Plate spring fixing bolt A13: Flow connection A14: Sliding guide B1: Upper coupling B2: Lower coupling B3: Sliding connection groove C: Upper fixing belt D: Lower fixing belt S1: Reference axis R1: Reference axis bending radius
S2: Variable axis R2: Variable axis Bending radius

Claims (4)

다수의 블록들 내부로 장력조절볼트, 장력조절너트, 코일스프링 및 판스프링이 한 축으로 연결되어, 판 스프링의 굽힘 반발력과 코일 스프링의 장력을 결합하여 장력조절 볼트로 총 굽힘 반발력을 조절할 수 있도록 설계된 블록프레임과, 몸통의 상.하부에 착용하는 상.하부 고정 벨트, 블록프레임의 상.하부 고정 벨트를 슬라이딩 연결 홈을 통하여 결합하는 상.하부 결합체로 구성되며, 인체의 굽힘 각도에 비례하여 증가하는 스프링의 반발력을 이용하여 굴 신에 따르는 신체부하를 경감시켜 주는 것을 특징으로 하는, 탄성체의 반발력을 이용한 인체허리의 직립과 굴 신 보조 장치.
The tension adjusting bolt, the tension adjusting nut, the coil spring, and the leaf spring are connected to the inside of the plurality of blocks by one shaft so that the bending repulsion of the leaf spring and the tension of the coil spring are combined to control the total bending repulsion by the tension adjusting bolt. It consists of a designed block frame, upper and lower fastening belts worn on the upper and lower parts of the body, upper and lower fastening belts of the block frame through sliding connection grooves, Wherein an elastic force of the elastic body is used to relieve a body load due to an increase in the repulsive force of the spring.
제 1항에 있어서,
인체허리의 위치에 대응하는 블록에 허리받침을 장착하여, 신체의 굴 신에 따라 블록프레임이 작용하는 각도에 비례하여 허리 받침이 허리를 신체 앞 방향으로 압박하여 허리의 변위를 억제해 주는 것을 특징으로 하는, 탄성체의 반발력을 이용한 인체허리의 직립과 굴 신 보조 장치.The method according to claim 1,
The lumbar support is attached to the block corresponding to the position of the waist of the human body, and the backrest pushes the waist forward in the direction of the body in proportion to the angle of action of the block frame according to the excitation of the body, thereby suppressing the displacement of the waist And an upright support and an auxiliary supporting device of the human body using the elastic reaction force. 제 1항에 있어서,
블록프레임 내부로 두 개의 굽힘 가능한 축(S1, S2)을 형성하고, 그중 장력조절볼트 장력조절나사 및 장력조절너트로 구성된 장력조절장치와 연결되며, 코일스프링 및 판스프링을 포함하는 한 축(S2)이 굽힘에 대응하여 길이변화를 일으키며, 장력조절장치로 그 축(S2)을 제어함으로써 블록프레임의 굽힘 반발력을 증감시켜 블록프레임의 굽힘을 제어할수 있는 것을 특징으로 하는, 인체허리의 직립과 굴 신 보조 장치.The method according to claim 1,
(S1, S2) are formed in the block frame, and connected to a tension adjusting device composed of a tension adjusting bolt tension adjusting screw and a tension adjusting nut, and a shaft S2 including a coil spring and a leaf spring And the bending of the block frame can be controlled by increasing or decreasing the bending repulsive force of the block frame by controlling the axis S2 by a tension adjusting device. New auxiliary devices. 삭제delete
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