KR100194323B1 - 왕복 이동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직선 왕복 운동을 하는 왕복 이동 장치에 관한 것으로, 특히 소음 및 열을 발생하지 않고 부드럽게 왕복 이동을 하는 왕복 이동 장치에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명의 왕복 이동 장치는 외주면에 2개의 코일이 서로 다른 방향으로 권선된 보빈, 상기 보빈 내에 왕복 이동 가능하게 끼워져 있는 이동 축, 상기 이동 축 양측에 이동 축 방향으로 고정되는 2개의 영구자석, 상기 2개의 코일에 교대로 전원을 공급하여 이동 축 또는 보빈이 왕복 이동되도록 하는 구동 수단을 포함하여 구성된 것이다.

Description

왕복 이동 장치

제1도는 본 발명에 따른 왕복 이동 장치의 구동 수단 구성 블럭도.

제2도는 제1도의 상세 회로도.

제3도는 본 발명의 왕복 이동 장치의 보빈과 이동 축 설명도로써, (a)는 단면도 (b)는 사시도.

제4도는 (a) 내지 (b)는 본 발명의 왕복 이동 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2 : 코일 3 : 보빈

4, 5 : 자석 6 : 이동 축

7, 7a, 7b : 스위칭부 8 : 가변부

9 : 펄스 발생부 10 : 펄스 폭 제어부

11 : 전원공급부 12 : 멀티 바이브레이터

13, 14 : 증폭부 15a, 15b : 표시부

21 : 이동 수단 22 : 구동 수단

본 발명은 직선 왕복 운동을 하는 왕복 이동 장치에 관한 것으로, 특히 소음 및 열을 거의 발생하지 않고 부드럽게 왕복 이동을 하는 왕복 이동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 물체를 이동시키기 위해서는 모터가 가장 널리 사용되고 있다. 즉, 모터의 회전 운동 에너지를 캠, 랙과 피니온 등을 이용하여 직선 운동으로 변환하여 물체를 이동한다.

또한 최근에는 리니어 모터가 개발되어 모터의 축 자체가 직선 이동을 하도록 하고 있다.

그러나 이와 같이 모터를 이용하여 물체를 이동함에 있어서는 여러 가지 문제점이 있었다.

즉, 모터를 이용하게 되면 소음이 발생되고 모터의 회전으로 인한 진동과 열이 발생되어 안전사고를 일으키게 하는 경우가 발생하였다.

뿐만 아니라 모터에 의해 왕복 운동을 하고 있는 물체를 외부에서 강제적으로 정지시켰을 경우에는 모터에 과부하가 걸려 모터가 손상되는 등의 문제점이 발생하였다.

그러므로 유아 용품에서 이와 같은 모터를 이용하여 물체를 움직일 경우에는 소음과 진동 때문에 유아의 수면을 방해하기 쉬우며, 모터에서 발생되는 열에 의해 사고를 당하는 경우가 발생하였다.

뿐만 아니라 취급 부주의로 인하여 외부에서 유아 용품의 움직이는 물체를 강제적으로 정지시켰을 때는 모터에 과부하가 걸려 모터가 손상되고 열이 많이 발생하므로 화재가 날 염려가 있어 적합하지 않다.

따라서 유아 용품에는 모터의 사용이 극히 제한되고 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 소음과 진동 및 열 발생이 거의 없는 왕복 이동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 뿐만 아니라 이와 같은 왕복 이동 장치를 유아 용품에 적용할 수 있도록 하여 유아 용품의 자동화에 기여하는데 또다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 왕복 이동 장치는 외주면에 2개의 코일이 서로 다른 방향으로 권선된 보빈과, 상기 보빈 내에 왕복 이동 가능하게 끼워져 있는 이동 축과, 상기 이동 축 양측에 이동 축 방향으로 동일 극성이 위치되도록 고정되는 2개의 영구자석과, 상기 보빈에 권선된 2개의 코일에 교대로 서로 다른 극성의 전원을 공급하여 이동 축 또는 보빈이 왕복 이동되도록 하는 구동 수단을 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.

상기와 같은 본 발명의 왕복 이동 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따른 왕복 이동 장치의 구동 수단 구성 블록도이고, 제2도는 제1도의 상세 회로도이며, 제3도는 본 발명의 왕복 이동 장치의 보빈과 이동 축 설명도로써, (a)는 단면도이고, (b)는 사시도이다.

본 발명의 왕복 이동 장치는 크게 보빈에 왕복 이동 가능하도록 이동 축을 끼우고 상기 보빈에 2개의 코일을 서로 다른 방향으로 권선하여 상기 이동 축 또는 보빈이 왕복 운동을 하도록 설치된 이동 수단(21)과, 상기 이동 수단의 2개 코일에 전원을 번갈아 인가하여 이동 수단이 왕복 이동하도록 구동하기 위한 구동 수단(22)으로 구분할 수 있다.

먼저, 이와 같이 구분된 이동 수단(21)은 제3도와 같이 구성된다.

즉, 원통형의 보빈(3)내에 이동 축(6)이 왕복 이동 가능하게 끼워져 있고, 상기 이동 축(6)의 양측에는 영구자석(4)(5)이 각각 고정되어 있다. 이때, 영구자석(4)(5)은 이동 축(6)의 방향으로 동일 극성이 위치되도록 고정되고, 이동 축(6)은 전도성 물질(순철)일 때 가장 효과적이다.

그리고 상기 보빈(3)의 외주면에는 전자석 성질을 내도록 2개의 코일(1)(2)이 서로 다른 방향으로 권선(권회)되어 있다.

한편 상기와 같이 구성되는 이동 수단(21)을 구동하기 위한 제1 실시예의 구동 수단(22)은 제1도와 같이 외부의 전원에 의해 구형파 펄스신호를 발생하는 펄스 발생부(9)와, 상기 펄스 발생부(9)의 펄스 신호에 의해 상기 보빈(3)의 외주면에 권선된 2개의 코일에 교대로 전원을 공급하는 스위칭부(7)와, 상기 펄스 발생부(9)의 펄스 폭을 사용자가 제어할 수 있도록 한 펄스 폭 제어부(10)로 구성된다.

여기서, 스위칭부(7)는 상기 펄스 발생부(9)에서 출력되는 구형파 펄스 신호를 공통으로 인가 받아 보빈(3)에 권선된 2개의 코일에 교대로 직류전압(DC 9V∼12V)이 인가되도록 NMOS 트랜지스터(Q1)와 PMOS 트랜지스터(Q2)로 구성된다.

또한, 상기와 같이 구성되는 이동 수단(21)을 구동하기 위한 구체적인 구동 수단(22)의 회로 구성은 제2도와 같다.

즉, 상용전원(AC 100∼220V)을 파워트랜스 포머(P.T)로 변압하고 브릿지 다이도드 및 표활 콘덴서를 통해 정류 및 평활하여 직류 전원(12V)을 공급하거나, 자동차 내에 설치된 담배 라이터(Cigarette lighter)의 잭(Jack)을 이용하여 자동차 축전지(12V)의 전원을 공급하는 전원공급부(11)와, 상기 전원공급부(11)의 전원에 의해 위상이 서로 다른 2개의 펄스 신호를 출력하는 쌍 안정 멀티 바이브레이터(12)와, 상기 쌍 안정 멀티 바이브레이터(12)에서 출력되는 펄스를 각각 증폭하는 제1, 제2 증폭부(13, 14)와, 상기 제1, 제2 증폭부(13, 14)에서 출력되는 펄스 신호에 의해 상기 전원공급부(11)에서 출력되는 전원(DC 9V∼12V)을 상기 보빈(3)에 권선된 2개의 코일에 번갈아 공급하는 스위칭부(7a, 7b)와, 상기 스위칭부를 통해 2개의 코일에 전원이 공급됨을 표시하기 위한 표시부(15a, 15b)와, 상기 쌍 안정 멀티 바이브레이터(12)의 출력펄스 폭을 가변하기 위한 가변부(8)로 구성된다.

여기서, 가변부(8)는 가변저항기(VR1)로 구성되고, 스위칭부(7a, 7b)는 동일형의 파워 트랜지스터(TRIAC)가 사용된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 왕복 이동 장치의 동작은 다음과 같다.

제4도는 본 발명의 왕복 이동 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 설명도이다.

먼저, 이동 축(6) 양측에 영구자석(4, 5)을 이동 축(6) 방향으로 동일 극성을 갖도록 고정하였으므로 이동 축(6) 전 부분에는 동일 극성(S극 또는 N극)을 갖는다.

이와 같이 전 부분에 동일 극성을 갖는 이동 축(6)이 끼워져 있는 보빈(3)의 2개의 코일(1, 2)에 선택적으로 전원을 공급하면 이동 축(6) 또는 보빈(3)이 왕복 운동을 하게 된다.

즉, 제1 실시예의 제1도에서 펄스 발생부(9)의 구형파 펄스 신호가 하이이면 스위칭부(7)의 NMOS 트랜지스터(Q1)는 온 동작을 하고 PMOS 트랜지스터(Q2)는 오프 동작을 한다.

따라서 보빈의 코일(1)에만 전원이 인가되어 제4도(a)와 같이 자계가 발생된다.

제4도(a)에서 이동 축(6)의 전 부분이 S극성을 갖고 있을 때 코일(1)에 전원이 인가되면, 보빈(3)은 N극과 S극의 자계를 띠게 되므로 S극과 S극은 밀고, N극과 S극은 당기는 힘에 의해 보빈(3)을 고정하였을 경우 이동 축(6)이 (C)방향으로 이동한다.

반대로 펄스 발생부(9)에서 출력된 펄스 신호가 로우이면 스위칭부(7)의 NMOS 트랜지스터(Q1)는 오프 동작을 하고 PMOS 트랜지스터(Q2)는 온 동작을 한다.

따라서 보빈의 코일(2)에만 전원이 인가되어 제4도(b)와 같이 자계가 발생된다.

제4도(b)에서 이동 축(6)의 전 부분이 S극성을 갖고 있을 때 코일(2)에 전원이 인가되면, 보빈(3)은 코일(1)에 전원이 인가되었을 때와 반대로 N극과 S극의 자계를 띠게 되므로 S극과 S극은 밀고, N극과 S극은 당기는 힘에 의해 보빈(3)을 고정하였을 경우 이동 축(6)이 (D)방향으로 이동한다.

이와 같이 구형파 펄스 신호가 스위칭부(7)의 트랜지스터(Q1, Q2)에 반복적으로 계속 인가되므로 이동 축(6)은 왕복 이동을 하게 된다.

여기서 이동 축(6)의 전 부분이 N극성을 갖고 있어도 같은 동작을 하게 된다.

또한, 제2 실시예에서도 쌍 안정 멀티 바이브레이터(12)에서 서로 다른 위상을 갖는 펄스를 각각 출력하게 되면, 스위칭부(7a)(7b)가 교대로 온동작을 하므로 상기 제1 실시예와 같은 동작을 한다.

그리고 이와 같이 2개의 코일(1, 2)에 교대로 전원이 인가되면 표시부(15a, 15b)의 발광 다이오드(LED)가 발광되어 이를 표시해 준다.

이와 같은 상태에서 영구자석(4)(5)이 고정된 이동 축(6)을 지지대에 고정하거나 보빈(3)을 지지대에 고정하면, 이동 축(6) 또는 보빈(3)이 왕복 이동을 하게 된다.

만약, 이동 축(6)이 고정되는 경우에는 보빈(3)이 이동 축(6)을 따라 왕복 이동을 하게 되고, 보빈(3)이 고정되는 경우에는 이동 축(6)이 왕복 이동을 하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 왕복 이동 장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 극성을 전환하기 위하여 보빈에 2개의 코일을 권선하고 상기 보빈에 이동 축이 끼워지도록 설치하여 상기 2개의 코일에 번갈아 전원을 인가하여 같은 극끼리는 반발하고 다른 극끼리는 잡아당기는 자석의 성질을 이용하여 왕복 이동을 하므로써 소음이 거의 없으며 모터에 비해 열이 발생하지 않는다.

둘째, 상기와 같은 방법으로 왕복 이동을 하므로 외부에서 왕복 이동 운동을 강제적으로 정지시키더라도 왕복 이동 장치가 손실될 염려가 없다.

셋째, 이와 같은 왕복 이동 장치를 유아 용품에 적용하더라도 유아의 수면을 방해하거나 안전사고를 발생시킬 염려가 없기 때문에 유아 용품에 적합하다.

Claims (6)

1. 외주면에 2개의 코일이 서로 다른 방향으로 권선된 보빈 ; 상기 보빈 내에 왕복 이동 가능하게 끼워져 있는 이동 축 ; 상기 이동 축 양측에 이동 축 방향으로 동일 극성이 위치되도록 고정되는 2개의 영구자석 ; 상기 보빈에 권선된 2개의 코일에 교대로 서로 다른 극성의 전원을 공급하여 이동 축 또는 보빈이 왕복 이동되도록 하는 구동 수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 왕복 이동 장치.
2. 제1항에 있어서, 구동 수단은 구형파 펄스신호를 발생하는 펄스 발생부 ; 상기 펄스 발생부의 펄스 신호에 의해 상기 보빈에 권선된 2개의 코일에 번갈아 전원을 공급하는 스위칭부 ; 상기 펄스 발생부의 펄스 폭을 제어하기 위한 펄스 폭 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 왕복 이동 장치.
3. 제1항에 있어서, 구동 수단은 전원을 공급하는 전원공급부 ; 상기 전원공급부의 전원에 의해 위상이 서로 다른 2개의 펄스 신호를 출력하는 멀티 바이브레이터 ; 상기 멀티 바이브레이터에서 출력되는 펄스를 각각 증폭하는 제1, 제2 증폭부 ; 상기 제1, 제2 증폭부에서 출력되는 펄스 신호에 의해 상기 전원공급부에서 출력되는 전원을 상기 보빈에 권선된 2개의 코일에 번갈아 공급하는 스위칭부 ; 상기 스위칭부를 통해 2개의 코일에 전원이 공급됨을 표시하기 위한 표시부 ; 상기 멀티 바이브레이터의 출력펄스 폭을 가변하기 위한 가변부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 왕복 이동 장치.
4. 제3항에 있어서, 전원공급부는 상용전원을 변압하고 정류 및 평활하여 직류 전원을 공급하거나 자동차의 담배 라이터(Cigarette lighter)의 시가 잭을 이용하여 자동차 축전지의 전원을 공급하도록 구성됨을 특징으로 하는 왕복 이동 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 이동 축 또는 보빈을 지지대에 고정하여 보빈 또는 이동 축이 왕복 이동을 하도록 구성함을 특징으로 하는 왕복 이동 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 이동 축은 순철로 형성됨을 특징으로 하는 왕복 이동 장치.