KR100308107B1 - 시계 타종장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시계의 타종장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 정해진 시각에 두 개의 구동모터에 의해 멜로디발생부와 단일음발생부가 작동하여 타종을 하는 시계 타종장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 시계 타종장치는 기본적으로, 시계의 무브먼트에 장착된 접촉센서와 제어부에 의해 작동된다. 접촉센서는 시계의 분침이 12시 위치를 통과할 때에, 타종신호를 제어부로 보내는 역할을 하고, 제어부는 이 타종신호에 따라 타종장치를 동작시키며 타종 회수를 제어한다. 또한, 본 발명에 따른 시계 타종장치는 크게 멜로디발생부와 단일음발생부로 구성된다. 상기 제어부에 의해 타종명령을 받으면 먼저 멜로디발생부에서 소정의 멜로디를 발생시킨다. 멜로디는 진동수가 다른 여러 개의 진동판을 각각의 해머로 때려 발생된다. 멜로디가 끝난 후에는 단일음발생부에서 현재의 시각에 해당하는 수만큼 타종을 한다. 이는 단일 진동수를 갖는 진동판을 해머로 때리거나 또는 진동수가 다른 여러 개의 진동판을 동시에 때려 화음을 낸다.

Description

시계 타종장치{Gong Apparatus for Clock}

본 발명은 시계의 타종장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 정해진 시각에 두 개의 구동모터에 의해 멜로디발생부와 단일음발생부가 작동하여 타종을 하는 시계 타종장치에 관한 것이다.

일반적으로, 시계의 타종장치는 크게 전자식과 기계식으로 나눌 수 있다. 이 중, 전자식은 무브먼트에 설치된 타이머의 출력단에 발진회로나 음성발생회로를 연결하여, 정해진 시간에 무브먼트의 접촉센서에 의해 발생하는 출력신호에 의해 발진음, 멜로디, 음성 등을 발생시키는 방식이다. 기계식은 다시 전자식과 기계식이 복합된 반기계식과 순수한 기계식으로 나뉘는데, 반기계식은 전자식 무브먼트에 설치된 타이머의 출력단에 제어회로를 연결하여 이 제어회로에 의해 모터를 구동시키고, 모터에 의해 기계적으로 타종기구를 작동시켜 기계적인 진동음을 발생시키는 방식이고, 순수 기계식은 기계식 무브먼트에 의해 직접 타종장치가 작동되는 방식이다.

그러나, 상기 전자식 타종장치는 메모리의 용량을 줄이기 위해 샘플링주파수를 낮게 설정하기 때문에 음질이 떨어지는 단점이 있고, 기계식 타종장치는 단순하게 단속음만을 내고 있기 때문에 사용자가 쉽게 싫증을 느껴 제품의 구매욕을 떨어뜨리는 단점이 있다.

이에, 본 발명자들은 종래의 시계 타종장치가 갖고 있는 단점을 해결하기 위해 예의 연구 노력한 결과, 정해진 시각에 모터를 회전시키고 이 회전력에 의해 다수의 캠을 회전시켜 다수의 진동판을 각 해당 해머로 때림으로써 아름다운 멜로디를 발생할 수 있으며, 단일음도 함께 발생시킬 수 있는 시계 타종장치를 발명하였다.

결국, 본 발명의 주된 목적은 전자적으로 모터를 이용하여 진동판을 기계적으로 진동시켜 멜로디와 단일음을 함께 발생시킬 수 있는 시계 타종장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 시계 타종장치의 음발생부를 나타내는 사시도이다.

도2는 본 발명에 따른 시계 타종장치의 구성을 나타내는 사시도이다.

도3은 본 발명에 따른 시계 타종장치에 케이스가 덮인 상태를 나타내는 사시도이다.

도4는 타종장치의 멜로디발생부의 기어결합 상태를 나타내는 사시도이다.

도5는 타종장치의 멜로디발생부의 메카니즘을 나타내는 사시도이다.

도6은 타종장치의 단일음발생부의 메카니즘을 나타내는 사시도이다.

도7은 본 발명에 따른 시계 타종장치의 전체적 동작을 나타내는 흐름도이다.

<도면의 주요부호의 설명>

100: 멜로디발생부 200: 단일음발생부 110: 진동판 120: 해머 130: 제1모터 140: 제1기어 150: 제2기어 160: 캠기어 170: 해머캠 180: 정지스위치 190: 스위치캠 210: 진동판 220: 해머 230: 제2모터 260: 캠기어 270: 해머캠 280: 펄스공급 스위치 290:스위치캠

본 발명에 따른 시계 타종장치(이하, 간단히 '타종장치'라 한다)는 기본적으로, 시계의 무브먼트에 장착된 접촉센서와 제어부에 의해 작동된다. 접촉센서는 시계의 분침이 12시 위치를 통과할 때에, 타종신호를 제어부로 보내는 역할을 하고, 제어부는 이 타종신호에 따라 타종장치를 동작시키며 타종 회수를 제어한다. 따라서, 제어부는 각 시각에 따라 이에 해당하는 회수만큼 타종을 하기 위해 현재 시각을 기억하고 있는 메모리소자와, 타종장치가 현재 몇 회째 종을 치고 있는지를 계수하는 카운터를 포함하고 있다.

타종장치는 크게 멜로디발생부와 단일음발생부로 구성된다. 상기 제어부에 의해 타종명령을 받으면 먼저 멜로디발생부에서 소정의 멜로디를 발생시킨다. 멜로디는 진동수가 다른 여러 개의 진동판을 각각의 해머로 때려 발생된다. 멜로디가 끝난 후에는 단일음발생부에서 현재의 시각에 해당하는 수만큼 타종을 한다. 이는 단일 진동수를 갖는 진동판을 해머로 때리거나 또는 진동수가 다른 여러 개의 진동판을 동시에 때려 화음을 낸다.

상기 제어부는 접촉센서로부터의 신호에 의해 타종장치에 구동신호를 발생시키고 타종회수를 계수하여 정해진 회수만큼 타종했으면 타종장치의 동작을 멈추는 역할을 하는 것으로, CPU, 메모리, 카운터 등과 주변회로로 구성되는 것은 당업자에게 자명한 기술적 사항이다.

이하, 도2, 3을 참조하여 타종장치의 구성에 관해 설명한다. 도2, 3은 타종장치의 사시도인데, 도3는 상부케이스를 덮은 상태를 나타낸다.

1. 멜로디발생부

멜로디발생부(100)는

서로 다른 진동수를 갖는 다수의 진동판(110)과 각 진동판(110)을 때리는 다수의 해머(120)로 구성되는 음발생부,

제어부로부터의 타종신호에 의해 구동되는 제1모터(130),

제1모터(130)에 의해 회전하는 제1기어(140)와 제2기어(150),

제1, 제2기어(140, 150)에 의해 감속되어 회전하는 캠기어(160),

캠기어(160)와 동축으로 회전하여 해머(120)를 작동시키는 해머캠(170),

캠기어(160)와 동축으로 해머캠(170)과 함께 회전하여 정지스위치(180)를 작동시키는 스위치캠(190)으로 구성된다.

음발생부의 진동판(110)과 해머(120)는 도1에서와 같이 구성된다. 진동판 블록(111)에 서로 다른 진동수를 갖는 진동판(110) 다수가 고정되어 해머(120)에 의해 소리를 낸다. 진동판(110)은 한쪽에만 고정되어 있기 때문에 해머(120)의 충격을 받으면 떨면서 소리를 낸다. 각 진동판의 길이는 도레미파솔라시도의 음계 중 불협화음이 나지 않는 음정을 선택하여 배열하는 것이 바람직하지만, 이는 설계적 선택사항으로서 원하는 멜로디에 따라 임의로 선택할 수 있다. 본 발명에서는 멜로디와 리듬이 단순하면서도 아름다운 웨스트민스터란 곡을 멜로디로 삼았기 때문에, 음계 중 도 파 라 솔을 내도록 진동판의 길이를 결정하였다.

제1모터(130)는 도2에서 보는 것과 같이 그 회전축에 웜(131)이 삽입되어 제1기어(140)를 회전시킨다. 이로써 제1기어(140)와 제1모터(130)의 회전방향이 서로 90도인 상태에서도 모터의 회전력이 기어로 전달될 수 있다. 따라서, 모터 회전방향과 기어 회전방향이 동일하다면, 모터의 축에는 웜이 부착될 필요가 없고 통상의 피니언이 부착될 수 있을 것이다.

본 발명에서 제1기어(140)와 제2기어(150)는 감속용기어이다. 이후의 설명을 통해 명확해질 것이지만, 일반적으로 모터의 회전속도가 빠른 반면에 최종적으로 필요한 회전속도가 그보다 훨씬 느릴 경우에는 회전력 전달 과정에 감속기어를 넣어 회전속도를 필요한 정도로 줄인다. 따라서, 본 발명에서는 두 개의 기어(140, 150)를 사용하였지만, 당업자라면 이에 구애받지 않고 필요한 회전속도와 방향을 얻기 위해 적절하게 감속기어의 수와 잇수 등을 설계할 수 있을 것이다.

도4는 본 발명에 따른 타종장치의 제1기어(140)와 제2기어(150)의 결합관계를 나타내는 사시도이다. 도4에서, 제1모터(130)의 웜(131)이 제1기어(140)의 대기어(141)에 물리고, 제1기어(140)의 소기어(142)가 제2기어(150)의 대기어(151)에물리는 결합관계를 볼 수 있다. 따라서, 제1모터(130)의 회전력이 제2기어(150)에는 감속되어 전달된다. 제2기어(150)의 소기어(152)는 캠기어(160)에 맞물린다.

캠기어(160)는 도5에서 보는 바와 같이, 제2기어(150)의 소기어(152)와 맞물려 회전하고, 그에 따라 같은 축에 고정된 해머캠(170)과 스위치캠(190)이 함께 회전한다. 해머캠(170)은 4개가 적층되어 축에 고정되는데, 도5에서와 같이 캠돌기면(171)이 각 해머캠(170)마다 어긋나도록 배열되어 있다. 도5에는 4개의 해머캠(170)이 적층된 것으로 묘사되어 있지만, 실제로는 설계자가 임의로 선택할 수 있는 기술적 사항임은 당업자에게 명백하다. 해머캠(170)이 적층된 상부에는 스위치캠(190)이 동축으로 고정되어 있다. 해머캠(170)의 위치 역시 선택적 사항으로서, 예를 들어, 해머캠(170)이 적층된 최하부에 위치하는 것도 가능할 것이다.

각 해머캠(170)에는 해머회전축(122)이 결합된다. 보다 구체적으로, 각 해머캠(170)이 회전하면서 캠돌기면(171)이 해머회전축(122)의 돌기면(123)을 밀면, 해머(120)와 해머회전축(122)을 연결하는 해머로드(121)가 점선과 같이 밀리도록 서로 결합된다. 따라서, 이렇게 점선방향으로 밀렸던 해머(120)가 복귀하면서 진동판(도5에는 도시하지 않았음)을 때려 음을 발생한다.

본 발명에서는 해머(120)의 복귀가 스프링에 의해 이루어진다. 도5에서, 각 해머회전축(122)의 측면에 고정기둥(124)이 있고 이 고정기둥(124)에 해머로드(121)와 연결된 스프링(125)이 고정된다. 따라서, 해머로드(121)는 이 스프링(125)의 힘을 이기고 점선 방향으로 밀려난 다음에 돌아올 때에는 스프링(125)의 복원력으로 되돌아와 진동판을 때리게 되는 것이다.

적층된 각 해머캠(170)의 캠돌기면(171)이 서로 어긋나 있어 각 해머(120)는 서로 다른 시점에서 진동판을 때리기 때문에, 각 진동판의 고유음이 서로 다른 시점에서 나 소정의 멜로디가 이루어진다.

각 해머캠(170) 캠돌기면(171)의 수와 위치는 선택한 멜로디에 따라 달라진다. 본 발명에서는, 멜로디로서 파라솔도/파솔라파/라파솔도/도솔라파의 음을 내는 '웨스트민스터'를 이용하기 때문에, 캠기어(160)가 1회전 하는 동안에 각 진동판에 할당된 해머를 밀어내도록 각 해머캠 캠돌기면(171)의 수와 위치가 결정되어야 한다. 이는 당업자에게는 자명한 기술적 사항이 된다.

캠기어(160)에 고정된 또다른 캠, 즉, 스위치캠(190)에 대해 설명한다. 스위치캠(190)이 도5에는 해머캠(170) 위쪽에 고정되는 것으로 표현되어 있지만, 이 위치가 임의적임은 앞에서 설명한 것과 같다. 정지스위치(도3의 180)를 작동시키기 위한 캠이기 때문에 정지스위치(180)의 위치에 따라 스위치캠(190)의 위치도 결정될 것이다.

캠기어(160)가 일회전하면 멜로디가 끝난 것이기 때문에 제1모터(130)를 정지하여야 한다. 이 때에 스위치캠(190)도 1회전하여 그 돌기면(191)이 정지스위치(도5에는 도시 않음)를 작동시켜서 제1모터(130)를 정지시킨다. 정지스위치는 제1모터(130)를 정지시키는 역할 뿐만 아니라 단일음발생부의 제2모터(이후에 설명함)를 시발시키는 역할도 한다.

이렇게, 시계 무브먼트의 접촉센서에 의해 제어부가 제1모터(130)를 회전시키면 이 회전력이 캠기어(160)를 회전시켜서 해머캠(170)에 의해 각 음에 할당된해머(120)를 작동시켜 각 진동판(110)마다 다른 음 때문에 멜로디를 발생시키고, 이 멜로디가 끝나면 스위치캠(190)에 의해 제1모터(130)가 정지되고 단일음발생부의 제2모터를 동작시킨다.

이하, 단일음발생부의 구성과 작용에 관해 설명한다.

2. 단일음발생부

도2로 되돌아가서 보면, 단일음발생부(200)는

서로 다른 진동수를 갖는 다수의 진동판(210)과 각 진동판(210)을 때리는 다수의 해머(220)로 구성되는 음발생부,

제어부로부터의 타종신호에 의해 구동되는 제2모터(230),

제2모터(230)에 의해 회전하는 캠기어(260),

캠기어(260)와 동축으로 회전하여 해머(220)를 작동시키는 해머캠(도6의 270),

캠기어(260)의 1회전을 검출하여 제어부에 펄스신호를 공급하는 펄스공급 스위치(280),

캠기어(260)와 동축으로 해머캠(270)과 함께 회전하여 펄스공급 스위치(280)를 작동시키는 스위치캠(도6의 290)으로 구성된다.

단일음발생부(200)의 음발생부의 진동판(210)과 해머(220)는 멜로디발생부(100)의 것과 동일하기 때문에 구체적 설명은 생략한다.

제2모터(230)는 도2에서 보는 것과 같이 그 회전축에 웜(231)이 삽입되어 캠기어(240)를 회전시킨다. 도6은 단일음발생부(200)의 제2모터(230)와 캠기어(260), 해머회전축(222)과의 결합관계를 나타내는 사시도이다. 도6에서, 제2모터(230)의 웜(231)이 캠기어(260)에 물리고, 캠기어(260)의 상부에는 해머캠(270)이 동축으로 고정되고 캠기어(260)의 하부에는 스위치캠(290)이 동축으로 결합된다.

해머캠(270)은 도6에서 보는 바와 같이, 해머회전축(222)과 직접 접하지 않고 중간연결대(282)를 통해 접한다. 자세하게 설명하면, 해머캠(270)에 중간연결대(282)의 제1측판(283)이 접하고 중간연결대(282)의 제2측판(284)은 해머회전축(222)과 접한다. 그 이유는, 해머캠(270)과 해머회전축(222)이 직접 접하기 곤란하기 때문에, 또 멜로디발생부(100)와 단일음발생부(200)의 해머로드와 해머회전축을 공용자재로 하기 위함이다. 따라서, 설계자의 설계에 따라서는 이 중간연결대(282)가 생략되고 해머캠(270)과 해머회전축(222)이 직접 닿도록 설계하여도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.

도6에서, 캠기어(260)가 회전하면서, 그에 따라 같은 축에 고정된 해머캠(270)과 스위치캠(290)도 함께 회전한다. 도6에는 해머캠(270) 아래에 스위치캠(290)이 있는 것으로 묘사되어 있지만, 실제로는 설계자가 임의로 선택할 수 있는 기술적 사항임은 당업자에게 명백하다.

작용에 대해 설명한다. 각 해머캠(270)이 회전하면서 캠돌기면(271)이 중간연결대(282)의 제1측판(283)을 밀면, 중간연결대(282)가 회전하면서 제2측판(284)이 해머회전축(222)의 돌기면(223)을 밀어, 해머로드(221)가 바깥 방향으로 밀린다. 이렇게 밖으로 밀렸던 해머로드(221)가 복귀하면서 진동판(도6에는 도시하지 않았음)을 때려 음을 발생한다. 여기서도 해머(220)의 복귀는 스프링(225)에 의해 이루어진다.

이 때에 멜로디발생부(100)에서와 달리, 단일음발생부(200)에서는 해머캠(270)이 하나만 있고 중간연결대(282)의 제2측판(284)이 해머회전축(222)의 모든 돌기면(223)을 한꺼번에 밀기 때문에 모든 해머(220)가 동시에 진동판을 때린다. 따라서 한꺼번에 여러 음이 동시에 나서 화음이 발생한다. 이 때에도 역시, 당업자라면 필요한 화음으로 또는 하나의 진동판만을 울리도록 중간연결대(282)의 제2측판(284)의 형상을 결정할 수 있을 것이다.

캠기어(260)에 고정된 또다른 캠, 즉, 스위치캠(290)에 대해 설명한다. 스위치캠(290)이 도6에는 해머캠(270) 아래쪽에 고정되는 것으로 표현되어 있지만, 이 위치가 임의적임은 앞에서 설명한 것과 같다. 펄스공급 스위치(280)를 작동시키기 위한 캠이기 때문에 펄스공급 스위치(280)의 위치에 따라 스위치캠(290)의 위치도 결정될 것이다.

캠기어(260)가 일회전하면 해머(220)가 한번 타종을 하는데, 만약, 현재가 6시라면 전체적으로 6번 타종해야 하기 때문에, 캠기어(260)도 6번 회전하여야 한다. 펄스공급 스위치(280)는 스위치캠(290)에 의해 그 레버(281)가 작동되기 때문에 캠기어(260)가 1회전할 때마다 한 개씩의 펄스를 제어부에 공급할 수 있다. 이는, 펄스공급 스위치(280)의 한쪽단자에 5V 전압을 연결하고 다른쪽 단자는 제어부의 카운터 입력에 연결하여 구현할 수 있다. 제어부의 메모리에는 현재의 시각이 기억되어 있기 때문에 어느 시점에서 제2모터(230)를 정지시켜야 할 지 판단하기 위하여 펄스공급 스위치(280)로부터 인가되는 펄스의 수를 카운터로 계수하여 그 수가 메모리에 기억된 회수와 일치하면 제2모터(230)의 전원을 끊어 정지시킨다.

접촉센서의 작동에서부터 멜로디발생부와 단일음발생부가 동작하는 흐름을 제7도의 흐름도에 나타내었다.

이상에서와 같이, 시계 무브먼트의 접촉센서에 의해 제어부가 멜로디발생부(100)의 제1모터(130)를 회전시키면 이 회전력이 캠기어(160)를 회전시켜서 해머캠(170)에 의해 각 음에 할당된 해머(120)를 작동시켜 각 진동판(110)마다 다른 음 때문에 멜로디를 발생시키고, 이 멜로디가 끝나면 스위치캠(190)에 의해 제1모터(130)가 정지되고 단일음발생부(200)의 제2모터(230)가 동작하여, 해머캠(270)에 의해 해머(220)를 작동시켜 단일음을 발생시키고 해머캠(270)의 회전수에 해당하는 펄스수가 스위치캠(290)에 의해 제어부에 공급되면 제2모터(230)를 정지시킴으로써, 일련의 타종 사이클이 완료된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따르면 멜로디는 진동판에 직접 해머를 타격하여 발생시키기 때문에, 시계 고유의 은은하고 아름다운 선율을 발생시킬 수 있고, 전체적인 제어는 제어부와 모터에 의해서 이루어지기 때문에, 동작상의 신뢰성과 정확성을 기할 수 있어서, 시계의 고급화를 이룰 수 있고 소비자의 구매욕을 자극할 수 있다.

또한, 멜로디발생부와 단일음발생부의 구동모터를 각각 독립적으로 사용하였기 때문에 기계적 동작이 확실해지기 때문에 제품의 신뢰성이 향상되는 이점도 있다.

Claims (5)

1. 시계의 분침이 12시 위치를 통과할 때에 타종신호를 발생하는 접촉센서와, 이 타종신호에 따라 타종장치를 동작시키는 제어부와, 제어부에 의해 정해진 시각에 멜로디를 발생하는 멜로디발생부와, 멜로디발생부의 동작에 이어 단일음을 발생하는 단일음발생부를 갖는 시계 타종장치에 있어서,

   상기 제어부는 각 시각에 따라 이에 해당하는 회수만큼 타종을 하기 위해 현재 시각을 기억하고 있는 메모리소자와, 타종장치가 현재 몇 회째 종을 치고 있는지를 계수하는 카운터를 포함하고,

   상기 멜로디발생부(100)는 서로 다른 진동수를 갖는 다수의 진동판(110)과 각 진동판(110)을 때리는 다수의 해머(120)로 구성되는 음발생부, 제어부로부터의 타종신호에 의해 구동되는 제1모터(130), 제1모터(130)에 의해 회전하는 제1기어(140)와 제2기어(150), 제1, 제2기어(140, 150)에 의해 감속되어 회전하는 캠기어(160), 캠기어(160)와 동축으로 회전하여 해머(120)를 작동시키는 해머캠(170), 캠기어(160)와 동축으로 해머캠(170)과 함께 회전하여 정지스위치(180)를 작동시키는 스위치캠(190)으로 구성되고,

   상기 단일음발생부(200)는 진동판(210)과 진동판(210)을 때리는 해머(220)로 구성되는 음발생부, 제어부로부터의 타종신호에 의해 구동되는 제2모터(230), 제2모터(230)에 의해 회전하는 캠기어(260), 캠기어(260)와 동축으로 회전하여 해머(220)를 작동시키는 해머캠(270), 캠기어(260)의 1회전을 검출하여 제어부에펄스신호를 공급하는 펄스공급 스위치(280), 캠기어(260)와 동축으로 해머캠(270)과 함께 회전하여 펄스공급 스위치(280)를 작동시키는 스위치캠(290)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 시계 타종장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 멜로디발생부(100)의 진동판(110)은 서로 다른 진동수를 갖는 음판을

   다수 배열한 것을 특징으로 하는

   시계 타종장치.
3. 제1항에 있어서,

   멜로디발생부(100)의 해머캠(170)은 다수의 해머(120)를 각각 독립적으로

   동작시키기 위해 다수의 캠이 중첩되어 구성되는 것을 특징으로 하는

   시계 타종장치.
4. 제1항에 있어서,

   멜로디발생부(100)의 정지스위치(180)는 제1모터(130)를 정지시키는 스위치

   로서, 캠기어(160)가 일회전에 따른 스위치캠(190)의 일회전에 의해 동작되

   는 것을 특징으로 하는

   시계 타종장치.
5. 제1항에 있어서,

   제어부의 카운터는 펄스공급스위치(280)의 펄스신호를 계수하여 제어부의

   메모리소자에 기억되어 있는 타종횟수가 몇 회 남았는지를 인식하고 남은

   횟수만큼 더 단일음발생부(200)를 동작시키는 것을 특징으로 하는

   시계 타종장치.