KR100380821B1 - 압전소자를 갖는 각회전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압전소자의 진동을 이용하여 자동차의 백미러/사이드미러나 소형 카메라의 경사각을 조절할 수 있게 하는 각회전장치에 관한 것으로서, 본 발명의 압전소자를 갖는 각회전장치는, 일측에 구형돌기(10a)가 형성되는 가동체(10)와, 상기 구형돌기(10a)를 중심으로 하는 상기 가동체(10)의 각회전이 자유롭도록 상기 구형돌기(10a)와 소정의 간격으로 이격되고, 상기 구형돌기(10a)를 각회전 지지하는 고정지지대(20)와, 상기 구형돌기(10a)와 고정지지대(20) 사이에 위치하여 일측이 상기 고정지지대(20)에 고정되고, 타측이 상기 구형돌기(10a)의 표면에 접촉되며, 고주파전원을 인가받아 진동하는 압전소자부(30)와, 상기 구형돌기(10a)가 상기 압전소자부(30)에 밀착되도록 상기 구형돌기(10a)를 상기 압전소자부(30) 방향으로 가압하는 가압수단 및 스위치(42) 조작에 따라 상기 압전소자부(30)에 선택적으로 고주파전원을 인가하는 제어부(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에 별도의 기어조합이나 복잡한 제어부가 불필요하여 구조가 간단하며, 무게나 부피를 축소할 수 있고, 부품수가 줄어들어 제작비를 절감할 수 있으며, 제품의 수명을 향상시킬 수 있고, 제품의 초소형 초경량화를 달성할 수 있으며, 구동토크 및 동작성능이 우수하여 정밀제어를 가능하게 하고, 에너지효율을 높게 하는 효과를 갖는다.

Description

압전소자를 갖는 각회전장치{Angular moving apparatus having piezo-electric element}

본 발명은 압전소자를 갖는 각회전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압전소자부의 진동을 이용하여 자동차의 백미러/사이드미러나 소형 카메라의 경사각을 조절할 수 있게 하는 압전소자를 갖는 각회전장치에 관한 것이다.

일반적으로 압전소자란, 비대칭 결정구조를 갖는 결정체에 외력으로 인한 기계적 일그러짐이 발생하면, 이와 동시에 그 결정의 표면에 전하가 유기되어 전기적인 분극이 발생하고, 이로 인하여 미소한 전하가 발생하는 소자를 말하는 것으로서, 이러한 압전소자는 역으로 그 결정에 전계를 인가하여도 전하의 발생과 동시에 기계적인 일그러짐이 발생하는 역효과를 유도하는 것이 가능하다.

즉, 압전소자에 그 압전소자의 고유한 공진주파수에 해당하는 고주파전원을 인가하면, 압전소자가 공전주파수로 진동이 발생하고, 이러한 압전소자의 역효과를 이용하여 회전축의 축회전을 유발하는 압전모터 등이 개발되어 사용되고 있다.

이러한 상기 압전모터들은 원통형 회전축을 중심으로 방사선상에 환형의 압전소자를 분극의 범위를 조절하여 진동부위를 조절함으로써 회전축을 회전시키는 구성으로서, 이러한 압전모터는 전기모터를 이용한 종래의 각종 엑츄에이터들에 비해 무게와 부피를 축소시킬 수 있으므로 소형 전자제품 등에 사용되기도 한다.

그러나, 이러한 압전모터를 비롯한 종래의 모터들은 회전축의 축회전운동만 가능한 것으로서, 자동차의 백미러/사이드미러나 카메라 각회전장치 등 상하좌우로그 지향각이 조절되는 각종 각회전장치에 상기 압전모터가 적용되려면 압전모터의 회전운동을 상하 좌우 직선왕복운동으로 바꾸는 별도의 기어조합이 설치되어야 하고, 상하 및 좌우구동을 담당하는 별도의 모터 2개가 반드시 필요한 복잡한 구성이였다.

또한, 이러한 종래의 각회전장치는, 전기모터와 기어조합 및 상기 전기모터를 제어하는 제어장치의 구조 때문에 제품의 무게나 부피가 방대해지고, 복잡한 구조로 인해 제조원가가 비싸지며, 고장이 자주 발생하는 등의 문제점이 있었다.

또한, 전기모터를 갖는 종래의 자동차 백미러/사이드미러의 각회전장치는, 습기나 각종 먼지 등의 오염물질이 상존하는 외부환경에 항상 노출되기 때문에 전기모터에 습기가 차거나 기어조합에 먼지가 끼여 성능이 떨어지거나 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

또한, 전기모터를 갖는 종래의 PC용 카메라나 감시용 카메라 등과 같은 소형 카메라의 각회전장치는, 설치 여건 상 초소형으로 제작되는 것이 바람직하나 전기모터를 최소화하는 것에는 한계가 있고, 별도의 기어조합 및 제어장치가 추가되어 전체 부피가 증가하기 때문에 제품이 크고 무거워지며, 제작비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 전기모터를 이용한 각회전장치는, 전기모터의 정밀제어가 어려워서 각회전운동이 거칠고, 구동토크가 약하기 때문에 동작성능이 나쁘며, 기어조합으로 인한 기계적인 손실이 커서 에너지효율이 매우 낮은 등 많은 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기어조합이 불필요한 각회전장치를 구성하여 구조를 간단하게 하고, 무게나 부피를 축소할 수 있게 하며, 제작비를 절감할 수 있게 하고, 제품의 수명을 향상시킬 수 있게 하는 압전소자를 갖는 각회전장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 자동차의 백미러/사이드미러나 카메라의 각회전장치에 적용하여 각종 극한 사용환경에 견디고, 제품의 초소형 경량화를 달성할 수 있게 하는 압전소자를 갖는 각회전장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 압전소자의 진동에 의한 회전으로 인해 정밀제어가 가능하고, 각회전운동이 매우 부드러우며, 구동토크가 크기 때문에 동작성능을 향상시키고, 기계적인 손실이 적어 에너지효율을 매우 높게 하는 압전소자를 갖는 각회전장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 압전소자를 갖는 각회전장치를 나타내는 부분 측단면도이다.

도 2는 도 1의 고정지지대에 설치된 압전소자부들의 배치 상태를 나타내는 정면도이다.

도 3은 도 1의 분해 사시도이다.

도 4는 도 1의 동작원리를 나타내는 개념도이다.

도 5는 도 1의 제어부를 나타내는 회로도이다.

도 6은 도 1의 제어부의 상회전, 하회전, 좌회전, 우회전 스위치를 나타내는 정면도이다.

도 7 내지 도 11은 도 1의 압전소자부의 다양한 실시예들을 나타내는 사시도이다.

도 12는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 압전소자를 갖는 각회전장치를 나타내는 부분 측단면도이다.

도 13은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 압전소자를 갖는 각회전장치를 나타내는 부분 측단면도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압전소자를 갖는 각회전장치는, 일측에 구형돌기가 형성되는 가동체와, 상기 구형돌기를 중심으로 하는 상기 가동체의 각회전이 자유롭도록 상기 구형돌기와 소정의 간격으로 이격되고, 상기 구형돌기를 각회전 지지하는 고정지지대와, 상기 구형돌기와 고정지지대 사이에 위치하여 일측이 상기 고정지지대에 고정되고, 타측이 상기 구형돌기의 표면에 접촉되며, 고주파전원을 인가받아 진동하는 압전소자부 및 스위치 조작에 따라 상기 압전소자부에 선택적으로 고주파전원을 인가하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로한다.

또한, 상기 가동체는 자동차의 백미러/사이드미러 또는 감시 카메라의 렌즈부가 고정되는 것이 가능하다.

또한, 상기 압전소자부는, 상기 구형돌기와 접촉하는 단부의 형상이 상기 구형돌기와 대응하거나 뽀죽한 형상의 탄성재질로 제작되는 마찰부와, 다수개의 압전소자들이 겹층을 이루어 상기 마찰부를 진동시키는 몸체로 이루어지는 것이 가능하다.

또한, 상기 구형돌기가 상기 압전소자부에 밀착되도록 상기 구형돌기를 상기 압전소자부 방향으로 가압하는 가압수단을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 압전소자를 갖는 각회전장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 압전소자를 갖는 각회전장치는, 압전소자부(30)에 고유한 공진주파수에 해당하는 고주파전원을 인가하면, 압전소자부(30)가 진동하는 것을 이용하는 것으로서, 각회전하는 가동체(10)와, 상기 가동체(10)를 지지하는 고정지지대(20)와, 압전소자부(30) 및 제어부(40)를 구비하여 이루어지는 구성이다.

즉, 상기 가동체(10)는, 일측에 연장되어 돌출된 금속 또는 합성수지 등 경질의 구형돌기(10a)가 형성되고, 타측에 도시하지 않았지만 각조절이 필요한 자동차의 백미러나 사이드미러나 카메라의 렌즈부 등 다양한 각회전 대상물이 장착될 수 있다.

이러한 자동차의 백미러나 사이드미러 및 카메라 렌즈부의 각회전운동은 상기 구형돌기(10a)를 기준으로 그 경사각이 상하 좌우로 움직이도록 구성되는 것으로서, 이러한 상기 구형돌기(10a)는 상기 고정지지대(20)에 삽입되어 상하 좌우로의 움직임이 자유로운 구성이다.

즉, 상기 고정지지대(20)는, 상기 구형돌기(10a)를 각회전운동의 중심으로 하는 상기 가동체(10)의 각회전이 자유롭도록 상기 구형돌기(10a)와 소정의 간격으로 이격되고, 상기 구형돌기(10a)를 각회전 지지하는 형상이다.

이러한 상기 고정지지대(20)는, 자동차의 몸체나 카메라가 설치되는 PC 및 건물벽체 등에 고정될 수 있다.

또한, 상기 고정지지대(20)에는 4개의 독립적인 압전소자부(30)가 설치되는 것으로서, 상기 압전소자부(30)는, 상기 구형돌기(10a)와 고정지지대(20) 사이에 위치하여 그 일측이 상기 고정지지대(20)에 고정되고, 타측이 상기 구형돌기(10a)의 표면에 접촉되며, 고주파전원을 인가받아 진동하면서 상기 구형돌기(10a)를 일방향으로 각회전시키는 역할을 한다.

한편, 상기 압전소자부(30)는, 상기 구형돌기(10a)와 접촉하는 단부의 형상이 상기 구형돌기(10a)와 대응하는 형상이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가동체(10)의 상하좌우 각회전이 가능하도록 상기 구형돌기(10a)의 축중심(10b)을 기준으로 상하좌우 4개의 독립적으로 구동되는 압전소자부(30)가 90도 등각 배치되는 것이다.

이때, 상기 압전소자부(30)가 서로 이격된 거리는 서로 많이 떨어질 수록 바람직하나 상기 구형돌기(10a)를 지지하기 위하여 상기 구형돌기(10a)의 직경보다는작아야 한다.

여기서, 상기 압전소자부(30)는 상하축과 좌우축 각회전이 가능하도록 양축을 형성하는 2쌍, 즉 4개의 압전소자부(30)를 설치하는 것이나 상하축 각회전과 좌우축 각회전이 동시에 일어나도록 총 8개의 압전소자부(30)를 설치하는 것도 가능하다.

이외에도 압전소자의 개수를 늘리는 경우, 그에 해당하는 각도만큼 정밀한 움직임이 가능한 것으로서, 예를 들면 압전소자를 12개 등각 배치하면 각 소자의 움직임은 30도 간격의 정밀도로 움직일 수 있는 것이다. 또한 120도 등간격의 3개 압전소자를 배치하는 것도 가능하다.

또한, 상기 구형돌기(10a)는 상기 4개의 압전소자부(30)들에 접촉되어 지지되는 동시에, 이러한 구형돌기(10a)가 상기 압전소자부(30)의 반대 방향으로 이탈되는 것을 방지하고, 상기 구형돌기(10a)의 정지시 각회전 상태를 유지시키기 위하여 상기 구형돌기(10a)가 상기 압전소자부(30)에 밀착되도록 상기 구형돌기(10a)를 상기 압전소자부(30) 방향으로 가압하는 가압수단이 설치된다.

이러한 상기 가압수단은 매우 다양할 수 있으나 그 중의 일례로, 본 발명에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 구형돌기(10a)와 접촉하는 밀대(50)와, 일측이 상기 밀대(50)와 연결되고, 전후진이 자유롭도록 타측이 상기 고정지지대(20)를 관통되는 피스톤(52) 및 상기 밀대(50)와 피스톤(52) 사이에 설치되어 상기 밀대(50)가 상기 구형돌기(10a)를 상기 압전소자부(30) 방향으로 가압하도록 복귀력이 작용하는 복귀스프링(54)을 구비하여 이루어지는 가압수단을 제시한다.

따라서, 상기 복귀스프링(54)의 복귀력에 의해 상기 피스톤(52)이 후진하면서 상기 피스톤(52)에 연결된 밀대(50)가 상기 구형돌기(10a)를 상기 압전소자부(30) 방향으로 항상 가압할 수 있는 것이다. 그러므로, 상기 압전소자부(30)의 진동에 의해 설사 구형돌기(10a)가 마모된다 하더라도 상기 구형돌기(10a)는 상기 압전소자부(30)에 항상 밀착될 수 있는 것이다.

이외에도 다양한 종류 및 형태의 가압수단이 적용될 수 있는 것으로서, 이러한 가압수단에 대한 기술은 해당분야에 종사하는 당업자에 있어 수정 및 변경이 용이하다.

한편, 본 발명의 압전소자를 갖는 각회전장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 압전소자부(30)에 고주파전원을 인가시키기 위하여 제어부(40)를 구비하는 것으로서, 상기 제어부(40)는 상기 각각의 압전소자부(30)와 독립적으로 연결된 복수개의 회로에 각각 설치되는 복수개 스위치(42)의 선택적인 조작에 따라 상기 각각의 압전소자부(30)에 선택적으로 고주파전원을 인가하고, 이러한 제어부(40)는 스위치(42) 및 고주파전원을 발생시키는 고주파제너레이터(44)를 구비하여 이루어지는 회로를 갖는다.

여기서, 상기 고주파제너레이터(44)에서 발생되는 고주파전원은 압전소자부(30)의 크기에 따라 고유한 공진주파수가 결정되는 것으로서, 이러한 고주파 발생 회로는 이미 상용화되어 널리 사용되는 기술이므로 해당분야에 종사하는 당업자에 있어 수정 및 변경이 가능한 것이고, 여기서 자세한 내용은 생략하기로 한다.

또한, 상기 제어부(40)의 스위치(42)는 일례로서, 상기 4개의 압전소자부(30)에 각각 연결되도록 도 6에 도시된 바와 같이, 상회전스위치(421),하회전스위치(422), 좌회전스위치(423), 우회전스위치(424)로 구성된다.

따라서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 압전소자를 갖는 각회전장치의 동작관계를 설명하면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자가 상기 제어부(40)의 상회전스위치(421)를 조작하여 상기 구형돌기(10a)의 하측에 위치하는 압전소자부(30)에 상기 고주파제너레이터(44)에서 발생한 고주파전원을 인가시키면, 상기 밀대(50)로부터 복귀스프링(54)의 힘을 항상 받고 있는 구형돌기(10a)는, 상기 압전소자부(30)에 압축과 인장력이 교대로 발생하면서 진동하게 된다.

이때, 상기 구형돌기(10a)에는 상기 밀대(50)로부터 수직으로 가해지는 힘(Fs)을 받는 동시에 상기 압전소자부(30)로부터 진동력(Fb)을 동시에 받게 되는 데, 상기 구형돌기(10a)가 상기 압전소자부(30)로부터 받는 진동력(Fb)은 상기 구형돌기(10a)의 회전중심으로부터 거리(R)만큼 떨어져 있기 때문에 회전모멘트(Ma)가 발생하여 상기 가동체(10)는 상기 구형돌기(10a)를 중심으로 상방으로 각회전하게 된다.여기서, 상기 진동력(Fb)을 보다 상세하게 설명하면, 상기 4개의 압전소자부(30)(30)(30)(30)들 중에서, 예를 들어, 상방의 압전소자부(30)는 진동하지 않고, 하방에 있는 압전소자부(30)만 미세하게 교번 진동하는 경우, 진동하는 압전소자부(30)는 신장과 수축을 반복하게 되는 데, 이러한 하방의 상기 압전소자부(30)가 미세하게 수축할 때는, 상기 밀대(50)로부터 수직으로 가해지는 힘(Fs)의 방향에 순종하는 방향 즉, 같은 방향으로 상기 압전소자부(30)가 움직이기 때문에 상기 밀대(50)와, 구형돌기(10a) 및 상기 하방의 압전소자부(30)가 미세하게 함께 움직여서 하방의 압전소자부(30)가 상기 구형돌기(10a)에 가하는 마찰력의 변화는 발생하지 않는다.따라서, 상기 구형돌기(10a)의 입장에서는 동시에 맞닿아 있는 상방의 압전소자부(30)와, 하방의 상기 압전소자부(30)로부터 받는 양쪽 마찰력의 차이는 거의 없거나 크지 않다.그러나, 특히 하방의 상기 압전소자부(30)가 미세하게 신장할 때는, 상기 밀대(50)로부터 수직으로 가해지는 힘(Fs)의 방향에 역행하는 방향 즉, 반대 방향으로 상기 압전소자부(30)가 움직이기 때문에 진동하지 않는 상기 상방의 압전소자부(30)가 상기 구형돌기(10a)에 가하는 마찰력은 변하지 않는 반면, 진동하는 하방의 압전소자부(30)가 상기 구형돌기(10a)에 가하게 되는 마찰력이 순간적으로 증가하여, 결과적으로 상기 하방의 압전소자부(30)가 상기 구형돌기(10a)의 하방에서 상기 구형돌기(10a)를 밀어서 상기 구형돌기(10a)가 회전하도록 하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.즉, 상기 진동력(Fb)은, 수축 및 신장을 반복하는 상기 압전소자부(30)가 신장할 때마다 미세하게 상기 구형돌기(10a)를 밀게 되는 마찰력의 합으로 정의될 수 있는 것이다.이러한, 진동에 의해 접촉부위별 마찰력의 차이가 발생하여 사물이 움직이는 현상들은, 실생활에서도 자주 목격되는 것으로서, 핸드폰이 진동할 때, 핸드폰 진동소자의 내장 위치에 따라 탁자 위에서 특정 방향으로 움직이거나, 회전하는 것으로 알 수 있는 것처럼, 이미 실험적이고 원리적으로 압전소자를 통해 입증된 현상들이다.아울러, 본 발명에서는 이러한 구형돌기(10a)의 회전을 돕고자, 복귀스프링(45)에 의해 상기 구형돌기(10a)를 힘(Fs)으로 항상 가압하는 상기 밀대(50)를 구비하고, 이외에도 도 7 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 다양한 형태의 접촉면을 갖는 압전소자부(30)와, 압전소자부(30)의 설치위치를 다양하게 구성할 수도 있다.

이러한 상방 각회전운동은 사용자가 상기 상회전스위치(421)를 누르고 있는 동안 계속 지속되는 것으로서, 하방 각회전의 경우에도 동일하여 사용자가 상기 하회전스위치(422)를 누르고 있는 동안 상기 구형돌기의 상측에 위치하는 압전소자부(30)에 고주파전원이 인가되어 진동함으로써 하방 각회전이 가능한 것이다.

또한, 이러한 상방 각회전과 하방 각회전의 회전동작의 원리는 좌회전 동작과 우회전 동작에서도 동일하게 적용된다.

이어서, 사용자가 스위치(42) 조작을 중단하면, 상기 가동체(10)가 정지하고, 이러한 정지상태에서는, 상기 구형돌기(10a)에 작용하는 상기 복귀스프링(54)의 힘에 의해 상기 구형돌기(10a)가 상기 압전소자부(30)에 밀착 정지되어 각회전된 상태를 그대로 유지할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 압전소자부(30)는 압전소자만을 설치하여 직접 구형돌기(10a)와 접촉하도록 사용하는 것도 가능하나 바람직하기로는, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 구형돌기(10a)와 접촉하는 마찰부(32)와 상기 마찰부(32)를 진동시키는 몸체(34)로 이루어지는 것이 가능하다.

즉, 상기 마찰부(32)는, 상기 구형돌기(10a)와 접촉하는 단부(32a)의 형상이, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 구형돌기(10a)와 대응하는 곡률을 갖는 판형상으로 제작되거나 도 8에서 도시된 바와 같이, 상기 구형돌기(10a)와 대응하는 오목한 면(32b)을 갖는 것 등 매우 다양하게 제작될 수 있다.

특히, 상기 마찰부(32)의 재질은 진동을 효과적으로 전달하는 동시에 마찰력을 향상시키도록 탄성계수가 높은 강철제나 경질의 우레탄이나 고무, 합성수지 등과 같은 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 몸체(34)는, 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 단층의 압전소자(341)를 이용하는 것도 가능하고, 도 8에 도시된 바와 같이, 구동속도나 토크 등을 증대시켜서 고효율의 성능을 갖도록 제작하는 경우, 다수개의 압전소자(341)들이 겹층을 이루는 구조로 제작되는 것이 가능하다.

여기서, 상기 몸체(34)는 전체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 원기둥형태로 제작되거나, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 사각기둥의 형태로 제작되는 것이 가능하고, 사각기둥형태로 제작되는 경우, 고주파전원이 인가되는 압전소자(341)의 두께(t)를 가능한 얇게 하여 구동전압을 낮출 수 있으며, 이외에 넓이(w)와 두께(t)를 최적화함으로써 적은 에너지로도 큰 구동력을 달성할 수 있게 한다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 얇은 두께의 다수개 압전소자(341)들을 적층하고, 그 사이에 전극(342)들을 삽입하여 낮은 전압으로 구동하는 것이 가능하고, 도 9에 도시된 바와 같이, 장방형으로 긴 압전소자(341)의 양측벽에 전극벽(343)을 설치하여 분극의 방향을 변화시킴으로써 구동전압을 낮추는 것도 가능하다.

한편, 상기 압전소자부(30)의 다른 일례로서, 상기 압전소자부(30)의 생산성을 높이기 위하여, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(34)는, 링형상의 지지부(36)와 상기 지지부(36)에 수직으로 나란히 돌출된 4개의 돌출기둥부(38)가 서로 연결되도록 일체형으로 제작하고, 각각의 상기 돌출기둥부(38)를 분극하여 사용하는 것도 가능하다.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 압전소자(341)를 상기 돌출기둥부(38)의 형상이 원호를 따라 기둥형태로 돌출되는 다수개의 블록으로 형성되도록 성형 및 소결하여 몸체(34)를 형성시키고, 여기에 전극(342)을 부착시킨 후, 상부에 마찰재를 접합시켜 다수개의 압전소자(341)들을 각각 독립적으로 구동시키는 것도 가능하다.

한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 밀대(50)의 끝단부에 상기 구형돌기(10a)와 서로 접촉하고, 상기 압전소자(30)부들이 진동할 때, 함께 진동하여 상기 구형돌기(10a)와의 마찰력을 감소시켜 상기 구형돌기(10a)의 각회전을 용이하게 하는 보조압전소자(501)를 설치하는 것이 가능하다.

또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 압전소자부(30)는 상기 고정지지대(20)에 고정되는 것이 아니라 상기 밀대(50)에 설치될 수 있는 것으로서, 상기 압전소자부(30)는 상기 밀대(50)에 수직으로 고정되어 상기 구형돌기(10a)와 접촉하고, 상기 보조압전소자(501)는 상기 고정지지대(20)에 고정되어 상기 구형돌기(10a)와 접촉하는 구성도 가능하다.

이외에도 매우 다양한 형태 및 위치의 압전소자들이 사용될 수 있는 것으로서, 해당분야에 종사하는 당업자에 있어 이러한 압전소자의 형태 및 종류는 수정 및 변경이 가능한 것이다.

그러므로, 종래처럼 기어조합을 설치할 필요가 없기 때문에 제품의 무게나 부피를 최소화할 수 있고, 전기적인 제어회로도 매우 간단하여 제품의 수명을 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 압전소자부의 진동은 고주파수를 갖는 고속 진동이므로 흔들림이나 소음이 없이 매우 부드럽게 동작되고, 고주파전원의 세기를 조절하여 정밀제어가 가능하며, 전기에너지가 거의 대부분 진동에너지로 전환되기 때문에 구동토크가 강하고, 기계적인 손실이 없어 에너지효율을 극대화하는 것이 가능한 것이다.

또한, 본 발명의 압전소자를 갖는 각회전장치를 자동차 백미러나 사이드미러의 각회전장치에 적용하는 경우, 습기나 각종 먼지 등의 오염물질이 상존하는 외부환경에 항상 노출되어 있어도 구조가 매우 단순하여 압전소자부만 보호하는 경우, 습기나 먼지에 둔감할 수 있기 때문에 수명과 동작성능을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 압전소자를 갖는 각회전장치를 PC용 카메라나 감시용 카메라 등과 같은 소형 카메라의 각회전장치에 적용하는 경우, 초소형화하고, 초경량화하는 것이 가능하여 제품의 적용용도를 넓히고, 제품의 단가를 줄일 수 있는 등의 이점이 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 압전소자를 갖는 각회전장치에 의하면, 별도의 기어조합이나 복잡한 제어부가 불필요하여 구조가 간단하며, 무게나 부피를 축소할 수 있고, 부품수가 줄어들어 제작비를 절감할 수 있으며, 제품의 수명을 향상시킬 수 있고, 제품의 초소형 초경량화를 달성할 수 있으며, 구동토크 및 동작성능이 우수하여 정밀제어를 가능하게 하고, 에너지효율을 높게 하는 효과를 갖는 것이다.

Claims (6)

1. 일측에 구형돌기(10a)가 형성되는 가동체(10);

   상기 구형돌기(10a)를 중심으로 하는 상기 가동체(10)의 각회전이 자유롭도록 상기 구형돌기(10a)와 소정의 간격으로 이격되고, 상기 구형돌기(10a)를 각회전 지지하는 고정지지대(20);

   상기 구형돌기(10a)와 고정지지대(20) 사이에 위치하여 일측이 상기 고정지지대(20)에 고정되고, 타측이 상기 구형돌기(10a)의 표면에 접촉되며, 고주파전원을 인가받아 독립적으로 진동하는 복수개의 압전소자부(30);

   상기 구형돌기(10a)가 상기 압전소자부(30)에 각각 밀착되도록 상기 구형돌기(10a)를 상기 압전소자부(30) 방향으로 가압하는 가압수단; 및

   상기 각각의 압전소자부(30)와 독립적으로 연결된 복수개의 회로에 각각 설치되는 복수개 스위치(42)의 선택적인 조작에 따라 상기 각각의 압전소자부(30)에 선택적으로 고주파전원을 인가하는 제어부(40);

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전소자를 갖는 각회전장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가동체(10)는 자동차의 백미러/사이드미러 또는 감시 카메라의 렌즈부가 고정되는 것을 특징으로 하는 압전소자를 갖는 각회전장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 압전소자부(30)는, 상기 구형돌기(10a)와 접촉하는 단부의 형상이 상기 구형돌기(10a)와 대응하는 오목면이거나 판형상으로 제작되는 마찰부(32) 및 양측단부에 전극이 설치된 압전소자(341)로 이루어져서 상기 마찰부(32)를 진동시키는 몸체(34)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전소자를 갖는 각회전장치.
4. 제 3항에 있어서고, 상기 압전소자부(30)는, 상기 가동체(10)의 상하좌우 각회전이 가능하도록 상기 구형돌기(10a)의 축중심을 기준으로 상하좌우 4개가 90도등각 배치되는 것을 특징으로 하는 압전소자를 갖는 각회전장치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 몸체(34)는, 링형상의 지지부(36)와 상기 지지부(36)에 수직으로 나란히 돌출된 다수개의 돌출기둥부(38)가 서로 연결되어 이루어지도록 일체형으로 제작하고, 상기 돌출기둥부(38)이 각기 분극되는 것임을 특징으로 하는 압전소자를 갖는 각회전장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 가압수단은,

   상기 구형돌기(10a)와 접촉하는 밀대(50);

   일측이 상기 밀대(50)와 연결되고, 전후진이 자유롭도록 타측이 상기 고정지지대(20)를 관통되는 피스톤(52); 및

   상기 밀대(50)와 피스톤(52) 사이에 설치되어 상기 밀대(50)가 상기 구형돌기(10a)를 상기 압전소자부(30) 방향으로 가압하도록 복귀력이 작용하는 복귀스프링(54);

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전소자를 갖는 각회전장치.