KR100415248B1

KR100415248B1 - 회전장치

Info

Publication number: KR100415248B1
Application number: KR10-2001-0049586A
Authority: KR
Inventors: 전수영
Original assignee: 주식회사 삼홍사
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2004-01-16
Also published as: KR20030015704A

Abstract

본 발명은 회전장치에 관한 것으로서, 특히 안테나를 회전시키기 위한 회전장치로서 안테나의 위치를 확인하고 원하는 각도로 안테나를 회전시킬 수 있는 회전장치에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모터와 출력 축 사이에 출력 축의 위치를 인식할 수 있도록 출력 축과 연동하여 이동되는 다수개의 핀들과 상기 핀들이 항상 접촉한 상태에서 이동되면서 도통 또는 단락되도록 다수개의 단자가 형성된 인쇄회로기판을 설치함으로써 출력 축의 회전위치를 용이하게 인식할 수 있을 뿐만 아니라 출력 축의 회전을 매우 정밀하게 조절할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

회전장치 {Revolution unit}

근래에 들어서, 무선통신 분야가 급속히 발전되고 있는데, 무선통신의 방식은 인공위성을 사용하여 통신하는 방식까지 발전하여 왔으나, 지금 현재 가장 많이 사용되고 있는 방식은 각각의 지역에 안테나를 설치하여 각각 연결한 기지국을 통하여 통신하는 방식이 경제적, 시간적으로 편리하여 이를 시행하고 있는 실정이다.

이러한 경우에, 각각의 무선통신단말기를 소지하고 있는 사람이 통화를 하게 되는 경우에는 안테나가 그 사람을 향하고 있는 경우가 그렇지 않은 경우보다 통화가 아주 잘 이루어지게 되는데, 각각의 지역에 있는 무선통신단말기 사용자의 수가 다르기 때문에 사용자 수가 많은 지역에 대하여 안테나가 향하도록 하게 되면 사용자 수가 작은 곳을 향하는 경우보다 훨씬 능률적으로 무선통신을 이용할 수 있게 된다.

종래의 안테나를 회전시키는 장치는 스텝핑 모터(stepping motor)를 사용하여 왔다. 이러한 스텝핑 모터를 사용하여 안테나를 회전시키기 위해서는 먼저 작업자가 안테나의 각도를 확인하고 무선통신 시스템으로부터 사용자들의 위치에 대한 정보를 받은 상태에서 스텝핑 모터를 동작시켜 원하는 각도만큼 회전시키는 방식을 사용하여 왔다.

그러나, 종래의 안테나를 회전시키는 회전방식은 안테나의 회전위치를 작업자가 확인하고, 원하는 회전위치로 스텝핑 모터를 직접 구동하여 안테나의 회전위치를 조작하게 되기 때문에 그 정확도가 떨어지는 동시에 실시간으로 사용자들의 위치에 대한 정보에 대하여 대응하는 속도가 늦어져 능률향상의 목적을 달성할 수 없으며, 완전자동화가 어렵기 때문에 각 기지국에 이를 관리하는 작업자가 존재하여야 하기 때문에 시스템의 사용비용이 증대되게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 모터의 회전력을 공급받아 회전되는 안테나의 출력 축에 동일한 각도로 회전하게 되는 다수개의 핀을 설치하고, 그 핀에 항시 접촉되되 핀의 회전위치에 따라 도통또는 단락되는 인쇄회로기판을 설치함으로써 항상 안테나의 회전위치를 알 수 있는 동시에 모터의 회전을 조절하여 정확하고 신속하게 안테나를 원하는 회전위치로 이동시킬 수 있는 회전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 의한 회전장치의 정면도,

도 2는 본 발명의 제1실시 예에 의한 회전장치의 평면도,

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 의한 회전장치의 일부구성요소인 인쇄회로기판의 평면도,

도 4는 본 발명의 제2실시 예에 의한 회전장치의 일부구성요소인 인쇄회로기판의 다른 실시예의 평면도,

도 5는 본 발명의 제3실시 예에 의한 회전장치의 평면도,

도 6은 본 발명의 제3실시 예에 의한 회전장치의 저면도,

도 7은 도 5에 도시된 Ⅶ-Ⅶ선에 의한 단면도,

도 8은 도 5에 도시된 Ⅷ-Ⅷ선에 의한 단면도,

도 9는 본 발명의 제3실시 예에 의한 회전장치의 일부구성요소인 인쇄회로기판의 기준이 되는 각도를 임의로 정의하여 도시한 도면,

도 10은 본 발명의 제3실시 예에 의한 회전장치의 일부구성요소인 인쇄회로기판의 정면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10, 310 : 케이스 11, 311 : 받침대

20, 320 : 모터 21, 321 : 워엄기어

31, 32, 33, 34, 331, 332, 333, 334 : 피니언

40, 340 : 출력 축 50 : 핀

60 : 제어장치 100, 200, 400 : 인쇄회로기판

101 ~ 114, 201 ~ 205 : 단자

본 발명에 의한 회전장치는 은 출력 축을 일정각도로 회전시키기 위한 회전장치에 있어서, 상기 출력 축을 회전시키기 위한 동력을 공급하는 모터와, 상기 모터에 연결되어 모터의 회전에 따라 구동되고 전기가 도통되는 재질로 이루어진 다수개의 접촉수단과, 상기 다수개의 접촉수단이 항상 접촉된 상태에서 이동되는 동시에 각각의 접촉수단이 도통 또는 단락되도록 패턴이 인쇄되어 있는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 및 상기 다수개의 접촉수단에 연결되어 그 도통 여부를 인식하여 모터의 회전을 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 회전장치는 상기 다수개의 접촉수단이 전기가 도통하는 재질로 이루어진 핀들이고, 상기 다수개의 핀들은 출력 축에 그 중심이 고정된 원판의 하부에 그 중심으로부터 일정 간격을 두고 배열된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 회전장치는 상기 인쇄회로기판이 상기 핀들의 하부에 회전되지 않도록 고정되고, 원판형의 부도체의 재질에 원형의 띠 모양으로 상기 핀들에 각각 대응하는 위치에 도체가 인쇄되어 구성되고, 상기 원형의 띠 모양의 도체 중에 적어도 하나는 항상 전기가 도통될 수 있도록 연속하여 인쇄되고 나머지는 전기가 도통 및 단락될 수 있도록 일정 간격을 두고 인쇄된 것을 특징으로 한다.

더불어, 본 발명에 의한 회전장치는 상기 모터와 출력 축 사이에 회전속도를 일정 비율로 가감할 수 있는 기어장치가 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제1실시 예에 의한 회전장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 케이스(10)의 받침대(11)에 의해 지지되도록 설치되고 회전력을 공급하는 모터(20)와, 상기 모터(20)에 연결되어 회전수를 변화시켜 회전력을 전달하는 다수개의 기어(21,31,32,33,34)와, 상기 기어(21,31,32,33,34)에 연결되어 회전력을 전달받아 안테나와 함께 회전되는 출력 축(40)과, 상기 출력 축(40)이 끼워진 기어(34)의 하부에 그 중심으로부터 일정 간격을 두고 설치된 다수개의 핀(50)과, 상기 핀(50)이 항상 접촉되도록 상기 핀(50)의 하부에 설치된 인쇄회로기판(100)과, 상기 인쇄회로기판(100) 및 각각의 핀(50)과 모터(20)에 연결되어 출력 축(40)의 위치를 확인하고 무선통신시스템으로부터 사용자 밀도에 관한 정보를 전달받아 모터(20)를 구동시킴으로써 출력 축(40)을 회전시켜 안테나를 원하는 회전위치로 회전되도록 하는 제어장치(60)로 구성된다.

여기서, 상기 모터(20)는 상기 제어장치(60)에 연결되어 상기 제어장치(60)가 전원을 공급하도록 제어함에 따라 회전하게 되고, 상기 모터(20)의 출력 축에는 워엄 기어(21)가 설치되어 있고, 상기 워엄 기어(21)와 안테나와 연결된 출력 축(40)의 사이에는 회전수를 일정한 비율로 감속하여 전달하는 4개의 피니언 기어(31,32,33,34)가 설치되어 있다.

상기 피니언 기어(31,32,33,34) 중에 마지막 기어(34)는 출력 축(40)이 고정되어 출력 축(40)과 동일한 각도로 회전되는 출력 기어(34)를 이룬다. 따라서 상기 모터(20)의 회전력은 일정한 비율의 회전 속도로 감속되어 상기 출력 축(40)에 전달되게 된다.

한편, 상기 출력 기어(34)에는 안테나에 연결된 출력 축(40)이 고정되어 있고, 상기 출력 기어(34) 하부면에는 상기 출력 축(40)과 동일한 각도로 회전되는 다수개의 핀(50)들이 설치되어 있는데, 상기 핀(50)들은 회전 중심으로부터 일정 간격을 두고 5개의 핀(50)들이 배열되도록 설치되어 있다. 이러한 5개의 핀(50)들은 케이스(10)에 고정되어 있는 상기 인쇄회로기판(100)에 항상 접촉한 상태로 상기 출력 축(40)과 함께 동일한 각도로 회전될 수 있도록 되어 있다. 물론, 상기 핀(50) 대신 항상 인쇄회로기판(100)에 접촉하도록 롤러와 같은 다른 수단을 사용할 수 있음은 당연하다.

상기 인쇄회로기판(100)은 도 3에 도시된 바와 같이 내측으로부터 상기 5 개의 핀(50)들의 간격과 동일한 간격으로 도체물질로 이루어진 원형 띠 모양의 단자들(101~114)이 설치되어 있는데, 상기 원형 띠 모양의 단자(101~114)는 내측으로부터 원형 띠 모양의 제1단자(101)가 끊어지지 않고 완전히 연결된 형태이고, 그 다음의 것은 22.5°가 연결되고 5°가 단락된 다음 다시 새로운 단자가 22.5°가 연결된 형태로 이루어져 제2단자(102)로부터 제8단자(108)가 설치되어 있고, 그 다음의 것은 상기 제2 내지 제8단자(102~108)로부터 일정간격 떨어져 제9단자(109)와 제10단자(110)가 설치되되 제9단자(109)는 9°정도가 핀(50)에 접속될 수 있도록연결되고 18°떨어진 다음 다시 9°가 연결되도록 점핑 구간은 하부면을 통하여 연결되어 있고 제10단자(110)도 마찬가지로 연결되되 상측으로 노출된 제9단자(109) 사이에 양쪽으로 4.5° 떨어진 곳에 설치되도록 되어 있으며, 그 다음에 제11단자(111)와 제12단자(112)가 중심으로부터 동일한 거리에 설치되는데 상기 제9단자(109)와 제10단자(110)와 동일한 방법으로 설치되되 6.75°의 위상차를 갖도록 설치되고, 그 다음의 제13단자(113) 및 제14단자(114)가 설치되는데 상기 제9단자(109) 및 제10단자(110)가 설치된 것과 마찬가지로 설치된다.

이와 같이, 상기 인쇄회로기판(100)은 상기한 바와 같이 일정 간격을 두고 5개의 원형 띠 모양의 도체가 설치되어 14개의 단자(101~114)를 이루게 되고, 회전각도 오차는 4.5°±2.25°이다. 물론, 이것은 도 3에 도시된 바와 같이 180°를 기준으로 해서 설계한 경우이다.

상기와 같이 구성된 상기 인쇄회로기판(100) 상부에 5개의 핀(50)이 각각 대응하는 원형의 띠 모양의 도체에 접촉한 상태에서 모터(20)의 회전에 따라 회전되게 된다.

즉, 제1단자 내지 제14단자(101~114)는 모두 상기 제어장치(60)에 연결되어 있기 때문에 상기 출력 축(40)의 회전 위치에 따라 제어장치(60)가 출력 축(40)의 회전 위치를 인식할 수 있다. 상기 제어장치(60)가 상기 출력 축(40)의 회전 위치를 인식하는 각도에 따른 각각의 단자의 연결 상태는 아래의 표 1과 같다.

각도	도통되는 단자
0°	1,2,9,11,13
4.5°	1,2,11,13
9°	1,2,10,11
13.5°	1,2,10,12,14
18°	1,2,12,14,
22.5°	1,3,9,12
27°	1,3,9,11,13
31.5°	1,3,11,13
36°	1,3,10,11,
40.5°	1,3,10,12,14
45°	1,3,12,14
49.5°	1,4,9,12
54°	1,4,9,11,13
58.5°	1,4,11,13
63°	1,4,10,11
67.5°	1,4,10,12,14
72°	1,4,12,14
76.5°	1,5,9,12
81°	1,5,9,11,13
85.5°	1,5,11,13
90°	1,5,10,11

상기 표 1을 참고하여 상기 인쇄회로기판(100)에서 출력 축(40)의 위치를 확인하는 것을 설명하면, 0°인 경우에는 단자 1,2,9,11,13이 도통하게 되고, 4.5°인 경우에는 단자 1,2,11,13이 도통된 상태를 나타내게 되어 이러한 상태를 제어장치(60)가 감지하고 출력 축(40)의 위치를 확인하게 된다. 즉, 제어장치(60)는 인쇄회로기판(100)의 단자(101~114)들에 연결되어 출력 축(40)의 현재 위치를 확인하여 출력 축(40)에 연결된 안테나의 회전 위치를 확인하게 되고, 사용자가 미리 설정한 프로그램에 따라 모터(20)에 공급되는 전원을 공급하도록 제어함으로써 안테나의 회전위치를 바꾸게 된다.

한편, 도 4는 본 발명의 제2실시 예에 의한 회전장치의 일부구성요소인 인쇄회로기판(200)의 다른 실시 예를 나타내고 있는데, 도 4에 도시된 바와 같이 다섯개의 단자(201~205)를 직선으로 인쇄하되, 각각의 도통되는 단자의 조합에 따라 출력 축(40)의 위치를 확인할 수 있도록 한 것이다. 이러한 것은 먼저 설명한 실시 예와 그 방법에 있어서는 동일하나 인쇄회로기판(200)을 용이하게 제작할 수 있고 단자의 수가 작아 비용과 제작이 용이한 이점이 있다. 물론, 기구적으로 핀들이 직선으로 구동하여야 하기 때문에 구조가 복잡해질 수는 있다.

한편, 본 발명의 제3실시 예에 의한 회전장치는 제1실시 예와 매우 유사한 구성을 갖고 있으나 인쇄회로기판(400)의 구성이 다르게 구성되어 있다. 도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시 예에 의한 회전장치는 단자(1~6, C, D, E, F, G, H, K, M, N)들에 각각 연결된 단자 라인(500)이 통과되는 통로(310a)가 형성된 케이스(310)와, 상기 케이스(310)의 일측에 받침대(311)에 의해 지지되어 설치된 모터(320)와, 상기 모터(320)의 출력축(340)에 연결된 워엄 기어(321)와, 상기 워엄 기어(321)와 연결되어 상기 모터(320)로부터 출력되는 동력을 일정한 비율로 변환시키는 기어장치(331~334)와, 상기 기어장치(331~334)의 출력기어(334)에 연결되는 동시에 안테나에 연결된 출력축(340)과, 상기 출력기어(340)의 하부면에 일렬로 일정한 거리를 두고 설치된 다수개의 핀들과, 상기 출력기어(340)의 하부에 상기 핀들이 항상 접촉될 수 있도록 고정 설치되고 도체로 이루어진 다수개의 단자(1~6, C, D, E, F, G, H, K, M, N)들이 인쇄되어 있는 인쇄회로기판(400)으로 구성된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 모터(320)는 받침대(311)에 의해 케이스(310)에 연결되어 지지되도록 설치되어 있고, 모터(320)의 단자 라인(322)은케이스(310)의 통로(310a)를 통하여 외부로 연결되어 있으며, 모터(320)의 출력축에는 워엄 기어(321)가 설치되어 있다. 워엄 기어(321)에는 케이스(310)에 회전축의 양단이 케이스(310)에 회전 가능하게 설치된 피니언 기어(331)가 연결되고, 그 피니언 기어(331)에 다른 피니언 기어(332, 333)가 연속적으로 연결되어 있으며, 마지막에 출력 기어(334)가 연결되어 있다. 출력 기어(334)에는 출력축(340)이 고정되어 있어 출력축(340)과 동일한 각도로 회전하게 되고, 그 하단면에는 핀들이 일렬로 설치되어 인쇄회로기판(400)에 항상 접하게 되어 있다. 인쇄회로기판(400)의 인쇄된 도체들에 연결되어 다수개의 단자(1~6, C, D, E, F, G, H, K, M, N)는 케이스(310)의 통로(310a)를 통하여 외부로 연결되도록 구성되고, 모터(320)의 단자 라인(322)과 인쇄회로기판(400)의 단자 라인(500)은 외부에 설치된 제어부에 연결되도록 구성된다.

도 7은 제3실시 예에 의한 회전장치의 동력에 관련된 기어(321, 331~333)를 연결하여 자른 다면도로서, 모터(320)에 의해 생산된 동력이 전달되는 것을 나타내고 있다. 즉, 모터(320)의 회전은 워엄 기어(321)에 전달되고, 그 후에는 각각의 피니언 기어(331~333)를 통하여 출력기어(334)에 전달되게 된다.

도 8은 제3실시 예에 의한 회전장치의 인쇄회로기판(400)과 출력 기어(334)의 위치를 알 수 있도록 자른 단면도로서, 출력 기어(334)의 하단면에는 핀들이 일렬로 제1실시 예와 마찬가지로 설치되고, 그 핀들이 접촉하게 되는 인쇄회로기판(400)이 케이스(310)의 바닥면에 고정 설치되어 있다. 따라서, 출력축(340)과 출력 기어(334)가 회전됨에 따라 동일한 각도로 핀들이 출력축(340)을 중심으로 회전하게 되고 핀들의 회전에 의해 인쇄회로기판(400)의 각각의 단자(1~6, C, D, E, F, G, H, K, M, N)에 도통되는 위치가 달라지게 되어 제어부가 위치를 인식할 수 있도록 된 구성이다.

도 9는 제3실시 예에 의한 회전장치에서 인쇄회로기판(400)을 도식화한 도면으로서, 본 실시 예에서의 인쇄회로기판(400)은 300도를 임의로 90 스텝(step)으로 나누어 1 스텝이 약 3.33도를 나타내게 되고, 인쇄회로기판(400)에 각각의 도체로 이루어진 단자(1~6, C, D, E, F, G, H, K, M, N)가 일정한 패턴으로 1실시 예와 마찬가지로 인쇄되어 있다.

이러한 인쇄회로기판(400)은 도 10에 도시된 바와 같이 구성되어 있는데, 최외곽의 단자(1~6)는 6개로 나뉘어져 있고, 그 내측에는 순서대로 D와 E단자, F와 G단자, H와 K단자, M과 N단자 그리고 최내측에는 C단자가 인쇄되어 있다.

상기 인쇄회로기판(400)에서 핀들의 위치에 따른 도통되는 단자를 표시한 것이 아래의 표 2에 도시되어 있다. 즉, 1에서 90스텝까지의 각각의 스텝에 해당되는 도통되는 단자(1~6, C, D, E, F, G, H, K, M, N)들이 표시되어 있다. 따라서, 핀들이 어느 스텝에 위치하는지를 알 수 있고, 그에 따라 출력축(340)의 위치확인과 일정각도 회전제어가 가능하게 된다. 이러한 원리는 제1실시 예와 같은 원리임을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 회전장치는 상기 모터와 출력 축 사이에 출력 축의 위치를 인식할 수 있도록 출력 축과 연동하여 이동되는 다수개의 핀들과 상기 핀들이 항상 접촉한 상태에서 이동되면서 도통 또는 단락되도록 다수개의 단자가 형성된 인쇄회로기판을 설치함으로써 출력 축의 회전위치를 용이하게 인식할 수 있을 뿐만 아니라 출력 축의 회전을 매우 정밀하게 조절할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.

Claims

출력 축을 일정각도로 회전시키기 위한 회전장치에 있어서,

상기 출력 축을 회전시키기 위한 동력을 공급하는 모터와, 상기 모터에 연결되어 모터의 회전에 따라 구동되고 전기가 도통되는 재질로 이루어진 다수개의 접촉수단과, 상기 다수개의 접촉수단이 항상 접촉된 상태에서 이동되는 동시에 각각의 접촉수단이 도통 또는 단락되도록 패턴이 인쇄되어 있는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 및 상기 다수개의 접촉수단에 연결되어 그 도통 여부를 인식하여 모터의 회전을 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전장치.
제1항에 있어서,

상기 다수개의 접촉수단은 전기가 도통하는 재질로 이루어진 핀들이고, 상기 다수개의 핀들은 출력 축에 그 중심이 고정된 원판의 하부에 그 중심으로부터 일정 간격을 두고 배열된 것을 특징으로 하는 회전장치.
제2항에 있어서,

상기 인쇄회로기판은 상기 핀들의 하부에 회전되지 않도록 고정되고, 원판형의 부도체의 재질에 원형의 띠 모양으로 상기 핀들에 각각 대응하는 위치에 도체가인쇄되어 구성되고, 상기 원형의 띠 모양의 도체 중에 적어도 하나는 항상 전기가 도통될 수 있도록 연속하여 인쇄되고 나머지는 전기가 도통 및 단락될 수 있도록 일정 간격을 두고 인쇄된 것을 특징으로 하는 회전장치.
제1항에 있어서,

상기 모터와 출력 축 사이에는 회전속도를 일정 비율로 가감할 수 있는 기어장치가 구비된 것을 특징으로 하는 회전장치.