KR100540978B1

KR100540978B1 - 구조물 전개장치

Info

Publication number: KR100540978B1
Application number: KR1020040055165A
Authority: KR
Inventors: 박태원; 채장수; 서현석; 박지연
Original assignee: 아주대학교산학협력단
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-01-11

Abstract

인공위성의 태양전지판 전개장치 등에 적합하게 사용될 수 있는 구조물 전개장치가 개시된다. 상기 구조물 전개장치는 제 1연결부와 제 1캠면이 형성되어 있는 제 1몸체부를 구비하는 제 1캠부재, 제 2연결부와 제 2캠면이 형성되어 있으며 중간캠부재구속부를 갖는 제 2몸체부를 구비하는 제 2캠부재, 제 1구조물의 전개에 따른 충격력을 완충하여 주기 위한 제 3캠면과 제 2캠부재가 제 1캠부재에 가까워지는 방향으로 회동되는 것을 허용하도록 형성된 제 4캠면과 제 2캠부재구속부를 구비하여 상기 제 1캠부재와 제 2캠부재 사이에 배치된 중간캠부재, 제 2캠부재가 상기 중간캠부재에 대해 상대적인 회동을 하는 것을 허용하는 축부재 및 축부재의 길이 방향으로 캠들에 탄성력을 작용시키는 탄성부재를 포함하는 구성을 가진다. 상기 구조물 전개장치는 적은 수의 부품만으로도 인공위성에 장착되는 태양전지판과 같은 구조물을 안전하게 전개할 수 있도록 해주고, 무겁고 많은 부품으로 구성되는 댐퍼 대신에 캠을 이용하여 태양전지판과 같은 구조물의 전개에 따른 충격을 완충하여주므로, 인공위성과 같은 구조물의 무게를 가볍게 만들 수 있도록 해준다는 효과를 가진다.

전개장치, 태양전지판, 전개, 인공위성, 힌지, 전개구동장치

Description

구조물 전개장치{Unfolding device for a structure}

도 1은 본 발명에 따른 구조물 전개장치의 사시도,

도 2는 도 1 장치의 분해 사시도,

도 3은 중간캠부재의 저면을 보여주는 사시도,

도 4는 제 2캠부재의 저면부를 보여주는 사시도,

도 5a∼도 5c는 도 1상태에서 전개하고자하는 구조물에 대한 구속이 해제되는 경우 구조물 전개장치의 동작과정을 차례대로 나타낸 도면,

도 6은 도 1의 변형 예를 나타낸 사시도,

도 7은 도 1의 다른 변형 예를 나타낸 분리 사시도,

도 8은 도 6의 변형 예를 나타낸 분리 사시도,

도 9는 본 발명에 따른 구조물 전개장치의 또 다른 변형 예를 나타낸 분리사시도,

도 10은 도 2 구조물 전개장치의 또 다른 변형 예를 나타낸 분리사시도,

도 11은 본 발명에 따른 구조물 전개장치의 다른 실시 예를 나타낸 분리 사시도,

도 12는 도 11의 변형 예를 나타낸 분리 사시도,

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

100 : 구조물 전개장치 110 : 제 1캠부재

115 : 제 1캠면 130 : 제 2캠부재

135 : 중간캠부재구속부 136 : 제 2캠면

150 : 중간캠부재 151 : 제 3캠면

156 : 제 4캠면 157 : 제 2캠부재구속부

170 : 축부재 180 : 탄성부재

본 발명은 구조물 전개장치에 관한 것으로, 특히 인공위성에 설치되는 태양전지판이 접힌 상태로 인공위성을 발사하여 인공위성이 임무궤도에 진입 후 태양전지판을 펼칠 수 있도록 하는 인공위성 태양전지판 전개 장치 등에 적합하게 사용될 수 있는 구조물 전개장치에 관한 것이다.

인공위성에 사용되는 태양전지판은 인공위성의 몸체와 일체형으로 접혀진 상태에서 발사된 후 정상 궤도에 진입하게 되면 태양의 빛을 받을 수 있도록 전개되어야 한다. 태양전지판이 전개된 후에는 전개된 그 상태 그대로 안정되게 고정되어 있어야 된다.

기존에 사용되고 있는 태양전지판 전개장치로는 스틸 테이프(steel tape)의 스프링 특성과 같은 변형에너지를 이용한 힌지, 회전스프링과 유압형 댐핑 시스템을 이용한 관절형 힌지, 와이어를 이용한 와이어타입 힌지 등 다양한 것이 있다.

상기와 같은 기존의 태양전지판 전개장치는 구조가 복잡하여 만들기 어렵고, 구조의 복잡성으로 인해 태양전지판의 전개에 신뢰성을 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.

태양전지판을 전개하는 데 필요한 큰 토크를 얻기 위해 대형의 스프링을 이용해야 한다는 문제점도 있다.

또, 태양전지판 전개 시의 충격력으로 인해 태양전지판이 손상될 우려가 있는 데, 이를 방지하기 위해서는 댐퍼 등 다소 중량이 나가며 고가인 장비를 장착해야 한다는 문제점도 있다.

본 발명의 목적은 구조가 복잡하지 않아 만들기 쉽고 구조물의 전개에 신뢰성을 가질 수 있는 구조물 전개장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 축방향으로 힘을 작용시키는 탄성부재에 의해 구조물의 전개에 필요한 회전토크를 얻을 수 있도록 해주는 구조물 전개장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 캠만으로도 구조물 전개 시의 충격력을 완충하여줄 수 있는 구조물 전개장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 캠만으로도 전개된 구조물의 록킹 상태를 유지할 수 있는 구조물 전개장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 우주환경에서 유발될 수 있는 콜드 웰딩을 방지할 수 있는 구조물 전개장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 구조물 전개장치는 제 1구조물과 제 2구조물 사이에 설치되어 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 대해 구속되어 접힌 상태에서 상기 구속이 해제되면 상기 제 2구조물이 펼쳐질 수 있도록 하기 위한 구조물 전개장치에 있어서, 상기 제 1구조물에 연결하기 위한 제 1연결부와 상기 제 1연결부에 연결되고 일측 표면에 제 1캠면이 형성되어 있는 제 1몸체부를 구비하는 제 1캠부재, 상기 제 2구조물에 연결하기 위한 제 2연결부와 상기 제 2연결부에 연결되고 상기 제 1캠면을 향해 제 2캠면이 형성되어 있으며 상기 제 2구조물이 전개된 각도에서 구속될 수 있도록 하기 위한 중간캠부재구속부를 갖는 제 2몸체부를 구비하는 제 2캠부재, 상기 제 1캠면에 맞물리어 상기 제 1캠면과 상호작용하여 상기 제 1구조물의 전개에 따른 충격력을 완충하여 주기 위한 제 3캠면과 상기 제 3캠면 반대편에 배치되어 상기 제 2캠면에 맞물리며 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 접혀 있도록 구속된 상태에서 상기 제 2캠부재가 상기 제 1캠부재에 대해 원위를 유지하도록 하였다가 상기 구속된 상태가 해제되고 상기 제 1캠부재와 가까워지는 방향으로 힘을 받으면 상기 제 2캠부재가 제 1캠부재에 가까워지는 방향으로 회동되는 것을 허용하도록 형성된 제 4캠면과 상기 제 2구조물이 완전히 전개된 각도에서 상기 제 2캠부재를 구속하여 상기 제 2캠부재가 회동되는 것을 방지하는 제 2캠부재구속부를 구비하여 상기 제 1캠부재와 제 2캠부재 사이에 배치된 중간캠부재, 상기 제 1캠부재, 상기 제 2캠부재, 상기 중간캠부재가 결합되어 일 열로 배치될 수 있도록 해주고 상기 제 2캠부재가 상기 중간캠부재에 대해 상대적인 회동을 하는 것을 허용하 는 축부재 및 상기 축부재에 결합되어 상기 제 1캠면과 제 3캠면, 상기 제 2캠면과 제 4캠면이 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받도록 상기 제 1캠부재, 제 2캠부재 및 중간캠부재에 상기 축부재의 길이 방향으로 탄성력을 작용시키는 탄성부재를 포함하는 구성을 가진다.

상기 제 2구조물이 전개될 때의 충격력에는 상기 중간캠부재가 회동되는 것을 허용하여 충격력을 완충한 후 원래의 위치로 복귀되어 고정된 위치를 유지할 수 있도록 상기 제 1캠면은 오목곡면을 가지도록 구성되고, 상기 제 3캠면은 상기 오목곡면에 맞물리는 볼록곡면을 가지도록 구성된 것이 바람직하다.

상기 오목곡면은 간격을 두고 한 쌍이 배치되고, 상기 한 쌍의 오목곡면의 상단부 사이에 평면부가 각각 형성되어 있는 것이 좋다.

경우에 따라서는, 상기 제 2구조물이 전개될 때의 충격력에는 상기 중간캠부재가 회동되는 것을 허용하여 충격력을 완충한 후 원래의 위치로 복귀되어 고정된 위치를 유지할 수 있도록 상기 제 1캠면은 볼록곡면을 가지도록 구성되고, 상기 제 3캠면은 상기 볼록곡면에 맞물리는 오목곡면을 가지도록 구성될 수도 있다.

이 경우, 상기 볼록곡면은 간격을 두고 한 쌍이 배치되고, 상기 한 쌍의 볼록곡면의 하단 사이에 평면부가 각각 형성되어 있는 것이 좋다.

상기 제 1캠면∼제 4캠면 중 적어도 하나는 콜드웰딩의 방지를 위해 상기 축부재의 반경방향으로 곡면처리된 것이 더욱 좋다.

상기 중간캠부재구속부는 상기 중간캠부재를 향해 돌출되는 돌출부 형태로 형성되고, 상기 제 2캠면은 상기 돌출부 형태의 중간캠부재구속부 끝면에 형성되 고, 상기 제 4캠면은 상기 제 2캠부재와 중간캠부재가 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받는 경우 상기 제 2캠부재와 상기 중간캠부재가 서로 더 가까워지는 방향으로 회동되면서 미끄러질 수 있도록 경사지게 형성되고, 상기 제 2캠부재구속부는 상기 제 4캠면에 이웃하여 배치되고 상기 돌출부 형태의 상기 중간캠부재구속부가 결합되어 고정될 수 있도록 홈 형태로 형성된 것이 좋다.

경우에 따라서, 상기 제 2캠부재구속부는 상기 제 2캠부재를 향해 돌출되는 돌출부 형태로 형성되고, 상기 제 4캠면은 상기 돌출부 형태의 제 2캠부재구속부 끝면에 형성되고, 상기 제 2캠면은 상기 제 2캠부재와 상기 중간캠부재가 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받는 경우 상기 제 2캠부재와 상기 중간캠부재가 서로 더 가까워지는 방향으로 회동되면서 미끄러질 수 있도록 경사지게 형성되고, 상기 중간캠부재구속부는 상기 제 2캠면에 이웃하여 상기 돌출부 형태의 상기 제 2캠부재구속부가 결합되어 고정될 수 있도록 홈 형태로 형성될 수도 있다.

본 발명에 따른 구조물 전개장치는 제 1구조물과 제 2구조물 사이에 설치되어 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 대해 구속되어 접힌 상태에서 상기 구속이 해제되면 상기 제 2구조물이 펼쳐질 수 있도록 하기 위한 구조물 전개장치에 있어서, 상기 제 1구조물에 연결하기 위한 제 1연결부와 상기 제 1연결부에 연결되고 일측 표면에 제 1캠면이 형성되어 있으며 상기 제 2구조물이 전개된 각도에서 상기 제 2캠부재를 구속하기 위한 제 2캠부재구속부를 갖는 제 1몸체부를 구비하는 제 1캠부재, 상기 제 2구조물에 연결하기 위한 제 2연결부와 상기 제 2연결부에 연결되고 상기 제 1캠면을 향해 제 2캠면이 형성되어 있으며 상기 제 2구조물이 전개된 각도에서 상기 제 2캠부재구속부와 맞물리는 제 1캠부재구속부를 갖는 제 2몸체부를 구비하는 제 2캠부재, 상기 제 1캠부재와 제 2캠부재가 일렬로 결합되어 배치될 수 있도록 해주고 상기 제 2캠부재가 상기 제 1캠부재에 대해 상대적인 회동을 하는 것을 허용하는 축부재 및 상기 축부재에 결합되어 상기 제 1캠면과 상기 제 2캠면이 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받도록 상기 제 1캠부재와 제 2캠부재에 상기 축부재의 길이방향으로 탄성력을 작용시키는 탄성부재를 포함하고,

상기 제 1캠면은 상기 제 2캠면에 맞물리며 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 접혀 있도록 구속된 상태에서 상기 제 2캠부재가 제 1캠부재에 대해 원위를 유지하도록 하였다가 상기 구속된 상태가 풀리고 상기 제 2캠부재가 상기 축부재의 길이 방향의 힘을 받는 경우 상기 제 1캠부재와 제 2캠부재가 서로 가까워지는 방향으로 회동되는 것을 허용하도록 경사지게 형성되고,

상기 제 2캠부재구속부는 상기 제 1캠면에 이웃한 위치에 홈 형태로 형성되고,

상기 제 1캠부재구속부는 상기 제 1캠부재를 향해 돌출된 돌출부 형태로 형성되고, 상기 제 2캠면은 상기 돌출부 형태로 형성된 제 1캠부재구속부 끝면에 형성된 구성을 가질 수도 있다.

또, 경우에 따라 본 발명에 따른 구조물 전개장치는 제 1구조물과 제 2구조물 사이에 설치되어 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 대해 구속되어 접힌 상태에서 상기 구속이 해제되면 상기 제 2구조물이 펼쳐질 수 있도록 하기 위한 구조물 전개장치에 있어서, 상기 제 1구조물에 연결하기 위한 제 1연결부와 상기 제 1 연결부에 연결되고 일측 표면에 제 1캠면이 형성되어 있으며 상기 제 2구조물이 전개된 각도에서 상기 제 2캠부재를 구속하기 위한 제 2캠부재구속부를 갖는 제 1몸체부를 구비하는 제 1캠부재, 상기 제 2구조물에 연결하기 위한 제 2연결부와 상기 제 2연결부에 연결되고 상기 제 1캠면을 향해 제 2캠면이 형성되어 있으며 상기 제 2구조물이 전개된 각도에서 상기 제 2캠부재구속부와 맞물리는 제 1캠부재구속부를 갖는 제 2몸체부를 구비하는 제 2캠부재, 상기 제 1캠부재와 제 2캠부재가 결합되어 일렬로 배치될 수 있도록 해주고 상기 제 2캠부재가 상기 제 1구조물에 대해 상대적인 회동을 하는 것을 허용하는 축부재 및 상기 축부재에 결합되어 상기 제 1캠면과 상기 제 2캠면이 서로 밀착되는 방향으로 힘을 받도록 상기 제 1캠부재와 제 2캠부재에 상기 축부재의 길이방향으로 탄성력을 작용시키는 탄성부재를 포함하고,

상기 제 2캠부재구속부는 돌출부 형태로 형성되고,

상기 제 1캠면은 상기 제 2캠부재구속부의 끝면에 형성되어 상기 제 2캠면에 맞물리고,

상기 제 2캠면은 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 접혀 있도록 구속된 상태에서 상기 제 1캠부재에 대해 상기 제 2캠부재가 원위를 유지하도록 하였다가 상기 구속된 상태가 풀리고 상기 제 2캠부재가 상기 제 1캠부재와 가까워지는 방향으로 힘을 받는 경우 상기 제 1캠부재와 상기 제 2캠부재가 서로 가까워지는 방향으로 회동되는 것을 허용하도록 경사지게 형성되고,

상기 제 1캠부재구속부는 상기 제 2캠면에 이웃한 위치에 홈 형태로 형성된 구성을 가질 수도 있다.

이 경우에도 상기 제 1캠면과 제 2캠면 중 적어도 하나는 콜드웰딩을 방지하기 위해 상기 축부재의 반경방향으로 곡면처리되고, 상기 제 1캠부재구속부와 제 2캠부재구속부의 대응되는 일측면에는 완충부재가 설치된 것이 바람직하다.

상기 각 캠들에는 통공이 형성되고, 상기 축부재는 일단에 형성된 걸림턱과 상기 걸림턱에서 연장되어 상기 통공에 삽입되는 원통형의 몸통부와 상기 걸림턱의 반대편 끝단 부근의 상기 몸통부에 형성된 링홈을 구비하여 구성되고, 상기 탄성부재는 상기 축부재에 결합되어 상기 탄성부재 양측으로 각각 배치되는 와셔와 상기 링홈에 결합되어 상기 일측의 와셔가 상기 축부재에서 이탈되는 것을 방지하는 대략 원형의 스탑링에 지지되어 상기 캠들에 탄성력을 작용시키도록 된 것이 좋다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 구조물 전개장치의 사시도, 도 2는 도 1 장치의 분해 사시도, 도 3은 중간캠부재의 저면을 보여주는 사시도, 도 4는 제 2캠부재의 저면부를 보여주는 사시도이다.

도 1과 도 2에 나타낸 바와 같은 본 발명에 따른 구조물 전개장치(100)는 인공위성과 같은 제 1구조물과 태양전지판과 같은 제 2구조물 사이에 설치되어 태양전지판과 같은 제 2구조물이 인공위성과 같은 제 1구조물에 대해 구속되어 접힌 상태로 있다가 그 구속이 해제되면 태양전지판과 같은 제 2구조물이 펼쳐질 수 있도록 하기 위한 장치이다.

도 1과 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 구조물 전개장치 (100)는 제 1캠부재(110)를 구비한다. 이 제 1캠부재(110)는 제 1구조물에 연결되는 것으로, 제 1연결부(111)를 구비한다. 이 제 1연결부(111)는 제 1구조물에 견고하게 연결될 수 있으면 되므로, 용접, 볼트, 리벳, 끼워맞춤방식 등 연결수단이나 연결방식에 따라서 다양하게 변경될 수 있는 부분이다. 이러한 제 1연결부(111)에는 제 1몸체부(113)가 연결되어 있다. 제 1몸체부(113)는 통공(114)을 갖는 원통형 모양을 하고 있으며, 그 상면에 제 1캠면(115)이 형성되어 있다. 이 제 1캠면(115)은 뒤에서 설명되는 중간캠부재(150)의 제 3캠면(151)과 상호작용하여 제 2구조물이 전개될 때의 충격력에는 중간캠부재(150)가 어느 정도 회동되는 것을 허용하여 충격력을 완충한 후 원래의 위치로 복귀되어 고정된 위치를 유지할 수 있도록 하기 위한 것으로, 제 1캠면(115)은 오목곡면(116)을 가지도록 구성된다. 이러한 오목곡면(116)은 간격을 두고 한 쌍이 배치되고, 두 오목곡면(116)의 상단부 사이에 평면부(117)가 각각 형성되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

물론, 경우에 따라서는 오목곡면(116) 대신에 볼록곡면이 형성되고, 제 1캠면(115)에 대응되는 중간캠부재(150)의 제 3캠면(151)이 제 1캠면(115)과 같은 형상으로 형성되어도 된다. 이 경우에도 그 볼록곡면은 간격을 두고 한 쌍이 배치되고, 그 볼록곡면의 하단 사이에 평면부가 각각 형성되어 있는 구성으로 하여도 된다. 물론, 평면부(117)는 평면부가 아닌 다른 형태로 구성될 수도 있다.

도 1, 도 2 및 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 구조물 전개장치(100)는 제 2캠부재(130)를 구비한다. 이 제 2캠부재(130)는 제 2구조물에 연결되는 것으로, 제 2연결부(131)를 구비한다. 이 제 2연결부(131)는 제 2구조물에 견고하게 연결될 수 있으면 되므로, 용접, 볼트, 리벳, 끼워맞춤방식 등 연결수단이나 연결방식에 따라서 다양하게 변경될 수 있는 부분이다. 이러한 제 2연결부(131)에는 제 2몸체부(133)가 연결되어 있다. 이 제 2몸체부(133)도 바람직하게 통공(134)을 갖는 원통형 모양을 하고 있으며, 제 1캠부재(110)를 향해 돌출된 돌출부 형태의 중간캠부재구속부(135)가 형성되어 있는 데 이는 도 4를 참조하면 알 수 있다. 이 돌출부 형태의 중간캠부재구속부(135) 끝면에 제 2캠면(136)이 형성되어 있다. 이 제 2캠면(136)은 뒤에서 설명되는 중간캠부재(150)의 제 4캠면(156)과 같은 정도의 경사면으로 형성된 것이 바람직하나, 반드시 그렇게 될 필요는 없고, 제 4캠면(156)과 접촉되는 부위만 제 4캠면(156)에서 잘 미끄러질 수 있도록 곡면처리되어 있으면 된다. 제 2캠면(136) 외의 나머지 부분의 원주도 경사진 부분을 갖도록 형성될 수 있으나, 경사가 없는 평면형태로 형성되어도 무방하다.

위에서 설명한 바와 같은 제 2캠면(136)과 중간캠부재구속부(135) 및 그 나머지 부분은 중간캠(150)의 제 4캠면(156)과 제 2캠부재구속부(157)와 그 형태가 바뀌어 구성될 수 있음은 물론이다.

도 1과 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 구조물 전개장치(100)는 중간캠부재(150)를 구비한다. 이 중간캠부재(150)는 제 1캠부재(110)와 상호 작용하여 제 2구조물의 전개에 따른 충격력을 완충하여줌과 아울러 축방향의 힘을 받는 경우 제 2캠부재(130)와 상호작용하여 제 1구조물이 접혀있던 상태에서 전개된 위치로 회동될 수 있도록 하고, 완전히 전개된 각도에서는 제 2캠부재(130)를 전개된 상태로 고정하는 역할을 한다. 이러한 중간캠부재(150)는 바람직하게 통공(159)을 갖는 원통 형상을 하고 있다.

이러한 중간캠부재(150)는 제 1캠면(115)과 마주보는 면에 제 1캠면(115)에 맞물리어 제 1캠면(115)과 상호작용하여 제 1구조물의 전개에 따른 충격력을 완충하여 주기 위한 제 3캠면(151)을 구비한다. 이 제 3캠면(151)은 앞에서 설명한 제 1캠면(115)과 대응되는 형태로 형성되면 된다.

제 3캠면(151) 반대편에는 제 4캠면(156)이 형성되어 있다. 제 4캠면(156)은 제 2캠면(136)에 맞물리며 제 2구조물이 제 1구조물에 접혀 있도록 구속된 상태에서 제 2캠부재(130)가 제 1캠부재(110)에 대해 원위를 유지하도록 하였다가 구속된 상태가 해제되고 제 1캠부재(110)와 가까워지는 방향으로 힘을 받으면 제 2캠부재(130)가 제 1캠부재(110)에 가까워지는 방향으로 즉, 도 1에서 반시계 방향으로 회동되는 것을 허용하도록 형성된 제 4캠면(156)이 형성되어 있다. 제 4캠면(156)에 이웃하여 제 2구조물이 완전히 전개된 각도에서 제 2캠부재(130)를 구속하여 제 2캠부재(130)가 회동되는 것을 방지하는 홈 형태의 제 2캠부재구속부(157)가 형성되어 있다.

도 2와 도 3을 참조하면, 제 3캠면(151)과 제 4캠면(156)은 우주공간에서의 콜드웰딩의 방지를 위해 도 1과 도 2에 나타낸 축부재(170)의 반경방향으로 곡면처리된 것이 바람직하다. 바람직하게는 서로 접촉되는 캠면이 서로 볼록하게 곡면처리되는 것이다. 이는 제 1캠면(115)과 제 2캠면(136)에도 적용되는 것이 바람직하다. 반경방향으로 볼록하게 곡면처리되면 서로 접촉되는 면적이 줄어들어 콜드웰딩이 방지된다.

본 발명에 따른 구조물 전개장치(100)는 축부재(170)를 구비한다. 이 축부재(170)는 제 1캠부재(110), 제 2캠부재(130) 및 중간캠부재(150)가 결합되어 일 열로 배치될 수 있도록 해주고 제 2캠부재(130)가 중간캠부재(150)에 대해 상대적인 회동을 할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이러한 축부재(170)는 제 1캠부재(110)에서 제 2캠부재(130) 쪽으로 길게 연장되어 통공(114, 134, 159)들에 삽입되는 원통형의 몸통부(172)를 구비한다. 이 몸통부(172)의 일단에 통공(114)을 통과하지 못할 정도의 크기로 형성된 걸림턱(174)이 있고, 그 반대편 끝단 부근 몸통부(172)에 링홈(176)이 형성되어 있다.

탄성부재(180)는 축부재(170)에 결합되어 제 2캠부재(130)를 제 1캠부재(110) 쪽으로 가압하는 역할을 한다. 이러한 탄성부재(180)의 양단으로 와셔(182, 184)가 각각 결합되고, 링홈(176)에 탄성부재(180)의 이탈을 방지하는 스탑링(186)이 결합된다. 이 스탑링(186)과 제 1캠부재(110) 사이에서 탄성부재(180)는 압축되어 있는 상태에서 제 2캠부재(130)에 탄성력을 작용시킨다. 즉, 탄성부재(180)는 축부재(170)에 결합되어 제 1캠면(115)과 제 3캠면(151), 제 2캠면(136)과 제 4캠면(156)이 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받도록 제 1캠부재(110), 제 2캠부재(130) 및 중간캠부재(150)에 축부재(170)의 길이 방향으로 탄성력을 작용시킨다.

여기에서, 축부재(170)는 그 결합방식이나 연결되는 부재에 따라 다양하게 변경될 수 있는 부분이며, 탄성부재(180)의 설치 위치 역시 다양하게 변경될 수 있는 부분이다. 이는 아래의 실시 예들을 참조하면 명백히 알 수 있다.

도 5a∼도 5c는 도 1상태에서 전개하고자하는 구조물에 대한 구속이 해제되 는 경우 구조물 전개장치의 각 캠부재들의 동작과정을 차례대로 나타낸 도면이다.

도 1∼도 5c를 참조하여 본 발명에 따른 구조물 전개장치의 동작과정을 인공위성과 인공위성에 장착되는 태양전지판을 예로 들어 설명한다.

태양전지판이 도 1에 나타낸 바와 같은 구조물 전개장치(100)를 통해 인공위성에 접힌 상태로 장착된 상태에서 발사되어 인공위성이 임무궤도에 진입되면 태양전지판 또는 태양전지판이 연결되는 제 2캠부재(130)를 구속하고 있던 상태를 해제하면 그 때부터 본 발명에 따른 구조물 전개장치(100)의 메카니즘이 구현되는데, 이를 설명하면 다음과 같다.

압축상태로 있는 탄성부재(180)는 제 1캠부재(110)가 있는 방향으로 제 2캠부재(130)를 가압하는 탄성력을 작용시킨다. 이에 따라 제 2캠(130)은 제 2캠면(136)과 접촉되는 경사진 제 4캠면(156)의 안내를 받으며 축부재(170)를 중심으로 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이 반시계방향으로 회동되면서 제 1캠부재(110) 쪽으로 이동된다.

제 2캠부재(130)가 충분히 회동되어 태양전지판이 완전히 전개되는 각도 부근에 도달하면 도 5c에 나타낸 바와 같이 제 2캠부재(130)의 돌출부 형태의 중간캠부재구속부(135)가 홈 형태의 제 2캠부재구속부(157)에 결합되어서 제 1캠부재(130)와 중간캠부재(150)는 서로 견고하게 구속되어 상호간의 회동이 허용되지 않는 상태로 된다. 이 때 태양전지판과 제 2캠부재(130)의 회전 관성력에 의해 중간캠부재(150)에 충격력을 작용시키게 된다. 그러면 제 1캠부재(130)의 제 1캠면(115)은 중간캠부재(150)의 제 3캠면(151)과의 상호 작용에 의해 중간캠(150)이 충 격력을 받는 방향으로 약간 회동되는 것을 허용하여 태양전지판과 제 2캠부재(130)의 회전관성력에 의한 충격력이 완충되도록 한다. 그런 다음 중간캠부재(150)는 제 1캠면(115)의 오목곡면(116)의 작용에 의해 초기 위치로 복귀한다. 물론, 충격력이 큰 경우에는 반력도 크기 때문에 복귀하는 과정에서 초기위치를 지났다가 약간의 진동과정을 거친 후 초기위치로 복귀할 수도 있다. 중간캠부재(150)가 초기위치로 복귀된 상태에서는 제 1캠부재(110)와 고정된 상태를 유지한다. 물론, 제 1캠부재(110)와 중간캠부재(150)는 태양전지판 전개 시의 충격력과 같은 정도의 큰 충격력을 받는 경우 상호간에 약간의 상대적인 회동운동이 허용된다. 즉, 태양전지판은 인공위성에서 큰 충격력을 받지 않고 전개될 수 있으며, 완전히 전개된 상태로 펼쳐진 후에는 그 상태를 견고하게 유지할 수 있게 된다.

도 6은 도 1의 변형 예를 나타낸 사시도이다.

도 6에 나타낸 바와 같이 축부재(170)는 제 2캠부재(130)쪽에서 제 1캠부재(110) 쪽으로 결합되고, 탄성부재(180)와 와셔(182, 184), 스탑링(186)은 제 1캠부재(110)쪽에 결합되어 본 발명에 따른 구조물 전개장치(100)가 구성될 수도 있으며, 나머지 사항은 앞 실시 예에서와 같다.

도 7은 도 1의 다른 변형 예를 나타낸 분리 사시도, 도 8은 도 6의 변형 예를 나타낸 분리 사시도이다.

도 7에서 알 수 있는 바와 같이 경우에 따라 축부재(170)는 제 1캠부재(110)에 일체로 형성되어 구성될 수도 있고, 도 8에 나타낸 바와 같이 제 2캠부재(130)에 일체로 형성되어 구성될 수도 있다. 나머지 사항은 도 1과 도 6의 실시 예에서 와 같다.

도 9는 본 발명에 따른 구조물 전개장치의 또 다른 변형 예를 나타낸 분리사시도이다.

도시된 바와 같이 경우에 따라서는 축부재(170)를 중간캠(150)의 양단에서 제 1캠부재(110)와 제 2캠부재(130)가 있는 방향으로 각각 돌출되게 형성하고, 제 1캠부재(110)와 제 2캠부재(130) 바깥쪽에 탄성부재(180)와 와셔(182, 184) 및 스탑링(186)을 각각 결합하여 본 발명에 따른 구조물 전개장치(100)를 구성할 수도 있다.

도 10은 도 2 구조물 전개장치의 또 다른 변형 예를 나타낸 분리사시도 이다.

도 2에서와는 반대로 제 2캠부재(130)의 중간캠부재구속부(135)를 오목한 홈 형태로 형성하고, 제 2캠면(136)은 도 2에서의 제 4캠면(156)과 같이 경사면으로 형성하고, 중간캠부재(150)의 제 2캠부재구속부(157a)는 돌출부 형태로 형성하고, 제 4캠면(156a)은 돌출부 형태의 제 2캠부재구속부(157a)의 끝면에 형성하여 본 발명에 따른 구조물 전개장치를 구성하여도 된다. 나머지 사항은 도 1 ∼도 5c를 통해 설명한 바와 같다.

도 11은 본 발명에 따른 구조물 전개장치의 다른 실시 예를 나타낸 분리 사시도이다.

도 11에 나타낸 구조물 전개장치(100a)는 앞 실시 예들에서의 중간캠부재(150)를 제 1캠부재(110)에 일체로 형성한 것으로, 중간캠부재(150)로 인한 완충효 과는 기대할 수 없는 구성이다. 제 2구조물의 전개에 따른 충격력을 완충할 필요가 없는 곳에는 별다른 완충재 없이 사용될 수 있다.

도시된 바와 같이 제 1캠부재(110)의 상면에 제 1캠면(115a)이 경사지게 형성되어 있고, 제 1캠면(115a)에 이웃하여 제 2캠부재구속부(119)가 형성되어 있다.

완충이 필요한 경우에는 제 2캠부재(130)의 제 1캠부재구속부(135a)의 측면이나 제 2캠부재구속부(119)의 대응되는 측면에 고무와 같은 탄성재(137)를 설치하여 사용할 수 있다.

도 12는 도 11의 변형 예를 나타낸 분리 사시도이다.

도시된 바와 같이 경우에 따라서는 제 1캠부재(110)의 제 1캠면(115a), 제 2캠부재구속부(119)와 제 2캠부재(130)의 제 2캠면(136), 제 1캠부재구속부(135a)를 도 11에서와는 서로 교체하여 제 1캠부재(110)와 제 2캠부재(130)를 구성한 것이다. 나머지 구성 및 동작과정은 앞 실시 예에서와 같다.

본 발명에 따른 구조물 전개장치는 위에서 설명한 것 외에 다른 다양한 형태로 변형 실시될 수 있음은 이 분야의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

이상의 설명에서는 인공위성을 제 1구조물로 칭하고, 태양전지판을 제 2구조물로 칭하였지만, 태양전지판이 제 1구조물이 되고 인공위성이 제 2구조물이 될 수도 있음은 물론이다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 구조물 전개장치는 적은 수의 부품만으로도 인공위성에 장착되는 태양전지판과 같은 구조물을 안전하 게 전개할 수 있도록 해준다.

무겁고 많은 부품으로 구성되는 댐퍼 대신에 캠을 이용하여 태양전지판과 같은 구조물의 전개에 따른 충격을 완충하여주므로, 인공위성과 같은 구조물의 무게를 가볍게 만들 수 있도록 해준다.

축부재에 결합되는 코일스프링의 축방향의 압축력을 전개 구동력으로 이용할 수 있으므로, 신뢰성이 뛰어나다.

Claims

제 1구조물과 제 2구조물 사이에 설치되어 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 대해 구속되어 접힌 상태에서 상기 구속이 해제되면 상기 제 2구조물이 펼쳐질 수 있도록 하기 위한 구조물 전개장치에 있어서,

상기 제 1구조물에 연결하기 위한 제 1연결부와 상기 제 1연결부에 연결되고 일측 표면에 제 1캠면이 형성되어 있는 제 1몸체부를 구비하는 제 1캠부재;

상기 제 2구조물에 연결하기 위한 제 2연결부와 상기 제 2연결부에 연결되고 상기 제 1캠면을 향해 제 2캠면이 형성되어 있으며 상기 제 2구조물이 전개된 각도에서 구속될 수 있도록 하기 위한 중간캠부재구속부를 갖는 제 2몸체부를 구비하는 제 2캠부재;

상기 제 1캠면에 맞물리어 상기 제 1캠면과 상호작용하여 상기 제 1구조물의 전개에 따른 충격력을 완충하여 주기 위한 제 3캠면과 상기 제 3캠면 반대편에 배치되어 상기 제 2캠면에 맞물리며 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 접혀 있도록 구속된 상태에서 상기 제 2캠부재가 상기 제 1캠부재에 대해 원위를 유지하도록 하였다가 상기 구속된 상태가 해제되고 상기 제 1캠부재와 가까워지는 방향으로 힘을 받으면 상기 제 2캠부재가 제 1캠부재에 가까워지는 방향으로 회동되는 것을 허용하도록 형성된 제 4캠면과 상기 제 2구조물이 완전히 전개된 각도에서 상기 제 2캠부재를 구속하여 상기 제 2캠부재가 회동되는 것을 방지하는 제 2캠부재구속부를 구비하여 상기 제 1캠부재와 제 2캠부재 사이에 배치된 중간캠부재;

상기 제 1캠부재, 상기 제 2캠부재, 상기 중간캠부재가 결합되어 일 열로 배치될 수 있도록 해주고 상기 제 2캠부재가 상기 중간캠부재에 대해 상대적인 회동을 하는 것을 허용하는 축부재; 및

상기 축부재에 결합되어 상기 제 1캠면과 제 3캠면, 상기 제 2캠면과 제 4캠면이 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받도록 상기 제 1캠부재, 제 2캠부재 및 중간캠부재에 상기 축부재의 길이 방향으로 탄성력을 작용시키는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 2구조물이 전개될 때의 충격력에는 상기 중간캠부재가 회동되는 것을 허용하여 충격력을 완충한 후 원래의 위치로 복귀되어 고정된 위치를 유지할 수 있도록 상기 제 1캠면은 오목곡면을 가지도록 구성되고, 상기 제 3캠면은 상기 오목곡면에 맞물리는 볼록곡면을 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 2항에 있어서, 상기 오목곡면은 간격을 두고 한 쌍이 배치되고, 상기 한 쌍의 오목곡면의 상단부 사이에 평면부가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 2구조물이 전개될 때의 충격력에는 상기 중간캠부재가 회동되는 것을 허용하여 충격력을 완충한 후 원래의 위치로 복귀되어 고정된 위치를 유지할 수 있도록 상기 제 1캠면은 볼록곡면을 가지도록 구성되고, 상기 제 3캠면은 상기 볼록곡면에 맞물리는 오목곡면을 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 4항에 있어서, 상기 볼록곡면은 간격을 두고 한 쌍이 배치되고, 상기 한 쌍의 볼록곡면의 하단 사이에 평면부가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1캠면∼제 4캠면 중 적어도 하나는 콜드웰딩의 방지를 위해 상기 축부재의 반경방향으로 곡면처리된 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 1항에 있어서, 상기 중간캠부재구속부는 상기 중간캠부재를 향해 돌출되는 돌출부 형태로 형성되고, 상기 제 2캠면은 상기 돌출부 형태의 중간캠부재구속부 끝면에 형성되고, 상기 제 4캠면은 상기 제 2캠부재와 중간캠부재가 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받는 경우 상기 제 2캠부재와 상기 중간캠부재가 서로 더 가까워지는 방향으로 회동되면서 미끄러질 수 있도록 경사지게 형성되고, 상기 제 2캠부재구속부는 상기 제 4캠면에 이웃하여 배치되고 상기 돌출부 형태의 상기 중간캠부재구속부가 결합되어 고정될 수 있도록 홈 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 2캠부재구속부는 상기 제 2캠부재를 향해 돌출되는 돌출부 형태로 형성되고, 상기 제 4캠면은 상기 돌출부 형태의 제 2캠부재구속부 끝면에 형성되고, 상기 제 2캠면은 상기 제 2캠부재와 상기 중간캠부재가 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받는 경우 상기 제 2캠부재와 상기 중간캠부재가 서로 더 가까워지는 방향으로 회동되면서 미끄러질 수 있도록 경사지게 형성되고, 상기 중간캠부재구속부는 상기 제 2캠면에 이웃하여 상기 돌출부 형태의 상기 제 2캠부재구속부가 결합되어 고정될 수 있도록 홈 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 1구조물과 제 2구조물 사이에 설치되어 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 대해 구속되어 접힌 상태에서 상기 구속이 해제되면 상기 제 2구조물이 펼쳐질 수 있도록 하기 위한 구조물 전개장치에 있어서,

상기 제 1구조물에 연결하기 위한 제 1연결부와 상기 제 1연결부에 연결되고 일측 표면에 제 1캠면이 형성되어 있으며 상기 제 2구조물이 전개된 각도에서 상기 제 2캠부재를 구속하기 위한 제 2캠부재구속부를 갖는 제 1몸체부를 구비하는 제 1캠부재;

상기 제 2구조물에 연결하기 위한 제 2연결부와 상기 제 2연결부에 연결되고 상기 제 1캠면을 향해 제 2캠면이 형성되어 있으며 상기 제 2구조물이 전개된 각도에서 상기 제 2캠부재구속부와 맞물리는 제 1캠부재구속부를 갖는 제 2몸체부를 구 비하는 제 2캠부재;

상기 제 1캠부재와 제 2캠부재가 일렬로 결합되어 배치될 수 있도록 해주고 상기 제 2캠부재가 상기 제 1캠부재에 대해 상대적인 회동을 하는 것을 허용하는 축부재; 및

상기 축부재에 결합되어 상기 제 1캠면과 상기 제 2캠면이 서로 가까워지는 방향으로 힘을 받도록 상기 제 1캠부재와 제 2캠부재에 상기 축부재의 길이방향으로 탄성력을 작용시키는 탄성부재를 포함하고,

상기 제 1캠면은 상기 제 2캠면에 맞물리며 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 접혀 있도록 구속된 상태에서 상기 제 2캠부재가 제 1캠부재에 대해 원위를 유지하도록 하였다가 상기 구속된 상태가 풀리고 상기 제 2캠부재가 상기 축부재의 길이 방향의 힘을 받는 경우 상기 제 1캠부재와 제 2캠부재가 서로 가까워지는 방향으로 회동되는 것을 허용하도록 경사지게 형성되고,

상기 제 2캠부재구속부는 상기 제 1캠면에 이웃한 위치에 홈 형태로 형성되고,

상기 제 1캠부재구속부는 상기 제 1캠부재를 향해 돌출된 돌출부 형태로 형성되고, 상기 제 2캠면은 상기 돌출부 형태로 형성된 제 1캠부재구속부 끝면에 형성된 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 1구조물과 제 2구조물 사이에 설치되어 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 대해 구속되어 접힌 상태에서 상기 구속이 해제되면 상기 제 2구조물이 펼쳐 질 수 있도록 하기 위한 구조물 전개장치에 있어서,

상기 제 1구조물에 연결하기 위한 제 1연결부와 상기 제 1연결부에 연결되고 일측 표면에 제 1캠면이 형성되어 있으며 상기 제 2구조물이 전개된 각도에서 상기 제 2캠부재를 구속하기 위한 제 2캠부재구속부를 갖는 제 1몸체부를 구비하는 제 1캠부재;

상기 제 2구조물에 연결하기 위한 제 2연결부와 상기 제 2연결부에 연결되고 상기 제 1캠면을 향해 제 2캠면이 형성되어 있으며 상기 제 2구조물이 전개된 각도에서 상기 제 2캠부재구속부와 맞물리는 제 1캠부재구속부를 갖는 제 2몸체부를 구비하는 제 2캠부재;

상기 제 1캠부재와 제 2캠부재가 결합되어 일렬로 배치될 수 있도록 해주고 상기 제 2캠부재가 상기 제 1구조물에 대해 상대적인 회동을 하는 것을 허용하는 축부재; 및

상기 축부재에 결합되어 상기 제 1캠면과 상기 제 2캠면이 서로 밀착되는 방향으로 힘을 받도록 상기 제 1캠부재와 제 2캠부재에 상기 축부재의 길이방향으로 탄성력을 작용시키는 탄성부재를 포함하고,

상기 제 2캠부재구속부는 돌출부 형태로 형성되고,

상기 제 1캠면은 상기 제 2캠부재구속부의 끝면에 형성되어 상기 제 2캠면에 맞물리고,

상기 제 2캠면은 상기 제 2구조물이 상기 제 1구조물에 접혀 있도록 구속된 상태에서 상기 제 1캠부재에 대해 상기 제 2캠부재가 원위를 유지하도록 하였다가 상기 구속된 상태가 풀리고 상기 제 2캠부재가 상기 제 1캠부재와 가까워지는 방향으로 힘을 받는 경우 상기 제 1캠부재와 상기 제 2캠부재가 서로 가까워지는 방향으로 회동되는 것을 허용하도록 경사지게 형성되고,

상기 제 1캠부재구속부는 상기 제 2캠면에 이웃한 위치에 홈 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 9항에 있어서, 상기 제 1캠면과 제 2캠면 중 적어도 하나는 콜드웰딩을 방지하기 위해 상기 축부재의 반경방향으로 곡면처리되고, 상기 제 1캠부재구속부와 제 2캠부재구속부의 대응되는 일측면에는 완충부재가 설치된 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 10항에 있어서, 상기 제 1캠면과 제 2캠면 중 적어도 하나는 콜드웰딩을 방지하기 위해 상기 축부재의 반경방향으로 곡면처리되고, 상기 제 1캠부재구속부와 제 2캠부재구속부의 대응되는 일측면에는 완충부재가 설치된 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 캠들에는 통공이 형성되고, 상기 축부재는 일단에 형성된 걸림턱과 상기 걸림턱에서 연장되어 상기 통공에 삽입되는 원통형의 몸통부와 상기 걸림턱의 반대편 끝단 부근의 상기 몸통부에 형성된 링홈을 구비하여 구성되고, 상기 탄성부재는 상기 축부재에 결합되어 상 기 탄성부재 양측으로 각각 배치되는 와셔와 상기 링홈에 결합되어 상기 일측의 와셔가 상기 축부재에서 이탈되는 것을 방지하는 대략 원형의 스탑링에 지지되어 상기 캠들에 탄성력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 구조물 전개장치.