KR100542465B1 - 폴더식 휴대폰의 힌지부 내구시험장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 4절링크기구인 크랭크-로커기구(Crank-rocker mechanism)를 이용하여 폴더식 휴대폰의 반복 개폐에 따른 힌지부의 내구성을 시험하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 폴더식 휴대폰의 반복 개폐에 따른 힌지부의 내구성 시험시 모터를 구동원으로 하고 크랭크의 회전운동을 로커의 왕복운동으로 전달하는 4절링크기구인 크랭크-로커기구(Crank-rocker mechanism)를 이용하여 모터의 연속적인 회전동작으로 폴더의 왕복 개폐동작을 가능하게 함으로써, 심플하고 콤팩트한 구조의 시험장치를 통해 휴대폰의 힌지부에 대한 내구시험을 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 한 폴더식 휴대폰의 힌지부 내구시험장치를 제공한다.
폴더식, 휴대폰, 힌지부, 내구성, 내구시험장치, 크랭크-로커기구

Description

폴더식 휴대폰의 힌지부 내구시험장치{Durability-testing machine for hinge of folder type cellular phones}
도 1은 본 발명에 따른 힌지부 내구시험장치를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 힌지부 내구시험장치의 오픈방향 동작상태를 보여주는 정면도
도 3은 본 발명에 따른 힌지부 내구시험장치의 클로스방향 동작상태를 보여주는 정면도
도 4는 본 발명에 따른 힌지부 내구시험장치에서 크랭크-로커기구의 메카니즘을 보여주는 개략도
도 5는 본 발명에 따른 힌지부 내구시험장치에서 크랭크-로커기구의 시뮬레이션 결과를 보여주는 개략도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 베이스 11 : 휴대폰 설치대
12 : 모터 13 : 크랭크-로커기구
14 : 컨트롤러 15 : 구동디스크
16 : 링크바 17 : 록킹디스크
18 : 폴더 브라켓 19 : 클로스용 로드
20 : 오픈용 로드 21 : 카운터용 광센서
22 : 카운트바 23 : 광센서 설치대
24 : 본체 브라켓 25 : 스틱부
26 : 홀
본 발명은 폴더식 휴대폰의 반복 개폐에 따른 힌지부의 내구성을 시험하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 크랭크의 회전운동을 로커의 왕복운동으로 전달하는 4절링크기구인 크랭크-로커기구(Crank-rocker mechanism)를 이용하여 폴더식 휴대폰의 힌지부에 대한 내구시험을 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 한 심플한 구조의 내구시험장치에 관한 것이다.
최근 개인용 휴대폰의 경우에는 한손으로 파지할 수 있고 덮개의 개폐가 자유로운 구조가 선호되고 있다.
무선이동통신단말기로서의 휴대폰은 크게 폴더식과 플립식으로 나뉘어지며, 이 중 폴더식은 작동버튼이 형성된 본체와 디스플레이창이 형성된 폴더로 이루어지고, 사용유무에 따라 폴더를 개폐하도록 되어 있다.
이러한 폴더의 개폐는 힌지부를 통해 이루어지며, 힌지부는 제품의 수명이 다할 때까지 교체없이 사용되어지는 특성상 내구성과 원활한 작동이 요구된다.
따라서, 폴더식 휴대폰에서 힌지부의 내구성능은 무엇보다도 중요하다.
기존 폴더식 휴대폰의 힌지부 내구시험장치들은 대부분 구조나 작동방식이 복잡하고, 또 연속적인 작동성이 떨어지는 등의 단점을 갖고 있으며, 이에 따라 내구시험장치의 구조를 단순하게 하고 작동방식 또한 간편하게 하여 내구시험을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 내구시험장치의 필요성이 요구된다.
즉, 휴대폰의 힌지부에서는 잦은 개폐에 따른 충격력과 피로 응력의 발생으로 크랙이 발생하거나 파손이 일어나는데, 이를 위해서 설계시점에서 샘플의 시험을 통해 힌지부의 수명을 미리 측정하여 설계에 반영해야 하며, 이와 같은 수명 예측 및 고장 분석은 수요자의 신뢰를 얻는데 있어서 중요한 요소이다.
이를 위하여, 휴대폰을 자동으로 반복 개폐할 수 있는 장치가 필요하며, 이러한 장치에서는 제한된 범위 내에서 왕복회전운동을 발생시키는 기술, 발생된 왕복회전으로 휴대폰을 반복적으로 개폐시키는 기술, 반복 개폐횟수를 측정하고 설정횟수까지 동작하도록 모터를 제어하는 기술 등이 요구된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 폴더식 휴대폰의 반복 개폐에 따른 힌지부의 내구성 시험시 모터를 구동원으로 하고 크랭크의 회전운동을 로커의 왕복운동으로 전달하는 4절링크기구인 크랭크-로커기구(Crank-rocker mechanism)를 이용하여 모터의 연속적인 회전동작으로 폴더의 왕복 개폐동 작을 가능하게 함으로써, 심플하고 콤팩트한 구조의 시험장치를 통해 휴대폰의 힌지부에 대한 내구시험을 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 한 폴더식 휴대폰의 힌지부 내구시험장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 베이스의 바닥에 설치되는 일정한 높이의 휴대폰 설치대와, 베이스의 벽면에 설치되며 모터의 동력에 의해 4절 링크운동을 수행하면서 휴대폰의 폴더를 반복 개폐하는 크랭크-로커기구와, 상기 크랭크-로커기구가 갖는 모터의 제어를 위한 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 크랭크-로커기구는 모터에 장착되어 회전가능한 구동디스크와, 상기 구동디스크의 한쪽 옆에 나란하게 배치되는 동시에 링크바에 의해 연결되어 구동디스크의 1회전시 일정각도구간을 요동하는 록킹디스크와, 서로 일정각도를 사이에 두고 떨어져 위치되는 동시에 착탈가능하게 조립되며 상기 록킹디스크의 전면에서 앞쪽으로 수평 연장되어 휴대폰의 폴더에 장착되어 있는 폴더 브라켓의 스틱부와 간섭되면서 이것을 번갈아 밀어줄 수 있는 클로스용 로드 및 오픈용 로드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러는 구동디스크의 회전수를 감지할 수 있는 카운트용 광센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동디스크 및 록킹디스크에는 휴대폰의 종류에 따라 달라지는 개폐각도 및 개폐길이의 변화를 수용할 수 있도록 클로스용 로드 및 오픈용 로드의 조립위치를 가변시킬 수 있는 다수의 홀이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 힌지부 내구시험장치를 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 바닥부와 벽체를 갖는 베이스(10)의 바닥면에는 일정한 높이의 휴대폰 설치대(11)가 형성되어 있으며, 이곳에 휴대폰의 본체를 놓고 윗쪽에 본체 브라켓(24)을 배치한 다음 휴대폰 설치대(11)와 본체 브라켓(24)을 체결하면 폴더가 열려져 있는 상태로 휴대폰을 고정시킬 수 있다.
상기 베이스(10)의 벽면에는 휴대폰의 폴더를 반복적으로 개폐시켜주는 수단인 크랭크-로커기구(13)가 설치된다.
상기 크랭크-로커기구(13)는 2개의 원판과 이것들을 연결하는 링크바(16)로 구성되어 있으며, 2개의 원판은 서로 한쪽 옆에서 나란하게 위치되면서 연동운동이 가능한 구조로 설치된다.
이를 위하여, 구동디스크(15)는 벽체의 뒷쪽에 고정 설치되어 있는 모터(12)의 축에 장착되어 모터(12)의 구동으로 회전할 수 있게 되고, 록킹디스크(17)는 구동디스크(15)의 중심축과 같은 높이에서 베이스(10)상에 장착되어 있는 축상에 회전가능한 구조로 결합된다.
여기서, 상기 모터는 회전속도가 빠를 경우 휴대폰의 개폐동작이 적절히 일어나기 어려우므로 24V, 25rpm 정도의 기어드 DC 모터를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 구동디스크(15)와 록킹디스크(17)는 양단 핀결합구조로 장착되는 링크 바(16)에 의해 서로 연결되며, 이에 따라 구동디스크(15)이 1회전하는 동안 록킹디스크(17)는 일정한 각도, 예를 들면 135°정도의 각도범위 내에서 좌우로 왕복하는 요동운동을 할 수 있게 된다.
또한, 상기 록킹디스크(17)의 전면에는 휴대폰의 폴더를 직접 밀어줄 수 있는 2개의 로드, 즉 클로스용 로드(19)와 오픈용 로드(20)가 장착된다.
상기 클로스용 로드(19)와 오픈용 로드(20)는 서로 일정각도를 사이에 두고, 즉 약 80°정도의 각도차이를 두고 떨어져 위치되며, 그 사이로 휴대폰의 폴더가 위치될 수 있게 된다.
이때의 상기 로드들은 각 디스크상에 형성되어 있는 다수의 홀(26) 중에서 선택된 어느 하나의 홀에 너트체결방식으로 조립될 수 있으며, 시험의 대상이 되는 휴대폰의 사양에 따라 홀이 결정될 수 있게 된다.
이와 같은 크랭크-로커기구를 제작하기에 앞서 시뮬레이션을 통해 궤적을 구함으로써 제작시 들어가는 비용과 시간을 절감할 수 있으며, 이를 위하여 다음과 같이 시뮬레이션을 수행하였다.
도 4에 도시한 바와 같이, 링크의 길이와 사이각과는 다음과 같은 식이 성립 한다.
Figure 112004021342561-pat00001
θ1이 0∼360°로 변하게 되므로 위의 식에 따라 θ2도 구할 수 있고, θ2 를 통해 링크 r1의 회전에 따른 r3의 궤적을 구할 수 있다.
또한, α,β의 관계에 의해 폴더를 열어주는 로드 A와 폴더를 닫아주는 로드 B의 궤적도 구할 수 있다.
이렇게 로드 A와 로드 B의 궤적을 구하여 자동개폐여부를 판별할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 구동디스크와 록킹디스크의 중심 사이의 거리 r0 = 21cm, 구동디스크의 반지름 r1 = 8cm, 링크의 길이 r2 = 21.5cm, 록킹디스크의 반지름 r3 = 9cm, α = 115°, β = 80°로 설정하였고, 이에 포인트 B, 로드 A, 로드 B의 궤적은 도 5와 같다.
또한, 휴대폰의 폴더에는 록킹디스크가 갖는 로드와의 걸림을 위하여 폴더 브라켓(18)이 폴더의 양면에 체결되어 부착되고, 이때의 폴더 브라켓(18)에는 한쪽으로 연장되어 실질적으로 로드와 걸려지게 되는 스틱부(25)가 형성된다.
또한, 베이스(10)의 바닥 일측에는 컨트롤러(14)가 갖추어져 있고, 이것은 구동디스크(15)의 구동을 위한 모터(12)의 작동을 제어하는 역할과 후술하는 카운터용 광센서(21)로부터 신호를 입력받아 구동디스크(15)의 회전수를 카운터하는 역할을 한다.
상기 카운터용 광센서(21)는 베이스(10)상의 광센서 설치대(23)에 의해 지지되면서 구동디스크(15)의 회전궤적 내에 위치되고, 구동디스크(15)가 갖는 카운터바(22)의 통과를 감지하는 방법으로 구동디스크(15)의 회전수를 컨트롤러(14)에 제공하는 역할을 한다.
따라서, 광센서로부터 신호를 받아 회전수를 카운터하고 AVR 프로그래밍 칩을 통해 딥스위치(Dip switch)로 설정한 회전수와 실제 회전수가 동일하면 모터가 정지한다.
여기서, 상기 센서는 광센서 이외에 초음파센서나 기타 위치를 검출해 낼 수 있는 다양한 종류의 센서를 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 힌지부 내구시험장치의 오픈방향 동작상태를 보여주는 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 힌지부 내구시험장치의 클로스방향 동작상태를 보여주는 정면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 여기서는 휴대폰의 폴더가 열려져 있는 상태를 보여주고 있으며, 폴더로부터 연장되어 있는 스틱부(25)는 클로스용 로드(19)와 오픈용 로드(20) 사이에 위치하면서 로드의 궤적선상에 걸쳐져 있게 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(14)의 제어로 모터(12)가 작동하면, 구 동디스크(15)가 시계방향으로 회전하면서 링크바(16)를 당기게 되고, 이에 따라 록킹디스크(17)도 시계방향으로 회전하면서 클로스용 로드(19)에 의해 폴더가 젖혀지게 되며, 구동디스크(15)가 1/2 회전한 시점에서 폴더는 완전히 닫혀지게 된다.
이때의 클로스용 로드(19)는 폴더가 완전히 닫혀지기 직전까지만 밀어주게 되며, 그 다음부터는 폴더 자체의 탄력으로 닫혀질 수 있게 된다.
계속해서, 구동디스크(15)가 1/2 회전시점을 지나 시계방향으로 계속 회전하게 되면, 이때의 록킹디스크(17)는 링크바(16)에 의해 밀려나면서 반시계방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 오픈용 로드(20)에 의해 폴더가 위로 들어 올려지면서 구동디스크(15)가 1회전한 시점에서 완전히 닫혀지게 된다.
이때에도 오픈용 로드(20)는 폴더가 완전히 열리기 직전까지만 밀어주게 된다.
이렇게 구동디스크(15)가 1회전하는 동안 록킹디스크(17)는 좌우로 요동운동을 하게 되고, 폴더는 닫힘 및 열림동작이 1회 수행된다.
이와 같은 폴더의 1회 닫힘 및 열림동작은 모터(12)가 작동되고 있는 상태에서 반복적으로 수행되고, 이때의 구동디스크(15)의 회전수, 즉 폴더의 1회 닫힘 및 열림 횟수는 카운트용 광센서(21)에 의해 카운트되며, 따라서 폴더의 힌지부에 대한 내구시험을 설정한 카운트까지 수행할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명은 크랭크-로커기구(Crank-rocker mechanism)를 이 용하여 폴더식 휴대폰의 반복 개폐에 따른 힌지부의 내구성을 시험하는 장치를 제공함으로써, 심플하고 콤팩트한 구조의 시험장치를 통해 휴대폰의 힌지부에 대한 내구시험을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 베이스(10)의 바닥에 설치되는 일정한 높이의 휴대폰 설치대(11)와, 베이스(10)의 벽면에 설치되며 모터(12)의 동력에 의해 4절 링크운동을 수행하면서 휴대폰의 폴더를 반복 개폐하는 크랭크-로커기구(13)와, 상기 크랭크-로커기구(13)가 갖는 모터(12)의 제어를 위한 컨트롤러(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더식 휴대폰의 힌지부 내구시험장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 크랭크-로커기구(13)는 모터(12)에 장착되어 회전가능한 구동디스크(15)와, 상기 구동디스크(15)의 한쪽 옆에 나란하게 배치되는 동시에 링크바(16)에 의해 연결되어 구동디스크(15)의 1회전시 일정각도구간을 요동하는 록킹디스크(17)와, 서로 일정각도를 사이에 두고 떨어져 위치되는 동시에 착탈 가능하게 조립되며 상기 록킹디스크(17)의 전면에서 앞쪽으로 수평 연장되어 휴대폰의 폴더에 장착되어 있는 폴더 브라켓(18)의 스틱부(25)와 간섭되면서 이것을 번갈아 밀어줄 수 있는 클로스용 로드(19) 및 오픈용 로드(20)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴더식 휴대폰의 힌지부 내구시험장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러(14)는 구동디스크(15)의 회전수를 감지할 수 있는 카운트용 광센서(21)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더식 휴대폰의 힌지부 내구시험장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 구동디스크(15) 및 록킹디스크(17)에는 휴대폰의 종류에 따라 달라지는 개폐각도 및 개폐길이의 변화를 수용할 수 있도록 클로스용 로드(19) 및 오픈용 로드(20)의 조립위치를 가변시킬 수 있는 다수의 홀(26)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 폴더식 휴대폰의 힌지부 내구시험장치.
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