KR100799619B1

KR100799619B1 - 스위블 구동 장치

Info

Publication number: KR100799619B1
Application number: KR1020060132870A
Authority: KR
Inventors: 손연호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-01-30

Abstract

스위블 구동 장치가 개시된다. 제1 바디와 결합되는 제1 힌지베이스; 제1 힌지베이스와 결합되며, 입력 신호 값에 상응하는 회전량을 가지도록 하는 회전 동력을 전달하는 출력샤프트를 포함하는 동력발생부; 제2 바디와 결합되는 제2 힌지베이스; 제2 힌지베이스와 결합되며, 일단부는 출력샤프트와 결합되는 마찰차부를 포함하는 스위블 구동 장치는, 빈번하게 사용되는 자동모드에서 마찰차에서의 슬립을 방지함으로써 마모를 줄여 수명을 연장시키는 것이 가능하다.

스위블, 힌지, 회전량, 위치 제어

Description

스위블 구동 장치{Swivel driving apparatus}

도 1은 스위블 가능하도록 결합된 TV 및 스탠드를 나타내는 정면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위블 구동 장치를 나타내는 단면도.

도 3은 입력 펄스와 모터의 회전 간의 관계를 나타낸 도면.

도 4는 도 2의 제1 힌지베이스를 나타내는 사시도.

도 5는 도 2의 제2 힌지베이스를 나타내는 사시도.

도 6은 도 2의 마찰차부를 나타내는 사시도.

도 7은 도 2의 마찰차부를 나타내는 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : TV

20 : 스탠드

110 : 제1 힌지베이스

113 : 가이드 홈

120 : 제2 힌지베이스

123 : 가이드 돌기

130 : 마찰차부

160 : 기어드 모터

140 : 제어부

본 발명은 스위블 구동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동 동작시 슬립을 방지하는 스위블 구동 장치에 관한 것이다.

LCD, PDP, LED 등이 적용된 TV나 모니터에 적용되는 평판형 디스플레이는 좁은 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있어, 브라운관 TV나 모니터를 대체하고 있으며, 앞으로도 그 수요가 늘어날 전망이다. 이러한 TV나 모니터는 디스플레이가 받침부에 대해 스위블이 가능하도록 하여 사용자가 원하는 방향으로 디스플레이의 위치의 변경을 가능하도록 하고 있다.

또한, 스위블 방식의 휴대용 단말기에 있어서도, 키패드, 통화부 등이 구비된 본체에 대해 디스플레이, 수화부 등이 구비된 폴더가 스위블이 가능하도록 하고 있다.

이러한 TV나 모니터의 평판형 디스플레이와 받침부 및 스윙방식의 휴대용 단말기의 본체와 폴더 간의 회전은 스위블이 가능하도록 구성된 스위블 구동 장치가 결합되어 디스플레이의 위치를 사용자가 원하는 방향으로 변경하도록 하고 있다.

모터에 의한 자동 동작 및 사용자의 외력에 의한 수동 동작에 의한 스위블이 모두 가능한 스위블 구동 장치는 자동 동작 시 스위블 가능 범위를 초과하는 경우 마찰차에서의 슬립(slip)이 발생하고, 이 때의 전류 차이를 감지하여 자동 동작을 제어한다. 이 경우 종래 방식에 따른 스위블 구동 장치에서는 자동 동작시마다 슬립이 발생함에 따라 마찰차의 수명이 줄어드는 등의 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 자동모드에서 마찰차에서의 슬립을 방지함으로써 마모를 줄여 수명을 연장시킨 자동 및 수동 스위블이 모두 가능한 스위블 구동 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 정밀한 위치 제어가 가능한 모터와 마찰차 구조를 이용함으로써 자동 및 수동 스위블이 모두 가능한 스위블 구동 장치를 제공한다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 연결된 제1 바디와 제2 바디가 서로 스위블 가능하도록 한 스위블 구동 장치에 있어서, 제1 바디와 결합되는 제1 힌지베이스; 제1 힌지베이스와 결합되며, 입력 신호 값에 상응하는 회전량을 가지도록 하는 회전 동력을 전달하는 출력샤프트를 포함하는 동력발생부; 제2 바디와 결합되는 제2 힌 지베이스; 제2 힌지베이스와 결합되며, 일단부는 출력샤프트와 결합되는 마찰차부를 포함하는 스위블 구동 장치가 제공될 수 있다.

동력 발생부는, 구동 신호에 상응하여 회전 동력을 발생시키는 모터와, 모터와 결합되는 기어박스와, 입력 신호 값에 상응하는 구동 신호를 생성하여 모터로 출력하는 제어부를 포함할 수 있다.

여기서, 동력 발생부는 모터의 회전에 따라 발생하는 역기전력을 감지하는 감지부를 더 포함하되, 제어부는 감지부에서 감지한 역기전력의 수를 이용하여 모터의 회전량을 판단하고, 입력 신호 값과 모터의 회전량을 비교하여 모터를 회전 또는 정지시키는 구동 신호를 생성하여 출력할 수 있다.

또한, 입력 신호는 하나 이상의 입력 펄스를 포함하며, 제어부는 입력 펄스 하나에 상응하여 미리 정해진 기준 회전량만큼 모터가 회전하도록 하는 구동 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 여기서, 기어박스의 회전 한계가 미리 설정되어 있으며, 제어부는 회전 한계에 상응하는 입력 펄스의 한계 수를 초과하는 입력 펄스에 대해서는 구동 신호를 생성하지 않을 수 있다. 그리고 제1 힌지베이스와 제2 힌지베이스는 삽입 결합되며, 제1 힌지베이스와 제2 힌지베이스 중 어느 하나에는 가이드 돌기가 형성되고 나머지 하나에는 가이드 돌기에 상응하여 가이드 돌기의 이동범위를 한정하는 가이드 홈이 형성될 수 있으며, 가이드 돌기의 이동범위는 기어박스의 회전한계를 포함할 수 있다.

한편, 기준 회전량을 회전하는 데에 걸리는 시간과 입력 펄스의 주파수는 서로 동기화되어 있을 수 있다.

또한, 마찰차부의 최대정지마찰토크는 동력발생부의 구동필요토크보다 클 수있다. 그리고 크거나, 마찰차부의 최대정지마찰토크는 동력발생부의 홀딩토크보다 작을 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있 을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명에서는 상호간 결합된 제1 바디(first body)와 제2 바디(second body)가 서로 스위블 가능하도록 한 스위블 구동 장치가 개시된다. 다만, 설명 및 이해의 편의를 위하여, 본 실시예에 따른 스위블 구동 장치에서는 스위블 가능하게 결합되는 대상체로서, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 바디로는 TV(10)를, 제2 바디로는 스탠드(20)를 예로 들어 설명하도록 한다. 여기서, 도 1은 스위블 가능하도록 결합된 TV(10) 및 스탠드(20)를 나타내는 정면도로서, 본 실시예에 따른 스위블 구동 장치는 TV(10)와 스탠드(20)가 연결되는 'A'지점에 사용될 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 스위블 구동 장치가 TV(10)와 스탠드(20) 이외에도 다양하게 적용될 수 있음은 자명하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위블 구동 장치를 나타내는 단면도이고, 도 3은 입력 펄스와 모터의 회전 간의 관계를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 2의 제1 힌지베이스를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 2의 제2 힌지베이스를 나타내는 사시도이다.

도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 힌지베이스(110), 결합홀(117), 결합홈(118), 스크류홀(125, 154), 제2 힌지베이스(120), 가이드 돌기(123), 마찰차부(130), 마찰볼트(132), 마찰너트(134), 플레이트(136), 제어부(140), PCB(142), 컨트롤러(144), 베어링(151), 스크류(153), 핀(156), 기어드 모터(160), 모터(162), 기어박스(164)가 도시되어 있다.

제1 힌지베이스(110)는 TV(10)와 결합되어 추후에 설명할 제2 힌지베이스(120)에 대하여 상대적으로 회전하는 수단이다. 제1 힌지베이스(110)가 TV(10)와 직접 결합될 수도 있으나, 결합이 용이하게 이루어질 수 있도록 매개물을 이용할 수도 있으므로, 그러한 경우 제1 힌지베이스(110)는 매개물과 결합될 수 있다.

TV(10)와 일체로 회전하도록 결합하기 위하여, 제1 힌지베이스(110)에는 결합홀(117) 또는 결합홈(118)이 형성될 수 있다. 이러한 결합홀(117)과 결합홈(118)은 TV(10)와 제1 힌지베이스(110)가 결합될 수 있도록 하기 위한 수단이므로, 이들 의 형상, 크기, 위치 등을 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변경하여 적용할 수 있음은 당연하다.

사용자가 직접 외력을 가하지 않고서도 TV(10)가 회전할 수 있도록 모터(162)와 같은 동력발생장치를 이용할 수 있다. 이 때, 모터(162)는 제1 힌지베이스(110) 내부에 수용될 수 있으며, 이를 위하여 제1 힌지베이스(110)는 중공형으로 이루어질 수 있다.

제1 힌지베이스(110)를 중공형으로 형성함으로써 동력발생부를 제1 힌지베이스 내부에 수용할 수 있게 되며, 이를 통해 제1 힌지베이스가 보다 효율적으로 회전운동을 할 수 있다. 뿐만 아니라, 전체적인 부피를 줄일 수도 있고, 이를 통해 설계를 용이하게 할 수도 있게 된다.

모터(162)는 전원을 공급 받아 동력을 발생시키는 수단이며, 본 실시예에 따른 스위블 구동 장치는 모터(162)를 이용함으로써 자동모드의 스위블을 구현할 수 있게 된다. 한편, 본 실시예에서는 동력을 발생시키는 모터(162)에, 기어박스(164)가 결합된 형태인 기어드 모터(160)를 이용하도록 한다.

기어드 모터(160)는 모터(162)의 회전축에 기어 등의 감속 기구, 즉 기어박스(164)를 부착한 것으로서, 이것에 의해 모터 자체로는 얻을 수 없는 저속회전을 실현시키거나 큰 토크를 발생시킬 수 있다. 기어가 부착된 모터의 경우, 기어에 의한 감속에 대응하여 그 토크가 증대되므로 비교적 소형의 모터에서도 큰 토크를 얻을 수 있게 된다.

모터(162)는 정밀한 위치 제어가 가능한 스텝 모터(step motor) 또는 입력 펄스에 의해 회전량이 제어되는 펄스 제어 BLDC 모터 등일 수 있다. 제어부(140)로부터의 출력되는 구동 신호에 따라 스텝 모터 또는 펄스 제어 BLDC 모터의 회전량이 결정된다. 제어부(140)로부터의 구동 신호는 전압 또는 전류의 형태일 수 있다.

스텝 모터 또는 펄스 제어 BLDC 모터를 이용한 정밀한 회전량 제어 방법은 다음과 같다. 제어부(140)는 입력 펄스가 입력되면 모터를 미리 설정된 회전 속도로 구동시킨다. 모터의 회전에 따라 역기전력이 발생하게 되며, 별도의 감지부를 두어 역기전력의 발생을 감지한다. 모터의 극(pole) 및 상(phase)의 수에 따라 1 회전 시 발생하는 역기전력의 수는 결정되어 있다. 따라서, 발생한 역기전력의 수를 카운트함으로써 모터의 회전수를 산출하는 것이 가능하다. 예를 들어, 1개의 입력 펄스에 대해서 1 회전이 설정된 경우 제어부(140)는 모터를 소정의 회전 속도로 회전시키는 구동 신호를 인가하던 중 1 회전에 상응하는 수의 역기전력이 감지부에서 감지되면 상기 구동 신호의 인가를 중지하거나 모터를 정지시키는 정지 신호를 인가함으로써 모터를 정지시킨다. 이를 통해 제어부(140)는 입력 펄스 1개에 대해서 원하는 만큼의 회전수를 가지도록 모터을 제어하는 것이 가능하다.

제어부(140)는 사용자로부터 유선 또는 무선을 통해 입력받은 입력 신호 내에 포함된 입력 펄스의 수를 확인한다. 그리고 제어부(140)는 입력 펄스의 수에 상응하여 모터(162)를 미리 정해진 회전량만큼 회전시키기 위한 구동 신호를 생성하여 모터(162)로 출력한다.

도 3을 참조하면, 입력 펄스와 모터의 회전량 간의 관계가 도시되어 있다.

제어부(140)에 입력되는 입력 신호 내에는 하나 이상의 입력 펄스(310-1, 310-2, 310-3, 310-4 등)가 포함되어 있다. 여기서, 제어부(140)는 하나의 입력 펄스(310)가 확인될 때마다 모터(162)를 N 회전(여기서, N은 0 보다 큰 실수) 시키는 구동 신호를 생성하여 출력하도록 미리 설정되어 있을 수 있다. 여기서, 이해와 설명의 편의를 위하여 입력 펄스 1개에 대하여 설정된 모터의 N 회전을 기준 회전량이라 한다. 따라서, 제어부(140)는 순차적으로 입력되는 입력 펄스(310)에 의해 모터(162)가 기준 회전량만큼 회전하도록 제어한다.

여기서, 하나의 입력 펄스(310-1)가 입력된 후 모터(162)가 기준 회전량만큼의 회전을 완료하기 전에 다음 입력 펄스(310-2)가 입력되는 경우 모터(162)의 회전량 제어가 어렵게 된다. 따라서, 기준 회전량이 결정된 경우, 입력 펄스(310)의 주파수는 모터(162)가 설정된 기준 회전량만큼의 회전을 완료하는 시간에 상응하는 것이 바람직하다. 즉, 각 입력 펄스(310)는 기준 회전량을 회전하는 데에 걸리는 시간 이상의 시간 간격을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서 회전축을 기준으로 시계방향으로의 회전을 구현하는 입력 펄스와 반시계방향으로의 회전을 구현하는 입력 펄스가 구분될 수 있다. 제어부(140)는 입력 펄스의 회전 방향을 식별하고, 입력 펄스의 수를 판단함으로써 특정 방향으로 일정 각도만큼만의 회전 동작을 구현하도록 기어드 모터(160)를 제어할 수 있다.

기어드 모터(160)는 모터(162)의 회전축에 기어 등의 감속 기구, 즉 기어박스(164)가 부착되어 있다. 따라서, 기어박스(164)의 감속비를 조정함으로써 상술한 모터(162)의 N 회전을 감속시켜 일정 각도만큼의 회전을 구현한다. 즉, 입력 펄 스(310)가 입력될 때마다 기어드 모터(160)는 최종적으로 일정 각도만큼의 회전을 구현한다.

기어드 모터(160)에서 구현된 회전에 상응하여 제1 힌지베이스(110)가 제2 힌지베이스(120)에 대해 상대적으로 회전한다. 이 경우 제어부(140)는 제1 힌지베이스(110)가 제2 힌지베이스(120)에 대해 상대적으로 회전가능한 회전 한계에 상응하는 각도 내에서만 기어드 모터(160)가 회전 가능하도록 하는 입력 펄스의 한계 수를 내부 메모리 또는 별도로 외부의 저장 장치(미도시)에 저장하고 있을 수 있다.

예를 들어, 입력 펄스 1개마다 기어드 모터(160)가 1도 회전하도록 설정된 경우 기어드 모터(160)의 회전 한계를 60도라 하면, 입력 펄스는 최대 60개까지 입력받을 수 있다. 60개를 초과하는 입력 펄스에 대해서는 제어부(140)로 입력이 되지 않도록 설정하거나 혹은 초과 입력이 되더라도 제어부(140)는 입력 펄스가 60개 뿐인 것으로 판단하도록 설정할 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1 힌지베이스(110)는 TV(10)와 결합되는 제1 결합부(111)와, 추후에 설명할 제2 힌지베이스(120)에 삽입되는 삽입부(112)로 이루어질 수 있다. 제1 힌지베이스(110)와 제2 힌지베이스(120)가 스위블 시에도 안정적으로 유지될 수 있도록 하기 위하여, 제1 결합부(111)와 삽입부(112)는 단차를 이루도록 형성될 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 전체적으로는 원통의 외형을 갖되, 삽입부(112)는 제1 결합부(111)에 비해 외경이 작게 형성되는 것이다. 이러한 구조를 통하여, 제1 결합부(111)는 제2 힌지베이스(120)에 안착되고, 삽입부(112)는 제2 힌지베이스(120)에 삽입될 수 있어 안정성이 향상될 수 있다.

본 실시예에서는 제1 힌지베이스(110)에 가이드 홈(113)이 형성되고, 이에 대응하는 제2 힌지베이스(120)에 가이드 돌기(123)가 형성되는 구조를 제시하였으나, 이와 반대로 제1 힌지베이스(110)에 가이드 돌기가 형성되고, 이에 대응하는 제2 힌지베이스(120)에 가이드 홈이 형성될 수도 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이, 제1 힌지베이스(110)는 제2 힌지베이스(120)에 대하여 상대적으로 회전운동을 할 수 있도록, 내부에 기어드 모터(160)가 수용될 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 내부에 수용된 기어드 모터(160)의 출력샤프트(166)가 노출될 수 있도록, 제1 힌지베이스(110)에는 관통홀(114)이 형성될 수 있으며, 기어드 모터(160)와의 체결을 위한 스크류홀(115) 또한 형성될 수 있다.

즉, 관통홀(114)을 통하여 제1 힌지베이스(110) 내부에 수용된 기어드 모터(160)의 출력샤프트(116)가 노출되고, 노출된 출력샤프트(116)는 추후에 설명할 마찰차부(130)와 결합될 수 있게 된다. 또한, 스크류를 이용한 결합에 의하여 제1 힌지베이스(110)와 기어드 모터(160)는 일체로 회전할 수 있게 된다.

한편, 제1 힌지베이스(110)의 삽입부(112)에는 가이드 홈(113)이 형성될 수 있다. 가이드 홈(113)에 대응하는 제2 힌지베이스(120) 상의 위치에는 가이드 돌기(123)가 형성될 수 있다. 가이드 돌기(123)는 가이드 홈(113)에 삽입되어, 가이드 홈(113)에 의해 이동범위가 한정될 수 있다. 이는 TV(10)가 과도하게 회전하는 것을 방지하기 위한 수단이다.

제2 힌지베이스(120)는 TV(10)를 지지하는 스탠드(20)와 결합되어 고정된다. 이와 같이 스탠드(20)와 결합되어 고정되기 위하여, 도 4를 참조하면, 제2 힌지베이스(120)에는 결합홀(154)이 형성된 판 형상의 제2 결합부(121)가 형성될 수 있다. 이러한 결합홀(154)과 스크류 등을 통하여 제2 힌지베이스(120)는 스탠드(20)와 결합될 수 있다.

제2 힌지베이스(120)에는 상술한 제1 힌지베이스(110)의 삽입부(112)를 커버하는 하우징부(122)가 형성될 수 있다. 즉, 제2 결합부(121)의 상면에 개방된 원통형의 하우징부(122)가 형성될 수 있는 것이다. 이러한 하우징부(122)에는 상술한 제1 힌지베이스(110)의 삽입부가 삽입되어 회전할 수 있다.

한편, 제1 힌지베이스(110)와 제2 힌지베이스(120) 사이에는 베어링(151)이 개재될 수 있다. 도 1을 기준으로 설명하면, 제1 결합부(111)의 하면과, 삽입부(112)의 측면을 모두 지지할 수 있는 T자형 베어링(151)을 개재할 수 있다.

삽입부(112)의 하면과 제2 힌지베이스(120) 사이에는 T자형 베어링(151) 또는 와셔(152) 등을 통하여 소정의 간극(159)을 형성함으로써 베어링을 개재하지 않고도 안정적인 운동을 유지할 수 있다.

제2 힌지베이스(120) 내부에는 추후 설명할 마찰차부(130)의 일부 또는 전부가 수용될 수 있는 수용부(124)가 형성될 수 있다. 수용부(124)는 수용되는 마찰차부(130)의 형상에 따라 그에 상응하도록 형성될 수 있다.

제2 힌지베이스(120)에, 제1 힌지베이스(110)에 형성되는 가이드 홈(113)에 대응하는 가이드 돌기(123)가 형성될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

도 6은 도 2의 마찰차부를 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 2의 마찰차부를 나타내는 평면도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 볼트머리(132a), 볼트몸체(132b), 마찰너트(134), 플레이트(136), 결합공(135), 와셔(137, 138)가 도시되어 있다.

마찰차부(130)는 마찰차 구조를 통하여 본 실시예에 따른 스위블 구동 장치가 자동모드 및 수동모드의 작동을 구현할 수 있도록 하는 수단이다.

본 실시예에 따른 스위블 구동 장치에 있어서, 마찰차부(130)는 마찰볼트(132)와 마찰너트(134) 및 이들 사이에 개재되는 플레이트(136)로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 와셔(137, 138)가 더 사용될 수 있다.

마찰볼트(132)는 볼트머리(132a)와 볼트몸체(132b)로 이루어질 수 있다. 볼트몸체(132b)는 이하에서 설명할 플레이트(136)를 관통하며, 볼트머리(132a)와 플레이트(136)가 서로 접촉하게 되어 마찰을 일으킬 수 있게 된다. 이 때 마찰의 정도를 조절하기 위하여 볼트머리(132a)와 플레이트(136) 사이에 와셔(138)를 개재할 수도 있다.

볼트머리(132a)의 상면에는 기어드 모터(160)의 출력샤프트를 수용하는 샤프트수용부가 형성될 수 있다. 출력샤프트가 샤프트수용부에 수용되고, 핀(156) 등을 통하여 출력샤프트와 샤프트수용부를 결합함으로써 출력샤프트와 마찰볼트(132)는 일체로 회전할 수 있게 된다.

플레이트(136)는 도넛 형상으로 이루어지며, 마찰볼트(132)의 볼트몸체(132b)에 의해 관통될 수 있다. 이로써 볼트머리(132a)의 하면과, 플레이트(136)의 상면이 접촉할 수 있게 되어 마찰을 일으킬 수 있게 된다.

또한, 플레이트(136)를 관통한 볼트몸체(132b)의 단부에는 마찰너트(134)가 결합되어 플레이트(136)를 단속할 수 있게 되는 것은 물론, 플레이트(136)의 하면과 마찰너트(134)의 상면이 접촉할 수 있게 되어, 플레이트(136)의 상면에서와 마찬가지로 마찰을 일으킬 수 있게 된다. 이 때에도, 마찰의 정도를 조절하기 위하여 플레이트(136)와 마찰너트(134) 사이에 와셔(137)를 개재할 수 있으며, 필요에 따라 복수개의 와셔를 사용할 수도 있다.

플레이트(136)의 상면 및 하면에서 발생하는 마찰뿐만 아니라, 플레이트(136)와 플레이트(136)를 관통하는 볼트몸체(132b) 사이에도 마찰이 발생할 수도 있다.

이러한 마찰차 구조를 통해 마찰차부(130)가 갖게 되는 최대정지마찰토크는 기어드 모터(160)가 갖는 구동필요토크보다 큰 것이 좋다. 여기서 최대정지마찰토크란 마찰차부(130)의 최대정지마찰력에 의해 발생하는 토크를 말하며, 기어드 모터(160)의 구동필요토크란 모터에 전원이 공급되어 모터가 구동되는 데에 필요한 최소한의 토크를 말한다. 이를 위하여, 앞서 설명한 바와 같이, 마찰차부(130)에 와셔 등을 개재하는 방법을 이용할 수 있고, 이 밖에 마찰이 발생하는 면을 표면 처리하는 방법을 이용할 수도 있다.

다른 한편, 마찰차부(130)가 갖게 되는 최대정지마찰토크는 기어드 모터(160)가 갖는 홀딩토크(holding torque)보다 작은 것이 좋다. 기어드 모터(160)의 홀딩토크란 작동하고 있지 않은 상태인 기어드 모터(160)의 출력샤프트를 외력을 통하여 회전시킬 수 있는 최소한의 토크를 말한다. 홀딩토크는 모터(162) 내부 코일의 권선 수를 변경하는 방법, 또는 기어박스(164) 내부에 존재하는 기어 사이의 마찰력을 조절하는 방법 등을 통하여 조절할 수 있다. 이는 본 실시예에 따른 스위블 구동 장치의 수동모드 작동을 가능케 하기 위한 것으로서, 구체적인 작동에 대해서는 추후에 설명하도록 한다.

본 실시예에서는, 도넛 형상의 플레이트(136)를 제시하면서, 플레이트(136)와 와셔(137, 138)를 구별하였으나, 와셔 자체가 플레이트로서의 기능을 수행할 수도 있고, 복수 개의 와셔를 이용하여 플레이트를 이룰 수도 있다.

기어드 모터로부터 발생한 동력이 효율적으로 전달될 수 있도록 하기 위하여, 회전운동을 하는 제1 힌지베이스와 기어드 모터 및 마찰차부가 동심축을 갖도록 배치할 수 있다. 동심축을 갖도록 배치되는 경우 동력이 전달되는 과정에서 발생할 수 있는 에너지 결손을 최소화시킬 수 있어 시스템의 효율을 증대시킬 수 있기 때문이다.

이상 본 발명의 일 실시예에 따른 스위블 구동 장치의 구조에 대해 설명하였으며, 다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 스위블 구동 장치의 작동에 대해 설명하도록 한다.

본 실시예에 따른 스위블 구동 장치는 자동모드와 수동모드 두 가지 작동이 모두 가능하다. 먼저 수동모드에 대해 설명하도록 한다.

사용자가 마찰차부(130)의 부하 즉, 마찰토크 이상의 힘으로 TV(10)를 회전시키면, 마찰차부(130)에서 슬립(slip)이 발생하게 된다. 다만, 기어드 모터(160)의 홀딩토크가 마찰차부(130)의 부하 즉 최대정지마찰토크보다 크기 때문에, 기어 드 모터(160)가 별도의 자체적인 동작을 하지는 않게 된다. 결국, 기어드 모터(160)와 제1 힌지베이스(110)는 마찰차부(130)를 따라 같이 회전하게 되며, 이로써 TV(10)는 회전할 수 있다.

사용자가 기어드 모터(160)의 홀딩토크 이상의 힘으로 TV(10)를 회전시키더라도, 마찰차부(130)에서 슬립이 발생하게 되므로, 기어드 모터(160)에는 홀딩토크 이상의 힘이 가해질 수 없기 때문에 모터가 파손되지 않을 수 있다.

사용자가 마찰차부(130)의 최대정지마찰토크보다 작은 크기의 힘을 가하는 경우에는 모터의 작동은 물론 마찰차부에서의 슬립 역시 발생하지 않게 되므로, TV(10)는 회전하지 않게 된다.

다음으로 자동모드에 대해 설명하도록 한다. 자동으로 기어드 모터(160)를 구동시키면 마찰차부(130)의 부하 즉, 최대정지마찰토크가 기어드 모터(160)의 구동필요토크보다 크기 때문에 마찰차부(130)에서 슬립이 발생하지 않아 마찰차부(130)는 기어드 모터(160)의 회전을 따라 같이 회전하게 된다. 즉 기어드 모터(160)의 제어로 제1 힌지베이스(110) 및 TV(10)의 움직임을 제어할 수 있게 되는 것이다.

회전 시에 발생할 수 있는 백래시(Backlash) 현상은 베어링(151)에서 발생하는 마찰을 이용함으로써 해결할 수 있다. 즉, 베어링에서 발생하는 마찰력이 백래시를 유발하는 힘보다 크도록 설계함으로써 백래시 현상을 방지할 수 있는 것이다.

자동모드에서 회전 한계가 설정되지 않은 경우, 기어드 모터(160)의 회전과 일체로 제1 힌지베이스(110) 및 TV(10)가 회전하던 중 구조적으로 이동범위를 한정 하는 가이드 돌기(123) 및 가이드 홈(113)에 의해 마찰차부(130)는 회전을 방해하는 외력을 받게 된다. 회전을 방해하는 외력에 상응하는 토크가 마찰차부(130)의 최대정지마찰토크보다 큰 경우 마찰차부(130)에서 슬립이 발생한다.

따라서, 이러한 슬립을 방지하기 위해 본 실시예에서 가이드 돌기(123) 및 가이드 홈(113)에 의해 한정되는 이동범위에 따라 입력 펄스의 한계 수에 상응하는 회전 한계를 설정하고, 상술한 제어부(140) 내의 메모리 또는 외부의 저장 장치에 저장하도록 한다.

제어부(140)에 의해 기어드 모터(160)와 결합된 제1 힌지베이스(110)를 자동모드로 회전시키는 경우, 가이드 홈(113) 내에 삽입된 가이드 돌기(123)가 기계적으로 접촉하는 순간 설정된 회전 한계에 도달하게 되며, 제어부(140)는 더 이상 입력 펄스를 입력받지 않거나 인식하지 않으므로 기어드 모터(160)의 동작을 정지시키고 제1 힌지베이스(110) 및 TV(10)의 회전을 정지시킨다. 따라서, 자동모드일 때 마찰차부(130)에서의 슬립을 방지함으로써 마찰차부(130)의 수명에 영향이 없도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스위블 구동 장치는 정밀한 위치 제어가 가능한 모터와 마찰차 구조를 이용함으로써 자동 및 수동 스위블이 모두 가능하다.

또한, 빈번하게 사용되는 자동모드에서 마찰차에서의 슬립을 방지함으로써 마모를 줄여 수명을 연장시키는 것이 가능하다.

상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

연결된 제1 바디와 제2 바디가 서로 스위블 가능하도록 한 스위블 구동 장치에 있어서,

상기 제1 바디와 결합되는 제1 힌지베이스;

입력 신호 값에 상응하는 회전량을 갖도록 하는 구동 신호를 생성 출력하는 제어부;

상기 제1 힌지베이스와 결합되고, 상기 구동 신호를 입력받아 이에 상응하는 회전 동력을 발생시키며, 상기 발생된 회전 동력을 전달하기 위한 출력샤프트를 포함하는 모터;

상기 제2 바디와 결합되는 제2 힌지베이스; 및

상기 제2 힌지베이스와 결합되며, 일단부는 상기 출력샤프트와 결합되는 마찰차부

를 포함하는 스위블 구동 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 모터의 회전에 따라 발생하는 역기전력을 감지하는 감지부를 더 포함하되,

상기 제어부는 상기 감지부에서 감지한 상기 역기전력의 수를 이용하여 상기 모터의 실제 회전량을 판단하고, 상기 입력 신호 값과 상기 모터의 실제 회전량을 비교하여 상기 모터를 계속 회전시키거나 또는 상기 모터를 정지시키는 상기 구동 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 스위블 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 입력 신호는 하나 이상의 입력 펄스를 포함하며,

상기 제어부는 상기 입력 펄스 하나에 상응하여 미리 정해진 기준 회전량만큼 상기 모터가 회전하도록 하는 상기 구동 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 스위블 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 모터로는 기어박스가 결합된 기어드 모터(geared motor)가 이용되되, 상기 기어박스의 회전 한계는 미리 설정되어 있으며,

상기 제어부는 상기 회전 한계에 상응하는 상기 입력 펄스의 한계 수를 초과하는 입력 펄스에 대해서는 상기 구동 신호를 생성하지 않는 것을 특징으로 하는 스위블 구동 장치.
제5항에 있어서,

상기 제1 힌지베이스와 상기 제2 힌지베이스는 삽입 결합되며,

상기 제1 힌지베이스와 상기 제2 힌지베이스 중 어느 하나에는 가이드 돌기가 형성되고 나머지 하나에는 상기 가이드 돌기에 상응하여 상기 가이드 돌기의 이동범위를 한정하는 가이드 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스위블 구동 장치.
제6항에 있어서,

상기 가이드 돌기의 이동범위는 상기 기어박스의 회전한계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위블 구동 장치.
제4항에 있어서,

상기 기준 회전량을 회전하는 데에 걸리는 시간과 상기 입력 펄스의 주파수는 서로 동기화되어 있는 것을 특징으로 하는 스위블 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 마찰차부의 최대정지마찰토크는 상기 모터의 구동필요토크보다 큰 값을 갖도록 설계되는 것을 특징으로 하는 스위블 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 마찰차부의 최대정지마찰토크는 상기 모터의 홀딩토크보다 작은 값을 갖도록 설계되는 것을 특징으로 하는 스위블 구동 장치.