KR101576262B1

KR101576262B1 - 2축 김발장치

Info

Publication number: KR101576262B1
Application number: KR1020150091023A
Authority: KR
Inventors: 박장식; 송덕기
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2015-12-09

Abstract

본 발명은 제1 하우징; 제1 방향으로 상기 제1 하우징에 축결합하는 제1 회전체와, 상기 제1 회전체의 축중심과 동심축으로 정렬되게 상기 제1 하우징에 결합하여 상기 제1 회전체를 회전시키는 제1 모터부를 포함하는 제1 직구동부; 상기 제1 회전체에 결합하는 제2 하우징; 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 상기 제2 하우징에 축결합하는 제2 회전체와, 상기 제2 회전체의 축중심과 동심축으로 정렬되게 상기 제2 하우징에 결합하여 상기 제2 회전체를 회전시키는 제2 모터부를 포함하는 제2 직구동부를 포함하는 2축 김발장치를 제공하여, 회전 방향이 상이한 2개의 회전체를 마련하고 각각의 회전체에 바로 연결되는 2개의 직구동부를 구비하여, 구조를 단순화함으로써, 장치를 소형화하고 조립성을 향상시키는 유리한 효과를 제공한다.

Description

2축 김발장치{TWO-AXIS GIMBAL}

본 발명은 2축 김발장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 모터로 구동되는 2축 김발장치에 관한 것이다.

일반적으로, 무선통신에 이용되는 전파의 송수신을 위해 사용되는 안테나에는 여러가지 종류가 있다. 그 중에서도 파라볼라 형태의 주반사기와 볼록형 부반사판으로 구성되는 안테나를 카세그레인 안테나(Cassegrain antenna)라고 칭하고, 그 주반사기와 오목형 부반사판으로 구성되는 안테나를 그레고리언 안테나(Gregorian antenna)라 칭한다.

카세그레인 안테나의 특징은 전파를 방사하는 피드혼과 그 하부에 위치하는 송수신기가 직결되어 있기 때문에 급전계 전송 손실이 적다. 또한 초점 거리가 짧고 반사기에서 높은 이득이 얻어지며, 전파가 전방을 향하여 방사되어 측면이나 후방에서 누설이 되는 사이드 로브(side lobe)가 극히 적다. 따라서 공간을 향해 방사하는 경우, 부반사판으로부터의 누설 전력이 천체인 공중을 향하기 때문에 대지 반사파를 적게 받는 특성으로 인해 위성통신 지구국용의 고이득, 저잡음 안테나로 사용되고 있다.

이러한 카세그레인 안테나는 안테나 중심을 지나는 급전부로 인해 안테나의 중심에 구멍이 있다. 이 구멍의 크기를 최소화 하기 위해서는 김발(GIMMAL)의 회전 중심과 안테나의 변곡점이 일치시키야 한다.

때문에, 카세그레인 안테나는 링크 타입의 김발을 일반적으로 사용한다.

또는 대한민국 등록특허 10-1170221호(2012.07.25. 공개, 이하, 본 문헌이라 한다.)에서 개시한 다축 구동 김발 장치와 같이. 단일 모터의 구동력을 복수 개의 구동동력전달부를 통해 구동부에 전달하는 구성을 기재하고 있다.

그러나 이러한 구성은 구조가 복잡하고 조립성이 떨어지며 전체 크기가 커지는 문제점 있다.

이에, 본 발명은 구조가 간단하며 제어가 용이한 2축 김발 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1 하우징과, 제1 방향으로 상기 제1 하우징에 축결합하는 제1 회전체와, 상기 제1 회전체의 축중심과 동심축으로 정렬되게 상기 제1 하우징에 결합하여 상기 제1 회전체를 회전시키는 제1 모터부를 포함하는 제1 직구동부와, 상기 제1 회전체에 결합하는 제2 하우징 및 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 상기 제2 하우징에 축결합하는 제2 회전체와, 상기 제2 회전체의 축중심과 동심축으로 정렬되게 상기 제2 하우징에 결합하여 상기 제2 회전체를 회전시키는 제2 모터부를 포함하는 제2 직구동부를 포함하는 2축 김발장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 모터부는 상기 제1 회전체에 결합하는 스테이터와, 상기 스테이터 내측에 배치되는 중공형 로터와, 상기 로터의 내측에 결합되어 상기 제1 축부에 결합하는 베어링을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 모터부는 상기 제2 하우징에 결합하는 스테이터와, 상기 스테이터 내측에 배치되는 중공형 로터와, 상기 로터의 내측에 결합되어 상기 제2 축부에 결합하는 베어링을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 스테이터는 둘레에 제1 플랜지가 형성되고, 상기 베어링의 둘레에는 제2 플랜지가 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 하우징은 환형의 프레임으로 형성되고, 상기 제2 하우징은 장방형의 프레임으로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 로터에는 상기 제2 플랜지를 관통하는 체결부재가 체결되는 체결홀이 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 하우징 또는 제2 하우징에 결합한 상태에서 상기 체결홀과 정렬 배치되는 동심유지홀이 형성된 동심유지부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 모터부와 상기 제1 하우징 사이에는 예압 조정용 쉼(shim)이 개재될 수 있다.

바람직하게는, 상기 스테이터는 브러시가 탈착 가능하게 삽입되어 설치될 수 있다.

바람직하게는, 한 쌍의 상기 브러시는 상기 스테이터의 중심을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 회전체의 상면에 안테나가 장착될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 회전체의 중심부의 두께는 상기 회전체의 양단부의 두께보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전 방향이 상이한 2개의 회전체를 마련하고 각각의 회전체에 바로 연결되는 2개의 직구동부를 구비하여, 구조를 단순화함으로써, 장치를 소형화하고 조립성을 향상시키는 유리한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 2개의 회전체를 각각 연결된 모터를 통해 독립적으로 회전시킴으로써, 장치의 제어를 용이하게 할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로터와 하우징에 결합하여 각각의 회전체의 축중심을 정렬시키는 동심유지부를 구비하여, 장치 제어의 정밀성을 향상시키는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 2축 김발장치를 도시한 도면,
도 2는 제1 모터부와 제2 모터부를 도시한 도면,
도 3은 베어링과 로터를 도시한 도면,
도 4는 도 3에서 도시한 베어링이 조립된 로터를 도시한 도면,
도 5는 제2 하우징과 제2 직구동부를 도시한 도면,
도 6은 제2 회전체와 제2 모터부의 결합 구조를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

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.

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

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 2축 김발장치를 도시한 도면이다. 도 1은 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 2축 김발장치는 제1 하우징(100)과, 제1 직구동부(200)와, 제2 하우징(300)와, 제2 직구동부(400)를 포함할 수 있다. 2축 김발장치에는 안테나(10)와 반사판(20)이 마운팅될 수 있으며, 안테나(10)의 중심에는 급전부(30)가 배치될 수 있다.

제1 하우징(100)은 제1 직구동부(200)가 회전 가능하게 결합하는 곳으로, 2축 김발장치의 외형을 이룬다. 일례로서, 제1 하우징(100)은 환형의 프레임 형태로 실시될 수 있다. 제1 하우징(100)의 내측 공간은 제1 직구동부(200)와 제2 직구동부(400)가 움직이는 공간을 제공한다.

제1 직구동부(200)는 제1 회전체(210)와 제1 모터부(220)를 포함할 수 있다.

제1 회전체(210)는 제1 하우징(100)에 회전 가능하게 결합할 수 있다. 구체적으로, 제1 회전체(210)는 장방형으로 프레임 형태로 실시될 수 있으며 제1 방향을 기준으로 제1 하우징(100)에 축결합할 수 있다. 제1 회전체(210)에는 급전부(30)가 설치될 수 있다.

제1 모터부(220)는 제1 회전체(210)를 회전시키는 역할을 한다. 제1 모터부(220)는 회전 중심이 제1 회전체(210)의 축중심과 정렬되도록 직결되어 회전력을 제1 회전체(210)에 직접 전달하게 된다. 이러한 제1 모터부(220)는 2개가 마련될 수 있으며 제1 하우징(100)에 고정된 상태로 제1 회전체(210)의 양 단부에 각각 연결될 수 있다.

이러한 제1 모터부(220)는 제2 직구동부(400)의 제2 모터부(420)의 구성과 동일한 바, 도 2를 참조하여 같이 설명한다.

도 2는 제1 모터부와 제2 모터부를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 제1 모터부(220) 또는 제2 모터부(420)는 스테이터(221,421)와, 로터(222,422)와, 베어링(223,423)과, 브러시(224,424)를 포함할 수 있다.

스테이터(221,421)와 로터(222,422)는 회전 자계를 형성하는 전기적 상호 작용을 통해 회전력을 발생시킨다. 스테이터(221,421)와 로터(222,422)에는 코일 또는 마그넷이 설치될 수 있다.

스테이터(221,421)에는 제1 회전체(210)에 결합하는 제1 플랜지(221a)가 형성될 수 있다. 제1 모터부(220)는 일반적인 모터와 달리 하우징이 없는 구성으로 스테이터(221,421)는 제1 플랜지(221a)를 통해 제1 회전체(210)에 결합한다. 스테이터(221,421)의 내측에는 로터(222,422)가 배치될 수 있다. 로터(222,422)는 내측이 비어 있는 중공 형태로 실시될 수 있다.

스테이터(221,421)에는 탈착 가능하게 브러시(224,424)가 설치될 수 있다. 브러시(224,424)는 외부로 전원을 공급받는 역할을 한다. 이러한 브러시(224,424)는 스테이터(221,421)의 중심을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.

로터(222,422)는 샤프와 결합하는 일반적인 로터와 달리 비어 있는 내측 공간에 베어링(223,423)이 결합되고, 베어링(223,423)에는 제1 회전체(210)이나 제2 회전체(410)에서 돌출 형성된 회전축 돌기(도 6의 411)가 삽입될 수 있다. 로터(222,422)가 회전 자계에 의해 회전하면, 로터(222,422)와 연결된 제1,2 회전체(210,410)가 회전한다.

도 3은 베어링과 로터를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에서 도시한 베어링이 조립된 로터를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 로터(222,422)의 내부에는 베어링(223,423)이 결합될 수 있다. 베어링(223,423)의 둘레에는 제2 플랜지(223a,423a)가 형성될 수 있다. 제2 플랜지(223a,423a)에는 로터(222,422)와 결합을 위한 체결홀(223b,423b)가 형성될 수 있다. 볼트와 같은 체결부재가 체결홀(223b,423b)에 삽입되어 로터(222,422)에 형성된 체결홀(도 2의 222a,422a)에 결합되어 로터(222,422)와 베어링(223,423)이 결합될 수 있다.

도 4를 참조하면, 로터(222,422)의 내부에 베어링(223,423)이 설치된 상태로 로터 조립체가 구성된다.

도 5는 제2 하우징과 제2 직구동부를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 제2 하우징(300)은 제2 직구동부(400)가 회전 가능하게 결합하는 곳이다. 일례로서, 제2 하우징(300)은 장방형의 프레임 형태로 실시될 수 있다. 제2 하우징(300)의 내측 공간은 제4 직구동부(400)가 움직이는 공간을 제공한다.

제2 하우징(300)은 제1 회전체(210)의 길이 방향과 수직한 방향으로 배치되어 제1 회전체(210) 위에 마운팅될 수 있다.

제2 직구동부(400)는 제2 회전체(410)와 제2 모터부(420)를 포함할 수 있다.

제2 회전체(410)는 제2 하우징(300)에 회전 가능하게 결합할 수 있다. 구체적으로, 제2 회전체(240)는 장방형으로 프레임 형태로 실시될 수 있으며 제1 방향과 수직인 제2 방향을 기준으로 제2 하우징(300)에 축결합할 수 있다. 제2 회전체(410) 위에는 안테나(10)가 마운팅될 수 있다.

제2 회전체(410)는 안테나(10)의 안정적인 마운팅을 위해, 길이 방향을 기준으로 중심부의 두께(t1)가 양 단부의 높이(t2)보다 작게 형성될 수 있다. 일례로서, 제2 회전체(410)의 상단은 길이 방향을 기준으로 중심부를 향하여 오목하게 형성될 수 있다.

도 6은 제2 회전체와 제2 모터부의 결합 구조를 도시한 도면이다.

제2 모터부(420)는 제2 회전체(410)의 양 단부에 연결된다.

도 6을 참조하면, 제2 회전체(410)의 양 단부에는 회전축 돌기(411)가 형성되고, 이 회전축 돌기(411)가 베어링(423)에 결합됨으로써, 제2 모터부(420)의 회전력이 제2 회전체(410)에 직접 전달된다. 회전축 돌기(411)는 제2 회전체(410)의 회전중심에 형성되어 제2 모터부(420)의 회전축과 제2 회전체(410)의 회전 중심이 정렬된다.

도면에는 도시하지 않았으나, 제1 회전체(210)와 제1 모터부(220) 또한, 제2 모터부(420)와 제2 회전체(410)와 결합 구성과 동일한 구성으로 실시될 수 있다.

이렇게 제1 회전체(210)와 제2 회전체(410)가 제1 모터부(220)와 제2 모터부(420)와 직접 연결되기 때문에, 일 실시예에 따른 2축 김발장치는 장치 구성이 간소하고 제어가 용이한 이점이 있다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 제1 하우징(100) 또는 제2 하우징(300)에는 동심유지부(500)가 결합될 수 있다. 동심유지부(500)는 제1 하우징(100)의 외측면 또는 제2 하우징(300)의 외측면에 부착된 상태로 제1 회전체(210)와 제1 모터부(220)의 회전축을 정렬시키고, 제2 회전체(410)와 제2 모터부(420)의 회전축을 정렬시키는 역할을 한다. 이러한 동심유지부(500)에는 각각 제1 하우징(100)과 제2 하우징(300)에 결합된 상태에서 로터(222,422)의 체결홀(222a,422a)과 정렬배치되는 동심유지홀(510)이 형성될 수 있다.

도 5를 참조히면, 제2 모터부(420)와 제2 하우징(300) 사이에는 예압 조정용 쉼(shim)(600)이 개재될 수 있다. 예압 조정용 쉼(600)은 제2 직구동부(400)의 길이를 조절하는 요소이다. 제2 회전체(410)의 양 단부에 형성된 제2 모터부(420)의 단부 사이의 거리를 L1이라고 하고, 제2 회전체(410)의 내측면을 기준으로 양 단부의 길이를 L2라 할 때, 이상적으로 L1이 L2와 동일 할 때, 베어링 예압이 가장 이상적이라 볼 수 있다.

만약, L1과 L2가 상이하면, 예압 조정용 쉼(600)의 두께를 조절하여 베어링(223,423)의 예압을 조절하게 된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 2축 김발장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 제1 하우징
200: 제1 직구동부
210: 제1 회전체
220: 제1 모터부
221,421: 스테이터
222,422: 로터
223,423: 베어링
224,424: 브러시
300: 제2 하우징
400: 제2 직구동부
410: 제1 회전체
420: 제2 모터부
500: 동심유지부
600: 예압 조정용 쉼

Claims

제1 하우징;
제1 방향으로 상기 제1 하우징에 축결합하는 제1 회전체와, 상기 제1 회전체의 축중심과 동심축으로 정렬되게 상기 제1 하우징에 결합하여 상기 제1 회전체를 회전시키는 제1 모터부를 포함하는 제1 직구동부;
상기 제1 회전체에 결합하는 제2 하우징; 및
상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 상기 제2 하우징에 축결합하는 제2 회전체와, 상기 제2 회전체의 축중심과 동심축으로 정렬되게 상기 제2 하우징에 결합하여 상기 제2 회전체를 회전시키는 제2 모터부를 포함하는 제2 직구동부;
를 포함하되,
상기 제1 모터부는 상기 제1 회전체에 결합하는 스테이터와, 상기 스테이터 내측에 배치되는 중공형 로터와, 상기 로터의 내측에 결합되어 상기 제1 축부에 결합하는 베어링을 포함하고,
상기 제2 모터부는 상기 제2 하우징에 결합하는 스테이터와, 상기 스테이터 내측에 배치되는 중공형 로터와, 상기 로터의 내측에 결합되어 상기 제2 축부에 결합하는 베어링을 포함하며,
상기 스테이터는 둘레에 제1 플랜지가 형성되고, 상기 베어링의 둘레에는 제2 플랜지가 형성되는 2축 김발장치.
삭제
삭제
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제1 하우징은 환형의 프레임으로 형성되고, 상기 제2 하우징은 장방형의 프레임으로 형성되는 2축 김발장치.
제5 항에 있어서,
상기 로터에는 상기 제2 플랜지를 관통하는 체결부재가 체결되는 체결홀이 형성되는 2축 김발장치.
제6 항에 있어서,
상기 제1 하우징 또는 제2 하우징에 결합한 상태에서 상기 체결홀과 정렬 배치되는 동심유지홀이 형성된 동심유지부를 더 포함하는 2축 김발장치.
제7 항에 있어서,
상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 모터부와 상기 제1 하우징 사이에는 예압 조정용 쉼(shim)이 개재되는 2축 김발장치.
제8 항에 있어서,
상기 스테이터는 브러시가 탈착 가능하게 삽입되어 설치되는 2축 김발장치.
제9 항에 있어서,
한 쌍의 상기 브러시는 상기 스테이터의 중심을 기준으로 대칭되게 배치되는 2축 김발장치.
제10 항에 있어서,
상기 제2 회전체의 상면에 안테나가 장착되는 2축 김발장치.
제11 항에 있어서,
상기 제2 회전체의 중심부의 두께는 상기 회전체의 양단부의 두께보다 작게 형성되는 2축 김발장치.