KR101761596B1 - 모듈 어셈블리 - Google Patents

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김석중
손윤
오상훈
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Abstract

본 발명은 모듈 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 모듈을 포함하는 모듈 어셈블리로서, 상기 모듈은, 다각형 형상의 평면을 갖는 다면체인 하우징; 상기 하우징의 코너의 일 측면에 제공되고, 선택적으로 돌출 가능한 핀; 상기 핀이 이동 가능하게 설치되는 핀 설치부; 상기 하우징의 코너의 타 측면에 제공되고, 다른 모듈의 핀이 삽입되는 핀 수용부; 및 상기 핀 설치부와 상기 핀 수용부 사이에 설치되고, 상기 핀 설치부에 제공된 상기 핀과, 상기 핀 수용부에 수용되는 상기 다른 모듈의 핀에 모두 자력을 미칠 수 있는 자석을 포함하는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.

Description

모듈 어셈블리{MODULE ASSEMBLY}
본 발명은 모듈 어셈블리에 관한 것이다.
최근 교육, 취미, 연구, 생산 등을 목적으로 하는 다양한 모듈 기반 제작 도구들이 제안되고 있다. 이러한 제작 도구들에 포함된 모듈들은 각각 특정한 기능을 수행할 수 있으며, 모듈들끼리 서로 연결 되어 모듈 어셈블리를 형성할 수 있도록 제공된다. 이때, 각각의 모듈은 서로 전기적으로도 연결되어 에너지, 신호, 데이터 등을 주고 받을 수 있도록 제공될 수도 있다. 사용자는 제공된 매뉴얼 또는 스스로 창작한 방식에 따라 모듈들을 조립하여 특정한 목적을 수행하는 모듈 어셈블리를 제작할 수 있다.
이러한 모듈들은 일반적으로 직육면체 또는 정육면체 등 소정의 입체적인 형상을 갖는 블록 형태로 제공되고 있으며, 모듈들이 서로 결합된 상태를 유지하고 전기적인 신호를 전달하기 위한 체결 구조들을 채택하고 있다.
일 예로, 특허문헌 1(US2013/0343025 A1)은 모듈들의 결합을 위해, 돌출부(protrusion)와 오목부(indentation)의 암수 결합, 이들의 맞물림 상태를 유지하는 자석, 전류를 전달하기 위한 스프링 프로브(spring probe)들을 이용하고 있다.
다른 예로, 특허문헌 2(US2015/0251104 A1)은 모듈들의 결합을 위해, 돌출결합 플러그(protruding coupling plug)와 결합 홈(coupling recess)의 암수 결합, 돌출부(protrusion)를 갖는 고리형 돌출 바(annular protruding bar)와 언더컷(undercut)을 갖는 고리형 홈(annular groove)의 암수 결합, 전기적 접촉을 위한 플러그 접촉부(plug contact)와 슬립링 접촉표면(slip ring contacts)을 이용하고 있다.
이와 같은 종래 기술들은 다음과 같은 문제가 있다.
우선, 종래의 모듈들은 모듈간 결합을 위해 어느 하나의 모듈로부터 돌출된 부재를 포함하고 있는데, 이러한 돌출된 부재는 모듈의 외부에 늘 노출되어 있으므로 외부의 충격에 의해 쉽게 파손될 수 있다는 문제가 있다.
또한, 모듈들 사이의 결합 방향이 항상 어느 하나의 모듈의 돌출된 부재가 다른 하나의 모듈의 홈에 끼워지는 방향으로 한정된다는 문제가 있다. 이는 필연적으로 모듈들의 결합에 순서를 낳게 되며, 순서가 잘못되는 경우에는 모듈들을 새로 조립해야 한다는 불편함이 있다.
또한, 모듈들 사이의 정확한 결합을 위해서는 사용자가 직접 돌출된 부재를 홈에 정렬하는 작업이 먼저 선행되어야 한다는 불편함이 있다.
또한, 모듈들 사이의 결합을 유지시키는 자석이 모듈의 외부로 노출되어 있어, 자석이 빠지거나 손상될 수 있다는 위험이 있다.
특허문헌 1: 미국공개특허 US2015/0251104 A1(2015.09.10. 공개) 특허문헌 2: 미국공개특허 US2013/0343025 A1(2013.12.26. 공개)
본 발명의 일 실시예는 모듈들 사이의 결합을 위한 핀의 파손을 예방할 수 있는 모듈 어셈블리 및 커넥터 및 전자 장치를 제공하고자 한다.
또한, 별도의 정렬 작업 없이도 모듈들이 정위치에서 조립될 수 있는 모듈 어셈블리 및 커넥터 및 전자 장치를 제공하고자 한다.
또한, 모듈들 사이의 결합을 유지시키는 자석의 파손을 예방할 수 있는 모듈 어셈블리 및 커넥터 및 전자 장치를 제공하고자 한다.
또한, 결합 순서에 관계없이 모듈들을 조립할 수 있는 모듈 어셈블리 및 커넥터 및 전자 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 모듈을 포함하는 모듈 어셈블리로서, 상기 모듈은, 다각형 형상의 평면을 갖는 다면체인 하우징; 상기 하우징의 코너의 일 측면에 제공되고, 선택적으로 돌출 가능한 핀; 상기 핀이 이동 가능하게 설치되는 핀 설치부; 상기 하우징의 코너의 타 측면에 제공되고, 다른 모듈의 핀이 삽입되는 핀 수용부; 및 상기 핀 설치부와 상기 핀 수용부 사이에 설치되고, 상기 핀 설치부에 제공된 상기 핀과, 상기 핀 수용부에 수용되는 상기 다른 모듈의 핀에 모두 자력을 미칠 수 있는 자석을 포함하는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 핀 설치부와 상기 핀 수용부는 모든 상기 코너의 양측에 형성되는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 하우징은 정다각형 형상의 평면을 갖는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 코너로부터 상기 핀 및 상기 핀 수용부가 이격된 거리는 서로 대응되는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 하우징의 측면에는 다른 모듈과 전기 에너지와 전기 신호와 데이터 중 하나 이상을 주고 받기 위한 단자가 제공되는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 모듈은 제1 모듈과 제2 모듈을 포함하고, 상기 제1 모듈의 제1 자석에 인접한 상기 핀은 상기 제2 모듈의 제2 자석에 인접한 상기 핀 수용부에 삽입되고, 상기 제1 모듈의 자석은, 상기 제1 모듈의 상기 핀이 상기 핀 설치부의 내측에 수용되었을 때 상기 제1 자석으로부터 상기 핀까지의 거리(D1)가 상기 제2 자석으로부터 상기 제2 모듈의 측면까지의 거리(D2)와 상기 제1 모듈의 측면으로부터 상기 핀까지의 거리(D3)의 합보다 더 크도록 배치되는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 핀은, 헤드와 상기 헤드로부터 돌출된 돌기를 포함하고, 상기 핀 설치부는, 상기 헤드가 이동 가능한 공간을 제공하고 상기 헤드의 이동을 안내하는 헤드 가이드와, 상기 돌기가 이동 가능한 공간을 제공하고 상기 돌기의 이동을 안내하는 돌기 가이드, 및 상기 헤드 가이드와 상기 돌기 가이드의 사이에 제공되어 상기 헤드가 상기 제1 모듈의 외측으로 이탈되는 것을 방지하는 단턱을 포함하는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 핀이 돌출되어 있는 제1 상태와 핀이 수용되어 있는 제2 상태를 갖고, 핀이 삽입될 수 있는 핀 수용부를 갖는 다수 개의 모듈들과, 상기 모듈들이 결합될 수 있는 플레이트를 포함하고, 상기 모듈들 중 제1 모듈은 제2 모듈과 면대 면 결합이 가능하며 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈이 면대 면 결합될 때 상기 제1 모듈의 상기 핀은 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 전환되어 상기 제2 모듈의 상기 핀 수용부에 삽입되고, 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈의 면대 면 결합이 해제되면 상기 핀은 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 전환되는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈에 제공되어 상기 핀을 선택적으로 이동 시키는 핀 작동부를 포함하는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 핀 작동부는, 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈의 면대 면 결합하는 코너에 제공되어 상기 핀을 서로 자신을 향해 끌어 당기는 제1 자석과 제2 자석인 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 플레이트는 돌출부를 포함하고, 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈은 상기 돌출부가 끼워질 수 있는 끼움 결합부를 포함하는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 끼움 결합부는, 상기 돌출부가 삽입될 수 있는 삽입홈과, 볼트 체결홈 및 자석 중 하나 이상을 포함하는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 핀의 돌출 방향과 상기 플레이트에 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈을 끼우는 방향은 서로 수직인 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 서로 이격되게 배치된 제1 모듈과 제2 모듈; 상기 제1 모듈과 제2 모듈에 면접촉되어 결합되는 제3 모듈을 포함하고, 상기 제1 모듈과 상기 제3 모듈의 결합은, 상기 제1 모듈과 상기 제3 모듈 중 어느 하나의 모듈에 제공된 선택적으로 돌출되는 핀이 다른 하나의 모듈에 제공된 핀 수용부에 끼워짐으로써 이뤄지고, 상기 제2 모듈과 상기 제3 모듈의 결합은, 상기 제2 모듈과 상기 제3 모듈 중 어느 하나의 모듈에 제공된 선택적으로 돌출되는 핀이 다른 하나의 모듈에 제공된 핀 수용부에 끼워짐으로써 이뤄지며, 상기 핀들은 상기 제3 모듈이 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 사이에 끼워질 때 돌출되는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제3 모듈이 상기 제1 모듈 및 상기 제2 모듈에 끼워지지 않았을 때, 상기 핀들은 상기 핀들이 제공된 모듈의 내부에 수용되어 있는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈과 상기 제3 모듈은 인접한 모듈과 면접촉 하기 위한 측면을 갖고 평면상 정다각형 형상으로 형성되는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈의 상기 핀은 상기 평면상 코너를 기준으로 일 측면에 제공되고, 상기 핀 수용부는 상기 평면상 코너를 기준으로 타 측면에 제공되는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈과 상기 제3 모듈은, 결합된 상태에서 'I'자 형상, 'L'자 형상을 형성하는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제3 모듈과 연결되는 제4 모듈을 더 포함하고, 상기 제3 모듈과 상기 제4 모듈의 결합은, 상기 제3 모듈과 상기 제4 모듈 중 어느 하나의 모듈에 제공된 선택적으로 돌출되는 핀이 다른 하나의 모듈에 제공된 핀 수용부에 끼워짐으로써 이뤄지고, 상기 핀은 상기 제4 모듈이 상기 제3 모듈에 면 접촉 될 때 돌출되는 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈과 상기 제3 모듈이 결합되는 플레이트를 더 포함하고, 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈은 상기 플레이트에 미리 결합되어 있고, 상기 제3 모듈은 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈의 사이 공간으로 끼워져 상기 플레이트에 결합 가능한 모듈 어셈블리가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리 및 커넥터 및 전자 장치는 모듈들 사이의 결합을 위한 핀의 파손을 예방할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 별도의 정렬 작업 없이도 모듈들이 정위치에서 조립될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 모듈들 사이의 결합을 유지시키는 자석의 파손을 예방할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 결합 순서에 관계없이 모듈들을 조립할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리가 조립된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 제1 모듈의 내부 구조를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 제1 모듈의 코너를 확대해서 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 제1 모듈과 제2 모듈이 결합되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 A부분을 보다 자세히 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리에서, 3개 이상의 모듈이 결합되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예 따른 모듈 어셈블리의 저면을 보여주는 사시도이다.
도 8과 도 9은 도 7의 모듈이 플레이트에 조립되는 모습을 보여주는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 이하의 설명에서 제1, 제2 등과 같은 서수식 표현은 서로 동등하고 독립된 객체를 설명하기 위한 것이며, 그 순서에 주(main)/부(sub) 또는 주(master)/종(slave)의 의미는 없는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리가 조립된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 제1 모듈의 내부 구조를 보여주는 평면도이고, 도 3은 도 2의 제1 모듈의 코너를 확대해서 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리(1)는 서로 조립 가능한 복수 개의 모듈(10, 20, 30, 40)들로 구성된다.
본 실시예에서, 모듈 어셈블리(1)는 서로 조립 가능한 하나 이상의 모듈(10, 20, 30, 40)들의 집합 또는 이들이 조립된 구조체로 정의될 수 있으며, 그 목적, 종류, 형태, 모듈의 개수 등에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 모듈 어셈블리(1)는 학생이나 사용자가 모듈(10, 20, 30, 40)들을 조립하면서 전자 장치의 작동 원리를 이해할 수 있는 교육용 키트의 일부일 수 있다. 또는, 모듈 어셈블리(1)는 연구원이 특정 목적을 수행하기 위한 장치를 제작하기 위해 사용되는 연구용 키트의 일부일 수 있다. 또한, 모듈 어셈블리(1)는 사용자가 취미용으로 조립 가능한 장난감 키트의 일부일 수 있다.
본 실시예에서는 모듈 어셈블리(1)가 도 1에 도시된 것과 같이 4개의 모듈(10, 20, 30, 40)들로 구성된 것을 예로 들어 설명하며, 각각 제1 모듈(10), 제2 모듈(20), 제3 모듈(30), 및 제4 모듈(40)로 지칭하겠다.
아울러, 본 실시예에서 모듈(10, 20, 30, 40)은 (이하 "전기 신호 등"이라고 한다)을 다른 모듈 또는 외부 장치와 주고 받을 수 있도록 구성된 객체로 정의될 수 있다. 이러한 모듈(10, 20, 30, 40)들은 각각 독립적으로 구동 가능하도록 중앙처리장치(CPU), 메모리, 전원 등을 구비하거나, 다른 모듈의 제어를 받아 작동 가능한 감지 수단, 처리 수단, 구동 수단 등을 구비할 수 있다. 또한, 각각의 모듈(10, 20, 30, 40)은 독립적으로 특정한 기능을 수행하거나, 다른 모듈과의 상호 작용에 의해 특정한 기능을 수행하도록 구성될 수도 있다. 모듈(10, 20, 30, 40)들이 중앙처리장치를 구비하는 경우, 각각의 모듈별로 펌웨어가 설치될 수도 있다.
예를 들어, 본 실시예에서, 제1 모듈(10)은 리모콘 등으로부터 적외선 신호를 수신할 수 있는 적외선 센서 모듈이고, 제2 모듈(20)은 스마트폰 등과 무선 통신할 수 있는 무선 통신 모듈이고, 제3 모듈(30)은 위치를 감지하기 위한 자이로 센서 모듈이고, 제4 모듈(40)은 모터(41) 등 구동 장치를 작동시키기 위한 구동 모듈일 수 있다. 여기서, 제4 모듈(40)은 구동 장치와 케이블(42)에 의해 연결될 수도 있다. 이 경우, 모듈 어셈블리(1)는 리모콘 또는 스마트폰의 신호를 수신하여 모터(41)를 선택적으로 작동시키는 장치일 수 있다. 상기와 같은 모듈 어셈블리(1)의 구성은 하나의 예에 불과하며, 각각의 모듈은 독립적으로, 또는 다른 모듈과의 연동을 통해 임의의 기능을 수행할 수 있도록 제공될 수 있다.
모듈(10, 20, 30, 40)들은 다른 모듈과 면 접촉 가능한 복수 개의 측면을 갖는 평면이 원형 또는 다각형 형상인 입체일 수 있다. 여기서, 면 접촉은 측면의 모든 면적이 모두 접촉되는 것만을 의미하는 것은 아니며, 측면의 일부만 접촉되어 어느 하나의 모듈의 측면과 다른 모듈의 측면이 서로 마주보며 일부분이 접촉되는 것을 포함하는 의미로 이해될 수 있다.
본 실시예에서는 모듈(10, 20, 30, 40)들이 모두 동일한 크기의 정사각형 형상의 평면을 갖는 것을 예로 들어 도시하였다. 즉, 본 실시예에서의 모듈(10, 20, 30, 40)들은 4개의 측면을 갖는다. 또한, 본 실시예에서는 모듈(10, 20, 30, 40)들의 높이가 모두 동일하게 형성되어, 모듈(10, 20, 30, 40)들이 모두 동일한 크기를 갖는 직육면체인 것을 예로 설명한다.
다른 실시예로서, 모듈(10, 20, 30, 40)들은 평면 상 정삼각형, 직사각형, 정오각형 등의 다각형 형상으로 형성될 수도 있고, 특히 정다각형 형상으로 형성될 수 있다. 일부의 모듈(10, 20, 30, 40)들이 서로 다른 입체적 형상을 가질 수도 있다. 또한, 모듈(10, 20, 30, 40)들 중 일부는 뿔, 기둥 형태의 입체적 형상을 가질 수도 있다.
여기서, 제1 모듈(10)은 외관을 형성하는 하우징(11)과, 하우징(11)의 측면에 노출되어 전기 신호 등을 연결된 다른 모듈에 전달하거나 수신할 수 있는 단자(107)와, 하우징(11)의 외부로 선택적으로 돌출되는 핀(180)이 제공된 핀 설치부(150) 및 다른 모듈의 핀이 삽입되는 핀 수용부(160)를 포함할 수 있다.
하우징(11)은 본 실시예에서 평면이 정사각형인 직육면체 형상으로 형성된 케이스로서, 내부의 구성품들을 보호한다. 일 예로, 하우징(11)은 도 1에 도시된 것처럼 상부 케이스(11a)와 하부 케이스(11b)가 결합되는 형태로 제공될 수 있다. 하우징(11)을 구성하는 방법은 필요에 따라 상부 케이스(11a)와 하부 케이스(11b)가 일체로 형성되거나, 더 많은 부분으로 나뉘어 조립되거나, 다른 방향으로 분할되어 조립될 수 있다.
단자(107)는 전기 신호 등을 연결된 다른 모듈에 전달하거나 다른 모듈로부터 받을 수 있으며, 일 예로, 하우징(11)의 내부에 제공된 기판(102)으로부터 전기 신호 등을 전달받아 단자(107)에 접촉된 다른 모듈의 단자로 전달할 수 있다. 단자(107)는 다수개의 접촉 점이나 연결 핀을 가질 수 있으며, 이는 전기 신호 등의 전달방법, 표준화된 규격 등에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 단자(107)는 핀(180), 핀 설치부(150), 핀 수용부(160)와 한 셋트를 이루어 하우징(11)의 일 측면에 배치될 수 있다. 구체적으로, 단자(107)는 핀(180)과 핀 수용부(160) 사이에 배치될 수 있으며, 다른 모듈의 핀과 핀 수용부 사이에 배치된 단자에 접촉될 수 있다.
본 실시예에서는 하우징(11)의 모든 측면에 단자(107)가 제공되는 것을 예로 들었으나, 실시예에 따라서는 단자(107)가 형성되지 않은 측면이 존재할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 하부 케이스(11b)는 외형 및 내부 구조를 형성하는 프레임(100), 프레임(100)의 내측에 제공되는 기판(102), 기판(102)에 설치되는 프로세서(104)를 포함할 수 있다.
프레임(100)은 하우징(11)의 일부 또는 전부를 구성하는 구조물로서, 하우징(11)의 일부 또는 전부의 외형을 형성하고, 내부에 각종 부품이 설치되기 위한 공간과 구조를 제공할 수 있다. 본 실시예에서 프레임(100)은 하우징(11)의 하부 케이스(11b)를 형성하는 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에서 프레임(100)은 사각형 형상으로 형성되며, 4개의 코너(corner, 101)를 갖는다.
기판(102)에는 제1 모듈(10)의 기능을 구현하기 위한 전자 부품들(미도시)이 실장될 수 있으며, 프레임(100)의 내측 공간 중앙부에 고정 설치될 수 있다. 상술한 것처럼, 제1 모듈(10)이 적외선 센서 모듈인 경우, 하우징(11)의 일측에는 적외선 센서가 제공될 수 있으며, 기판(102)은 적외선 센서와 전기적으로 연결될 수 있다.
프로세서(104)는 제1 모듈(10)이 독립적인 펌웨어에 의해 구동되는 경우, 제1 모듈(10)을 제어하기 위해 제공될 수 있으며, 제1 모듈(10)의 기능, 성격에 따라 생략될 수도 있다. 상술한 것처럼, 제1 모듈(10)이 적외선 센서 모듈인 경우, 프로세서(104)는 적외선 센서로부터 감지된 값을 처리한 후, 다른 모듈로 전달할 수 있다.
한편, 프레임(100)의 측면에는 단자(107), 핀(180), 핀 설치부(150), 핀 수용부(160)가 제공될 수 있고, 핀 설치부(150)와 핀 수용부(160)의 사이에 제공되는 자석(140)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 단자(107)는 다른 모듈과의 전기 신호 등의 교환을 위한 통로로서 기능하며, 기판(102)으로부터 연장되는 도선(106)의 단부일 수 있다. 여기서, 단자(107)는 소정 변위 탄성 이동이 가능한 스프링 프로브(spring probe)이거나 금속판을 수 있으며, 도선(106)은 이에 연결되는 형태로 제공될 수도 있다. 단자(107)는 기판(102)으로부터 제공되는 전기 신호 등을 다른 모듈로 전달하거나, 다른 모듈로부터 전기 신호 등을 전달받아 기판(102)에 전달할 수 있다. 실시예에 따라 단자(107)는 다른 측면에 위치한 단자(107)에게 직접 전기 신호 등을 전달하도록 구성될 수도 있다.
본 실시예에서는, 단자(107)는 프레임(100)의 네 측면의 중앙부에 형성되는 것을 예로 설명하겠다. 이 경우, 모든 모듈들의 측면의 중앙부에 단자가 형성되므로, 모듈 간의 조립이 용이해진다는 장점이 있다. 또한, 단자(107)와 도선(106)은 프레임(100)의 각 측부에 복수 개 제공되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 단자(107)와 도선(106)의 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다.
핀(180)과 핀 수용부(160)는 프레임(100)의 코너(101)를 중심으로 양측에 각각 설치될 수 있다. 구체적으로, 코너(101)는 프레임(100)의 제1 모서리(101a)와 제2 모서리(101b)가 연결되는 영역으로 정의될 수 있으며, 이러한 코너(101)를 중심으로 일 측면에는 핀(180) 및 핀 설치부(150)가 제공되고, 타 측면에는 핀 수용부(160)가 제공될 수 있다.
또한, 핀(180) 및 핀 수용부(160)는 사각형 형상의 프레임(100)의 각각의 코너(101)를 중심으로 모두 배치될 수 있다. 이때, 코너(101)를 기준으로 핀(180) 및 핀 수용부(160)가 배치되는 방향은 모두 동일하게 형성된다. 예를 들어, 코너(101)를 중심으로 왼쪽에 핀 수용부(160)가 형성된 경우에는 다른 코너들에 대해서도 왼쪽에 핀 수용부가 형성될 수 있다.
여기서, 모듈들 간의 결합이 용이하게 이뤄질 수 있도록, 핀(180) 및 핀 수용부(160)가 코너(101)로부터 이격된 거리는 서로 대응되도록 형성된다.
핀(180)은 자성체로서, 헤드(182)와 헤드(182)로부터 돌출 형성된 돌기(184)로 구성될 수 있다. 일 예로, 핀(180)을 철(Fe) 성분을 포함하는 금속일 수 있다. 헤드(182)는 돌기(184)보다 넓은 단면적을 가질 수 있으며, 일 예로, 핀(180)은 'T'자 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 후술할 핀 설치부(150)의 단턱(156)에 헤드(182)의 일부가 간섭될 수 있으며, 이에 의해 핀(180)이 자력에 의해 인접한 모듈로 끌려갈 때 제1 모듈(10) 전체가 이동될 수 있으므로, 모듈 간의 결합이 자동으로 이뤄질 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
핀(180)은 하우징(11)의 외측 방향 또는 내측 방향으로 이동될 수 있도록 핀 설치부(150)에 설치된다. 즉, 제1 모듈(10)은 핀(180)이 제1 모듈(10)으로부터 돌출되어 있는 제1 상태와, 제1 모듈(10)의 내측에 수용되어 있는 제2 상태를 갖는다. 이를 위해, 핀 설치부(150)는 핀(180)의 헤드(182)가 이동 가능한 공간을 제공하고 헤드(182)의 이동을 안내하는 헤드 가이드(152)와, 핀(180)의 돌기(184)가 이동 가능한 공간을 제공하고 돌기(184)의 이동을 안내하는 돌기 가이드(154)와, 헤드 가이드(152)와 돌기 가이드(154)의 사이에 제공되어 헤드(182)가 프레임(100)의 외측으로 이탈되는 것을 방지하는 단턱(156)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 핀 설치부(150)가 헤드 가이드(152) 및 돌기 가이드(154)를 갖는 것으로 설명하나, 핀 설치부(150)의 핀(180)의 형상에 따라 다르게 구성될 수 있다.
헤드 가이드(152)와 돌기 가이드(154)는 핀(180)이 안정적으로 슬라이딩 될 수 있도록 헤드(182) 및 돌기(184)의 단면적에 대응되는 형상 및 크기로 형성될 수 있다. 돌기 가이드(154)의 일측은 프레임(100)의 외부를 향해 개구되어, 핀(180)의 이동에 따라 돌기(184)가 프레임(100)의 외부로 돌출되도록 형성된다. 본 실시예에서는, 핀(180)의 돌출 방향이 프레임(100)의 측면에 대해 수직이 되도록 핀 설치부(150)가 구성되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 핀 설치부(150)는 핀(180)의 돌출 방향과 프레임(100)의 측면이 소정의 각도를 갖도록 구성될 수도 있다.
핀 수용부(160)는 다른 모듈에서 돌출되는 핀을 수용하는 공간을 제공하며, 모듈의 외부로 돌출되는 핀의 돌기에 대응되는 폭과 깊이를 갖는 홈 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 코너(101)의 핀 설치부(150)와 핀 수용부(160)의 사이 공간에는 자석(140)이 제공된다. 자석(140)은 핀 설치부(150)에 제공된 핀(180) 및 핀 수용부(160)를 통해 제1 모듈(10)에 결합된 다른 모듈의 핀에 동시에 자력이 미칠 수 있도록 배치된다.
우선, 자석(140)은 핀(180)이 핀 설치부(150) 내부에 완전히 수용되어 있을 때뿐만이 아니라, 핀(180)이 완전히 돌출되어 있을 때에도 핀(180)에 자력을 미칠 수 있다. 즉, 핀(180)은 항상 자석(140)의 자력 범위 내에 위치된다. 여기서, 핀(180)이 핀 설치부(150) 내에 완전히 수용된 상태에서 자석(140)과 핀(180) 사이의 거리는 D1으로 표시될 수 있다. 도면에서 D1은 자석(140)과 핀(180)의 헤드(182)의 단부 사이의 거리로 표현되었으나, 이는 설명의 편의를 위해 도시한 것일 뿐이며, 실제로는 자석(140)과 핀(180) 사이에 작용하는 자력의 크기를 산정하기 위한 거리로 이해되어야 한다. 이하의 설명에서, 자석과 대상물과의 거리에 대한 설명은 모두 이와 같다.
자석(140)의 자력이 핀(180)에 미치게 제공됨으로써, 핀(180)은 자화될 수 있다. 예를 들어, 자석(140)의 핀(180)을 향하는 측면이 N극이 경우, 헤드(182) 측은 S극, 돌기(184)의 단부는 N극으로 자화될 수 있다. 이로서, 핀(180)은 자석으로서 기능할 수 있고, 다른 모듈에 제공된 자석의 자력이 작용하지 않을 때에는 자석(140) 측으로 이동되어 하우징(11)의 내측에 수용되어 있으며, 다른 모듈에 제공된 자석의 자력이 더 강하게 작용할 때에는 하우징(11)의 외부로 돌출될 수 있다.
또한, 자석(140)은 결합하고자 하는 다른 모듈의 핀에도 자력을 미칠 수 있어야 한다. 구체적으로, 자석(140)이 다른 모듈의 핀에 미치는 자력의 크기는 자석(140)으로부터 프레임(100)의 측면까지의 거리(D2)와, 다른 모듈의 측면으로부터 핀의 단부까지의 거리(D3)와, 모듈들 사이의 거리(D4)에 따라 달라진다. 실질적으로, 상기 D2와 D3는 기 설정된 거리이므로, D4가 길어지거나 짧아짐에 따라 자석(140)이 다른 모듈의 핀에 미치는 자력의 크기가 변하게 된다. 여기서, 모듈들이 서로 동일한 형상으로 형성되는 경우 D3는 제1 모듈(10)의 측면으로부터 핀(180)의 단부까지의 거리에 대응될 수 있다. 거리들(D1, D2, D3, D4) 사이의 관계에 대한 구체적인 내용은 후술하겠다.
자석(140)은 다른 모듈의 핀에 자력을 가해 다른 모듈의 핀을 핀 수용부(160) 내부로 끌어당길 수 있다. 즉, 자석(140)은 다른 모듈의 핀을 제1 상태로 만들 수 있다. 이를 위해, 자석(140)은 설정된 거리(이하 "유효 거리"라고 한다) 내에 다른 모듈의 핀이 근접하면, 다른 모듈의 핀에 다른 모듈의 자석이 가하는 자력보다 더 강한 자력을 가할 수 있는 자력을 갖도록 제공될 수 있다.
여기서, 자석(140)은 다른 모듈의 핀의 돌기가 자화되어 있는 극성과 반대되는 극성이 핀 수용부(160)를 향하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 다른 모듈의 핀의 돌기의 단부가 N극으로 자화되어 있는 경우, 제2 자석(140)은 S극이 핀 수용부(160)를 향하도록 배치될 수 있다. 본 실시예에서와 같이 모듈들을 동일한 형태로 형성하는 경우, 각각의 모듈에 제공되는 자석의 핀 설치부(150) 또는 핀 수용부(160)를 향하는 극성을 통일시키면, 위와 같은 관계는 당연히 성립할 수 있다.
프레임(100)에는 자석(140)이 수용되는 자석 설치부(120)가 제공된다. 자석 설치부(120)는 자석(140)의 위치를 고정시키기 위해 제공되는 것으로서, 프레임(100)에 홈 형태로 함입 형성될 수 있으며, 상술한 것처럼 자석(140)이 핀 수용부(160)와 핀 설치부(150)의 사이에 배치되도록 제공된다. 또한 자석 설치부(120)는 자석(140)이 제1 모듈(10)의 외부로 노출되지 않게 제공될 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과하며 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 자석 설치부(120)는 핀 수용부(160)와 연결되어 하나의 연통된 공간을 형성하도록 제공될 수 있으며, 자석(140)의 위치를 유지하기 위한 스토퍼 등의 구조물을 구비할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서 자석(140)은 영구자석뿐만 아니라, 전자석일 수도 있다. 이 경우, 제1 모듈(10)의 내부에는 각각의 전자석에 전류를 공급하기 위한 배터리 등의 전원공급부가 제공될 수 있다. 또한, 전자석인 자석(140)은 단자(107)가 다른 모듈의 단자와 연결되었을 때 다른 모듈로부터 전류를 공급받아 작동되도록 제공될 수도 있다.
본 실시예에서는 하부 케이스(11b)에 상술한 구성요소들이 모두 수용되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이는 일 예에 불과하며, 본 발명의 권리범위는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 핀 설치부(150), 핀 수용부(160), 자석 설치부(120)는 상부 케이스(11a)와 하부 케이스(11b)가 서로 결합됨으로써 완성된 형태를 갖게 되고, 핀(180), 자석(140)은 상부 케이스(11a)와 하부 케이스(11b)에 걸쳐지는 형태로 배치될 수도 있다. 또한, 상술한 구성요소의 일부 또는 전부는 상부 케이스(11a)에 설치될 수도 있다.
한편, 제2 모듈(20), 제3 모듈(30), 제4 모듈(40) 등 다른 모듈들은 상술한 제1 모듈(10)과 동일하거나, 서로 대응되는 구조적인 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 모듈(10)이 도 1 및 도 2에 개시된 구조를 가질 경우, 나머지 모듈(20, 30, 40)들도 동일한 구조를 가질 수 있다. 이하의 설명에서는 제2 모듈(20) 내지 제4 모듈(40)이 결합 방식에 있어서 실질적으로 상술한 제1 모듈(10)과 동일한 구성을 갖는 것을 예로 들어 설명한다. 이 경우, 모든 모듈의 외형을 동일하게 형성할 수 있으므로 모듈 어셈블리(1)의 전체적인 제조 공정이 간단해질 수 있다는 장점과 함께, 조립이 용이하게 이뤄질 수 있다는 효과가 있다.
이하의 설명에서는 중복 설명을 방지하기 위해, 제1 모듈(10)의 구성요소에 대응되는 제2 모듈(20), 제3 모듈(30), 제4 모듈(40)의 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략하며, 필요한 경우 도면부호의 앞자리를 각각, 2, 3, 4로 바꾸어 설명하겠다. 예를 들어, 제1 모듈(10)의 핀(180)에 대응되는 제2 모듈(20)의 핀은 도면부호 280으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 제2 모듈(20)은 프레임(200), 기판(202), 프로세서(204), 도선(206), 단자(207), 핀(280), 핀 설치부(250), 핀 수용부(260), 자석 설치부(220), 자석(240)을 가질 수 있다.
이하에서는, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)이 결합되는 과정을 도면을 참조하여 설명하겠다.
도 4는 도 1의 제1 모듈과 제2 모듈이 결합되는 과정을 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 A부분을 보다 자세히 보여주는 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 1 모듈(10)과 제2 모듈(20)은 X축 방향으로 서로 결합될 수 있다. Y축 방향으로 나란하게 배치된 경우도 결합이 가능함은 물론이다.
여기서는, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)의 Y축 방향 위치는 서로 정렬된 상태인 것을 예로 들어 설명한다. 이 상태에서, 제1 모듈(10)의 핀(180)과 제2 모듈(20)의 핀 수용부(260)는 서로 마주보게 된다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 도면에 도시된 자석 중 제1 모듈(10)에 제공된 자석(140)은 제1 자석(140), 제2 모듈(20)의 자석(240)은 제2 자석(240)이라고 지칭하겠다.
여기서, 제1 자석(140)이 핀(180)에 미치는 자력의 크기는 제1 자석(140)과 핀(180) 사이의 거리(D1)의 제곱에 반비례하며, 이는 핀 설치부(150) 내의 핀(180)의 위치에 따라 달라질 수 있다. 또한, 제2 자석(240)이 핀(180)에 미치는 자력의 크기는 제2 자석(240)과 핀(180) 사이의 거리의 제곱에 반비례한다. 여기서, 제2 자석(240)과 핀(180) 사이의 거리는, 제2 자석(240)으로부터 제2 모듈(10)의 측면까지의 거리(D2)와, 제1 모듈(10)의 측면으로부터 핀(180)의 단부 사이의 거리(D3)와, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20) 사이의 거리(D4)의 합에 대응될 수 있으며, 이는 D4에 따라 달라진다.
상기와 같이 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)의 결합을 위한 핀(180)에는 제1 모듈(10)의 핀(180)이 제공된 코너(101) 측의 제1 자석(140)의 자력과 제2 모듈(20)의 핀 수용부(260)가 제공된 코너(201) 측의 제2 자석(240)의 자력이 동시에 작용하게 된다. 여기서, 제1 자석(140)과 제2 자석(240)의 기본적인 자력이 동일한 경우, 결국, 핀(180)에 작용하는 작용하는 힘의 크기는 D1과, D2과 D3와 D4의 합의 관계에 따라 달라진다.
우선, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)이 서로 이격된 거리가 커서, D1>(D2+D3+D4)의 관계가 성립하는 경우에는, 핀(180)에 작용하는 제2 자석(240)의 자력은 제1 자석(140)의 자력보다 작으므로, 핀(180)은 제1 모듈(10)의 내측에 수용된 제2 상태를 유지하게 된다.
그리고, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)이 가까워져, D1<(D2+D3+D4)의 관계가 성립하는 경우에는, 핀(180)에 작용하는 제2 자석(240)의 자력은 제1 자석(140)의 자력보다 크므로, 핀(180)은 핀 설치부(150)를 따라 제1 모듈(10)의 외부로 돌출된다. 핀(180)이 돌출됨에 따라 D1의 크기는 점점 커지게 되고, 핀(180)에 미치는 제1 자석(140)의 자력은 점점 작아지므로, 핀(180)은 확실하게 제1 모듈(10)의 외부로 돌출될 수 있다.
따라서, 제1 모듈(10)의 핀(180)은 제2 모듈(20)의 핀 수용부(260) 내부로 삽입될 수 있다.
이때, 제1 모듈(10)의 핀(180)의 헤드(182)는 핀 설치부(150)의 단턱(156)에 걸리게 되고, 핀(180)이 제2 자석(240) 방향으로 당겨지는 것에 의해 제1 모듈(10)의 프레임(100), 즉 제1 모듈(10)이 전체적으로 제2 모듈(10)을 향해 이동될 수 있다.
이와 같은 작용은 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)의 서로 마주보고 있는 측면의 타측 핀에서도 동일하게 발생된다. 즉, 제2 모듈(20)의 핀(280)은 제1 모듈(10)의 핀 삽입부(160) 측으로 삽입된다.
도 5의 (b)는 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)의 결합이 모두 완료된 상태를 보여주며, 이때 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)은 서로 면 접촉될 수 있다. 제1 모듈(10)의 핀(180)과, 제2 모듈(20)의 핀(280)은 외부로 돌출된 제1 상태를 가지며, 각각 핀 삽입부(260, 160)에 삽입된다.
이때, 제1 모듈(10)의 단자(107)와 제2 모듈(20)의 단자(207)는 서로 접촉되며, 이에 의해 전기 신호 등을 서로 주고 받을 수 있다.
이와 같은 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)의 결합 상태는, 구체적으로 X축 방향의 결합 상태는 어느 하나의 모듈(10, 20)에 제공된 핀(180, 280)에 다른 모듈(20, 10)에 제공된 자석(240, 140)이 제공하는 자력에 의해 유지될 수 있다. 여기서, 이러한 결합이 유지되기 위해서는 D1의 최소값, 즉 핀(180)이 핀 수용부(150)에 완전히 수용되었을 때의 제1 자석(140)과의 거리는 D2와 D3를 합한 것보다는 커야 한다. 다시 말하면, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)이 결합되었을 때, 핀(180)에는 제2 자석(240)에 의한 자력이 더 강하게 작용해야 한다.
또한, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)의 Y축 방향의 결합 상태 및 Z축 방향(지면과 수직한 방향)의 결합 상태는, 제2 모듈(20)의 핀(280)에 의해 견고하게 유지될 수 있다.
한편, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)은 서로 기울어져 있거나, Y축 방향으로 이격되는 등, 서로 정렬되지 않은 상태에서도 원활하게 결합될 수 있다. 구체적으로, 자석의 자력은 그 중심에서 가장 강하게 작용하는 바, 제1 모듈(10)의 핀(180)은 제2 자석(240)의 중심을 향해 끌려가게 되고, 이는 실질적으로는 제2 모듈(20)의 핀 수용부(260)를 향해 끌려가게 되는 것이 된다.
두 모듈(10, 20)의 거리가 가까워짐에 따라 제2 자석(240)이 가하는 자력의 크기는 더 강해지고, 제1 모듈(10)의 핀(180)의 돌기는 제2 모듈(20)의 핀 수용부(260)에 끼워지게 된다. 이에 의해 제2 모듈(20)의 동일한 측면에 제공된 핀(280)도 제1 모듈(10)의 핀 수용부(160) 측으로 유도되고, 결국에는 제1 모듈(10)의 핀 수용부(160)에 끼워지게 될 수 있다. 이 과정에서, 먼저 제2 모듈(20) 측으로 유도된 제1 모듈(10)의 핀(180)은 제1 모듈(10)을 회전시키는 중심이 되거나, 제2 모듈(20)의 측면을 따라 슬라이딩될 수도 있다. 이와 같은 작용이 원활하게 일어날 수 있도록 제1 모듈(10)의 핀(180)의 돌기는 곡면 형상의 단부를 가질 수도 있다.
상기와 같은 방법으로, 제3 모듈(30)과 제4 모듈(40)도 제1 모듈(10) 또는 제2 모듈(20)에 결합될 수 있다.
한편, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)의 분리는 상기 설명된 과정의 역순으로 진행될 수 있다. 사용자가 제1 모듈(10)로부터 제2 모듈(20)을 분리하여 D1<(D2+D3+D4)의 관계가 성립하게 되면, 제1 자석(140)이 핀(180)에 가하는 자력이 제2 자석(240)이 핀(180)에 가하는 자력보다 더 커지므로, 핀(180)은 다시 제1 모듈(10)의 제1 자석(140) 측으로 이동하여 제1 모듈(10)의 내측에 수용된 제2 상태가 된다.
여기서, 제1 자석(140)과 제2 자석(240)은 핀(180)이 제1 상태 또는 제2 상태를 갖게 하는 것으로서, 핀 작동부라고 할 수 있다. 즉, 핀 작동부는 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)의 면대 면 결합하는 코너(101, 201)에 제공되어 핀(180)을 서로 자신을 향해 끌어 당기는 제1 자석(140)과 제2 자석(240)을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리에서, 3개 이상의 모듈이 결합되는 과정을 보여주는 도면이다.
종래기술들은 모듈의 외부에 결합을 위한 돌출부가 항상 돌출되어 있는 상태이기 때문에 도 6의 (a) 및 (b)와 같은 상황에서 제3 모듈(30)을 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)에 결합시킬 수 없으며, 제1 모듈(10) 또는 제2 모듈(20)에 제3 모듈(30)을 먼저 결합한 후 순차적으로 다른 모듈을 결합하는 방법으로만 결합될 수 있다. 또한, 도 6의 (c)와 같은 상황에서 제3 모듈(30)은 다른 모듈들(10, 20, 40, 50)을 떨어뜨려 놓은 후 하나씩 제3 모듈(30)에 결합하는 방법으로만 결합될 수 있다.
그에 반해 본 발명의 실시예에 따른 어느 하나의 모듈(30)은 다른 모듈들과 결합 순서에 관계없이 조립될 수 있다. 또한, 어느 하나의 모듈(30)은 핀이 다른 모듈의 핀 수용부에 삽입되는 방향(X축 방향 또는 Y축 방향)뿐만 아니라, 그에 수직한 방향(Z축 방향)으로 조립될 수도 있다. 또한, 어느 하나의 모듈(30)은 서로 이격되어 있는 두 모듈(10, 20)의 사이의 공간으로 방향에 상관없이 조립될 수 있다.
우선, 도 6의 (a)에 도시된 경우처럼, 제3 모듈(30)은 제2 모듈(20)과 제4 모듈(40)이 기 조립되어 있고, 제1 모듈(10)이 제2 모듈(20)로부터 이격되어 있는 상태에서도 조립될 수 있다. 즉, 모듈들이 'I'자 형태로 배열된 경우, 모듈들의 사이에 새로운 모듈을 추가하는 방법으로 모듈 어셈블리가 조립될 수 있다. 이 경우, 제3 모듈(30)은 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)과 동시에 결합될 수 있다.
구체적으로, 제3 모듈(30)은 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)과 동시에 면접촉되면서 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20) 사이의 공간으로 끼워질 수 있다. 도면에는 제3 모듈(30)이 Z축 방향으로 끼워지는 것을 예로 표현하였으나, X축 방향이나 Y축 방향으로 끼워질 수도 있다. 제3 모듈(30)이 정위치에 위치되면, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20) 중 어느 하나로부터 핀이 돌출되어 제3 모듈(30)에 삽입되고, 제3 모듈(30)로부터 핀이 돌출되어 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20) 중 다른 하나로 삽입될 수 있다. 이에 의해 제3 모듈은 제1 모듈(10) 및 제2 모듈(20)에 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 도 6의 (b)에 도시된 경우처럼, 제3 모듈(30)은 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)이 대각선 방향으로 배치되어 있는 상태에서도 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)에 동시에 조립될 수 있다. 도 6의 (a)의 케이스와 마찬가지로, 제3 모듈(30)은 임의의 방향에서 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20) 사이의 공간으로 진입할 수 있으며, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)에 동시에 면접촉하면서 결합될 수 있다. 즉, 모듈들을 'L'자 형태로 배열하는 경우 중앙부에 새로운 모듈을 추가하는 방법으로 모듈 어셈블리가 조립될 수 있다.
또한, 도 6의 (c)에 도시된 경우처럼, 제3 모듈(30)은 다른 모듈들(10, 20, 40, 50)들로 둘러 쌓여 있는 공간으로도 끼워져 조립될 수 있다. 이 경우, 제3 모듈(30)은 Z축 방향으로 모듈들(10, 20, 40, 50)의 사이의 공간으로 끼워질 수 있다. 일 예로 제3 모듈(30)이 끼워져 정위치에 위치되면 제1 모듈(10)과 제4 모듈(40)로부터 핀이 돌출되어 제3 모듈(30)에 끼워질 수 있으며, 제3 모듈(30)로부터 핀이 돌출되어 제2 모듈(20)과 제5 모듈(50)로 삽입될 수 있다. 즉, 모듈들을 '+'자 형태로 배열하는 경우 중앙부에 새로운 모듈을 추가하는 방법으로 모듈 어셈블리가 조립될 수 있다.
이하에서는 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)의 결합 관계를 중심으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈 어셈블리(1)의 작용 및 효과에 대해 설명하겠다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예 따른 모듈 어셈블리(1)는 다음과 같은 작용 및 효과를 갖는다.
사용자는 모듈들(10, 20, 30, 40)을 기 설정된 거리 이내에 배치시키는 것만으로 서로 조립시킬 수 있으므로, 매우 간편하게 모듈 어셈블리(1)를 조립할 수 있다.
또한, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)은 핀(180, 280)이 모듈(10, 20)로부터 돌출되어 있는 제1 상태와, 모듈(10, 20)의 내측으로 수용되어 있는 제2 상태를 갖는다. 핀(180, 280)은 모듈(10, 20)들이 서로 결합되지 않은 상태 및 모듈(10, 20)들이 설정된 거리보다 멀리 위치하는 상태에서는 모듈(10, 20)의 내측에 수용되어 있는 제2 상태로 존재하는 바, 모듈들이 조립되어 있지 않은 상태에서 가해지는 충격 등에 의해 핀이 파손되는 문제점을 예방할 수 있다.
또한, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)은 핀(180, 280)과 핀 수용부(160, 260)가 완전하게 정렬되지 않은 상태에서도 쉽게 결합될 수 있다. 자석(140, 240)이 핀 수용부(160, 260)를 통해 모듈(10, 20)의 외부로 가하는 자력은 모듈(10, 20)의 측단부까지 노출되어 있는 핀(180, 280)에 직접적으로 작용할 수 있으므로 보다 용이하게 핀(180, 280)을 끌어당길 수 있으며, 핀(180, 280)은 자력에 의해 자연스럽게 핀 수용부(160, 260)로 유도되는 바, 제1 모듈(10)과 제2 모듈(20)은 자동으로 정렬되며 결합될 수 있다.
또한, 모듈들(10, 20)에 제공되는 자석(140, 240)은 모두 프레임(100, 200)의 내측에 배치되는 바, 외부에 노출되지 않는다. 따라서, 외부의 충격이나 마찰 등에 의해 손상되는 문제를 예방할 수 있다.
또한, 어느 하나의 모듈(30)은 결합 순서 및 결합 방향에 관계없이 다른 모듈들에 결합될 수 있다. 이와 같은 효과는 모듈에 제공된 핀이 미조립 상태에서는 제1 상태로 있다가, 모듈과 모듈이 면접촉되는 경우에만 돌출되어 제2 상태가 되는 것에 의해 달성 가능하다. 특히, 모듈들이 동일한 형태로 형성될 경우, 모듈들의 조립 편의성은 극대화될 수 있다.
또한, 모듈 어셈블리(1)의 결합은 모듈들(10, 20, 30, 40)에 제공된 자석과 핀을 이용한 간단한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 모듈들(10, 20, 30, 40)의 크기를 최소화 할 수 있다.
특히, 본 실시예의 경우, 하나의 자석(140)이 인접하게 배치된 핀 설치부(150)에 수용된 핀에도 자력을 가하고, 핀 수용부(160)로 수용될 다른 모듈의 핀에도 자력을 가하는 2가지 작용을 동시에 한다. 따라서, 각 코너(101)에 하나의 자석만 배치되면 복수 개의 모듈들을 결합하는데 이용될 수 있다. 즉, 하나의 모듈에 필요한 자석의 개수를 줄일 수 있고, 구조를 간단하게 구성할 수 있는 바, 모듈 어셈블리의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리에 대하여 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 다만, 도 7 내지 도 9의 실시예는 도 2의 실시예와 비교하여 플레이트에 조립되는 점에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 상기의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예 따른 모듈 어셈블리의 저면을 보여주는 사시도이고, 도 8과 도 9은 도 7의 모듈이 플레이트에 조립되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모듈 어셈블리는 복수 개의 돌출부(310)들이 형성되어 있는 플레이트(300)에 결합될 수 있으며, 제1 모듈(10c)의 저부에는 플레이트(300)에 결합될 수 있도록 끼움 결합부(170)가 형성될 수 있다.
플레이트(300)에 형성될 돌출부(310)들은 원기둥 형태로 소정 높이 연장된 형태를 가질 수 있으며, 기 설정된 간격으로 복수 개가 행렬 구조로 배치될 수 있다. 이와 같은 플레이트(300)는 레고(LEGO)로 알려져 있는 모듈과 같은 형태일 수 있다. 돌출부(310)들은 플레이트(300)에 대해 수직인 방향으로 돌출될 수 있다.
제1 모듈(10c)의 저부에 형성된 끼움 결합부(170)는 하나 또는 그 이상의 돌출부(310)가 삽입될 수 있는 삽입홈(172)이 형성되어 있을 수 있다. 또한, 끼움 결합부(170)는 제1 모듈(10c)의 견고한 고정을 위해 볼트 체결홈(178)나 자석(176)이 제공될 수 있는 돌출부(174)를 더 포함할 수 있다. 돌출부(174)들의 형상 및 간격은 플레이트(300)의 돌출부(310)의 형상 및 간격에 대응되게 형성되어 제1 모듈(10c)의 삽입홈(172)에 플레이트(300)의 돌출부(310)가 견고하게 끼워지도록 할 수 있다. 여기서, 볼트 체결홈(178) 및 자석(176)은 플레이트(300)에 제1 모듈(10c)을 추가적으로 고정하는데 사용될 수 있으며, 그 외에 벽 등 제1 모듈(10c)을 부착할 수 있는 임의의 장소에 제1 모듈(10c)을 고정하는데 사용될 수도 있다.
아울러, 다른 모듈들(20c, 30c)에도 제1 모듈(10c)과 마찬가지로 끼움 결합부(170)가 제공될 수 있다.
이와 같이 형성된 모듈들(10c, 20c, 30c)은 플레이트(300)에 돌출부(310)가 돌출된 방향, 즉, 플레이트(300)에 수직인 방향으로 결합되어야 한다. 그런데, 종래기술의 경우 모듈들의 결합을 위해 항상 외부로 돌출되어 있는 돌출부들이 존재하므로, 설사 모듈들이 끼움 결합부에 대응되는 구성을 갖는다고 하더라도 플레이트(300)에 모듈들을 순차적으로 결합하는 것은 조립 시 돌출부가 간섭이 되므로 불가능했다. 따라서, 종래기술의 경우에는 플레이트(300)에 조립하고자 하면 모듈들을 먼저 조립한 후, 이를 전체적으로 플레이트(300)에 결합하거나, 소정의 외력을 이용해서 억지끼움을 하는 방식으로 조립이 이뤄져야 한다는 문제가 있다.
그러나 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 플레이트(300)에 다른 모듈들(20c, 30c)을 조립한 상태에서, 제1 모듈(10c)을 플레이트(300) 및 다른 모듈들(20c, 30c)과 동시에 결합할 수 있다.
구체적으로, 제1 모듈(10c)은 제2 모듈(20c) 및 제3 모듈(30c)과 동시에 면접촉되며 제2 모듈(20c)과 제3 모듈(30c) 사이의 공간으로 끼워질 수 있다. 이때, 제1 모듈(10c)이 끼워지는 방향은 돌출부(310)가 돌출된 방향이자, 모듈이 플레이트(300)에 결합되는 방향과 동일하다. 제1 모듈(10c)이 플레이트(300)의 돌출부(310)에 끼워지면, 제1 모듈(10c)은 제2 모듈(20c)과 제3 모듈(30c)과 면접촉될 수 있고, 각 모듈들(10c, 20c, 30c)로부터 상호간에 핀이 돌출되어 서로 결합될 수 있다. 이에 의해 제1 모듈(10c)은 제2 모듈(20c)과 제3 모듈(30c)에 견고하게 고정될 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 모듈 어셈블리를 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 모듈 어셈블리 10, 20, 30, 40, 50: 모듈
11: 하우징 100, 200: 프레임
101, 201: 코너 102, 202: 기판
104, 204: 프로세서 106, 206: 도선
107, 207: 단자 120, 220: 자석 설치부
140, 240: 자석 150, 250: 핀 설치부
152: 돌기 가이드 154: 헤드 가이드
156: 단턱 160, 260: 핀 수용부
180, 280: 핀 170: 끼움 결합부
182: 헤드 184: 돌기
300: 플레이트 310: 돌출부

Claims (20)

  1. 복수 개의 모듈을 포함하는 모듈 어셈블리로서,
    상기 모듈은,
    다각형 형상의 평면을 갖는 다면체인 하우징;
    상기 하우징의 코너의 일 측면에 제공되고, 선택적으로 돌출 가능하고, 상기 하우징의 외측으로 돌출되어 있는 제1 상태와, 상기 하우징의 내측으로 수용되어 있는 제2 상태를 갖는 핀;
    상기 핀이 이동 가능하게 설치되는 핀 설치부;
    상기 하우징의 코너의 타 측면에 제공되고, 다른 모듈의 핀이 삽입되는 핀 수용부; 및
    상기 핀 설치부와 상기 핀 수용부 사이에 설치되고, 상기 핀 설치부에 제공된 상기 핀과, 상기 핀 수용부에 수용되는 상기 다른 모듈의 핀에 모두 자력을 미칠 수 있는 자석을 포함하고,
    상기 복수 개의 모듈은 제1 모듈과 제2 모듈을 포함하고,
    상기 제1 모듈의 제1 자석에 인접한 상기 핀은 상기 제2 모듈의 제2 자석에 인접한 상기 핀 수용부에 삽입되고,
    상기 제1 상태에서, 상기 1 모듈의 상기 제1 자석이 상기 핀에 미치는 자력은 상기 제2 모듈의 상기 제2 자석이 상기 핀에 미치는 자력보다 크고,
    상기 제2 상태에서, 상기 1 모듈의 상기 제1 자석이 상기 핀에 미치는 자력은 상기 제2 모듈의 상기 제2 자석이 상기 핀에 미치는 자력보다 작은 모듈 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 핀 설치부와 상기 핀 수용부는 모든 상기 코너의 양측에 형성되는 모듈 어셈블리.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 하우징은 정다각형 형상의 평면을 갖는 모듈 어셈블리.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 코너로부터 상기 핀 및 상기 핀 수용부가 이격된 거리는 서로 대응되는 모듈 어셈블리.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징의 측면에는 다른 모듈과 전기 에너지와 전기 신호와 데이터 중 하나 이상을 주고 받기 위한 단자가 제공되는 모듈 어셈블리.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모듈의 자석은, 상기 제1 모듈의 상기 핀이 상기 핀 설치부의 내측에 수용되었을 때 상기 제1 자석으로부터 상기 핀까지의 거리(D1)가 상기 제2 자석으로부터 상기 제2 모듈의 측면까지의 거리(D2)와 상기 제1 모듈의 측면으로부터 상기 핀까지의 거리(D3)의 합보다 더 크도록 배치되는 모듈 어셈블리.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 핀은, 헤드와 상기 헤드로부터 돌출된 돌기를 포함하고,
    상기 핀 설치부는, 상기 헤드가 이동 가능한 공간을 제공하고 상기 헤드의 이동을 안내하는 헤드 가이드와, 상기 돌기가 이동 가능한 공간을 제공하고 상기 돌기의 이동을 안내하는 돌기 가이드, 및 상기 헤드 가이드와 상기 돌기 가이드의 사이에 제공되어 상기 헤드가 상기 제1 모듈의 외측으로 이탈되는 것을 방지하는 단턱을 포함하는 모듈 어셈블리.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈이 결합될 수 있는 플레이트를 포함하는 모듈 어셈블리.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈은 면대 면 결합이 가능하고,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈이 면대 면 결합될 때, 상기 제1 모듈의 상기 핀은 상기 제2 상태에서 상기 제1 상태로 전환되어 상기 제2 모듈의 상기 핀 수용부에 삽입되고,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈의 면대 면 결합이 해제되면 상기 핀은 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 전환되는 모듈 어셈블리.
  10. 삭제
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 플레이트는 돌출부를 포함하고,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈은 상기 돌출부가 끼워질 수 있는 끼움 결합부를 포함하는 모듈 어셈블리.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 끼움 결합부는,
    상기 돌출부가 삽입될 수 있는 삽입홈과,
    볼트 체결홈 및 자석 중 하나 이상을 포함하는 모듈 어셈블리.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 핀의 돌출 방향과 상기 플레이트에 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈을 끼우는 방향은 서로 수직인 모듈 어셈블리.
  14. 제1 항에 있어서,
    서로 이격되게 배치된 상기 제1 모듈과 제2 모듈에 면접촉되어 결합되는 제3 모듈을 포함하고,
    상기 제1 모듈과 상기 제3 모듈의 결합은, 상기 제1 모듈과 상기 제3 모듈 중 어느 하나의 모듈에 제공된 상기 핀이 다른 하나의 모듈에 제공된 상기 핀 수용부에 끼워짐으로써 이뤄지고,
    상기 제2 모듈과 상기 제3 모듈의 결합은, 상기 제2 모듈과 상기 제3 모듈 중 어느 하나의 모듈에 제공된 상기 핀이 다른 하나의 모듈에 제공된 상기 핀 수용부에 끼워짐으로써 이뤄지며,
    상기 핀들은 상기 제3 모듈이 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 사이에 끼워질 때 돌출되는 모듈 어셈블리.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제3 모듈이 상기 제1 모듈 및 상기 제2 모듈에 끼워지지 않았을 때, 상기 핀들은 상기 제2 상태를 갖는 모듈 어셈블리.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈과 상기 제3 모듈은 인접한 모듈과 면접촉 하기 위한 측면을 갖고 평면상 정다각형 형상으로 형성되는 모듈 어셈블리.
  17. 삭제
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈과 상기 제3 모듈은, 결합된 상태에서 'I'자 형상, 'L'자 형상을 형성하는 모듈 어셈블리.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 제3 모듈과 연결되는 제4 모듈을 더 포함하고,
    상기 제3 모듈과 상기 제4 모듈의 결합은, 상기 제3 모듈과 상기 제4 모듈 중 어느 하나의 모듈에 제공된 상기 핀이 다른 하나의 모듈에 제공된 상기 핀 수용부에 끼워짐으로써 이뤄지고,
    상기 핀은 상기 제4 모듈이 상기 제3 모듈에 면 접촉 될 때 돌출되는 모듈 어셈블리.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈과 상기 제3 모듈이 결합되는 플레이트를 더 포함하고,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈은 상기 플레이트에 미리 결합되어 있고, 상기 제3 모듈은 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈의 사이 공간으로 끼워져 상기 플레이트에 결합 가능한 모듈 어셈블리.
KR1020160027233A 2016-03-07 2016-03-07 모듈 어셈블리 KR101761596B1 (ko)

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