KR101804701B1 - Three axis gimbal - Google Patents

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KR101804701B1
KR101804701B1 KR1020160114297A KR20160114297A KR101804701B1 KR 101804701 B1 KR101804701 B1 KR 101804701B1 KR 1020160114297 A KR1020160114297 A KR 1020160114297A KR 20160114297 A KR20160114297 A KR 20160114297A KR 101804701 B1 KR101804701 B1 KR 101804701B1
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16MFRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M11/00Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/20Undercarriages with or without wheels
    • F16M11/2007Undercarriages with or without wheels comprising means allowing pivoting adjustment
    • F16M11/2035Undercarriages with or without wheels comprising means allowing pivoting adjustment in more than one direction
    • F16M11/2042Undercarriages with or without wheels comprising means allowing pivoting adjustment in more than one direction constituted of several dependent joints
    • F16M11/205Undercarriages with or without wheels comprising means allowing pivoting adjustment in more than one direction constituted of several dependent joints the axis of rotation intersecting in a single point, e.g. gimbals
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • G03B17/56Accessories
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N5/225

Abstract

The present invention relates to a three-axis gimbal, comprising: a virtual rock shaft, a virtual pitch shaft, and a virtual roll shaft. The present invention relates to a structure of a heavy camera, a housing storing the camera, and a fan enduring load of a structure supporting the camera and the housing. The present invention provides the three-axis gimbal, simultaneously having a thrust bearing and a taper roller bearing provided to a fastening portion of a fan case and a fan shaft.

Description

3축 짐벌{THREE AXIS GIMBAL}3-axis gimbal {THREE AXIS GIMBAL}

본 발명은 구조물의 동요에 관계없이 영상 장비가 정립 상태로 유지해줄 수 있도록 전후 좌우 상하 방향축에 대하여 회전을 허용하는 짐벌에 관한 것이다.The present invention relates to a gimbal that permits rotation about the longitudinal, longitudinal, and transverse axes so that the imaging device can maintain the gimbal regardless of the agitation of the structure.

짐벌이란 물이나 공기, 우주공간 위에 떠 있는 구조물의 동요에 관계없이 구조물에 설치된 영상 장비 등이 정립 상태에 놓일 수 있도록 전후 좌우 상하 방향축에 대하여 회전을 허용하는 지지장치를 말한다.A gimbal is a support device that allows rotation about the vertical axis of the front, rear, left, and right so that the image equipment installed on the structure can be put in the upright state regardless of the fluctuation of the structure floating on water or air or space.

즉, 카메라를 이용하여 영상을 촬영할 때 짐벌을사용하게 되면 카메라의 흔들림을 방지하여 외부의 진동에도 움직임이 부드러운 영상을 만들 수 있게 된다. 짐벌은 기본적으로 2축이상, 최대 3축의 회전 구조물을 모터 등의 동력을 이용하여 제어하게 된다.That is, if a gimbal is used when photographing an image using a camera, it is possible to prevent the camera from shaking and to produce a smooth motion image with respect to external vibrations. The gimbal basically controls the rotation structure of two or more axes and three axes by using the power of the motor or the like.

3축 짐벌은 영상 장비를 전후 좌우 방향의 움직임 또는 회전의 움직임으로부터 수평을 유지하기 위해 3개의 회전축으로 구성된다. 각 축마다 모터가 장착되어 내부의 자이로센서(수평계)를 기반으로 상하(PITCHING), 좌우(ROLLING), 회전(YAWING)의 외부 움직임에 대응하여 반대로 움직이며 진동을 상쇄하여 영상 장비의 수평을 유지할 수 있게 된다.The 3-axis gimbals consist of three rotating shafts to keep the image equipment horizontal from the movement in the front, rear, left, and right directions or the movement of the rotation. Each axis is equipped with a motor and moves in reverse in response to the external motion of PITCHING, ROLLING and YAWING based on the internal gyro sensor (level system) .

이러한 짐벌의 회전을 위하여 일반적으로 하나의 축에 하나의 모터가 이용되고 있다. 그런데 카메라의 성능이 좋아지고, 다양한 기능이 추가됨에 따라 카메라 자체의 중량이 크게 증가하게 된다. 특히, 국경이나 해안선 지역에 설치되어 운용되는 국방용 감시카메라는 열악한 기상조건 및 조명 환경 등에 의하여 영상의 화질이 왜곡되고 열화되는 현상이 빈번히 발생한다. 따라서, 이러한 좋지않은 주변 환경으로부터의 열화된 영상을 개선하여 선명한 영상을 출력하기 위해서는 고성능, 고중량의 카메라가 사용되고 있다.Generally, one motor is used for one axis for the rotation of the gimbals. However, as the performance of the camera improves, and as various functions are added, the weight of the camera itself increases greatly. Especially, the surveillance camera installed in the border or coastal area frequently causes the image quality to be distorted and deteriorated due to harsh weather conditions and lighting environment. Therefore, a high-performance, high-weight camera is used to improve a deteriorated image from such a bad surrounding environment and output a clear image.

이에 따라서 이러한 고중량의 카메라를 지지하기 위한 짐벌 또한 개선될 것이 요구된다.Accordingly, gimbals for supporting such a high-weight camera are also required to be improved.

본 발명의 발명자는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거치며 개발한 끝에 본 발명을 완성하게 되었다.The inventor of the present invention has studied for a long time to solve such a problem, has developed through trial and error, and finally completed the present invention.

관련한 기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0141352호(2015. 12. 18 공개, 카메라 짐벌)가 있다. Related art is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0141352 (Dec. 18, 2015, Camera Gimbal).

본 발명은 고중량의 카메라 및 카메라를 수용하는 하우징, 그리고, 카메라와 하우징의 하중을 지지하는 지지체를 효율적으로 회전시킬 수 있는 팬의 특별한 구조를 구비한 3축 짐벌을 제공하는 것이다.The present invention provides a three-axis gimbals having a housing for accommodating a camera and a camera having a high weight, and a special structure of a fan capable of efficiently rotating a support supporting a load of the camera and the housing.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론 할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other unspecified purposes of the present invention will be further considered within the scope of the following detailed description and easily deduced from the effects thereof.

이와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 가상의 요축(Yaw), 피치축(Pitch), 롤축(Roll)을 갖는 3축 짐벌에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a three-axis gimbal having a virtual yaw,

상기 요축에 형성되는 팬 고정부;A fan fixing unit formed on the yaw axis;

상기 팬 고정부의 상부에 결합되어 상기 요축을 중심으로 회전하는 팬 회전부;A fan rotating part coupled to an upper part of the fan fixing part and rotating about the yaw axis;

상기 팬 회전부 상부에 결합되는 롤링 고정부;A rolling fixing part coupled to an upper portion of the fan rotation part;

상기 롤링 고정부에 결합되고, 상기 롤축과 평행하게 한 쌍의 암이 연장되어 형성되며, 상기 롤축을 중심으로 회전하는 롤링 회전부;A rolling rotating part coupled to the rolling fixing part and formed by extending a pair of arms parallel to the roll axis and rotating about the roll axis;

상기 한 쌍의 암 사이에 결합되어 상기 피치축을 중심으로 회전하고, 카메라를 수용하는 하우징;A housing coupled between the pair of arms to rotate about the pitch axis and to receive the camera;

상기 한 쌍의 암과 상기 하우징 사이에 결합되어 상기 하우징에 상기 피치축을 중심으로 한 회전의 동력을 제공하는 한 쌍의 제1 BLDC(Brushless DC) 모터부를 포함하고,And a pair of first brushless DC (BLDC) motor units coupled between the pair of arms and the housing to provide rotation power about the pitch axis to the housing,

상기 팬 고정부는, The fan-

상기 팬 회전부의 내측으로 삽입되어 상기 팬 회전부의 회전을 지지하는 팬 샤프트를 포함하고,And a fan shaft inserted into the fan rotation part to support rotation of the fan rotation part,

상기 팬 회전부는,The fan-

상부의 하중을 지지하면서 상기 팬 샤프트를 중심으로 회전하는 팬 케이스를 포함하며,And a fan case which rotates about the fan shaft while supporting an upper load,

상기 팬 케이스와 상기 팬 샤프트의 체결부위에 있어서, 상기 팬 케이스 상부에서 발생하는 축방향 하중 및 축방향에 수직으로 발생하는 하중을 견디기 위해, 테이퍼 롤러 베어링이 구비되고, 상기 팬 케이스의 상측에는 스러스트 베어링이 구비되어 상기 테이퍼 롤러 베어링과 함께 상기 축방향 하중 및 축방향에 수직으로 발생하는 하중을 견디며, 상기 팬 케이스의 회전을 지지하는 것을 특징으로 하는,A tapered roller bearing is provided at the joint portion between the fan case and the fan shaft to withstand the axial load generated in the upper portion of the fan case and the load generated perpendicularly to the axial direction, A bearing is provided to withstand the load generated perpendicularly to the axial load and the axial direction together with the tapered roller bearing to support the rotation of the fan case.

3축 짐벌을 제공한다.Axis gimbal.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 체결부위에 위치한 상기 팬 케이스의 단부는, 하측으로 'ㄱ' 자형 홈이 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the end portion of the fan case located at the fastening portion may be formed with an 'a' -shaped groove on the lower side.

또한, 상기 테이퍼 롤러 베어링은,In addition, the tapered roller bearing may include:

상기 'ㄱ' 자형 홈에 배치되어 상기 팬 케이스의 축방향 하중 및 축에 수직방향 하중을 모두 지지할 수 있다.Shaped groove to support both the axial load of the fan case and the load perpendicular to the axis.

이와 같은 본 발명에 따른 3축 짐벌의 팬 구조를 이용하면 고중량의 카메라 및 이를 수용하는 하우징, 그리고 카메라와 하우징의 하중을 지지하는 지지체를 효율적으로 회전시킬 수 있다.By using the fan structure of the three-axis gimbals according to the present invention, it is possible to efficiently rotate a camera having a high weight, a housing for accommodating the camera, and a support for supporting the load of the camera and the housing.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.On the other hand, even if the effects are not explicitly mentioned here, the effect described in the following specification, which is expected by the technical features of the present invention, and its potential effects are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 짐벌의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 짐벌의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬 회전부 및 팬 고정부 내부의 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징의 무게중심조절부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬 고정부 내부의 웜휠에 결합된 엔코더를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬 고정부 내부의 웜기어에 결합된 엔코더를 나타낸 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
FIG. 1 is a perspective view of a triaxial gimbals according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of a triaxial gimbals according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating the inside of the fan rotation unit and the fan fixing unit according to the embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a center of gravity adjusting unit of a housing according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an encoder coupled to a worm wheel in a fan fixing unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing an encoder coupled to a worm gear within a fan fixing unit according to an embodiment of the present invention.
It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

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.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 본 발명에 따른 3축 짐벌의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a three-axis gimbals according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, A description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 짐벌의 사시도 이다. 도 1에 도시된 요축, 롤축, 피치축은 가상의 축으로서, 요축은 본 발명에 따른 3축 짐벌이 설치되는 구조물에 수직방향의 축을 의미하고, 롤축은 구조물에 수평방향이면서 요축에 수직방향의 축을 의미하며, 피치축은 구조물에 수평방향이면서 요축과 수직을 이루는 축을 의미한다.1 is a perspective view of a triaxial gimbals according to an embodiment of the present invention. The yaw axis, the roll axis, and the pitch axis shown in Fig. 1 are hypothetical axes, the yaw axis refers to an axis perpendicular to the structure in which the triaxial gimbal according to the present invention is installed, and the roll axis is an axis perpendicular to the yaw axis , And the pitch axis means an axis perpendicular to the yaw axis while being horizontal to the structure.

즉, 본 발명에 따른 3축 짐벌은 요축을 중심으로 좌우 회전할 수 있으며, 롤축을 중심으로 좌우로 롤링할 수 있으며, 피치축을 중심으로 상하로 움직일 수 있다.That is, the three axis gimbals according to the present invention can rotate left and right about the yaw axis, roll right and left about the roll axis, and move up and down about the pitch axis.

본 발명에 따른 3축 짐벌은 팬 고정부(100), 팬 회전부(110), 롤링 고정부(200), 롤링 회전부(210), 하우징(300), 및 한 쌍의 제1 BLDC 모터부(320)를 포함한다.The three axis gimbals according to the present invention include a fan fixing part 100, a fan rotation part 110, a rolling fixing part 200, a rolling rotation part 210, a housing 300, and a pair of first BLDC motor parts 320 ).

팬 고정부(100)는 피설치물에 설치 고정되는 부분이다. 피설치물은 선박, 항공기, 우주선 등 다양하다. 그리고 팬 고정부(100)의 상하 방향으로 형성된 가상의 축이 요축에 해당한다. The fan fixing portion 100 is a portion fixed and fixed to the fixture. The fixtures are various such as ship, aircraft, spacecraft. The virtual axis formed in the up and down direction of the fan fixing unit 100 corresponds to the yaw axis.

팬 회전부(110)는 팬 고정부(100)의 상부에 결합되어 상술한 가상의 요축을 중심으로 회전하는 것이다. 팬 고정부(100)와 팬 회전부(110)의 결합은 팬 고정부(100)의 팬 샤프트와 팬 회전부(110)의 팬 케이스에 의하여 이루어지고, 팬 회전부(110)의 회전은 팬 케이스가 팬 샤프트를 중심으로 회전하면서 이루어진다.The fan rotation unit 110 is coupled to the upper portion of the fan fixing unit 100 and rotates around the virtual yaw axis. The combination of the fan fixing unit 100 and the fan rotation unit 110 is performed by the fan shaft of the fan fixing unit 100 and the fan case of the fan rotation unit 110, While rotating around the shaft.

롤링 고정부(200)는 팬 회전부(110) 상부에 결합되는 것으로서, 롤링 회전부(210)의 롤링을 지지하게 된다.The rolling fixing part 200 is coupled to the upper part of the fan rotation part 110 and supports the rolling of the rolling rotation part 210.

롤링 회전부(210)는 롤링 고정부(200)의 상부에 결합되고 상술한 롤축과 평행하게 한 쌍의 암(211,212)이 연장되어 형성된다. 그리고 이러한 한 쌍의 암(211,212)을 포함하는 롤링 회전부(210)는 롤링 고정부(200)에 지지되어 롤축을 중심으로 회전할 수 있다.The rolling rotation part 210 is formed by extending a pair of arms 211 and 212 coupled to the upper part of the rolling fixing part 200 and parallel to the above-mentioned roll axis. The rolling rotation part 210 including the pair of arms 211 and 212 can be supported on the rolling fixing part 200 and rotated about the roll axis.

하우징(300)은 카메라를 수용하는 부분이다. 고성능, 고중량의 카메라가 하우징(300) 내부에 설치될 수 있다. 그리고 이러한 하우징(300)은 한 쌍의 암(211,212) 사이에 결합될 수 있다. 그리고 하우징(300)은 상술한 가상의 피치축을 중심으로 상하로 회전할 수 있다.The housing 300 is a portion that houses the camera. A high-performance, high-weight camera can be installed inside the housing 300. The housing 300 may be coupled between the pair of arms 211 and 212. The housing 300 can be rotated up and down about the virtual pitch axis described above.

또한, 하우징(300)에는 피설치물의 움직임을 감지하는 센서가 설치될 수 있다. 이러한 센서는 피설치물의 좌우, 전후, 회전 등의 움직임을 감지하게 된다. 센서에 의하여 감지된 움직임에 대응하여 3축 짐벌의 각 부분이 움직임의 반대방향으로 가상의 축을 기준으로 각각 회전함으로써, 하우징(300)에 설치된 카메라는 수평면을 기준으로 정립상태로 유지될 수 있는 것이다.In addition, the housing 300 may be provided with a sensor for sensing the movement of the fixture. Such a sensor senses the movement of left, right, front, rear, and rotation of the fixture. In response to the movement detected by the sensor, each part of the three-axis gimbals rotates with respect to the imaginary axis in the opposite direction of the movement, so that the camera installed in the housing 300 can be maintained in a standing state with respect to the horizontal plane .

본 발명에 있어서는, 하우징(300)을 피치축을 중심으로 회전시키기 위하여 한 쌍의 제1 BLDC 모터부(320)가 구비된다. 가상의 피치축에는 모터의 샤프트가 배치된다. 그리고 모터의 샤프트를 구동하기 위해서 감속기어 없이 BLDC 모터 만을 이용되는 것이다. In the present invention, a pair of first BLDC motor units 320 are provided to rotate the housing 300 about the pitch axis. The shaft of the motor is arranged at the imaginary pitch axis. In order to drive the shaft of the motor, only the BLDC motor is used without the reduction gear.

감속기어를 사용하게 되면 감속기어와 모터의 기어 사이에 백래시(backlash)가 발생하게 되는데, 이러한 백래시는 카메라의 즉각적인 움직임에 방해가 될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 감속기어를 사용하지 않고, BLDC 모터를 사용하여 하우징(300)에 회전의 동력을 제공하는 것이다.When a reduction gear is used, a backlash is generated between the reduction gear and the gear of the motor. Such backlash may interfere with the immediate movement of the camera. Therefore, in the present invention, the BLDC motor is used to provide rotation power to the housing 300 without using a reduction gear.

이때, BLDC 모터를 한 쌍으로 구비함으로써 높은 하중에 견뎌낼 수 있게 된다. 즉, 고성능 고화질의 고중량 카메라와 이를 수용하는 하우징(300)의 하중이 꽤 높다. 따라서, 이러한 고중량 구조물을 정밀하게 회전시키기 위해서는 많은 동력이 요구된다.At this time, by providing a pair of BLDC motors, it is possible to withstand a high load. That is, the load of the high-performance high-quality high-weight camera and the housing 300 accommodating the camera is quite high. Therefore, a large amount of power is required to accurately rotate such a heavyweight structure.

따라서 본 발명에 따른 카메라를 수용한 하우징(300)을 구동시키기 위해서 한 쌍의 제1 BLDC 모터부(320)가 설치되는 것이다.Accordingly, a pair of first BLDC motor units 320 are installed to drive the housing 300 accommodating the camera according to the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 짐벌의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬 회전부 및 팬 고정부 내부의 모습을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a side view of a three-axis gimbals according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view illustrating the interior of the fan rotation unit and the fan fixing unit according to an embodiment of the present invention.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 하중 지지구조는 팬 고정부의 팬 샤프트(PS)와 팬 회전부의 팬 케이스의 결합 구조를 통해 파악할 수 있다.2 and 3, the load supporting structure according to the present invention can be grasped through the coupling structure of the fan shaft of the fan fixing part and the fan case of the fan rotation part.

도 3에 도시된 바와 같이, 팬 고정부는 팬 회전부 내측으로 삽입되어 팬 회전부의 회전을 지지하는 팬 샤프트(PS)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the fan fixing portion includes a fan shaft PS inserted into the fan rotating portion to support the rotation of the fan rotating portion.

팬 회전부는 팬 회전부 상부의 하중을 지지하면서 팬 사프트를 중심으로 회전하는 팬 케이스를 포함하며, 팬 케이스와 팬 샤프트(PS)의 체결부위에 있어서, 축방향 하중 및 축방향에 수직으로 작용하는 하중을 지지하는 테이퍼 롤러 베어링(Tapered Roller Bearing)이 구비되고, 팬 케이스의 상측에는 축방향 하중 및 축방향에 수직으로 작용하는 하중을 지지하는 스러스트 베어링(Thrust Bearing, TB)이 결합된다. The fan rotation unit includes a fan case that rotates about the fan shaft while supporting a load on the upper portion of the fan rotation unit. And a thrust bearing (TB) for supporting a load acting perpendicularly to the axial direction and the axial load is coupled to the upper side of the fan case.

이때, 체결부위에 위치한 팬 케이스의 단부는 하측으로 'ㄱ'자 형 홈이 형성되고, 테이퍼 롤러 베어링이 이러한 'ㄱ'자형 홈에 배치되어 팬 케이스의 축방향 하중 및 축에 수직방향 하중을 모두 지지하게 된다.At this time, the end portion of the fan case located at the fastening portion is formed with the 'A' -shaped groove on the lower side, and the tapered roller bearing is disposed in the 'A' -shaped groove so that the axial load of the fan case and the load .

이러한 구조를 통하여 높은 중량의 하중을 효율적으로 지지하게 되는 것이다.Through such a structure, a load with a high weight can be efficiently supported.

도 3을 참조하여 다시한번 살펴보면, 팬 케이스 상부에는 롤링 고정부가 결합된다. 결국, 팬 케이스는 롤링 고정부가 지지하는 하중까지 모두 지지해야 한다. 롤링 고정부는 롤링 회전부를 지지하고, 롤링 회전부는 하우징을 지지하며, 하우징은 고중량의 카메라를 수용하게 되므로, 팬 케이스는 롤링 고정부, 롤링 회전부, 하우징 및 카메라까지 모두 지지해야 한다.Referring again to FIG. 3, a rolling fixing part is coupled to the upper part of the fan case. As a result, the fan case must support all the loads supported by the rolling fixture. Since the rolling fixing part supports the rolling rotation part, the rolling rotation part supports the housing, and the housing accommodates the camera of a high weight, the fan case must support both the rolling fixing part, the rolling rotation part, the housing and the camera.

이에 따라서 매우 높은 하중이 팬 케이스에 작용하게 된다. 팬 케이스는 이러한 높은 하중을 지지하면서 동시에 회전시켜야 한다. 따라서 본 발명에서는 축방향 하중을 수직 수평 방향으로 분산시키고, 효율적으로 팬 케이스를 회전시키기 위하여 팬 샤프트(PS)와의 체결부위의 팬 케이스 바텀(PCB)의 상부에는 스러스트 베어링을 배치하고, 팬 케이스 바텀(PCB)의 하부에는 테이퍼 롤러 베어링을 배치시키는 것이다. Accordingly, a very high load acts on the fan case. The fan case must rotate at the same time while supporting such a high load. Accordingly, in the present invention, a thrust bearing is disposed at an upper portion of the fan case bottom (PCB) at a fastening portion with the fan shaft PS in order to disperse the axial load in the vertical and horizontal directions and to efficiently rotate the fan case, And a tapered roller bearing is disposed at the bottom of the PCB.

또한, 팬 케이스 바텀(PCB)의 단부에는 하측으로 'ㄱ'자형의 홈이 형성되고, 이 홈에 테이퍼 롤러 베어링이 삽입되어 축방향 하중과 축방향에 수직인 하중을 지지하게 된다.A tapered roller bearing is inserted into the groove at the lower end of the fan case bottom PCB to support a load in the axial direction and a load perpendicular to the axial direction.

스러스트 베어링 상측으로는 풀림방지너트(LM)가 결합되고, 풀림방지너트(LM)의 상측으로 웜힐(WW)이 팬 샤프트(PS)와 결합된다. 웜힐(WW)은 웜기어와 맞물림 결합되고, 웜기어는 모터와 결합되고 이는 팬 케이스 바텀(PCB)과 결합된다. 웜기어는 모터로부터 동력을 받아 회전하고, 웜기어와 결합된 팬 케이스 바텀(PCB)이 결국 회전한다. 이때 스러스트 베어링은 하부 테이퍼 롤러 베어링과 함께 축방향 및 축방향에 수직인 하중을 지지하면서 팬 케이스의 회전을 돕는다.A loosening preventing nut (LM) is coupled to the upper side of the thrust bearing, and the warmth (WW) is coupled to the fan shaft (PS) on the upper side of the loosening preventing nut (LM). The wormhole WW is engaged with the worm gear, and the worm gear is coupled with the motor, which is coupled to the fan case bottom (PCB). The worm gear is powered by the motor and rotates, and the fan case bottom (PCB) coupled with the worm gear eventually rotates. The thrust bearings together with the lower tapered roller bearings support the rotation of the fan case while supporting a load perpendicular to the axial and axial directions.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(300)의 무게중심조절부를 나타낸 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 롤링 회전부(210)의 한 쌍의 암(211,212)과 하우징(300)의 결합은 무게중심조절부에 의하여 결합될 수 있다. 이때 무게 중심조절부는 롤링 회전부(210)와 하우징(300) 각각에 형성되어 서로 체결되어 하우징(300)이 이동될 수 있는 가이드 홈과 체결홈을 포함한다.4 is a view illustrating a center of gravity adjusting unit of the housing 300 according to an embodiment of the present invention. 7, the coupling between the pair of arms 211 and 212 of the rolling rotation part 210 and the housing 300 can be combined by the center-of-gravity adjusting part. At this time, the center of gravity adjusting portion includes a guide groove and a fastening groove formed in the rolling rotation part 210 and the housing 300, respectively, and fastened to each other so that the housing 300 can be moved.

따라서 하우징(300)의 체결홈은 롤링 회전부(210)의 가이드홈에 끼워져 이동함으로써, 하우징(300)이 롤링 회전부(210)에 결합하는 위치가 변경될 수 있다.Therefore, the engaging groove of the housing 300 is inserted into the guide groove of the rolling rotation part 210 and moves, so that the position where the housing 300 is engaged with the rolling rotation part 210 can be changed.

이것은 하우징(300)에 삽입되는 카메라의 중량이 변경될 수 있기 때문이다. 즉, 하우징(300)에 수용되는 카메라의 중량에 따라서 하우징(300)과 롤링 회전부(210)의 결합위치를 변경하여 카메라의 중량변화에 능동적으로 대처할 수 있게 된다.This is because the weight of the camera inserted into the housing 300 can be changed. That is, according to the weight of the camera housed in the housing 300, the combined position of the housing 300 and the rolling rotation unit 210 can be changed to actively cope with the weight change of the camera.

하우징(300)에 형성된 가이드 홈을 포함하는 하우징(300) 체결부 및 롤링 회전부(210)에 형성되고, 상기 가이드 홈에 형성된 체결홈을 포함하는 롤링회전부 끼워져 상기 가이드 홈을 타고 이동할 수 있는 체결홈을 포함하는 롤링 회전부(210)의 체결부를 포함한다. And a rolling rotation part including a coupling groove formed in the guide groove and fitted in the coupling groove of the housing 300 including the guide groove formed in the housing 300, And a fastening portion of the rolling rotation portion 210 including the fastening portion.

하우징(300) 내부에 수용되는 카메라의 무게에 따라서카메라 및 이를 포함하는 하우징(300)의 무게중심이 달라질 수 있다. 이 경우, 하우징(300) 체결부의 가이드 홈이 롤링 회전부(210)의 체결홈을 타고 이동함에 따라 하우징(300)의 무게중심변화에 대응할 수 있게 된다.The center of gravity of the camera and the housing 300 including the camera can be changed according to the weight of the camera accommodated in the housing 300. [ In this case, as the guide groove of the fastening portion of the housing 300 moves along the fastening groove of the rolling rotation portion 210, it is possible to cope with the change of the center of gravity of the housing 300.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬 고정부(100) 내부에 웜휠에 엔코더가 결합된 것을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬 고정부(100) 내부에 웜기어와 엔코더가 결합된 것을 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a view showing that the encoder is coupled to the worm wheel in the fan fixing unit 100 according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view of the worm gear 100 in the fan fixing unit 100 according to the embodiment of the present invention. And an encoder are combined with each other.

모터의 엔코더는 모터의 회전축(샤프트)와 결합하여 모터의 회전수를 검출하는 것이다. 컨트롤러 또는 드라이버에서 모터에 회전 신호를 주고, 엔코더에서 현재 작동하는 모터의 RPM(Revolution Per Minutes)을 측정하여 이를 컨트롤러 또는 드라이버에 다시 회신하여 준 다음, 이를 비교하게 된다. 모터에 준 회전 신호와 회신된 회전수에 차이가 있는 경우, 이를 조절함으로써, 회전수를 정밀하게 제어할 수 있게 된다.The encoder of the motor is coupled with the rotation shaft (shaft) of the motor to detect the rotation number of the motor. The controller or driver gives a rotation signal to the motor, measures the RPM (Revolution Per Minutes) of the motor currently operating in the encoder, returns it to the controller or driver, and compares it. When there is a difference in the rotation signal from the motor and the rotation number returned, the rotation number can be precisely controlled by adjusting the rotation number.

도 5에 도시된 바와 같이 라운드 벨트(RB)를 이용하여 마그네틱 엔코더(ME)는 웜힐(WH)과 서로 연결된다. 모터의 회전은 웜기어의 회전 및 웜휠의 회전을 거쳐 엔코더에서 측정이 되고, 엔코더에서 측정된 회전수는 다시 모터의 회전수 콘트롤러로 회신될 수 있다.As shown in FIG. 5, the magnetic encoder ME is connected to the warmhill WH using the round belt RB. The rotation of the motor is measured by the encoder through the rotation of the worm gear and the rotation of the worm wheel, and the rotation speed measured by the encoder can be returned to the rotation speed controller of the motor again.

도 6에서는 엔코더가 웜기어에 직접 결합된 것을 나타낸다. 팬 회전부 모터(MO)의 콘트롤러가 팬 회전부 모터에 회전신호를 주면, 모터는 회전하고, 모터의 회전에 따라서 웜기어도 회전하게 된다. 이때, 웜기어에 결합된 마그네틱 엔코더가 웜기어의 회전수를 측정하여 콘트롤러로 측정된 회전수를 회신하게 된다. 웜기어에서 웜힐로 넘어가지 않고 바로 회전수를 체크함으로써, 도 8의 경우보다 보다 정밀한 회전수 체크가 가능하다.6 shows that the encoder is directly coupled to the worm gear. When the controller of the fan rotation unit motor (MO) gives a rotation signal to the fan rotation unit motor, the motor rotates, and the worm gear rotates in accordance with the rotation of the motor. At this time, the magnetic encoder coupled to the worm gear measures the rotational speed of the worm gear and returns the rotational speed measured by the controller. By checking the number of revolutions immediately without going from the worm gear to the wormholes, it is possible to check the number of revolutions more accurately than in the case of Fig.

또한, 본 발명에 따른 3축 짐벌은 방수 및 방진 구조를 포함한다. 국제전기기술위원회의 IEC529 규정에 따른 IP66 정도의 방수와 방진 기능이 가능하다. 즉, 먼지 유입을 완전히 보호하고, 낮은 수압으로 분사되는 12.5mm 이하의 모든 물에 대한 피해가 없을 정도의 구성을 갖는다. Further, the three-axis gimbals according to the present invention include a waterproof and dustproof structure. Waterproof and dustproof function of IP66 according to IEC529 regulation of International Electrotechnical Commission is possible. In other words, it completely protects the dust inflow and has such a construction that there is no damage to all water below 12.5 mm which is sprayed with low water pressure.

이러한 구성을 통하여 본 발명에 따른 3축 짐벌을 바다의 선박 위에서 이용하거나 또는 비가 내리는 날씨 등 3축 짐벌이 물에 노출되는 환경에서도 이를 사용할 수 있게 된다. With such a configuration, it is possible to use the triaxial gimbals according to the present invention on an ocean vessel or in an environment where the triaxial gimbals, such as rain, are exposed to water.

100: 팬 고정부
110: 팬 회전부
200: 롤링 고정부
210: 롤링 회전부
220: 제2 BLDC 모터부
211, 212: 한 쌍의 암
213, 214: 한 쌍의 브릿지
300: 하우징
320: 제1 BLDC 모터부
PCB: 팬 케이스 바텀
TB: 스러스트 베어링
TR: 테이퍼 롤러 베어링
PS: 팬 샤프트
ME: 마그네틱 엔코더
RB: 라운드 벨트
WW, WH: 웜힐
WG: 웜기어
MO: 팬 회전부 모터
100: Fan fixing unit
110:
200: Rolling fixing portion
210:
220: second BLDC motor section
211, 212: a pair of arms
213, 214: a pair of bridges
300: housing
320: first BLDC motor section
PCB: Fan case bottom
TB: Thrust bearing
TR: Tapered roller bearings
PS: Fan shaft
ME: Magnetic Encoder
RB: Round belt
WW, WH: Wormhole
WG: Worm Gear
MO: Fan rotation motor

Claims (3)

가상의 요축(Yaw), 피치축(Pitch), 롤축(Roll)을 갖는 3축 짐벌에 있어서,
상기 요축에 형성되는 팬 고정부;
상기 팬 고정부의 상부에 결합되어 상기 요축을 중심으로 회전하는 팬 회전부;
상기 팬 회전부 상부에 결합되는 롤링 고정부;
상기 롤링 고정부에 결합되고, 상기 롤축과 평행하게 한 쌍의 암이 연장되어 형성되며, 상기 롤축을 중심으로 회전하는 롤링 회전부;
상기 한 쌍의 암 사이에 결합되어 상기 피치축을 중심으로 회전하고, 카메라를 수용하는 하우징;
상기 한 쌍의 암과 상기 하우징 사이에 결합되어 상기 하우징에 상기 피치축을 중심으로 한 회전의 동력을 제공하는 한 쌍의 제1 BLDC(Brushless DC) 모터부를 포함하고,
상기 팬 고정부는,
상기 팬 회전부의 내측으로 삽입되어 상기 팬 회전부의 회전을 지지하는 팬 샤프트를 포함하고,
상기 팬 회전부는,
상부의 하중을 지지하면서 상기 팬 샤프트를 중심으로 회전하는 팬 케이스를 포함하며,
상기 팬 케이스와 상기 팬 샤프트의 체결부위에 있어서, 상기 팬 케이스 상부에서 발생하는 축방향 하중 및 축방향에 수직으로 발생하는 하중을 견디기 위해, 테이퍼 롤러 베어링이 구비되고, 상기 팬 케이스의 상측에는 스러스트 베어링이 구비되어 상기 테이퍼 롤러 베어링과 함께 상기 축방향 하중 및 축방향에 수직으로 발생하는 하중을 견디며, 상기 팬 케이스의 회전을 지지하고,
상기 롤링 회전부와 상기 하우징은 무게중심조절부에 의하여 서로 결합되는 것으로서,
상기 무게중심조절부는,
상기 롤링 회전부의 한 쌍의 암에 형성된 가이드홈 및
상기 하우징에 형성되고, 상기 가이드홈에 끼워져 슬라이드 이동할 수 있는 체결홈을 포함하는 것으로서,
상기 체결홈은 상기 가이드홈에 끼워져 이동가능함으로써, 상기 하우징이 상기 롤링 회전부에 결합하는 위치가 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는,
3축 짐벌.
In a three-axis gimbal having a virtual yaw axis, a pitch axis, and a roll axis,
A fan fixing unit formed on the yaw axis;
A fan rotating part coupled to an upper part of the fan fixing part and rotating about the yaw axis;
A rolling fixing part coupled to an upper portion of the fan rotation part;
A rolling rotating part coupled to the rolling fixing part and formed by extending a pair of arms parallel to the roll axis and rotating about the roll axis;
A housing coupled between the pair of arms to rotate about the pitch axis and to receive the camera;
And a pair of first brushless DC (BLDC) motor units coupled between the pair of arms and the housing to provide rotation power about the pitch axis to the housing,
The fan-
And a fan shaft inserted into the fan rotation part to support rotation of the fan rotation part,
The fan-
And a fan case which rotates about the fan shaft while supporting an upper load,
A tapered roller bearing is provided at the joint portion between the fan case and the fan shaft to withstand the axial load generated in the upper portion of the fan case and the load generated perpendicularly to the axial direction, A bearing supporting the tapered roller bearing with a load generated perpendicularly to the axial load and the axial direction, supporting the rotation of the fan case,
The rolling rotation unit and the housing are coupled to each other by a center-of-gravity adjusting unit,
The center-
A guide groove formed in the pair of arms of the rolling rotation part,
And a fastening groove formed in the housing and slidably inserted in the guide groove,
Wherein the engaging groove is fitted in the guide groove and is movable so that a position at which the housing is engaged with the rolling rotating portion can be changed.
Three axis gimbal.
제1항에 있어서,
상기 체결부위에 위치한 상기 팬 케이스의 단부는, 하측으로 'ㄱ' 자형 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는,
3축 짐벌.
The method according to claim 1,
Characterized in that an end portion of the fan case located at the fastening portion is formed with a '
Three axis gimbal.
제2항에 있어서,
상기 테이퍼 롤러 베어링은,
상기 'ㄱ' 자형 홈에 배치되어 상기 팬 케이스의 축방향 하중 및 축에 수직방향 하중을 모두 지지하는 것을 특징으로 하는,
3축 짐벌.
3. The method of claim 2,
The tapered roller bearing comprises:
Shaped groove, and supports both the axial load of the fan case and the load perpendicular to the axis.
Three axis gimbal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001235793A (en) * 2000-02-22 2001-08-31 Diamond Air Service Kk Triaxial drive photographing device
KR100944677B1 (en) * 2009-08-12 2010-03-04 풍력가로등(주) Generator for using in road lamp

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