KR101932021B1 - 그네형 체험장치 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지면에 수직하게 설치되는 두 개의 수직기둥(110); 상기 두 개의 수직기둥 중 어느 하나의 상단에 구비되는 구동장치(120); 상기 두 개의 수직기둥 상단에 횡방향으로 구비되어 상기 구동장치에 의해 회전하는 회전축(130); 상기 회전축에 각각의 일단이 고정되고, 타단은 수평바(140)로 서로 연결되는 두 개의 수직바(150);를 포함하고, 상기 구동장치는, 모터(121)와, 상기 모터의 회전력을 단속(斷續)하여 상기 회전축(130)에 전달하는 클러치(125)를 포함하는 그네형 체험장치를 제공하며, 상기 클러치는 자성 철가루를 사용한 파우더 클러치이며, 상기 회전축에는 회전축의 회전방향 검출을 위한 엔코더가 구비된다.
본 발명의 그네형 체험장치는, 체험자가 그네형 체험장치에 탑승하여 스스로의 힘으로 회전하는 것과 모터 동력에 의해 회전하는 것을 병합하여 구동함으로써 실제 그네를 타는 느낌을 주면서, 자연스럽게 360°회전 체험을 제공하게 되어 실감나는 체험 효과를 부여하는 유리한 점이 발생한다.

Description

그네형 체험장치 제어방법{controlling method for Swing type experience apparatus}

본 발명은 360°회전이 가능한 그네형 회전 체험장치의 제어방법에 관한 것이며, 구체적으로는 모터 동력에 의해 그네에 회전력이 전달되는 모드와 모터 동력이 전달되지 않는 모드를 병합하여 체험자가 실제 그네를 타는 듯한 느낌을 가지면서 체험할 수 있는 그네 체험장치 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 그네는 바닥으로부터 상측으로 이격된 가로부재를 갖는 그네 프레임, 가로부재에 상단이 연결된 복수 개의 연결부, 그리고 연결부의 하단에 각각 결합되어 체험자가 탑승 가능한 시트(seat)를 포함한다.

이와 같은, 그네는 체험자에 의해 발생된 움직임을 통해, 가로부재에 매달려 있는 시트가 진자운동을 수행하고, 이에 따라 체험자를 전후방향으로 이동시켜, 체험자가 마치 하늘을 날고 있는 것과 같은 기분을 느끼도록 한다.

그러나 상기한 종래의 그네는 시트가 로프 또는 체인으로 형성된 연결부에 의해 프레임에 매달려 있으므로, 체험자가 단순히 진자운동을 통해 전후방향으로만 이동될 수 있는 체험만이 가능하여, 체험이 단순하고, 체험자가 쉽게 흥미를 잃는 문제점이 있었다.

공개특허공보 10-2015-0137489호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 체험자를 그네형 체험장치에 탑승시킨 후 그네를 타는 체험을 하는 하되, 스스로의 힘으로 회전하는 것과 모터 동력에 의해 회전하는 것을 병합하여 실제 그네를 타는 느낌을 주는 것을 목적으로 하면서 체험자에게 360°회전 체험을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 지면에 수직하게 설치되는 두 개의 수직기둥(110); 상기 두 개의 수직기둥 중 어느 하나의 상단에 구비되는 구동장치(120); 상기 두 개의 수직기둥 상단에 횡방향으로 구비되어 상기 구동장치에 의해 회전하는 회전축(130); 상기 회전축에 각각의 일단이 고정되고, 타단은 수평바(140)로 서로 연결되는 두 개의 수직바(150);를 포함하고, 상기 구동장치는, 모터(121)와, 상기 모터의 회전력을 단속(斷續)하여 상기 회전축(130)에 전달하는 클러치(125)를 포함하는 그네형 체험장치를 제공한다.

클러치를 이용하여 단속하면서 회전력을 전달하는 방법 외에도 다양한 방식의 동력 전달 및 차단 내지 감속 수단을 구비할 수 있을 것이며, 그 예시로 클러치를 구비하지 않고 모터 자체에 전원을 on/off하여 동력을 전달하는 방법도 가능할 것이며 자동차 가속/감속 기구를 이용하여 동력을 전달하는 것도 가능할 것이다. 위 클러치 전달방식은 그 중 하나의 예시적인 형태이다.

상기 클러치는 자성 철가루를 사용한 파우더 클러치이며, 상기 회전축에는 회전축의 회전방향 검출을 위한 엔코더가 구비된다.

또한, 본 발명은 그네형 체험장치를 제어하는 방법으로서, 상기 구동장치의 회전력이 상기 클러치를 통해서 상기 회전축에 단속적으로 전달되는 헬프(HELP)모드;와 상기 구동장치의 회전력이 상기 회전축에 전달되지 않고 자중과 관성에 의해 상기 회전축이 회전하는 비헬프모드;로 이루어지는 제어방법을 제공한다.

상기 헬프모드는, 상기 엔코더에서 검출된 회전축의 회전방향이 정방향이면 상기 클러치가 ON되어 상기 모터의 회전력이 상기 회전축에 전달되는 클러치ON단계;와, 상기 엔코더에서 검출된 회전축의 회전방향이 역방향이면 상기 클러치가 OFF되어 상기 모터의 회전력이 상기 회전축에 전달되지 않는 클러치OFF단계;로 이루어진다.

상기 수직바(150)가 지면에 수직한 방향과 이루는 각도를 θ라 하고, 상기 수직바가 정지한 초기상태에서 θ=0°, 상기 수직바가 초기상태에서 전방으로 이동하여 위치하는 경우 θ에 양의 값을 부여하고, 상기 수직바가 초기상태에서 후방으로 이동하여 위치하는 경우 θ에 음의 값을 부여한다면, 상기 헬프모드의 클러치ON단계는, 상기 θ값이 제1의 특정한 값에 이르는 순간 해제되어 클러치OFF단계로 전환되며, 상기 헬프모드는 상기 θ값이 제2의 특정한 값에 이르는 순간 해제되어 비헬프모드로 전환되도록 할 수 있으며,

그 하나의 예시적인 값으로, 상기 헬프모드의 클러치ON단계는, 상기 θ값이 90°에 이르는 순간 해제되어 클러치OFF단계로 전환되며, 상기 헬프모드는 상기 θ값이 180°에 이르는 순간 해제되어 비헬프모드로 전환되도록 할 수 있다.

본 발명의 그네형 체험장치는, 체험자가 그네형 체험장치에 탑승하여 스스로의 힘으로 회전하는 것과 모터 동력에 의해 회전하는 것을 병합하여 구동함으로써 실제 그네를 타는 느낌을 주면서, 자연스럽게 360°회전 체험을 제공하게 되어 실감나는 체험 효과를 부여하는 유리한 점이 발생한다.

본 발명은 체험자 스스로의 힘으로 360도 회전이 어려운 노약자나 체험객에게 모터 동력으로 어느 정도의 도움을 주어 360도 회전을 하는 체험을 경험하게 하고 성취감을 주게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 체험장치의 개략적인 모습이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 체험장치를 이용하여 360° 회전하는 모습이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 체험장치의 구동장치이며,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 회전축 고정장치이며,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 체험장치의 제어방법을 설명하는 도면이며,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 체험장치의 제어시스템의 구성도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 체험장치의 개략적인 모습이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 체험장치를 이용하여 360° 회전하는 모습이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 체험장치의 구동장치이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 회전축 고정장치이다.

본 발명에 따른 그네형 체험장치는 먼저 지면에 수직하게 설치되는 두 개의 수직기둥(110)과 상기 두 개의 수직기둥 중 어느 하나의 상단에 구비되는 구동장치(120)와 상기 두 개의 수직기둥 상단에 횡방향으로 구비되어 상기 구동장치에 의해 회전하는 회전축(130)을 포함한다. 상기 회전축은 상기 구동장치의 회전동력을 전달받아서 회전하게 되며, 회전축이 360°회전 가능한 것이 특징이다.

그리고, 본 발명은 상기 회전축에 각각의 일단이 고정되어 회전축과 함께 회전하는 수직바(150)를 포함하고, 수직바의 타단은 수평바(140)로 서로 연결된다. 체험자의 손은 상기 수직바를 잡고, 체험자의 발은 수평바에 고정된다. 상기 구동장치는, 전력을 이용하여 회전력을 발생시키는 모터(121)와, 상기 모터의 회전력을 단속(斷續)하여 상기 회전축(130)에 전달하는 클러치(125)로 이루어진다. 미설명 부호 180은 체험자의 발을 수평바에 고정하는 고정수단이다.

체험자는 상기 수평바(140)에 발을 딛고 상기 수직바(150)를 손으로 잡고 탑승하게 되는데, 이하 설명 편의를 위해 몇가지 용어를 정의하기로 한다. 본 발명의 특허청구범위 및 상세한 설명에서 '전방'이라 하면, 체험자가 그네 체험장치에 탑승한 상태에서 바라보는 체험자의 앞 방향을 의미하면, '후방'이라 하면, 체험자가 그네 체험장치에 탑승한 상태에서 체험자의 뒤쪽 방향을 의미하는 것으로 설명한다. 그리고, 상기 회전축은 정방향 및 역방향으로 회전할 수 있는데 여기서 '정방향'이라 함은 상기 수직바가 체험자의 앞쪽 즉 전방으로 회전하는 것을 의미하고 '역방향'이라 함은 상기 수직바가 체험자의 뒤쪽 즉 후방으로 회전하는 것을 의미한다.

본 발명은, 상기 모터의 축과 연결된 클러치를 통해 정방향 회전하는 모터의 동력이 상기 회전축에 단속적으로 전달되도록 하여 가속하게 된다. 본 발명의 클러치는 모터의 회전력 전달 토크를 제어하고, 안정된 토크를 생성하기 위한 파우더(자성 철가루)를 사용한 파우더 클러치(powder clutch) 방식 적용하였다.

그리고, 상기 회전축에는 회전축의 회전방향 검출을 위한 엔코더가 구비된다. 즉, 회전축의 끝에 부탁된 엔코더를 이용하여 회전축의 회전 방향을 측정하여 회전축의 회전속도와 가속 타이밍을 제어하도록 제어 알고리즘 구현하였다. 회전축의 회전 방향에 따라 가속을 위한 클러치 ON/OFF 타이밍을 결정하도록 한 것이다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 체험장치의 제어방법을 설명하는 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 그네형 체험장치의 제어시스템의 구성도이다. 이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제어방법에 대해 설명한다.

본 발명의 그네형 체험장치 제어방법은, 먼저 모터의 동력이 회전축에 단속적으로 전달되어 체험자가 느끼기에 외부로부터 동력이 전달되는 것을 체감할 수 있는 헬프모드(HELP MODE)와, 외부로부터 동력이 전혀 전달되지 않아서 체험자는 자신과 회전축을 포함한 회전체의 자중 및 관성에 의해 회전하는 비헬프모드로 이루어진다. 즉, 헬프모드는 모터동력에 의해 회전력 도움을 받는 과정이며, 비헬프모드는 모터동력의 회전력 도움을 받을 수 없는 과정이다.

즉, 헬프모드는 상기 구동장치(120)의 회전력이 상기 클러치를 통해서 상기 회전축(130)에 단속적으로 전달되어 회전축의 회전 각도가 점점 증가하고 체험자가 체험하는 각도가 커지는 과정의 모드이다. 그리고, 비헬프모드는 상기 구동장치의 회전력이 상기 회전축에 전달되지 않고 자중과 관성에 의해 상기 회전축이 회전하는 과정이며 이때는 체험자는 외력(모터)의 도움을 전혀 받지 않게 된다.

여기서 도 5를 참조하여, 상기 수직바(150)가 지면에 수직한 방향과 이루는 각도를 θ라고 각도를 정의한다. 체험자가 탑승하기 전, 상기 수직바(150)가 상기 회전축(130)에 메달려서 가만히 있는 상태를 초기상태라 하면, 상기 초기상태에서 θ=0°의 값을 갖는다. 이 상태에서 체험자가 탑승하여 상기 수직바가 초기상태에서 전방(체험자 앞쪽)으로 이동하는 경우 θ에 양의 값을 부여하고, 상기 수직바가 초기상태에서 후방으로 이동하는 경우 θ에 음의 값을 부여하도록 한다.

상기 헬프모드는 다시 클러치ON단계와 클러치OFF단계가 반복되면서 모터 동력이 회전축에 전달되게 된다. 즉, 본 발명의 상기 회전축에는 회전축의 정역방향을 검출하는 엔코더(미도시)가 구비되는데, 상기 엔코더에서 검출된 회전축의 회전방향이 정방향이면 상기 헬프모드 중 클러치ON단계가 수행되고, 상기 엔코더에서 검출된 회전축의 회전방향이 역방향이면 클러치OFF단계가 수행된다. 클러치ON단계에서는 상기 클러치가 ON되어 상기 모터의 회전력이 상기 회전축에 전달되어 회전축이 가속되는 구간이고, 클러치OFF단계에서는 상기 클러치가 OFF되어 상기 모터의 회전력이 상기 회전축에 전달되지 않는 구간이다.

그네형 체험장치에서 회전축이 정방향으로 회전하는 경우에 클러치ON단계가 수행되어 모터 회전력이 회전축에 전달되게 되는데, 계속하여 회전축이 가속되지 않도록 한계를 설정할 필요가 있다. 본 발명에서는 상기 수직바가 지면과 평형하게 되는 순간 즉, 상기 θ값이 90°에 이르는 순간까지를 한계로 설정하였다. 다시 말하면, 수직바가 정방향으로 회전하여 상기 θ값이 90°에 이르는 순간 상기 헬프모드의 클러치ON단계는 해제되어 클러치OFF단계로 전환됨으로써 모터 동력이 더이상 전달되지 않도록 한다.

상기 클러치ON단계가 해제되어 클러치OFF단계로 진입하는 순간은 체험자 및 체험기구의 상황을 고려하여 다양하게 변경을 가할 수 있다. 즉, 상기 헬프모드의 클러치ON단계가 상기 θ값이 제1의 특정한 값에 이르는 순간 해제되어 클러치OFF단계로 전환되며, 상기 헬프모드는 상기 θ값이 제2의 특정한 값에 이르는 순간 해제되어 비헬프모드로 전환되도록 할 수 있으며, 상기 제1의 특정한 값과 제2의 특정한 값은 상황에 따라 변경 가능하며, 상기 제1의 특정한 값은 45°에서 90°의 구간에 속하는 어떤 값으로 정할 수도 있을 것이다.

그리고, 본 발명의 그네형 체험장치는 체험자에게 360°체험을 하도록 하는 것이므로, 그네형 체험장치에서 한바퀴 회전하면 헬프모드 자체를 해제하여 비헬프모드로 전환하게 함으로써, 1회 체험의 종료순간을 정하도록 하였다. 즉, 상기 헬프모드는 상기 θ값이 180°에 이르는 순간 해제되어 비헬프모드로 전환되고 이후에는 체험자와 기구 자체의 관성과 자중에 의해 그네의 반복 동작으로 진행하다가 멈추도록 한 것이다. 이 멈춤과정에는 모터 정지상태에서 클러치가 ON되어 감속과정이 수행될 수도 있을 것이다.

이러한 과정을 통한 1회 체험의 종료후 체험자가 재 체험을 원하는 경우 운영자가 작동에 의해 위 체험과정(헬프모드)가 재 가동되어 다시 체험과정으로 반복 진행될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

110: 수직기둥, 120: 구동장치
130: 회전축, 140: 수평바
150: 수직바,

Claims (7)

1. 지면에 수직하게 설치되는 두 개의 수직기둥(110)의 상단에 구비되는 모터(121)와 클러치(125)로 이루어지는 구동장치(120); 상기 두 개의 수직기둥 상단에 횡방향으로 구비되어 상기 구동장치에 의해 회전하는 회전축(130); 상기 회전축에 각각의 일단이 고정되고, 타단은 수평바(140)로 서로 연결되는 두 개의 수직바(150); 및 상기 회전축의 회전방향 검출을 위한 엔코더;를 포함하는 그네형 체험장치를 제어하는 방법으로서,
   상기 수평바에는 체험자의 발이 위치하고, 상기 수직바에는 체험자의 손이 위치하여 체험자는 기립상태를 유지하며,
   상기 구동장치의 회전력이 상기 클러치를 통해서 단속적으로 상기 회전축에 전달되는 헬프(HELP)모드;와
   상기 구동장치의 회전력이 상기 회전축에 전달되지 않고 체험자 스스로의 힘에 의해 상기 회전축이 회전하는 비헬프모드;로 이루어지고,
   상기 헬프모드는,
   상기 엔코더에서 검출된 회전축의 회전방향이 정방향이면 상기 클러치가 ON되어 상기 모터의 회전력이 상기 회전축에 전달되는 클러치ON단계;와,
   상기 엔코더에서 검출된 회전축의 회전방향이 역방향이면 상기 클러치가 OFF되어 상기 모터의 회전력이 상기 회전축에 전달되지 않는 클러치OFF단계;로 이루어지는
   상기 수직바(150)가 지면에 수직한 방향과 이루는 각도를 θ라 하면, 상기 헬프모드는 상기 θ값이 제2의 특정한 값에 이르는 순간 해제되어 비헬프모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 그네형 체험장치 제어방법.
   
   
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