KR102020976B1 - 학습용 모형장치 - Google Patents

Abstract

학습용 모형장치를 개시한다.
이러한 학습용 모형장치는, 구동축과 이 구동축의 축 단부 측에 배치되는 두 개의 구동휠을 구비한 휠부와, 상기 휠부의 두 개의 구동휠 사이에서 회전력 발생 및 전달이 가능한 상태로 상기 구동축 측에 설치되는 전동모터와 배터리팩을 구비한 휠구동부와, 상기 휠구동부의 상부 측에 세워진 상태로 배치되는 더미와, 상기 더미의 기울기를 변화시킬 수 있는 상태로 상기 더미 측에 탈착 가능하게 설치되는 더미조작구, 그리고 상기 더미조작구의 조작에 의한 상기 더미의 기울기 상태에 따라 온,오프 동작되면서 상기 휠구동부의 전동모터와 배터리팩 사이를 전기 공급이 가능하게 연결하거나 차단할 수 있도록 형성되는 제어센서부를 포함한다.

Description

학습용 모형장치{A LEARNING MODEL DEVICE}

본 발명은 학습용 모형장치에 관한 것이다.

일반적으로 초등학교나 중학교 등에서 학생들을 대상으로 각종 장치들의 독특한 구동 원리나 작용 등을 가르치는 학습 방법 중에는 모형장치를 이용하여 학습을 진행하는 방법이 있다.

모형장치를 이용한 학습방법은, 교과서나 학습지 등을 이용한 이론 학습 방법들과 비교할 때, 모형장치를 사용하므로 학생들의 호기심을 더욱 유발할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 학생들이 모형장치의 작동 상태를 직접 눈으로 보고 조작하는 과정 등을 거치면서 해당 장치의 구동 원리나 작용들을 더욱 쉽게 이해하고 익힐 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 학생들에게 각종 장치의 구동 원리나 작용을 가르치는 학습 진행에 사용되는 학습용 모형장치들은 학습 대상 장치의 원리나 작용을 용이하게 구현할 수 있는 여러 가지 형태와 종류들이 있다.

일예로 "실용신안등록 제20-0457282호의 학습용 모형 제트비행기."는 압축 공기에 의한 추력으로 비행체의 비행 구동 원리나 작용을 용이하게 학습할 수 있는 모형 구조를 제공할 수 있도록 형성되어 있으며, "공개특허공보 제10-2016-0081017호의 모형자동차를 이용한 학습기구."는 풍력(風力)에 의한 자동차의 주행 원리나 작용을 용이하게 학습할 수 있는 기구 구조를 제공할 수 있도록 형성되어 있다.

그러므로, 모형장치를 이용한 학습을 활성화하려면, 더욱 다양한 분야의 학습 대상 장치들의 구동 원리나 작용을 용이하게 학습할 수 있는 모형 구조를 제공하는 학습용 모형장치들의 개발이 요구된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 특히 직립 탑승식 이동수단으로 불리우는 세그웨이(Segway)의 구동 원리를 용이하게 학습할 수 있도록 형성된 학습용 모형장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여,

구동축과, 이 구동축의 축 단부 측에 배치되는 두 개의 구동휠을 구비한 휠부;

상기 휠부의 두 개의 구동휠 사이에서 회전력 발생 및 전달이 가능한 상태로 상기 구동축 측에 설치되는 전동모터와 배터리팩을 구비한 휠구동부;

상기 휠구동부의 상부 측에 세워진 상태로 배치되는 더미;

상기 더미의 기울기를 변화시킬 수 있는 상태로 상기 더미 측에 탈착 가능하게 설치되는 더미조작구;

상기 더미조작구의 조작에 의한 상기 더미의 기울기 상태에 따라 온,오프 동작되면서 상기 휠구동부의 전동모터와 배터리팩 사이를 전기 공급이 가능하게 연결하거나 차단할 수 있도록 형성되는 제어센서부;

를 포함하는 학습용 모형장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명은, 사용자(학생)가 더미조작구를 이용하여 더미의 기울기 상태를 변화시키면서 이에 따른 제어센서부, 휠구동부, 및 휠부의 작동 상태를 관찰하고 익히는 방식으로 세그웨이의 구동 원리를 용이하게 학습할 수 있도록 하는 모형 구조를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 학습용 모형장치의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 학습용 모형장치의 세부 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면들이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.

따라서, 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로, 본 발명의 청구범위는 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 학습용 모형장치의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2 내지 도 3은 세부 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면들로서, 일실시 예에 따른 학습용 모형장치는, 휠부(2), 휠구동부(4), 더미(6), 더미조작구(8), 및 제어센서부(10)를 포함한다.

이러한 본 발명의 일실시 예에 따른 학습용 모형장치는, 예를 들어 실내의 테이블 등에 간편하게 배치된 상태로 조작될 수 있도록 이와 부합하는 크기를 갖는 미니어쳐 타입으로 형성된다.

그리고, 상기한 주요 구성부들 중에서 휠부(2), 더미(6), 및 더미조작구(8)의 재질은 가격이 저렴하고, 재활용이 용이한 합성수지재나, 목재, 고무재, 종이재와 같은 재질들 중에서 선정하여 사용되는 것이 바람직하다.

휠부(2)는 도 1 내지 도 2에서와 같이 구동축(A)과, 두 개의 구동휠(B)을 구비하고, 구동축(A)의 축 길이방향 단부 측에 축선을 중심으로 회전될 수 있는 상태로 구동휠(B)들이 각각 설치된 상태로 형성된다.

구동휠(B)은 구동축(A)의 축선을 중심으로 회전되면서 바닥에 놓여진 상태로 전,후진 이동될 수 있는 휠 모양을 갖도록 형성된다.

휠구동부(4)는 도 1 내지 도 2에서와 같이 전동모터(C)와, 배터리팩(D)을 구비하고, 휠부(2)의 회전 구동을 위한 동력을 발생 및 전달할 수 있도록 형성된다.

전동모터(C)는 휠부(2)의 두 개의 구동휠(B) 사이에서 구동축(A) 측에 회전력을 전달할 수 있는 상태로 연결 설치된다.

예를 들어, 도 1에서와 같이 모터축 역할이 가능하게 전동모터(C)의 본체 내부를 수평하게 관통하는 방향으로 구동축(A)이 끼워져서 이 구동축(A) 측에 걸쳐진 배치 상태로 회전력을 발생 및 전달할 수 있도록 전동모터(C)가 연결 셋팅될 수 있다.

그리고, 배터리팩(D)은 충전지나 일반 건전지가 수납된 상태로 전동모터(C) 측에 전기를 공급할 수 있도록 형성된다.

배터리팩(D)은 도 1에서와 같이 전동모터(C)의 하부 측에 연결 고정된 상태로 셋팅될 수 있다.

이때, 전동모터(C)와 배터리팩(D)은 구동축(A)의 축선 측에 매달린 상태에서 어느 한쪽으로 기울어지지 않는 상태의 밸런스를 유지하도록 셋팅되는 것이 바람직하다.

전동모터(C)는 전기를 공급받기 위한 두 개의 접속단자(C1, +및-)를 구비하고, 배터리팩(D)은 전동모터(C)의 접속단자(C1) 측에 구동을 위한 전기 공급이 가능하게 전기선(D1)으로 연결된 상태로 셋팅된다.

더미(6) 및 더미조작구(8)는 휠부(2) 및 휠구동부(4)의 작동 상태를 기울기 조작 방식으로 조작할 수 있는 구조를 제공한다.

더미(6)는 도 1에서와 같이 예를 들어, 사람이 양팔을 벌리고 있는 상체 모양의 더미(dummy) 형태로 이루어질 수 있다.

더미(6)는 전동모터(C)의 상부 측에 세워진 상태로 고정 설치되며, 구동축(A)의 축선을 중심으로 어느 한쪽으로 기울어지도록 조작될 때, 전동모터(C)도 동일한 방향으로 기울어질 수 있는 상태로 셋팅된다.

더미(6)의 양팔 부분은 일종의 걸림부(E) 역할을 하며, 이 두 개의 걸림부(E)는 도 2에서와 같이 구동축(A)의 축선을 경계로 하여 서로 대향하는 상태로 이격 배치되도록 셋팅된다.

더미조작구(8)는 더미(6)의 두 개의 걸림부(E) 측에 분리 가능하게 걸쳐질 수 있는 형태를 가지며, 더미(6)의 기울임을 유도할 수 있는 일종의 무게추와 같은 역할이 가능하게 형성된다.

즉, 더미조작구(8)는 도 3에서와 같이 더미(6)의 두 개의 걸림부(E) 중에서 어느 한쪽에 선택적으로 걸쳐질 때, 자중(自重)에 의해 구동축(A)을 중심으로 무게가 작용하는 방향으로 더미(6)를 기울일 수 있는 상태로 조작이 가능하게 형성된다. 그러므로, 이러한 더미조작구(8)는 도 2 내지 도 3에서와 같이 더미(6) 측의 두 개의 걸림부(E) 중에서 일측 걸림부(E) 또는 타측 걸림부(E) 측에 선택적으로 걸쳐지도록 조작하는 방식으로 학생들이 세그웨이의 구동 원리를 쉽게 이해할 수 있도록 하는 학습 취지 및 목적과 부합하는 조작 구조를 제공할 수 있다.

한편, 제어센서부(10)는 더미조작구(8)의 조작에 의한 더미(6)의 기울기 상태에 따라 휠구동부(4)의 작동을 제어할 수 있도록 형성된다.

제어센서부(10)는 기울기 센서(F)를 구비하고, 이 기울기 센서(F)는 더미(6)의 기울기 상태에 따라 전동모터(C) 측에 전기 공급의 제어가 가능하게 온,오프 상태로 전환 동작될 수 있는 센서 구조를 갖도록 형성된다.

기울기 센서(F)는 배터리팩(D)과 전동모터(C) 사이를 전기 공급이 가능하게 연결하는 전기선(D1)의 연결구간 일측에 설치된다.

기울기 센서(F)는 센서의 기울기 상태에 따라 전기 통전이 가능하게 연결하거나 차단하는 상태로 스위칭 동작이 이루어질 수 있도록 형성된다.

즉, 기울기 센서(F)는 전기선(D1)의 연결 구간 일측에서 예를 들어, 더미(6)가 전동모터(C) 상에서 수직방향으로 세워진 상태에서는 전기선(D1)의 연결 상태를 단락시키는 오프 상태로 동작되고, 도 3에서와 같이 더미(6)가 어느 한쪽으로 기울어지도록 조작된 상태에서는 전기 공급이 가능하게 전기선(D1)을 연결시키는 온 상태로 전환 동작될 수 있도록 셋팅된다.

이러한 기울기 센서(F)의 작용에 의하면, 더미(6) 측에 더미조작구(8)를 걸치거나 분리하는 조작에 의한 더미(6)의 기울기 상태에 따라 센서가 온, 오프 상태로 전환 동작되면서 전기 공급을 제어하는 방식으로 휠구동부(4)의 구동이 제어되도록 할 수 있다.

예를 들어, 도 3에서와 같이 더미조작구(8)를 더미(6)의 일측 걸림부(E) 측에 걸쳐서 더미(6)가 어느 한쪽으로 기울어지도록 조작하면, 배터리팩(D) 측에서 전동모터(C) 측으로 전기가 공급되면서 더미(6)가 기울어진 방향으로 모형장치 전체가 전진 이동될 수 있도록 휠부(2)의 두 개의 구동휠(B)이 일방향으로 회전되는 상태로 작동된다.

그러면, 구동휠(B)의 회전에 의한 전진 이동과 연계하여 더미(6)는 계속 기울어진 밸런스를 안정적으로 유지하는 상태로 모형장치의 전진 이동이 이루어질 수 있다.

그러므로, 이와 같은 조작 및 작동에 의한 학습 방식으로, 사람이 직립 탑승 상태로 이동이 가능한 세그웨이의 구동 원리와 작용을 학생들이 쉽게 이해하고, 파악할 수 있도록 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 간단한 모형 구조로 학생들이 세그웨이의 작동 매커니즘을 더욱 용이하게 학습할 수 있는 모형 구조와 부합하는 학습용 모형장치를 제공할 수 있다.

2: 휠부 4: 휠구동부 6: 더미
8: 더미조작구 10: 제어센서부 A: 구동휠
B: 구동축 C: 전동모터 D: 배터리팩

Claims (2)

1. 구동축과, 이 구동축의 축 단부 측에 배치되는 두 개의 구동휠을 구비한 휠부;
   전동모터와, 이 전동모터 측에 전기를 공급하기 위한 배터리팩을 구비하고, 상기 휠부의 두 개의 구동휠 사이에서 상기 구동축이 모터축 역활이 가능하게 상기 전동모터의 본체 내부를 수평하게 관통하는 방향으로 끼워져서 구동축에 상기 전동모터가 걸쳐진 설치 상태로 회전력을 발생 및 전달할 수 있도록 형성되는 휠구동부;
   상기 휠구동부의 전동모터 상부 측에 세워진 상태로 배치되며, 상기 구동축의 축선을 경계로 하여 서로 대향하는 상태로 이격 형성되는 두 개의 걸림부를 구비한 더미;
   상기 더미의 기울기를 변화시킬 수 있는 상태로 상기 더미의 걸림부 측에 탈착 가능하게 설치되는 더미조작구; 및
   상기 더미조작구의 조작에 의한 상기 더미의 기울기 상태에 따라 온,오프 동작되면서 상기 휠구동부의 전동모터와 배터리팩 사이를 전기 공급이 가능하게 연결하거나 차단할 수 있도록 형성되는 제어센서부;
   를 포함하며,
   상기 더미조작구는,
   상기 더미 측의 두 개의 걸림부 중에서 일측 걸림부 또는 타측 걸림부 측에 선택적으로 걸쳐져서 자중에 의해 상기 구동축을 중심으로 무게가 작용하는 방향으로 상기 더미의 기울임을 유도할 수 있는 무게추 형태로 탈착 조작이 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 학습용 모형장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어센서부는,
   기울기 센서를 구비하고, 이 기울기 센서는 상기 더미의 기울기 상태에 따라 상기 휠구동부의 전동모터와 배터리팩 사이를 전기 공급이 가능하게 연결하거나 차단하는 상태로 동작되도록 셋팅되는 것을 특징으로 하는 학습용 모형장치.

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