KR102182106B1

KR102182106B1 - 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치

Info

Publication number: KR102182106B1
Application number: KR1020190050203A
Authority: KR
Inventors: 권중장
Original assignee: 경성대학교 산학협력단; (주) 이안이엔지
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-11-23
Also published as: KR20200126499A

Abstract

본 발명은 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일면에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치는, 회전 방향에 따라 와이어를 풀거나 감는 드럼과, 드럼의 회전축에 타이밍벨트로 연결되어 드럼을 회전시키는 모터와, 드럼의 회전축에 타이밍벨트로 연결되어 드럼과 연동하여 회전하면서 와이어를 드럼으로 안내하는 안내부와, 드럼의 회전축에 타이밍벨트로 연결되어 드럼과 연동하여 드럼의 너비방향으로 운동하면서 와이어가 드럼에 감기거나 풀리도록 안내하는 와이어정렬부와, 안내부와 드럼의 사이에서 와이어에 텐션을 가하는 텐션부와, 안내부와 텐션부의 사이에서 안내부에 의해 안내되는 와이어의 텐션을 측정하는 측정부와, 드럼의 회전축에 연결되어 드럼의 회전축의 회전속도를 측정하는 속도엔코더와, 측정부가 측정한 텐션과 속도엔코더가 측정한 회전속도에 기초하여 모터의 회전축의 회전속도 및 회전방향을 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치{WINCH DEVICE FOR WIRE OPERATED ACCORDING TO THE TENSION}

본 발명은 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 와이어의 텐션이 변함에 따라 와이어의 텐션을 측정하여 자동으로 와이어를 풀거나 감을 수 있도록 하는 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치에 관한 것이다.

일반적으로 건물과 대형선박, 대형 탱크 등의 결함 검사는 1차적으로 작업자가 육안으로 결함을 검사할 필요가 있다. 하지만 위험한 지형 또는 높은 위치, 내부 진입이 어려운 곳은 작업자의 접근이 어렵고 안전상에 위험이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

종래에는 카메라가 설치된 드론을 작업자의 접근이 어려운 곳에 투입하여 영상을 촬영하게 되었다. 하지만 현재 무선드론의 최장 비행시간이 20~30분 정도임을 감안하면 무선드론으로는 한 번에 업무를 수행하기에는 불가능하다. 또한 결함을 검사하기 위해서 강력한 조명을 필요로 하기 때문에 무선드론에 조명장치를 설치하여 강력한 조명을 비추며 검사한다면 무선드론의 비행시간은 전술한 시간보다 더 줄어들 것이다. 실제로 벨러스터 탱크 1개의 기준 조사 시간으로는 최소 1시간 정도의 시간이 소요되는 만큼 무선드론의 배터리를 계속 바꿔가면서 업무를 수행하기에는 문제가 있다. 그래서 무선드론의 전원부족 현상을 해결하기 위해 전원과 와이어로 연결된 유선드론이 업무 수행에 사용되고 있다. 하지만 와이어로 연결된 유선드론이 움직임에 따라 연결된 선의 길이가 길어 사람이 정리해서 감거나 풀기 어렵다는 문제가 있다.

또한 종래에는 제어가 가능한 윈치드럼을 통해 유선드론의 와이어를 감거나 풀 수 있으나, 유선드론이 돌풍 또는 빠른 기동으로 인해 빠르게 움직이게 될 경우 와이어의 풀림이나 감김이 유선드론의 움직임을 정밀하게 따라가지못하는 문제가 있다. 드론의 급격한 움직임에 의해 와이어에 강한 텐션이 생성되어 드론이 추락하거나 와이어가 끊어지는 문제가 발생할 수 있다.

(특허문헌 1) US9446858B2

(비특허문헌 1) Fagiano, Systems of Tethered Multicopters: Modeling and Control Design. volume 50, July 2017.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 와이어의 텐션이 변함에 따라 와이어에 발생되는 텐션을 측정하여 자동으로 와이어를 풀거나 감을 수 있도록 하는 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 와이어의 감김 또는 풀림이 급격하게 변하는 경우 이에 대응하여 와이어를 감거나 푸는 드럼의 회전 속도를 조절할 수 있는 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 와이어를 감거나 품에 따라 발생하는 와이어의 꼬임현상을 방지할 수 있는 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치는, 회전 방향에 따라 와이어를 풀거나 감는 드럼과, 드럼의 회전축에 타이밍벨트로 연결되어 드럼을 회전시키는 모터와, 드럼의 회전축에 타이밍벨트로 연결되어 드럼과 연동하여 회전하면서 와이어를 드럼으로 안내하는 안내부와, 드럼의 회전축에 타이밍벨트로 연결되어 드럼과 연동하여 드럼의 너비방향으로 운동하면서 와이어가 드럼에 감기거나 풀리도록 안내하는 와이어정렬부와, 안내부와 드럼의 사이에서 와이어에 텐션을 가하는 텐션부와, 안내부와 텐션부의 사이에서 안내부에 의해 안내되는 와이어의 텐션을 측정하는 측정부와, 드럼의 회전축에 연결되어 드럼의 회전축의 회전속도를 측정하는 속도엔코더와, 측정부가 측정한 텐션과 속도엔코더가 측정한 회전속도에 기초하여 모터의 회전축의 회전속도 및 회전방향을 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

본 발명은 아래와 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명은 와이어가 드럼에 감기고 풀림에 따라 와이어의 텐션과 와이어를 감는 드럼의 속도를 측정하고 자동으로 와이어가 풀리거나 감기는 속도를 조절하여 와이어에 걸리는 텐션을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 와이어가 감기는 드럼에 와이어를 일정하게 감거나 풀수 있도록 하여 와이어가 풀리거나 감김에 따라 발생할 수 있는 와이어의 엉킴현상을 방지할 수 있다.

도1과 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도3과 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 드럼을 설명하기 위한 도면이다.
도5 내지 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 안내부를 설명하기 위한 도면이다.
도8과 도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 와이어정렬부를 설명하기 위한 도면이다.
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 텐션부와 측정부를 설명하기 위한 도면이다.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 텐션부를 설명하기 위한 도면이다.
도12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 제어를 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 와이어의 텐션을 측정하고 모터의 회전속도를 조절하여 와이어를 풀거나 감는 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치에 관한 것이다.

도1과 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치는 프레임(10), 모터(20), 드럼(30), 안내부(40), 와이어정렬부(60), 텐션부(70), 측정부(80), 속도측정엔코더(90), 컨트롤러(100)를 포함할 수 있다.

프레임(10)은 전술한 모터(20), 드럼(30), 안내부(40), 와이어정렬부(60), 텐션부(70), 측정부(80), 속도측정엔코더(90), 컨트롤러(100)가 설치될 수 있는 내부 수용공간을 가진다.

모터(20)는 프레임(10)의 상부 좌측면에 설치될 수 있다.

모터(20)의 회전축은 정회전 또는 역회전이 될 수 있다.

모터(20)의 회전축은 일단에 구동풀리(21)를 구비한다.

구동풀리(21)는 제1타이밍벨트(22)와 연결된다.

도3과 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 드럼(30)을 설명하기 위한 도면이다.

드럼(30)은 프레임(10)의 중심부에 설치될 수 있다.

드럼(30)은 와이어와 연결되어 있으며 회전 방향에 따라 와이어를 감거나 풀수 있다.

복수 개의 지지대(31)는 프레임(10)의 하부면에 수직으로 설치되고 상부에 드럼(30)의 회전축이 관통될 수 있는 홀을 각각 구비한다.

드럼(30)의 회전축 양단이 복수 개의 지지대(31)를 관통하여 복수 개의 지지대(31) 사이에 드럼이 회전가능하도록 설치될 수 있다.

드럼(30)의 회전축에는 제1풀리(32)와 제2풀리(33)와 제3풀리(34)가 구비된다.

제1풀리(32)는 드럼(30)과 지지대(31) 사이의 드럼(30)의 회전축에 구비된다.

제2풀리(33)는 지지대(31)의 외부의 드럼(30)의 회전축에 구비된다.

제3풀리(34)는 제1풀리(32)와 지지대(31) 사이의 드럼(30)의 회전축에 구비된다.

제1풀리(32)는 제1타이밍벨트(22)와 연결된다.

드럼(30)의 회전축은 제1타이밍벨트(22)를 통해 모터(20)의 회전축과 연결된다.

모터(20)가 구동됨에 따라 드럼(30)의 회전축이 연동되어 회전된다.

드럼(30)의 회전축은 모터(20)의 회전축의 회전방향과 동일한 방향으로 회전될 수 있다.

드럼(30)의 회전축의 회전방향에 따라 드럼(30)이 회전되면서 드럼(30)은 와이어를 감거나 풀수 있다.

제2풀리(33)는 제2타이밍벨트(35)와 연결된다.

제3풀리(34)는 제3타이밍벨트(36)와 연결된다.

도5 내지 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 안내부(40)를 설명하기 위한 도면이다.

안내부(40)는 프레임(10)의 상부면 우측에 설치될 수 있으며 구동축(41), 기어박스(42), 종동축(43), 구동롤러(44), 회전롤러(45), 지지대(47)를 포함한다.

구동축(41)은 일단에 구동축풀리(48)가 구비되고 타단에 기어(411)가 구비된다.

구동축풀리(48)는 제2타이밍벨트(35)가 연결되어 구동축(41)과 드럼(30)의 회전축이 연동된다.

삭제

기어박스(42)는 일측과 타측에 각각 홀(421,423)이 형성되고 내부에 복수 개의 스퍼기어(422)가 구비된다.

구동축(41)은 홀(421)을 통해 기어박스(42)의 일측에 회전 가능하게 연결된다. 다.

구동축(41)의 기어(411)는 기어박스(42)의 스퍼기어(421)와 맞물려 연결된다.

구동축(41)이 회전됨에 따라 기어박스(42)의 내부에 구비된 스퍼기어(422)가 회전된다.

종동축(43)은 일단에 기어(431)가 구비되고 타단에 구동롤러(44)가 연결된다.

종동축(43)은 기어박스(42)의 홀(423)을 기어박스(42)의 타측에 회전 가능하게 관통된다.
종동축(43)의 기어(431)는 기어박스(42)의 스퍼기어(421)와 맞물려 연결되어 스퍼기어(422)의 회전에 따라 종동축(43)이 회전된다.
구동롤러(44)는 지지대(47)와 기어박스(42)의 사이에서 종동축(43)이 회전됨에 따라 회전된다.
회전롤러(45)는 지지대(47)와 기어박스(42)의 사이에 회전 가능하게 구비된다. 즉, 회전롤러(45)의 회전축(451) 양단이 각각 지지대(47)와 기어박스(42)에 회전 가능하게 연결된다.
회전롤러(45)는 구동롤러(44)와 평행하게 형성되고 구동롤러(44)와의 사이에 와이어가 통과되는 틈(452)을 가질 수 있다.
지지대(47)와 기어박스(42)의 외면에 각각 스프링플런저(46)가 설치된다.
스프링플런저(46)는 회전롤러(45)의 회전축(451) 일단과 지지대(47) 사이와, 회전롤러(45)의 회전축(451) 타단과 기어박스(42)의 외면 사이에 각각 설치될 수 있다.
지지대(47)와 기어박스(42)의 외면에는 회전롤러(45)의 회전축(451) 양단이 종동축(43) 방향으로 움직일 수 있도록 홈(49)이 형성된다.
스프링플런저(46)는 탄성력을 이용하여 회전롤러(45)의 회전축(451)을 종동축(43) 방향으로 밀어줄 수 있다.
드럼(30)의 회전축이 회전함에 따라 드럼(30)의 회전축과 연동되어 구동축(41)이 회전된다.
구동축(41)이 회전됨에 따라 기어박스(42)의 스퍼기어(422)를 통해 연결된 종동축(43)이 회전된다.
종동축(43)이 회전됨에 따라 구동롤러(44)는 회전된다.
회전롤러(45)는 구동롤러(44)가 회전하여 와이어가 구동롤러(44)와 회전롤러(45)의 사이를 통과함에 따라 회전된다.
안내부(40)는 드럼(30)과 연동하여 와이어를 프레임(10) 내부의 드럼(30)으로 안내되도록 할 수 있다.

안내부(40)는 드럼(30)과 연동하여 구동롤러(44)가 회전됨에 따라 구동롤러(44)와 회전롤러(45)의 사이를 통과한 와이어가 드럼(30)에 감길 수 있도록 안내하거나 프레임(10)의 외부로 풀려질 수 있도록 안내한다.

삭제

도8과 도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 와이어정렬부(60)를 설명하기 위한 도면이다.

와이어정렬부(60)는 프레임(10) 하부에 설치될 수 있다.

와이어정렬부(60)는 회전나사축(61)과 이동정렬바(62)와 복수 개의 지지바(65)를 포함한다.

와이어정렬부(60)는 드럼(30)과 안내부(40) 사이에서 안내부(40)를 통과한 와이어가 드럼(30)에 감기는 위치를 조절할 수 있다.

회전나사축(61)은 프레임(10)의 하부에 수직으로 고정된 복수 개의 지지대(64) 각각을 관통하여 회전가능하도록 설치된다.

회전나사축(61)은 수나사가 외면에 구비된다.

회전나사축(61)은 일단에 회전나사축풀리(63)가 설치된다.

회전나사축풀리(63)는 제3타이밍벨트(36)가 걸리고 제3타이밍벨트(36)와 연결된다.

회전나사축(61)은 구비된 회전나사축풀리(63)를 통해 제3타이밍벨트(36)와 연결된다.

회전나사축(61)과 연결된 제3타이밍벨트(36)는 회전나사축(61)과 드럼(30)의 회전축을 연결한다.

드럼(30)의 회전축이 회전함에 따라 제3타이밍벨트(36)가 회전되면 와이어정렬부(60)의 회전나사축(61)이 연동되어 회전된다.

이동정렬바(62)는 일단에 암나사가 내면에 구비된 암나사홀(66)이 구비된다.

이동정렬바(62)의 암나사홀(66)은 회전나사축(61)의 수나사와 대응된다.

이동정렬바(62)는 타단에 정렬롤러(67)가 구비된다.

이동정렬바(62)는 구비된 암나사홀(66)의 암나사 홈과 회전나사축(61)의 외면에 구비된 수나사 곡선이 맞물려 회전나사축(61)과 연결된다.

복수 개의 지지바(65)는 나사회전축(61)과 평행하도록 형성된다.

복수 개의 지지바(65)는 이동정렬바(62)의 일측을 관통하여 복수 개의 지지대(64) 각각에 연결될 수 있다.

복수 개의 지지바(65)는 회전나사축(61)이 회전됨에 따라 이동정렬바(62)가 회전나사축(61)의 회전방향을 따라 회전되지 않도록 이동정렬바(62)를 지지한다.

복수 개의 지지바(65)는 이동정렬바(62)가 드럼(30)의 너비방향으로 회전나사축(61)을 따라 직선 운동될 수 있도록 이동정렬바(62)를 지지한다.

정렬롤러(67)는 안내부(40)를 통해 안내되어진 와이어가 걸리고 드럼(30)이 회전됨에 따라 와이어를 드럼(30)으로 안내한다.

회전나사축(61)의 회전방향에 따라 이동정렬바(62)가 구비한 암나사홀(66)이 회전나사축(61)에 감기거나 풀리게 되고 이동정렬바(62)는 드럼(30)의 너비방향으로 회전나사축(61)을 따라 운동된다.

정렬롤러(67)는 이동정렬바(62)가 드럼(30)의 너비방향으로 회전나사축(61)을 따라 운동됨에 따라, 드럼(30)에 와이어가 정렬되게 감기거나 풀릴 수 있도록 안내한다.

도10과 도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 텐션부(70)를 설명하기 위한 도면이다.

텐션부(70)는 프레임(10)의 하부 측면에 설치될 수 있다.

텐션부(70)는 안내부(40)와 드럼(30) 사이에서 와이어에 텐션을 생성한다.

텐션부(70)는 지지대(71), 지지바(72), 롤러(73), 텐션스프링(74)을 포함한다.

지지대(71)는 프레임(10)에 고정되어 일측에 지지바(72)가 회전 가능하도록 연결된다.

롤러(73)는 지지바(72)의 양단에 회전이 가능하도록 연결될 수 있다.

지지대(71)는 프레임(10)의 내부 측면에 설치되며 지지대(71)의 일단에 지지바(72)의 중심이 회전가능하도록 연결될 수 있다.

텐션스프링(74)은 일측이 지지바(72)의 일측과 연결되고 타측이 프레임(10) 측면에 연결될 수 있다.

텐션스프링(74)은 일측에 연결된 지지바(72)를 프레임(10)과 연결된 타측 방향으로 당긴다.

롤러(73)는 안내부(40)와 드럼(30)사이의 와이어가 걸려 있으며 와이어의 움직임을 따라 회전된다.

지지바(72)는 롤러(73)에 걸려있는 와이어의 움직임에 따라 지지대(71) 상에서 회전될 수 있다.

드럼(30)이 회전됨에 따라 와이어가 감기거나 풀리게 되면 와이어의 텐션이 변하게 될 수 있다.

롤러(73)는 지지바(72)에 가해지는 텐션스프링(74)의 당기는 힘을 지지바(72)를 통해 제공 받는다.

롤러(73)는 제공받은 힘을 와이어에 텐션으로 제공하여 드럼(30)과 안내부(40) 사이의 와이어의 텐션이 일정하게 유지되도록 한다.

도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 측정부(80)를 설명하기 위한 도면이다.

측정부(80)는 프레임(10)의 상부 우측면에 설치되어 안내부(40)와 텐션부(70)의 사이에서 안내부(40)에 의해 안내되는 와이어의 텐션을 로드셀을 통해 감지하고 측정한다(S100).

측정부(80)는 지지롤러(82)와 텐션롤러(81)와 엔코더롤러(83) 및 로드셀을 포함한다.

지지롤러(82)와 엔코더롤러(83)는 상호 간에 이격거리를 두고 배치되어 안내부(40)를 통과하여 드럼(30)으로 안내되는 와이어가 걸리고, 텐션롤러(81)는 지지롤러(82)와 엔코더롤러(83)의 사이에 배치되어 와이어가 걸린다.

즉, 와이어는 지지롤러(82)와 텐션롤러(81)와 엔코더롤러(83)에 지그재그로 걸린다. 로드셀은 텐션롤러(81)의 회전축에 설치되어 와이어가 텐션롤러(81)를 프레임(10)의 상부 우측면으로 미는 힘인 텐션을 측정한다(S100).

와이어는 텐션이 증가함에 따라 텐션롤러(81)를 프레임(10)의 상부 우측면으로 미는 힘이 증가하게 되고, 텐션이 감소함에 따라 텐션롤러(81)를 프레임(10)의 상부 우측면으로 미는 힘이 감소하게 된다.

텐션롤러(81)는 와이어의 텐션에 따라 텐션롤러(81)에 걸리는 와이어의 텐션을 로드셀을 이용해 측정한다(S100).

엔코더롤러(83)는 걸려있는 와이어가 드럼(30)에 감기고 풀림에 따라 회전되는 방향과 횟수에 기초하여 드럼(30)에서 풀어진 와이어의 길이를 측정할 수 있다.

도2와 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 속도측정엔코더(90)를 설명하기 위한 도면이다.

속도측정엔코더(90)는 드럼(30)의 측면에 회전축과 연결되도록 설치된다.

속도측정엔코더(90)는 드럼(30)의 회전축의 회전속도를 측정한다(S200).

여기서, 드럼(30)의 회전축의 회전속도는 드럼(30)의 회전축의 회전속력과 드럼(30)의 회전축의 회전방향을 포함한다.

도2와 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치의 컨트롤러(100)를 설명하기 위한 도면이다.

컨트롤러(100)는 프레임(10)의 하부면이자 드럼(30)의 측면에 설치되고, 측정부(80)와 속도측정엔코더(90)와 연결도록 형성된다.

컨트롤러(100)는 측정부(80)가 측정한 텐션과 속도측정엔코더(90)가 측정한 회전속도에 기초하여 모터(20)의 회전축의 회전속도를 제어한다(S300).

단, 컨트롤러(100)는 측정부(80)가 측정한 텐션이 기설정된 텐션 범위에 속하는 텐션인 경우, 드럼(30)의 회전축이 회전상태이면 모터(20)의 회전축의 회전속도를 정속도로 하여 회전상태가 유지되도록 모터(20)를 제어한다(S300).

컨트롤러(100)는 측정부(80)가 측정한 텐션이 기설정된 텐션 범위에 속하는 텐션인 경우, 드럼(30)의 회전축이 정지상태이면 모터(20)의 회전축의 정지상태가 유지되도록 모터(20)를 제어한다(S300).

컨트롤러(100)는 드럼(30)의 회전축이 정지되어 있는 경우, 측정부(80)가 측정한 텐션이 기설정된 텐션을 초과하면 모터(20)의 회전축이 역방향으로 회전속도가 증가되도록 모터(20)를 제어한다(S300).

예컨데, 와이어의 일단이 연결된 드론이 정지상태에서 프레임(10)과 멀어지는 방향으로 움직이는 경우, 드론과 연결된 와이어의 텐션이 증가하게 된다. 컨트롤러(100)는 와이어의 텐션이 감소되도록 드럼(30)에 감긴 와이어를 풀어주는 방향으로 회전될 수 있게 모터(20)를 제어한다. 여기서, 드럼(30)에 감긴 와이어를 풀어주는 회전방향이 모터(20)의 회전축이 역방향으로 회전하는 방향이므로, 컨트롤러(100)는 모터(20)의 회전축이 역방향으로 속도가 증가되도록 모터(20)를 제어한다.

컨트롤러(100)는 드럼(30)의 회전축이 정지되어 있는 경우, 측정부(80)가 측정한 텐션이 기설정된 텐션 미만이면 모터(20)의 회전축이 정방향으로 회전속도가 증가되도록 모터(20)를 제어한다(S300).

예컨데, 와이어의 일단이 연결된 드론이 정지상태에서 프레임(10)과 가까워지는 방향으로 움직이는 경우, 드론과 연결된 와이어의 텐션이 감소하게 된다. 컨트롤러(100)는 와이어의 텐션이 증가되도록 드럼(30)에 감긴 와이어를 감아주는 방향으로 회전될 수 있게 모터(20)를 제어한다. 여기서, 드럼(30)에 감긴 와이어를 감아주는 회전방향이 모터(20)의 회전축이 정방향으로 회전하는 방향이므로, 컨트롤러(100)는 모터(20)의 회전축이 정방향으로 속도가 증가되도록 모터(20)를 제어한다.

컨트롤러(100)는 드럼(30)의 회전축이 역방향으로 회전되는 경우, 측정부(80)가 측정한 텐션이 기설정된 텐션을 초과하면 모터(20)의 회전축이 역방향으로 회전하는 속도가 감소되도록 모터(20)를 제어한다(S300).

컨트롤러(100)는 드럼(30)의 회전축이 역방향으로 회전되는 경우, 측정부(80)가 측정한 텐션이 기설정된 텐션 미만이면 모터(20)의 회전축이 역방향으로 회전하는 속도가 증가되도록 모터(20)를 제어한다(S300).

컨트롤러(100)는 드럼(30)의 회전축이 정방향으로 회전되는 경우, 측정부(80)가 측정한 텐션이 기설정된 텐션을 초과하면 모터(20)의 회전축이 정방향으로 회전하는 속도가 증가되도록 모터(20)를 제어한다(S300).

컨트롤러(100)는 드럼(30)의 회전축이 정방향으로 회전되는 경우, 측정부(80)가 측정한 텐션이 기설정된 텐션 미만이면 모터(20)의 회전축이 정방향으로 회전하는 속도가 감소되도록 모터(20)를 제어한다(S300).

안내부(40)의 구동롤러(44)는 컨트롤러(100)가 모터(20)의 회전축을 정방향으로 회전되도록 제어함에 따라 정방향으로 회전되도록 제어된다(S400).

안내부(40)의 구동롤러(44)는 컨트롤러(100)가 모터(20)의 회전축을 역방향으로 회전되도록 제어함에 따라 역방향으로 회전되도록 제어된다(S400).

안내부(40)의 구동롤러(44)는 컨트롤러(100)가 모터(20)의 회전축의 회전속도가 증가되도록 제어함에 따라 회전속도가 증가되도록 제어된다(S400).

안내부(40)의 구동롤러(44)는 컨트롤러(100)가 모터(20)의 회전축의 회전속도가 감소되도록 제어함에 따라 회전속도가 감소되도록 제어된다(S400).

와이어정렬부(60)의 이동정렬바(62)는 컨트롤러(100)가 모터(20)의 회전축이 정방향으로 회전되도록 제어함에 따라 드럼의 너비방향으로 운동되는 방향이 제어된다(S400).

와이어정렬부(60)의 이동정렬바(62)는 컨트롤러(100)가 모터(20)의 회전축의 회전속도가 증가되도록 제어함에 따라 드럼의 너비방향으로 운동하는 속도가 증가되도록 제어된다(S400).

와이어정렬부(60)의 이동정렬바(62)는 컨트롤러(100)가 모터(20)의 회전축의 회전속도가 감소되도록 제어함에 따라 드럼의 너비방향으로 운동하는 속도가 감소되도록 제어된다(S400).

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 프레임,
20: 모터, 21: 구동풀리, 22: 제1타이밍벨트,
30: 드럼, 31: 지지대, 32: 제1풀리, 33: 제2풀리, 34: 제3풀리, 35: 제2 타이밍벨트, 36: 제3타이밍벨트,
40: 안내부, 41: 구동축, 411: 기어, 42: 기어박스, 421: 홀, 422: 스퍼기어, 423: 홀, 43: 종동축, 431: 기어, 44: 구동롤러, 45: 회전롤러, 451: 회전축, 452: 틈, 46: 스프링플런저, 47: 지지대, 48: 구동축풀리, 49: 홈,
60: 와이어정렬부, 61: 회전나사축, 62: 이동정렬바, 63: 회전나사축폴리, 64: 지지대, 65: 지지바, 66: 암나사홀, 67: 정렬롤러,
70: 텐션부, 71: 지지대, 72: 지지바, 73: 롤러, 74: 텐션스프링,
80: 측정부, 81: 텐션롤러, 82: 지지롤러, 83: 엔코더롤러,
90: 속도측정엔코더,
100: 컨트롤러.

Claims

회전 방향에 따라 드론과 연결된 와이어를 풀거나 감는 드럼;
상기 드럼의 회전축에 타이밍벨트로 연결되어 상기 드럼을 회전시키는 모터;
상기 드럼의 회전축에 타이밍벨트로 연결되어 상기 드럼과 연동하여 회전하면서 상기 와이어를 상기 드럼으로 안내하는 안내부;
상기 드럼의 회전축에 타이밍벨트로 연결되어 상기 드럼과 연동하여 상기 드럼의 너비방향으로 운동하면서 상기 와이어가 상기 드럼에 감기거나 풀리도록 안내하는 와이어정렬부;
상기 안내부와 상기 드럼의 사이에서 상기 와이어에 텐션을 가하는 텐션부;
상기 안내부와 상기 텐션부의 사이에서 상기 안내부에 의해 안내되는 상기 와이어의 텐션을 측정하는 측정부;
상기 드럼의 회전축에 연결되어 상기 드럼의 회전축의 회전속도를 측정하는 속도엔코더; 및
상기 측정부가 측정한 텐션과 상기 속도엔코더가 측정한 회전속도에 기초하여 상기 모터의 회전축의 회전속도 및 회전방향을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
상기 안내부는
일단에 구동축풀리가 구비되고 상기 구동축풀리에 상기 타이밍벨트가 연결되며 타단에 기어가 구비되는 구동축과, 프레임에 고정되고 상기 구동축이 일측을 회전 가능하게 관통되며 내부에 상기 기어와 맞물리는 복수 개의 스퍼기어가 내부에 설치되는 기어박스와, 상기 기어박스의 타측에 회전 가능하게 관통되고 일측에 기어가 구비되며 상기 기어가 상기 스퍼기어와 맞물리는 종동축과, 상기 종동축의 타측에 설치되는 구동롤러와, 상기 종동축과 평행을 이루는 회전축에 설치되고 상기 구동롤러와 평행을 이루면서 상기 구동롤러와의 사이로 상기 와이어가 통과하는 틈이 구비되는 회전롤러와, 상기 프레임에 고정되고 상기 기어박스와 함께 상기 종동축과 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 지지대와, 상기 지지대와 상기 기어박스에 각각 형성되어 상기 회전롤러의 상기 회전축 양단이 상기 종동축으로 이동 가능하도록 하는 홈과, 상기 지지대와 상기 기어박스에 각각 설치되고 탄성력을 가지며 상기 회전롤러의 상기 회전축 양단을 상기 종동축으로 밀어주는 스프링플런저를 포함하고,
상기 측정부는
상기 안내부를 통해 안내되는 상기 와이어가 걸리는 지지롤러와, 상기 와이어에 걸리는 텐션을 측정하는 텐션롤러를 포함하고,
상기 컨트롤러는
상기 측정부가 측정한 텐션이 기설정된 텐션 범위에 속하는 텐션인 경우 상기 드럼의 회전축이 회전상태이면 상기 모터의 회전축의 회전속도를 정속도로 하여 상기 회전상태가 유지되도록 제어하고 상기 드럼의 회전축이 정지상태이면 상기 모터의 회전축의 정지상태가 유지되도록 제어하고,
상기 드럼의 회전축이 정지된 경우 상기 측정부가 측정한 텐션이 기설정된 텐션을 초과하면 상기 모터의 회전축이 역방향으로 회전하는 속도가 증가되도록 상기 모터를 제어하고 상기 측정부가 측정한 텐션이 기설정된 텐션 미만이면 상기 모터의 회전축이 정방향으로 회전하는 속도가 증가되도록 상기 모터를 제어하며,
상기 드럼의 회전축이 역방향으로 회전되는 경우 상기 측정부가 측정한 텐션이 기설정된 텐션을 초과하면 상기 모터의 회전축이 역방향으로 회전하는 속도가 감소되도록 상기 모터를 제어하고 상기 측정부가 측정한 텐션이 기설정된 텐션 미만이면 상기 모터의 회전축이 역방향으로 회전하는 속도가 증가되도록 상기 모터를 제어하고,
상기 드럼의 회전축이 정방향으로 회전되는 경우 상기 측정부가 측정한 텐션이 기설정된 텐션을 초과하면 상기 모터의 회전축이 정방향으로 회전하는 속도가 증가되도록 상기 모터를 제어하고 상기 측정부가 측정한 텐션이 기설정된 텐션 미만이면 상기 모터의 회전축이 정방향으로 회전하는 속도가 감소되도록 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치.
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제1항에 있어서,
상기 와이어정렬부는
상기 드럼의 회전축과 타이밍벨트로 연결되어 상기 회전축과 연동하며, 외면에 수나사가 형성된 회전나사축;
상기 회전나사축의 수나사와 대응되는 암나사가 내면에 구비된 암나사홀을 일단에 구비하여 상기 회전나사축과 연결되며, 상기 회전나사축의 회전방향에 따라 상기 드럼의 너비방향으로 운동을 하는 이동정렬바;
상기 이동정렬바의 타단에 설치되고 상기 와이어가 일측에 걸리는 정렬롤러; 및
상기 회전나사축과 평행하게 형성되며, 상기 회전나사축이 회전됨에 따라 상기 이동정렬바가 상기 회전나사축의 회전방향을 따라 회전되지 않도록 지지하는 지지바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치.
제9항에 있어서,
상기 컨트롤러가 상기 모터의 회전축의 회전방향을 제어함에 따라 상기 이동정렬바는 상기 드럼의 너비방향으로 운동되는 방향이 제어되고,
상기 컨트롤러가 상기 모터의 회전축의 회전속도를 제어함에 따라 상기 이동정렬바는 드럼의 너비방향으로 운동하는 속도가 증가 또는 감소되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 텐션에 따라 동작하는 와이어 윈치 장치.