KR102300477B1 - 회전 및 탈착이 가능한 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 회전 및 탈착이 가능한 커넥터는, 베이스; 베이스에 회전축을 통해 설치되어 베이스 상에서 회전되며, 접지부가 마련된 회전부; 및 회전부에 탈착이 가능하도록 결합되고, 제1전극부가 마련되며, 회전부에 결합된 상태에서 제1전극부는 접지부와 접지를 유지하는 탈착부;를 포함한다.

Description

회전 및 탈착이 가능한 커넥터 {ROTATABLE AND DETACHABLE CONNECTOR}

본 발명은 360도 이상 회전이 가능하며 탈부착이 가능한 전력과 전기신호를 전송하는 커넥터에 관한 것이다.

커넥터는 전력과 전기적 신호를 전송하기 위한 장치이다. 커넥터가 사용되는 분야는 다양하며, 대표적으로 로봇의 부품으로 사용될 수 있다. 커넥터는 센서, 모터 및 액추에이터 등을 연결하고 전력 및 전기적 신호를 전달하여 로봇의 제어가 이루어질 수 있게 한다.

시간이 지날수록 로봇의 구조가 점점 복잡해지고 로봇 하우징의 내부는 전력과 전기신호를 수신하여 로봇을 제어하기 위한 많은 라인이 내재되게 된다. 많은 라인이 로봇 하우징에 내재되면 로봇의 어깨, 팔, 손 등이 회전할 수 있는 범위는 한정된다. 과도한 회전시 하우징에 내재된 라인이 서로 엉키고 스스로 꼬이면서 결국에는 끊어지거나 회로에 접지된 부분이 떨어져 전력과 전기 신호를 수신하기 어려워진다.

이에 따라, 라인에 의한 제한을 받지 않고 전력과 전기신호를 주고 받으며 로봇의 관절이 360도 이상 회전이 가능하도록 하는 커넥터가 필요하다.

또한, 오락용 등으로 사용되는 전투로봇의 경우 격투 과정에서 팔이나 다리 등이 파괴되는 경우가 있는데, 이 경우 파괴된 부분만을 선별적으로 복구하는 것이 매우 어려운 문제가 있었다. 또한 일반 산업현장이나 일상생활에서 사용되는 협업로봇 등의 경우 사용자와 충돌되는 경우 사용자의 부상이 발생되고, 주변의 다른 물체와의 충돌시 물체 또는 로봇의 파손이 발생되는바, 360도 이상으로 전방향 회전하는 관절의 경우 과도한 외력이 가해지더라도 분리되어 충격을 흡수하고 로봇의 암을 다시 쉽게 재조립할 수 있는 기술이 필요하였다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2080740 B

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 제2전극부가 마련된 베이스; 베이스에 회전축을 통해 설치되어 베이스 상에서 회전되며, 베이스를 향하는 일측에 원형 트랙 형상의 회전PCB가 마련되고, 회전PCB의 회전운동 중에도 회전PCB는 제2전극부와 접지를 유지하는 회전부; 및 회전부에 탈착이 가능하도록 결합되고, 제1전극부가 마련되며, 회전부에 결합된 상태에서 제1전극부는 회전PCB와 접지를 유지함으로써 회전부의 회전시에도 제2전극부와 제1전극부가 전기적으로 연결이 유지되도록 하는 탈착부;를 포함하고 회전부는 베이스를 향하는 일측면에 회전PCB가 마련되고 베이스 반대측의 타측면에 탈착부가 결합되며, 회전부에는 윈도우가 형성되어 윈도우를 통해 타측면에 회전PCB의 일부가 노출되고, 윈도우를 통해 탈착부의 제1전극부가 회전PCB와 전기적으로 연결될 수 있어 무한한 회전이 가능하며, 탈착이 가능한 커넥터를 제공하고자 함이다.

본 발명인 회전 및 탈착이 가능한 커넥터는 베이스; 베이스에 회전축을 통해 설치되어 베이스 상에서 회전되며, 접지부가 마련된 회전부; 및 회전부에 탈착이 가능하도록 결합되고, 제1전극부가 마련되며, 회전부에 결합된 상태에서 제1전극부는 접지부와 접지를 유지하는 탈착부;를 포함한다.

회전부의 접지부와 탈착부의 제1전극부는 각각 서로 마주보도록 위치되며, 서로 반대극의 자력을 구비함으로써 자력에 의해 회전부와 탈착부가 결합되며 접지를 이룰 수 있다.

베이스에는 제2전극부가 마련되고, 회전부는 접지부가 베이스를 향하는 일측에 마련되어 제2전극부와 접지되며 베이스의 회전축이 회전하는 중에도 접지부는 제2전극부와 접지를 유지하고, 탈착부는 회전부에 결합된 상태에서 제1전극부가 접지부와 접지를 유지함으로써 회전부의 회전시에도 제2전극부와 제1전극부가 전기적으로 연결이 유지될 수 있다.

제2전극부는 베이스 상단에 마련되며, 접지부는 양면에 원형 트랙 형상의 PCB가 설치된 회전PCB일 수 있다.

회전부는 베이스를 향하는 일측면에 회전PCB가 마련되고 베이스 반대측의 타측면에 탈착부가 결합되며, 회전부에는 윈도우가 형성되어 윈도우를 통해 타측면에 회전PCB의 일부가 노출되고, 윈도우를 통해 탈착부의 제1전극부가 회전PCB와 전기적으로 연결될 수 있다.

회전부와 탈착부는 일측면에는 각각 서로 마주보도록 자석결속부가 마련되며, 회전부와 탈착부의 자석결속부에는 각각 서로 반대극의 자석이 마련됨으로써 자력에 의해 회전부와 탈착부가 결합될 수 있다.

회전부와 탈착부에는 상호 대응되는 돌출부와 결합홈이 형성되며, 자석은 서로 마주하는 회전부와 탈착부의 돌출부의 결합홈에 각각 마련되고, 회전부와 탈착부의 결합시 돌출부가 결합홈에 끼워짐으로써 회전하는 방향으로 상호 구속될 수 있다.

회전부와 탈착부에 상호 대응되는 돌출부와 결합홈의 깊이는 동일하게 형성되며, 탈착부의 제1전극부가 위치하는 돌출부와 회전부의 윈도우가 위치하는 결합홈은 다른 돌출부와 결합홈의 깊이 보다 깊이 형성될 수 있다.

탈착부의 제1전극부가 위치한 돌출부와 회전부의 윈도우가 위치하는 결합홈을 제외한 나머지 돌출부와 결합홈에 자석을 포함할 수 있다.

회전부와 탈착부는 원형이며, 돌출부와 결합홈은 부채꼴 형상으로 형성되어 회전부와 탈착부가 돌출부와 결합홈에 의해 분할될 수 있다.

회전부에는 중앙에 관통홀이 형성되고, 회전부의 관통홀 내측에는 마운팅부가 형성될 수 있다.

베이스에는 액추에이터가 구비되고, 회전부의 마운팅부는 액추에이터의 회전축과 결합되어 회전부가 액추에이터로부터 회전력을 전달받을 수 있다.

베이스에는 액추에이터가 구비되고, 액추에이터의 회전축에는 스프링이 마련되며, 스프링의 일단은 회전축의 구동부분을 지지하고 스프링의 타단은 베이스의 고정부분에 지지됨으로써, 회전축에 복원력이 가해질 수 있다.

액추에이터의 회전축에 마련되는 스프링은 C형상의 스프링일 수 있다.

본 발명의 회전 및 탈착이 가능한 커넥터에 따르면, 라인 없이 전력 및 전기신호를 수신할 수 있어 무한한 회전이 가능하며 외부 충격에 의한 탈착이 가능하기 때문에 본 커넥터를 이용하는 로봇의 관절은 무한한 회전이 가능하다. 또한 일정한 외부 충격에 의해 커넥터가 분리될 수 있기 때문에 로봇이 이용되는 산업 등에 적용되면 근로자를 보호하거나 로봇을 보호하는 산업 안전성을 향상시킬 수 있고, VR 등을 활용한 로봇 격투 같은 엔터테이먼트에 있어서는 탈착이 가능한 관절, 무한한 회전이 가능한 관절을 이용한 요소들로 사람들의 흥미를 유발할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부와 탈착부의 분해사시도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터와 회전부의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액추에이터의 측면도이다.
도 4 및 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전부의 정면과 후면을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탈착부의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전부와 탈착부의 자석이 분리된 분해도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프링이 포함된 액추에이터의 분해도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전축에 포함된 스프링이 중앙위치를 유지하는 상태를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탈착부에 충격이 가해져 스프링의 탄성변형 상태를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 이해를 돕기 위한 베이스, 회전부, 탈착부가 결합된 상태를 나타낸 측면도이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부와 탈착부의 분해사시도이며, 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터와 회전부의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액추에이터의 측면도이며, 도 4 및 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전부의 정면과 후면을 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탈착부의 측면도이며, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전부와 탈착부의 자석이 분리된 분해도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프링이 포함된 액추에이터의 분해도이며, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전축에 포함된 스프링이 중앙위치를 유지하는 상태를 도시한 것이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탈착부에 충격이 가해져 스프링의 탄성변형 상태를 도시한 것이며, 도 11은 본 발명의 이해를 돕기 위한 베이스, 회전부, 탈착부가 결합된 상태를 나타낸 측면도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전부와 탈착부의 분해사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명인 회전 및 탈착이 가능한 커넥터는 베이스(미도시); 베이스에 회전축을 통해 설치되어 베이스 상에서 회전되며, 접지부(220)가 마련된 회전부(200); 및 회전부(200)에 탈착이 가능하도록 결합되고, 제1전극부(320)가 마련되며, 회전부에 결합된 상태에서 제1전극부(320)는 접지부(220)와 접지를 유지하는 탈착부(300);를 포함한다.

구체적으로, 베이스는 액추에이터와 같이 회전축이 마련된 것을 의미하며, 회전부(200)로 회전력을 전달한다. 전극부와 접지부는 전기를 통할 수 있는 것을 의미하며, 예를들면, 볼트형, 터미널형, 핀형과 같은 구조로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 접지부(220)는 볼트형 접지부(223)이며, 제1전극부(320)는 터미널형 제1전극부(321)이다. 한편, 회전부는 베이스 회전축의 회전에 의해 회전하며, 탈착부는 회전부에 결합되어 함께 회전할 수 있다. 이때, 회전부에는 접지부(220)가 마련되어, 탈착부의 제1전극부(320)와 전기적으로 연결될 수 있다.

회전부(200)의 접지부(220)와 탈착부(300)의 제1전극부(320)는 각각 서로 마주보도록 위치되며, 서로 반대극의 자력을 구비함으로써 자력에 의해 회전부(200)와 탈착부(300)가 결합되며 접지를 이룰 수 있다.

도 1을 참조하면, 자성이 있는 물체가 회전부(200)와 탈착부(300)에 구비되어 자력에 의해 회전부와 탈착부가 결합될 수 있고, 회전부와 탈착부의 결합 및 밀착에 의해 접지부와 제1전극부(320)가 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 접지부(220)와 제1전극부(320)는 자석에 의해 결합되며 자석에는 터미널 혹은 결합 너트에 의한 방식으로 자석의 통전성을 이용하여 서로 전기적으로 연결될 수 있는 것이다.

한편, 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터와 회전부의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액추에이터의 측면도이다. 도 2와 3을 참조하면, 도 2의 베이스(베이스의 예로 액추에이터를 도시하였다)와 도 3의 베이스는 제2전극부(120)가 마련되고, 회전부(200)는 접지부(220)가 베이스를 향하는 일측에 마련되어 제2전극부(120)와 접지되며(도 2는 제2전극부가 베이스 중단에 마련되어 회전부의 접지부와 접지된 예를 도시한 것이다.) 베이스의 회전축이 회전하는 중에도 접지부(220)는 제2전극부(120)와 접지를 유지하고, 탈착부(300)는 회전부에 결합된 상태에서 제1전극부(320)가 접지부(220)와 접지를 유지함으로써 회전부(200)의 회전시에도 제2전극부(120)와 제1전극부(320)가 전기적으로 연결이 유지될 수 있다.

구체적으로, 제2전극부(120)는 접지부(220)와 접지되어 전기적으로 연결되며, 이에 따라, 제2전극부(120)와 제1전극부(320)는 서로 전기적인 연결을 유지할 수 있다. 또한, 자성을 가지는 물체에 의해 회전부(200)와 탈착부(300)가 결합되어 있기 때문에 회전부(200)와 탈착부(300)가 회전하는 경우에도 제2전극부(120)와 제1전극부(320)가 전기적인 연결이 유지될 수 있는 것이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액추에이터의 측면도이다. 도 3 내지 5를 참조하면, 제2전극부(120)는 베이스 상단에 마련되며, 접지부(220)는 양면에 링형 트랙(2220)이 형성된 회전PCB(222)일 수 있다.

이에 따라 제1전극부(320)와 제2전극부(120)는 회전PCB(222)의 링형 트랙(2220)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 이러한 커넥터는 로봇에 내재될 수 있는데, 종래에는 로봇의 어깨, 팔 등과 같은 관절을 제어하기 위해서는 제어부로부터 받은 전기신호를 전달할 전선이 필요하였다. 본 발명에 따른 회전 및 탈착이 가능한 커넥터는 제2전극부로부터 회전PCB를 통해 제1전극부로 전력과 전기신호가 전달되므로 전선과 같은 별도의 라이닝 불필요하다. 종래에는 로봇 하우징 내부의 전선 꼬임 등에 의하여 로봇의 관절이 회전할 수 있는 범위가 제한되었으나, 본 발명에 따르면 전기신호를 전송하는 커넥터에는 별도의 라인이 없으므로 로봇의 관절부분이 회전할 수 있는 범위에 제한이 없다.

구체적으로, (도 4 및 7 참조) 회전부(200)는 베이스를 향하는 일측면에 회전PCB(222)가 마련되고 베이스 반대측의 타측면에 탈착부(300)가 결합되며, 회전부(200)에는 윈도우(221)가 형성되어 윈도우(221)를 통해 타측면에 회전PCB(222)의 일부가 노출되고, 윈도우(221)를 통해 탈착부의 제1전극부(320)가 회전PCB(222)와 전기적으로 연결될 수 있다.

그리고 제2전극부(120)와 회전PCB(222)의 트랙은 베이스의 회전축으로부터 동일한 거리로 구비되어 회전부의 회전시에도 제2전극부(120)는 회전PCB(222)와 항상 접지를 유지한다. 탈착부(300)의 제1전극부(320)는 회전부(200)의 윈도우(221)를 통해 회전부 타측면 회전PCB(222) 트랙의 일정한 지점과 항상 접지되어 있으므로 제2전극부(120)와 제1전극부(320) 사이에서 전기적 신호를 전달할 수 있다.

따라서, 360도를 넘는 무한한 회전을 하더라도 전기적인 연결이 지속적으로 가능하므로 종래 산업에서 회전범위의 제약이 없어야 하는 분야에서는 본 발명에 따른 커넥터를 적용하여 새로운 로봇을 만들어 제조 공정 등에 적용시켜 자동화를 통한 공장 효율성 증대 및 인건비의 절감이 가능하다.

또한, 최근 VR(Virtual Reality)기술의 발전 및 VR기술을 적용한 여러 엔터테이먼트가 주목받고 있는데, 본 발명은 VR 기기를 착용하고 대인 대전을 하는 격투 로봇 장르에 적용될 수 있다. 더 구체적으로, 로봇과 로봇이 격투를 하는 게임에서, 로봇 팔이 무한하게 회전하면서 상대 로봇에게 데미지를 주는 기술을 구현할 수 있고, 이하에서 설명할 본 커넥터의 탈부착 기능과 상호 작용을 통한 기술을 구현해 엔터테이먼트 이용자들에게 흥미를 유발할 수 있다.

한편, 커넥터의 분리 및 장착 가능 기술은 다음의 구성으로 구현이 가능하다. 커넥터의 탈착을 위해, 회전부(200)와 탈착부(300)는 일측면에는 각각 서로 마주보도록 자석결속부부(230,330)가 마련되며, 회전부와 탈착부의 자석결속부에는 각각 서로 반대극의 자석(240,340)이 마련됨으로써 자력에 의해 회전부와 탈착부가 결합될 수 있다.

구체적으로, 도 7을 참조하면 회전부(200)와 탈착부(300)에는 원형의 자석(240,340)이 결속할 수 있는 원형의 자석결속부(230,330)가 마련되어 있어 자석(240,340)이 결속할 수 있다. 이때 자석(240,340)이 외부로 나오지 노출되지 않도록 회전부(200)와 탈착부(300)의 두께가 충분해야하며 마주보는 자석은 서로 반대극성이 되어 접근시 회전부(200)와 탈착부(300)가 결합될 수 있도록 해야한다.

종래에는 전기신호를 주고 받기 위한 전선과 커넥터가 일체로 구성되었기 때문에 외부의 충격이나 부하가 있는 경우 충격을 받은 부위가 탈착되지 못하고 부서지고 전선과 함께 떨어져 나가는 문제점이 있었다. 또한 파괴된 후 재조립이 어려워 로봇의 암 뿐만 아니라 바디까지 전부 교환해야 하는 문제가 있었다.

그러나 본 발명의 도 7을 참조하면, 회전부와 탈착부의 서로 마주보는 곳에 자석결속부(230,330)가 위치하고 그 위치에는 서로 반대 극성을 가지는 자석(240,340)이 결합되어 있다. 이에 따라 회전부와 탈착부는 서로 자성을 통해 결합될 수 있으며 일정한 충격이 있다면 회전부(200)와 탈착부(300)가 분리될 수 있다. 그리고 자성이 강한 자석을 사용한다면 자성이 작은 자석을 사용하는 경우보다 더 큰 충격을 주어야만 회전부(200)와 탈착부(300)가 분리될 것인바, 어느 정도의 충격이 있을 경우 커넥터가 분리될지는 자력의 튜닝에 의해 조절이 가능한 것이다.

또한, 자성을 이용하여 회전부(200)와 탈착부(300)가 결속하면 회전PCB(222)와 제1전극부(320)가 정확하고 일정하게 접지되기 때문에 제2전극부(120)와 제1전극부(320)의 오접으로 인해 통전이 방해되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 탈착기능 외에도 전기적 연결의 안정성도 함께 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 자석을 이용하면 탈착이 용이해지며, 아래와 같은 이점이 있다.

산업 분야에 있어 본 발명의 회전 및 탈착이 가능한 커넥터를 적용한다면, 로봇의 팔이 일정한 충격이나 부하를 받는 경우 탈착이 가능하다. 만약 어떤 공정 과정에서 예기치 못한 충돌이 있고 로봇 팔이 탈착되지 못해 그 충돌이 주기적으로 발생한다면 로봇 외부와 내부에 충격으로 인한 손상이 발생한다. 본 발명에 따른 회전 및 탈착이 가능한 커넥터를 적용할 경우, 일정한 충격을 받는 경우 로봇 팔이 탈착될 수 있어 로봇 내부와 외부의 손상을 방지할 수 있다. 또한 산업 안전 분야에 있어서도 일정한 충격시 탈착하도록 설계하는 것이 근로자의 안전에 도움되는 경우에도 본 발명에 따른 커넥터를 적용할 수 있다.

VR 격투게임에 있어서, 현실적으로는 캐릭터가 데미지를 받는 경우 공격력이 약해지거나 기능에 고장이 생기게 된다. 그러나 종래 격투게임은 상대방 공격에 의한 데미지를 받아도 캐릭터는 남은 체력에 관계없이 동일한 공격력, 기능을 가진다. 격투게임을 더 현실적으로 구현하기 위해 격투 중 상대방 공격에 의해 충격을 받게되면 로봇 캐릭터의 팔이 탈거하는 모션을 격투게임의 요소로 표현할 수 있고, 격투 중 탈거된 팔을 되찾아 다시 장착하는 요소를 표현할 수 있다. 더 나아가 로봇 팔의 회전과 탈거 기능을 이용한 공격 모션, 예를 들면 팔이 로켓처럼 발사되는 공격방법을 하나의 요소로 표현할 수 있어 이용자들의 흥미를 유발할 수 있다.

더 나아가, (도 4 및 7 참조) 회전부(200)와 탈착부(300)에는 상호 대응되는 돌출부(260,360)와 결합홈(250,350)이 형성되며, 자석은 서로 마주하는 회전부와 탈착부의 돌출부의 결합홈에 각각 마련되고, 회전부와 탈착부의 결합시 돌출부가 결합홈에 끼워짐으로써 회전하는 방향으로 상호 구속될 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 회전 및 탈착이 가능한 커넥터는 회전부(200)와 탈착부(300)가 결합하여 함께 회전시 회전부(200)와 탈착부(300)는 상대회전이 일어나 회전부(200)와 탈착부(300)에 생기는 부하에 의해 서로 분리될 수 있다. 회전시 생기는 부하에 의한 회전부(200)와 탈착부(300)의 분리를 방지하기 위해 회전부(200)와 탈착부(300)는 서로 맞물리는 구조로 형성되어야 바람직하다.

또한, 회전부와 탈착부에 마련된 각각의 결합홈와 돌출부는 탈착부가 회전부에 결합될 때 올바른 방향으로 결합되도록 결합 방향을 유도하는 역할을 수행할 수 있다. 이는 로봇 캐릭터가 공격을 받아 로봇팔이 탈거되고 탈거된 로봇팔을 다시 로봇 캐릭터에 부착할 때 정확하게 결합될 수 있도록 유도하는 것이다.

더불어, 회전축의 강력한 회전이 정지상태에서 일어나는 경우 탈착부와 회전부의 상대회전에 따라 미끄러짐이 발생하고 회전축(110)에 강한 부하를 발생시킬 수 있는데, 맞물림 구조로 형성되는 경우 상대회전에 따른 부하를 감소시켜 회전축에 전달되는 부하를 감소시킬 수 있으며, 탈착부의 탈거도 방지할 수 있다.

또한, 자석결속부(230,330)는 맞물림 구조와 함께 회전부(200)와 탈착부(300)의 결속을 강하게 하기 위해서 회전부(200)와 탈착부(300)의 돌출부(260,360) 및 결합홈(250,350)에 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 맞물림 구조와 자성에 의해 회전부(200)와 탈착부(300)가 결속하는 경우 강한 결속이 가능하며 제1전극부(320)와 회전PCB(222) 사이의 오접을 줄여 통전이 방해되는 것을 방지할 수 있다.

회전부와 탈착부에 상호 대응되는 돌출부(260,360)와 결합홈(250,350)의 깊이는 동일하게 형성되며, 탈착부(300)의 제1전극부(320)가 위치하는 돌출부(361)와 회전부(220)의 윈도우(221)가 위치하는 결합홈(251)은 다른 돌출부(261,262,362)와 다른 결합홈(252,351,352)의 깊이 보다 깊이 형성될 수 있다.

구체적으로 맞물림 구조는 돌출부(260,360)의 돌출된 정도와 결합홈(250,350)의 깊이 들어간 정도가 정확하게 일치함이 바람직하다. 따라서 회전부(200)와 탈착부(300)에 상호 대응되는 돌출부(260,360)와 결합홈(250,350)의 깊이는 동일하게 형성될 수 있다. 또한, (도 5 및 6 참조) 탈착부의 제1전극부(320)가 위치하고 회전부의 윈도우(221)가 위치하는 돌출부(361)와 결합홈(251)은 제1전극부와 회전PCB의 접지를 위해 자석결속구가 마련되지 않는 것이 바람직하고, 제1전극부와 회전PCB가 위치하는 돌출부(361)와 결합홈(251)은 다른 돌출부(261,262,362)와 다른 결합홈(252,351,352)보다 깊게 형성되는 것이 바람직하다. 제1전극부와 회전PCB가 위치하는 돌출부(361)와 결합홈(251)이 다른 돌출부(261,262,362)와 다른 결합홈(252,351,352)과 같은 깊이로 형성된다면 제1전극부의 전기신호를 전달받을 핀의 길이가 길어져야 하고, 이는 접지의 불안정성과 핀 내구도에 문제가 될 수 있기 때문이다. 따라서 핀의 길이를 짧게 해 접지 안정성과 핀 내구도를 향상시키고, 짧은 핀을 회전PCB판에 접지시키기 위해서 제1전극부가 형성되는 돌출부(361)는 다른 돌출부에 비해 돌출된 정도가 길어야 하고, 윈도우를 통해 회전PCB가 노출되는 결합홈(251)은 들어간 정도가 다른 결합홈에 비해 더 깊어야 한다.

한편, 탈착부(300)의 제1전극부(320)가 위치한 돌출부(361)와 회전부(200)의 윈도우(221)가 위치하는 결합홈(251)을 제외한 나머지 돌출부(261,262,362)와 나머지 결합홈(252,351,352)에 자석을 포함할 수 있다.

회전부와 탈착부는 원형이며, 돌출부와 결합홈은 부채꼴 형상으로 형성되어 회전부와 탈착부가 돌출부와 결합홈에 의해 분할될 수 있다.

한편, 도 5 및 6를 참조하면 회전부와 탈착부의 형상은 원형인 것이 바람직하다. 원 형상인 경우 회전PCB가 회전부에 남는 면적 없이 설치될 수 있어 원 형상이 최적의 형상이며, 돌출부(260,360)와 결합홈(250,350)은 원을 자른 일정한 중심각을 가진 부채꼴 형상으로 형성되는 것이 가장 최적화된 형태이다. 이렇게 형성된 돌출부와 결합홈에 의해 회전부와 탈찰부가 분할될 수 있다.

나아가, 도 4를 참조하면 일정한 중심각을 가진 부채꼴 형상의 돌출부와 결합홈은 다시 같은 중심각을 가지는 반지름의 길이가 더 짧은 부채꼴을 잘라낸 형태로 형성되어 회전부에는 중앙에 관통홀이 형성될 수 있고, 형성된 관통홀 내측에는 마운팅부(210)가 형성될 수 있다. 이에 따라 마운팅부는 돌기(211)를 두어 십자(+) 형태로 형성되어 회전축과 결합할 수 있고 돌기(211)는 회전축과 나사를 통해 완전히 결속되기 위한 홀(212)을 형성할 수 있다.

한편, 회전부에는 중앙에 관통홀이 형성되고, 회전부의 관통홀 내측에는 마운팅부가 형성될 수 있다.

구체적으로, 베이스에는 액추에이터가 구비되고, 회전부의 마운팅부는 액추에이터의 회전축과 결합되어 회전부가 액추에이터로부터 회전력을 전달받을 수 있다.

더 구체적으로, 베이스는 모터가 내재될 수 있는 액추에이터(100)로 구비될 수 있고, 액추에이터의 회전축(110)은 회전부(200)에 마련된 십자(+)모양의 마운팅부(210)를 통해 회전부(200)와 결합될 수 있다. 이때, 회전축(110)이 탈착부(300)까지 미친다면 외부 충격에 의한 탈착부(300)의 탈거가 회전축(110)에 의하여 방해받을 수 있기 때문에 회전부(200)의 마운팅부(210)에 결합되는 회전축(110)은 탈착부(300)까지 미치지 않게 구성되어야 한다. 다만, 탈착부(300)가 탈거시 결합한 회전부(200)까지 탈거되는 것을 최대한 방지하고 액추에이터 회전축(110)의 회전력을 최대한 전달하기 위해서 회전축(110)은 회전부의 마운팅부(210)를 충분하게 관통함이 바람직하다.

또한, 베이스에는 액추에이터가 구비되고, 액추에이터의 회전축에는 스프링이 마련되며, 스프링의 일단은 회전축의 구동부분을 지지하고 스프링의 타단은 베이스의 고정부분에 지지됨으로써, 회전축에 복원력이 가해질 수 있다.

도 8을 참조하면, 스프링을 포함하는 액추에이터의 회전축(110)은 구동부(112) 스프링(111) 조립부재(114)의 순서로 액추에이터 고정부(113)에 결합되며, 도 9을 참조하면 스프링(111)의 일단은 회전축(110)의 구동부(112)를 지지하고 스프링의 타단은 베이스의 고정부(113)에 지지됨으로써, 회전축에 복원력이 가해질 수 있고 스프링은 C형으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 회전축(110)에 마련되는 스프링(111)은 외부충격에 의해 회전축(110)이 함께 충격을 받아 모터에 큰 부하가 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 스프링(111)의 일단은 회전축(110)의 구동부(112)에 맞닿아 있으며, 반대쪽 단은 베이스의 고정부(113)에 맞닿아 있다. 이러한 스프링은 평상시에는 도 9과 같이 중앙위치를 유지하나, 도 10과 같이 탈착부에 충격이 가해지면 그 충격이 회전부를 통해 액추에이터에 전달되고 충격으로 인한 스프링 탄성변형에 의해 틈이 벌어지면서 모터가 직접적인 충격을 받는 것을 방지하여 모터를 보호할 수 있는 효과가 있다.

또한, 로봇 격투에 있어서 충격을 받은 부분이 뒤로 밀려났다가 스프링에 의한 복원력을 이용해 다시 제자리로 위치할 수 있게하는 효과가 있다.

스프링은 원형의 꼬임형태를 가진 형태일 수 있으나 C형으로 형성되는 것이 바람직하다.

베이스, 회전부, 탈착부가 최종적으로 결합된 형태의 측면도를 도 10에 도시했으며 발명의 이해를 도울 수 있을 것이다.

본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 액추에이터
200 : 회전부
300 : 탈착부

Claims (14)

1. 베이스;
   베이스에 회전축을 통해 설치되어 베이스 상에서 회전되며, 베이스를 향하는 일측면에 회전PCB가 마련되고, 회전PCB에 링형 트랙이 형성된 회전부;
   회전부에 탈착이 가능하도록 결합되고, 제1전극부가 마련되며, 회전부에 결합된 상태에서 제1전극부는 회전PCB의 링형 트랙과 전기적으로 연결된 탈착부;를 포함하고,
   탈착부는 회전부의 베이스 반대측의 타측면에 결합되며, 회전부에는 윈도우가 형성되어 윈도우를 통해 타측면에 회전PCB의 링형 트랙과 탈착부의 제1전극부가 전기적으로 연결되며,
   베이스에는 제2전극부가 마련되고, 회전PCB의 링형 트랙이 제2전극부와 접지되어 베이스의 회전축과 회전부가 회전하는 중에도 회전PCB의 링형 트랙은 제2전극부와 접지를 유지하고, 탈착부는 회전부에 결합된 상태에서 제1전극부가 회전PCB의 링형 트랙과 전기적으로 연결됨으로써 회전부의 회전시에도 제2전극부와 제1전극부가 전기적으로 연결이 유지되는 것을 특징으로 하는 회전 및 탈착이 가능한 커넥터.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   회전부와 탈착부는 일측면에는 각각 서로 마주보도록 자석결속부가 마련되며, 회전부와 탈착부의 자석결속부에는 각각 서로 반대극의 자석이 마련됨으로써 자력에 의해 회전부와 탈착부가 결합되는 것을 특징으로 하는 회전 및 탈착이 가능한 커넥터.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   회전부와 탈착부에는 상호 대응되는 돌출부와 결합홈이 형성되며, 자석은 서로 마주하는 회전부와 탈착부의 돌출부의 결합홈에 각각 마련되고, 회전부와 탈착부의 결합시 돌출부가 결합홈에 끼워짐으로써 회전하는 방향으로 상호 구속되는 것을 특징으로 하는 회전 및 탈착이 가능한 커넥터.
   
8. 삭제
9. 청구항 7에 있어서,
   탈착부의 제1전극부가 위치한 돌출부와 회전부의 윈도우가 위치하는 결합홈을 제외한 나머지 돌출부와 결합홈에 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 및 탈착이 가능한 커넥터.
   
10. 청구항 7에 있어서,
    회전부와 탈착부는 원형이며, 돌출부와 결합홈은 부채꼴 형상으로 형성되어 회전부와 탈착부가 돌출부와 결합홈에 의해 분할되는 것을 특징으로 하는 회전 및 탈착이 가능한 커넥터.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    회전부에는 중앙에 관통홀이 형성되고, 회전부의 관통홀 내측에는 마운팅부가 형성된 것을 특징으로 하는 회전 및 탈착이 가능한 커넥터.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    베이스에는 액추에이터가 구비되고, 회전부의 마운팅부는 액추에이터의 회전축과 결합되어 회전부가 액추에이터로부터 회전력을 전달받는 것을 특징으로 하는 회전 및 탈착이 가능한 커넥터.
    
13. 청구항 1에 있어서,
    베이스에는 액추에이터가 구비되고, 액추에이터의 회전축에는 스프링이 마련되며, 스프링의 일단은 회전축의 구동부분을 지지하고 스프링의 타단은 베이스의 고정부분에 지지됨으로써, 회전축에 복원력이 가해지는 것을 특징으로 하는 회전 및 탈착이 가능한 커넥터.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    액추에이터의 회전축에 마련되는 스프링은 C형상의 스프링인 것을 특징으로 하는 회전 및 탈착이 가능한 커넥터.

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