KR102574792B1 - 중력 보상 힌지 장치 - Google Patents

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(주)로보티즈
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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 중력 보상 힌지 장치는, 베이스, 제1 체결 축을 통해 일측에서 베이스와 회전 가능하도록 결합되고 타측에서 개폐 대상물과 고정 결합되는 힌지부, 일측에 제2 체결 축이 형성되고 타측에서 힌지부와 결합되도록 구성된 조인트부, 제2 체결 축을 통해 일측에서 조인트부와 고정 결합되고 타측에서 베이스와 고정 결합되어 개폐 대상물의 개폐에 따른 중력 보상에 관여하는 탄성부, 및 베이스에 형성되어 힌지부를 구동시키는 제1 구동부를 포함하고, 조인트부는 힌지부에 체결 가능하도록 구성된 하나 이상의 체결 홈을 포함하고, 하나 이상의 체결 홈은 힌지부와 조인트부가 결합된 상태에서 제1 체결 축과 제2 체결 축 사이의 거리가 복수 개로 형성되도록 조인트부 상에 배치된다.

Description

중력 보상 힌지 장치{HINGE MECHANISMS WITH GRAVITY COMPENSATION}
본 개시는 중력 보상 힌지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중력 보상을 위한 토크 조절이 가능하도록 구성된 중력 보상 힌지 장치에 관한 것이다.
힌지 장치는 다른 부품에 연결된 장치가 상하로 움직이거나 회전할 수 있도록 하는 조임 역할을 하는 장치이다. 일반적으로 힌지 장치는 구부릴 수 있고 회전이 가능한 절점이거나, 두개의 몸체를 연결하여 주는 체결요소로서 기능한다. 기계 동역학에서의 경우 힌지 장치는 조인트(joint) 기능을 수행할 수 있다. 힌지 장치는 자동차, 항공, 선박, 가전 등의 산업계 전반에서 물품 또는 디바이스의 일부 구성을 개폐하기 위해 사용된다.
한편, 중력 보상 기술, 그 중에서도 기계식 중력 보상 기술은, 장치의 자중 및 가반하중 등으로 인한　중력 토크를 기계적으로 적절히　보상함으로써, 모터와 센서의 도움 없이 3차원 공간에서 장치의 위치 또는 방위 유지에 필요한 토크를 제로화 또는 최소화하는 기술을 의미한다. 이러한 중력 보상 기술은 힌지 장치와 마찬가지로 기계 산업 전반에서 널리 사용되고 있다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 힌지 장치와 결합된 물체의 중량 또는 무게 중심의 변화에 유연하게 대응 가능하도록 구성된 중력 보상 힌지 장치를 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 중력 보상 힌지 장치는, 베이스, 제1 체결 축을 통해 일측에서 베이스와 회전 가능하도록 결합되고 타측에서 개폐 대상물과 고정 결합되는 힌지부, 일측에 제2 체결 축이 형성되고 타측에서 힌지부와 결합되도록 구성된 조인트부, 제2 체결 축을 통해 일측에서 조인트부와 고정 결합되고 타측에서 베이스와 고정 결합되어 개폐 대상물의 개폐에 따른 중력 보상에 관여하는 탄성부, 및 베이스에 형성되어 힌지부를 구동시키는 제1 구동부를 포함하고, 조인트부는 힌지부에 체결 가능하도록 구성된 하나 이상의 체결 홈을 포함하고, 하나 이상의 체결 홈은 힌지부와 조인트부가 결합된 상태에서 제1 체결 축과 제2 체결 축 사이의 거리가 복수 개로 형성되도록 조인트부 상에 배치된다.
일 실시예에 따르면, 하나 이상의 체결 홈은 제2 체결 축을 중심으로 대향하도록 배치되는 적어도 한 쌍의 체결 홈을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 제1 체결 축은 힌지부의 중심부에 형성되고, 제2 체결 축은 조인트부의 중심부에 형성된다.
일 실시예에 따르면, 힌지부의 반지름의 길이는 조인트부의 지름의 길이보다 길도록 형성된다.
일 실시예에 따르면, 하나 이상의 체결 홈은 제2 체결 축을 중심으로 방사형으로 배치된다.
일 실시예에 따르면, 일측에서 제1 구동부와 결합되고, 타측에서 힌지부와 결합되어, 제1 구동부의 동력을 힌지부로 전달하는 동력 전달부를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 동력 전달부의 일측과 결합되어 제1 구동부로부터 발생한 동력의 흐름을 조절하도록 구성되는 클러치부를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 동력 전달부는 타이밍 벨트 및 타이밍 풀리를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 베이스에 형성되어 타이밍 벨트의 장력을 조절하도록 구성된 벨트 장력 조절부를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 탄성부는 가스 스프링에 해당한다.
본 개시의 일부 실시예들에 따르면, 하나의 조인트부(550)에 형성된 복수의 체결 홈을 통해 체결 방식을 변경함으로써 중력 보상 값을 용이하게 보정할 수 있다.
또한, 본 개시의 일부 실시예들에 따르면, 개폐 대상물의 중량에 일정한 편차가 있다 하더라도, 부품의 교체 없이 체결 방식만을 변경함으로써 탄성부에 의한 중력 보상 값을 보정할 수 있다.
또한, 본 개시의 일부 실시예들에 따르면, 부품의 교체 없이 체결 방식만의 변경을 통해 중력 보상 값의 보정이 가능하므로, 힌지 장치의 구조 또는 부품을 변경함에 따른 단가 또는 유지 보수비를 절감할 수 있다.
본 개시의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 중력 보상 힌지 장치가 개폐 대상물을 개폐시키는 예시를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 중력 보상 힌지 장치의 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 힌지부, 조인트부, 탄성부가 결합된 예시를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 조인트부의 정면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 힌지부와 조인트부가 체결된 모습을 각각 예시하는 정면도이다.
이하, 본 개시의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응되는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
본 개시에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다.
본 개시에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 개시에서, 도면의 위쪽은 그 도면에 도시된 구성의 "상부" 또는 "상측", 그 아래쪽은 "하부" 또는 "하측"이라고 지칭할 수 있다. 또한, 도면에 있어서 도시된 구성의 상부와 하부의 사이 또는 상부와 하부를 제외한 나머지 부분은 "측부" 또는 "측면"이라고 지칭할 수 있다. 이러한 "상부", "상측" 등과 같은 상대적인 용어는, 도면에 도시된 구성들 간의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있으며, 본 개시는 그러한 용어에 의해 한정되지 않는다.
본 개시에서, 한 구조물의 내부 공간으로 향하는 방향을 "내측", 개방된 외부 공간으로 돌출된 방향을 "외측"이라고 지칭할 수 있다. 이러한 "내측", "외측" 등과 같은 상대적인 용어는, 도면에 도시된 구성들 간의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있으며, 본 개시는 그러한 용어에 의해 한정되지 않는다.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"의 기재는 A, 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.
본원 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 통상의 기술자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 중력 보상 힌지 장치(140)가 개폐 대상물(150)을 개폐시키는 예시를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도면부호 110은 중력 보상 힌지 장치에 의해 개폐 대상물이 닫혀 있는 상태를 나타내고, 도면부호 120은 중력 보상 힌지 장치에 의해 개폐 대상물이 열려 있는 상태를 나타낸다.
일 실시예에서, 디바이스 본체(130)는 중력 보상 힌지 장치(140)가 형성되는 임의의 기계적, 전기적 및/또는 전자적 장치일 수 있다. 구체적으로, 디바이스 본체(130)는 일측에 배치된 개폐 대상물(150)을 개폐하기 위해 사용될 수 있는 중력 보상 힌지 장치(140)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 디바이스 본체(130)는 도 1에 도시된 바와 달리 중력 보상 힌지 장치(140)가 거치될 수 있는 임의의 거치대일 수 있다. 예를 들어, 디바이스 본체(130)는 중력 보상 힌지 장치(140)가 고정 결합될 수 있도록 형성된 벽, 지면 등과 같은 임의의 지형지물일 수 있다.
일 실시예에서, 중력 보상 힌지 장치(140)는 일측에서 디바이스 본체(130)에 고정 결합되고, 타측에서 개폐 대상물(150)과 고정 결합되어, 개폐 대상물(150)을 개폐시키도록 구성된 장치일 수 있다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 중력 보상 힌지 장치(140)는 회전축을 중심으로 개폐 대상물(150)이 회전 개폐되도록 구성될 수 있다. 도 1에서, 중력 보상 힌지 장치(140)는 디바이스 본체(130)의 측면에 배치되도록 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 중력 보상 힌지 장치(140)는 디바이스 본체(130)의 상면, 하면, 또는 개폐 대상물(150)을 개폐시키기 용이한 임의의 위치에 배치될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 중력 보상 힌지 장치(140)는 힌지 장치(140)와 결합된 개폐 대상물(150)의 중량 및 무게 중심의 변화에 유연하게 대응 가능하도록 구성된다. 중력 보상 힌지 장치(140)의 세부 구성 및 구동 방식에 대해서는 후속 도면을 참조하여 상세히 설명된다.
개폐 대상물(150)은 중력 보상 힌지 장치(140)에 의해 개폐되는 임의의 물체일 수 있다. 일 실시예에서, 개폐 대상물(150)은 중력 보상 힌지 장치(140)를 통해 디바이스 본체(130)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 개폐 대상물(150)은 중력 보상 힌지 장치(140)를 통해 디바이스 본체(130)의 일부와 결합됨으로써 디바이스 본체(130)의 일측에 배치될 수 있다. 도 1에서, 개폐 대상물(150)은 디바이스 본체(130)의 도어부로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 개폐 대상물(150)은 중력 보상 힌지 장치(140)와 결합될 수 있는 임의의 유형물일 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 중력 보상 힌지 장치(200)의 사시도이다. 도 2에 도시된 중력 보상 힌지 장치(200)는 도 1에 도시된 중력 보상 힌지 장치(140)와 대응될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 중력 보상 힌지 장치(200)는 베이스(210), 힌지부(220), 제1 체결 축(222), 조인트부(230), 제2 체결 축(232), 탄성부(240), 제1 구동부(250)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 중력 보상 힌지 장치(200)는 동력 전달부(260), 클러치부(270), 벨트 장력 조절부(280)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 베이스(210)는 중력 보상 힌지 장치(200)의 다른 구성과 결합되기 위한 본체, 거치대 또는 지지대 역할을 하는 장치일 수 있다. 일 실시예에서, 베이스(210)는 도 1에 도시된 디바이스 본체(130)의 일부분일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 베이스(210)는 중력 보상 힌지 장치(200)의 각 구성이 거치 및/또는 지지될 수 있는 임의의 지형지물일 수 있다. 일 실시예에서, 베이스(210)는 중력 보상 힌지 장치(200)의 나머지 구성들을 거치 및/또는 지지하기 용이하도록 각 부분이 변형될 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스(210)는 제1 체결 축(222), 탄성부(240), 제1 구동부(250), 동력 전달부(260)를 지지하도록 형성된 하나 이상의 돌출부 또는 개구를 포함할 수 있다.
힌지부(220)는 제1 체결 축(222)을 통해 일측에서 베이스(210)와 회전 가능하도록 결합되고, 타측에서 개폐 대상물(미도시, 예를 들어 도 1의 150)과 고정 결합될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 체결 축(222)은 양단에서 베이스(210)의 돌출부에 체결될 수 있고, 힌지부(220)는 제1 체결 축(222)에 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 이 경우, 힌지부(220)는 제1 체결 축(222)에 의해 관통되어, 제1 체결 축(222)에 지지된 상태로 축 회전될 수 있다. 제1 체결 축(222)과 결합된 힌지부(220)는, 힌지부(220)에 고정 결합된 개폐 대상물이 회전 개폐됨에 따라 개폐 대상물과 함께 제1 체결 축(222)을 중심으로 축 회전될 수 있다. 이 경우, 제1 체결 축(222)은 힌지부(220)의 중심 부근의 임의의 위치, 즉, 중심부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 체결 축(222)은 힌지부(220)의 중앙부를 관통함으로써 힌지부(220)를 지지할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 체결 축(222)은 힌지부(220)를 지지하기 용이하도록 힌지부(220)의 임의의 위치에 형성될 수 있다.
조인트부(230)는 일측에서 힌지부(220)와 결합되는 장치일 수 있다. 조인트부(230)는 일측에서 제2 체결 축(232)과 체결될 수 있다. 이 경우, 제2 체결 축(232)은 조인트부(230)의 중심 부근의 임의의 위치, 즉, 중심부에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 조인트부(230)는 힌지부(220)에 결합되기 용이한 임의의 형태를 가질 수 있다.
조인트부(230)는 힌지부(220)에 체결 가능하도록 구성된 하나 이상의 체결 홈(도 3의 310)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 체결 홈을 통한 조인트부(230)와 힌지부(220)의 체결 방식에 따라 개폐 대상물의 중력 보상이 달라질 수 있다. 체결 홈의 개수 및 배치와 체결 방식에 대해서는 후속 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
제2 체결 축(232)은 일측에서 조인트부(230)에 체결되고, 타측에서 탄성부(240)의 일단에 체결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 체결 축(232)의 양단은 각각 조인트부(230) 및 탄성부(240)와 볼트 너트 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 체결 축(232)은 탄성부(240)의 반력(Reaction Force)을 조인트부(230), 힌지부(220), 및/또는 개폐 대상물에 전달하는 링크 역할을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 체결 축(232)은 조인트부(230)와의 체결이 용이하도록 조인트부(230)의 임의의 위치에 형성될 수 있다.
탄성부(240)는 제2 체결 축(232)을 통해 일측에서 조인트부(230)와 고정 결합되고, 타측에서 베이스(210)와 고정 결합되어, 개폐 대상물의 개폐에 따른 중력 보상에 관여하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 탄성부(240)는 탄성을 갖는 재질 또는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 탄성부(240)는 가스 스프링(Gas Spring)에 해당할 수 있다. 이 경우, 가스 스프링은 밀폐된 실린더 내에 고압 가스(예를 들어, 불연성의 질소 가스)를 봉입하고 이 가스의 반력을 탄성력으로 활용하는 장치일 수 있다. 다른 예에서, 탄성부(240)는 탄성을 갖는 임의의 탄성체 구조물에 해당할 수 있다. 예를 들어, 탄성부(240)는 코일 스프링(Coil Spring)에 해당할 수 있다.
탄성부(240)는 힌지부(220) 및 조인트부(230)가 회전함에 따라 피스톤 운동(예를 들어, 스트로크)을 함으로써 반력을 개폐 대상물 측으로 전달할 수 있고, 이로부터 개폐 대상물의 개폐에 따른 중력 보상에 관여할 수 있다. 탄성부(240)는 제2 체결 축(232)과 결합된 탄성부(240)의 일단의 초기 위치 또는 시작 위치(zero position)에 따라 피스톤 운동 시 진폭이 달라질 수 있다. 따라서, 탄성부(240)는 초기 위치에 따라 같은 피스톤 운동을 하더라도 반력이 달라질 수 있다. 이 경우, 탄성부(240)의 초기 위치는 체결 홈을 통한 힌지부(220)와 조인트부(230)의 체결 위치에 따라 달라질 수 있다. 체결 홈을 통한 힌지부(220) 및 조인트부(230)의 체결 방식과 탄성부(240)의 반력 변화에 대해서는 후속 도면을 참조하여 자세히 설명된다.
제1 구동부(250)는 베이스(210)에 형성되어 힌지부(220)를 구동시키도록 구성된 장치일 수 있다. 예를 들어, 제1 구동부(250)는 직접적 또는 간접적으로 힌지부(220)와 결합됨으로써, 힌지부(220)와 결합된 개폐 대상물이 회전 개폐되도록 동작하는 엑츄에이터(actuator)일 수 있다. 이 경우, 제1 구동부(250)는 개폐 대상물의 회전 개폐에 따른 토크를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 구동부(250)는 동력 전달부(260)를 매개로 힌지부(220)와 결합될 수 있다. 한편, 본 개시의 일 실시예에 따른 중력 보상 힌지 장치(200)는 제1 구동부(250)의 구동을 제어하도록 구성된 제어부를 더 포함할 수 있다.
동력 전달부(260)는 일측에서 제1 구동부(250)와 결합되고, 타측에서 힌지부(220)와 결합되어, 제1 구동부(250)의 동력을 힌지부(220)로 전달하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 동력 전달부(260)는 타이밍 벨트 및 타이밍 풀리를 포함할 수 있다. 타이밍 벨트는 일측에서 제1 타이밍 풀리를 통해 제1 구동부(250)에 연결되고, 타측에서 제2 타이밍 풀리를 통해 힌지부(220)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 타이밍 벨트는 제1 구동부(250)에 의해 회전 및/또는 직선운동 함으로써, 제1 구동부(250)의 동력을 힌지부(220)에 전달할 수 있다. 힌지부(220)는 제1 구동부(250)의 동력으로 개폐 대상물을 개폐시킬 수 있다.
클러치부(270)는 개폐 대상물의 개폐에 따른 힌지부(220)의 회전 시 발생하는 외력으로 중력 보상 힌지 장치(200)의 각 구성의 파손을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 클러치부(270)는 동력 전달부(260)의 일측과 결합되어 제1 구동부(250)로부터 발생한 동력의 흐름을 조절하도록 구성된다. 일 실시예에서, 클러치부(270)는 힌지부(220)와 접하는 동력 전달부(260)의 일측(예를 들어, 제2 타이밍 풀리)에 구속되어 동력 전달부(260)에서 힌지부(220)로 전달되는 동력의 강약을 조절할 수 있다.
벨트 장력 조절부(280)는, 동력 전달부(260)가 타이밍 벨트와 타이밍 풀리를 포함하는 경우, 타이밍 벨트의 장력을 조절하도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 벨트 장력 조절부(280)는 베이스(210) 상에 형성될 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 힌지부(220), 조인트부(230), 탄성부(240)가 결합된 예시를 나타내는 사시도이다. 도 3에서는 중력 보상 힌지 장치의 보다 명확한 이해를 위해 도 2에 도시된 제1 체결 축, 베이스의 일부 등이 생략되었다. 도 3에 도시된 구성 중 도 2에 도시된 구성과 대응되는 것에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
개폐 대상물의 구성 또는 형태가 달라짐에 따라 개폐 대상물의 무게 또는 크기가 달라져 무게 중심이 이동하거나 중량이 변화할 경우, 개폐 대상물의 개폐 시 탄성부(240)에 요구되는 반력이 달라질 수 있다. 이에 따라, 탄성부(240)의 반력을 변화시키기 위해 제2 체결 축(232)과 고정 결합되는 탄성부(240) 일단의 초기 위치를 변경시킬 수 있다. 이 경우, 탄성부(240)의 초기 위치는 하나 이상의 체결 홈(310)을 통한 힌지부(220)와 조인트부(230)의 체결 위치에 따라 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 체결 홈(310)은 조인트부(230)가 힌지부(220)에 체결 가능하도록 조인트부(230) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 하나 이상의 체결 홈(310)은 힌지부(220)와 조인트부(230)가 결합된 상태에서 제1 체결 축(도 2의 222)과 제2 체결 축(232) 사이의 거리가 복수 개로 형성되도록 조인트부(230) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 체결 홈(310)은 제2 체결 축(232)을 중심으로 대향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 체결 홈(310)은 각각 제2 체결 축(232)을 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다.
도 3에서, 조인트부(230)에는 체결 홈(310)이 4개로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 체결 홈(310)은 조인트부(230)의 중심으로부터의 거리가 각각 상이한 복수 개의 체결 홈으로 형성될 수 있다. 한편, 도 3에서 각각의 체결 홈(310)은 원형으로 도시되었으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 각각의 체결 홈(310)은 일측으로 길게 형성됨으로써 탄성부의 반력을 선형적으로 조절할 수 있다. 구체적으로, 각각의 체결 홈(310)은 슬롯(slot) 형태일 수 있다.
일 실시예에서, 중력 보상 힌지 장치는 개폐 대상물의 무게 중심 이동이나 중량 변화를 감지하도록 구성된 감지 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지 센서는 개폐 대상물의 변경된 중량을 감지하여 사용자에게 신호를 전달할 수 있다. 사용자는 감지 센서의 신호를 기초로 중력 보상 힌지 장치의 중력 보상 값을 보정할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 조인트부(400)의 정면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 조인트부(400)는 제2 체결 축(미도시)이 관통하는 개구(410) 및 체결 홈(422, 424, 432, 434, 442, 444)을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 체결 홈(422, 424, 432, 434, 442, 444)은 도 3에 도시된 하나 이상의 체결 홈(310)과 대응될 수 있다. 일 실시예에서, 조인트부(400)가 원형인 경우, 제2 체결 축이 관통하는 개구(410)는 조인트부(400)의 중심부에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 체결 홈(422, 424, 432, 434, 442, 444)은 개구(410)를 중심으로 대향하도록 배치되는 적어도 한 쌍의 체결 홈에 해당할 수 있다. 예를 들어, 체결 홈(422, 424, 432, 434, 442, 444)은 개구(410)를 중심으로 대향하도록 배치되는 3 쌍의 체결 홈, 즉 제1 체결 홈(422, 424), 제2 체결 홈(432, 434), 및 제3 체결 홈(442, 444)에 해당할 수 있다. 조인트부(400)가 힌지부(미도시)에 체결되는 경우, 제1 체결 홈(422, 424), 제2 체결 홈(432, 434), 및 제3 체결 홈(442, 444) 중 어느 하나가 힌지부의 체결구에 결합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 체결 홈(422, 424), 제2 체결 홈(432, 434), 또는 제3 체결 홈(442, 444)에서, 각 체결 홈으로부터 개구(410)까지의 중심 거리비는 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1_1 체결 홈(422) 및 제1_2 체결 홈(424)으로부터 개구(410)까지의 거리비는 1:1, 제2_1 체결 홈(432) 및 제2_2 체결 홈(434)으로부터 개구(410)까지의 거리비는 2:3, 제3_1 체결 홈(442) 및 제4_2 체결 홈(444)으로부터 개구(410)까지의 거리비는 1:3일 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 힌지부(540)와 조인트부(550)가 체결된 모습을 각각 예시하는 정면도이다. 구체적으로, 도면부호 510, 520, 530은 순서대로 힌지부(540)의 제1 개구(542)와 조인트부(550)의 제2 개구(552)의 거리가 가깝도록 체결된 모습부터 거리가 멀도록 체결된 모습을 순서대로 나타낸다. 도 5에 도시된 힌지부(540), 조인트부(550), 제2 개구(552), 체결 홈(554, 556, 558)은 도 2 내지 도 4에 도시된 힌지부(도 2의 220), 조인트부(도 2의 230), 개구(도 4의 410), 체결 홈(도 3의 310)과 대응될 수 있다. 도 5에서는 중력 보상 힌지 장치의 보다 명확한 이해를 위해 도 2에 도시된 제1 체결 축, 제2 체결 축, 탄성부 등이 생략되었다.
일 실시예에서, 힌지부(540)와 조인트부(550)는 원형일 수 있다. 이 경우, 제1 개구(542)는 힌지부(540)의 중심부에 배치될 수 있고, 제2 개구(552)는 조인트부(550)의 중심부에 배치될 수 있다. 제1 개구(542)는 제1 체결 축가 관통하는 위치이고, 제2 개구(552)는 제2 체결 축이 관통하는 위치일 수 있다. 한편, 힌지부(540)와 조인트부(550)가 원형인 경우, 힌지부(540)의 반지름의 길이는 조인트부(550)의 지름의 길이보다 길도록 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 힌지부(540)와 조인트부(550)는 원형에 한정되지 않고 상호 체결이 용이한 임의의 형태에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 개폐 대상물(미도시)이 개폐됨에 따라 힌지부(540)가 회전하는 경우, 제1 개구(542)는 힌지부(540)가 회전하는 받침점에 해당하고, 제2 개구(552)는 탄성부의 반력이 힌지부(540)에 전달되는 위치에 해당할 수 있다. 이 경우, 제1 개구(542)와 제2 개구(552)까지의 거리는 개폐 대상물이 개폐됨에 따라 힌지부(540)가 제1 체결 축을 중심으로 회전하는 Pitch Circle Diameter(이하, 'PCD'라 한다)일 수 있다. 따라서, PCD 값은 힌지부(540) 회전 시 받침점으로부터 탄성부의 반력이 미치는 지점까지의 거리와 대응될 수 있다. 또한, 탄성부의 반력에 의한 힌지부(540)의 토크는 탄성부의 반력과 PCD를 곱한 값에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 조인트부(550)는 제1 체결 홈(554), 제2 체결 홈(556) 또는 제3 체결 홈(558)을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 체결 홈(554), 제2 체결 홈(556) 또는 제3 체결 홈(558)은 각각 제2 개구(552)를 대향하여 배치될 수 있다. 제1 체결 홈(554), 제2 체결 홈(556) 또는 제3 체결 홈(558)의 각각의 체결 홈은 제2 개구(552)까지의 거리가 상이하도록 배치될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도면부호 510의 경우 힌지부(540)와 조인트부(550)는 제1 체결 홈(554)을 통해 체결되고, 도면부호 520의 경우 힌지부(540)와 조인트부(550)는 제2 체결 홈(556)을 통해 체결되고, 도면부호 530의 경우 힌지부(540)와 조인트부(550)는 제3 체결 홈(558)을 통해 체결될 수 있다. 이 경우, PCD 값은 도면부호 510부터 도면부호 530까지 순서대로 증가할 수 있다. 도 5에서는, 3 쌍의 체결 홈을 통해 3 가지 PCD 값을 갖는 체결 상태를 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 체결 홈의 형태 및 배치와 그 체결 방법을 달리함으로써 PCD 값을 임의의 정수 개로 형성할 수 있다.
PCD 값은 개폐 대상물의 회전 시 중력 보상에 관여하는 힌지부(540)의 토크에 영향을 미칠 수 있다. 구체적으로, PCD 값이 커질수록 힌지부(540) 회전 시 받침점으로부터 탄성부의 반력이 미치는 지점까지의 거리가 증가할 수 있다. 또한, PCD 값이 커질수록 제2 체결 축을 통해 조인트부(550)에 연결되어 있는 탄성부의 진폭이 커짐으로써 탄성부의 반력이 증가할 수 있다. 따라서, 개폐 대상물의 개폐됨에 있어서 PCD 값이 커질수록 탄성부에 의한 중력 보상 값이 커질 수 있다.
일 실시예에서 개폐 대상물의 중량이 가벼운 경우, 도면부호 510에서와 같이 제1 체결 홈(554)을 통해 힌지부(540)와 조인트부(550)를 체결함으로써 탄성부에 의한 중력 보상 값을 감소시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 개폐 대상물의 중량이 무거운 경우, 도면부호 530에서와 같이 제3 체결 홈(558)을 통해 힌지부(540)와 조인트부(550)를 체결함으로써 탄성부에 의한 중력 보상 값을 증가시킬 수 있다. 이렇듯, 사용자는 하나의 조인트부(550)에 형성된 복수의 체결 홈을 통해 체결 방식을 변경함으로써 중력 보상 값을 용이하게 보정할 수 있다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예에 따른 중력 보상 힌지 장치는 개폐 대상물의 중량에 일정한 편차(예를 들어, 25%의 편차)가 있다 하더라도, 부품의 교체 없이 체결 방식만을 변경함으로써 탄성부에 의한 중력 보상 값을 보정할 수 있다.
상술한 제어부의 동작은 컴퓨터에서 실행하기 위해 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 제공될 수 있다. 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.
본 개시의 제어부의 동작, 방법 또는 기법들은 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 기법들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다. 본원의 개시와 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리적 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 조합들로 구현될 수도 있음을 통상의 기술자들은 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 대체를 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 구성요소들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들이 그들의 기능적 관점에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능이 하드웨어로서 구현되는지 또는 소프트웨어로서 구현되는지의 여부는, 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 요구사항들에 따라 달라진다. 통상의 기술자들은 각각의 특정 애플리케이션을 위해 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수도 있으나, 그러한 구현들은 본 개시의 범위로부터 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.
하드웨어 구현에서, 기법들을 수행하는 데 이용되는 프로세싱 유닛들은, 하나 이상의 ASIC들, DSP들, 디지털 신호 프로세싱 디바이스들(digital signal processing devices; DSPD들), 프로그램가능 논리 디바이스들(programmable logic devices; PLD들), 필드 프로그램가능 게이트 어레이들(field programmable gate arrays; FPGA들), 프로세서들, 제어기들, 마이크로제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 디바이스들, 본 개시에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 컴퓨터, 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수도 있다.
따라서, 본 개시의 제어부와 관련하여, 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어부는 범용 프로세서, DSP, ASIC, FPGA나 다른 프로그램 가능 논리 디바이스, 이산 게이트나 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 것들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한, 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들면, DSP와 마이크로프로세서, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연계한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 구성의 조합으로서 구현될 수도 있다.
펌웨어 및/또는 소프트웨어 구현에 있어서, 기법들은 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 판독 전용 메모리(read-only memory; ROM), 비휘발성 RAM(non-volatile random access memory; NVRAM), PROM(programmable read-only memory), EPROM(erasable programmable read-only memory), EEPROM(electrically erasable PROM), 플래시 메모리, 컴팩트 디스크(compact disc; CD), 자기 또는 광학 데이터 스토리지 디바이스 등과 같은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 명령들로서 구현될 수도 있다. 명령들은 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능할 수도 있고, 프로세서(들)로 하여금 본 개시에 설명된 기능의 특정 양태들을 수행하게 할 수도 있다.
이상 설명된 실시예들이 하나 이상의 독립형 컴퓨터 장치 또는 시스템에서 현재 개시된 주제의 양태들을 활용하는 것으로 기술되었으나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 네트워크나 분산 컴퓨팅 환경과 같은 임의의 컴퓨팅 환경과 연계하여 구현될 수도 있다. 또 나아가, 본 개시에서 주제의 양상들은 복수의 프로세싱 칩들이나 장치들에서 구현될 수도 있고, 스토리지는 복수의 장치들에 걸쳐 유사하게 영향을 받게 될 수도 있다. 이러한 장치들은 PC들, 네트워크 서버들, 및 휴대용 장치들을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서는 본 개시가 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 개시의 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
200: 중력 보상 힌지 장치
210: 베이스
220: 힌지부
222: 제1 체결 축
230: 조인트부
232: 제2 체결 축
240: 탄성부
250: 제1 구동부
260: 동력 전달부
270: 클러치부
280: 벨트 장력 조절부

Claims (10)

  1. 중력 보상 힌지 장치에 있어서,
    베이스;
    제1 체결 축을 통해 일측에서 상기 베이스와 회전 가능하도록 결합되고, 타측에서 개폐 대상물과 고정 결합되는 힌지부;
    일측에 제2 체결 축이 형성되고, 타측에서 상기 힌지부와 결합되도록 구성된 조인트부;
    상기 제2 체결 축을 통해 일측에서 상기 조인트부와 고정 결합되고, 타측에서 상기 베이스와 고정 결합되어, 상기 개폐 대상물의 개폐에 따른 중력 보상에 관여하는 탄성부; 및
    상기 베이스에 형성되어 상기 힌지부를 구동시키는 제1 구동부
    를 포함하고,
    상기 조인트부는, 상기 힌지부에 체결 가능하도록 구성된 하나 이상의 체결 홈을 포함하고,
    상기 하나 이상의 체결 홈은, 상기 힌지부와 상기 조인트부가 결합된 상태에서 상기 제1 체결 축과 상기 제2 체결 축 사이의 거리가 복수 개로 형성되도록 상기 조인트부 상에 배치되고,
    상기 제2 체결 축을 중심으로 대향하도록 배치되는 적어도 한 쌍의 체결 홈을 포함하는,
    중력 보상 힌지 장치.
  2. 삭제
  3. 중력 보상 힌지 장치에 있어서,
    베이스;
    제1 체결 축을 통해 일측에서 상기 베이스와 회전 가능하도록 결합되고, 타측에서 개폐 대상물과 고정 결합되는 힌지부;
    일측에 제2 체결 축이 형성되고, 타측에서 상기 힌지부와 결합되도록 구성된 조인트부;
    상기 제2 체결 축을 통해 일측에서 상기 조인트부와 고정 결합되고, 타측에서 상기 베이스와 고정 결합되어, 상기 개폐 대상물의 개폐에 따른 중력 보상에 관여하는 탄성부; 및
    상기 베이스에 형성되어 상기 힌지부를 구동시키는 제1 구동부
    를 포함하고,
    상기 조인트부는, 상기 힌지부에 체결 가능하도록 구성된 하나 이상의 체결 홈을 포함하고,
    상기 하나 이상의 체결 홈은,
    상기 힌지부와 상기 조인트부가 결합된 상태에서 상기 제1 체결 축과 상기 제2 체결 축 사이의 거리가 복수 개로 형성되도록 상기 조인트부 상에 배치되고,
    상기 제1 체결 축은 상기 힌지부의 중심부에 형성되고,
    상기 제2 체결 축은 상기 조인트부의 중심부에 형성되는, 중력 보상 힌지 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 힌지부의 반지름의 길이는 상기 조인트부의 지름의 길이보다 길도록 형성되는, 중력 보상 힌지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하나 이상의 체결 홈은 상기 제2 체결 축을 중심으로 방사형으로 배치되는, 중력 보상 힌지 장치.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    일측에서 상기 제1 구동부와 결합되고, 타측에서 상기 힌지부와 결합되어, 상기 제1 구동부의 동력을 상기 힌지부로 전달하는 동력 전달부를 더 포함하는, 중력 보상 힌지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 동력 전달부의 일측과 결합되어 상기 제1 구동부로부터 발생한 동력의 흐름을 조절하도록 구성되는 클러치부를 더 포함하는, 중력 보상 힌지 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 동력 전달부는 타이밍 벨트 및 타이밍 풀리를 포함하는, 중력 보상 힌지 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 베이스에 형성되어 상기 타이밍 벨트의 장력을 조절하도록 구성된 벨트 장력 조절부를 더 포함하는, 중력 보상 힌지 장치.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 탄성부는 가스 스프링에 해당하는, 중력 보상 힌지 장치.
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