KR200463875Y1

KR200463875Y1 - 회전 구동 장치

Info

Publication number: KR200463875Y1
Application number: KR2020120005094U
Authority: KR
Inventors: 조성현
Original assignee: 조성현
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2012-11-30

Abstract

본 고안은 회전 구동 장치에 관한 것으로, 송풍팬 또는 액체 분사 장치와 같은 피회전체를 세차 운동 형태로 회전시켜 피회전체의 작동 범위를 좀 더 넓은 범위에 걸쳐 고르게 형성시킬 수 있고, 슬립링 조립체를 통해 피회전체가 회전하더라도 피회전체에 연결된 연결 케이블의 꼬임 현상을 방지할 수 있어 안정적으로 전원을 공급할 수 있으며, 슬립링 조립체의 구조를 단순화하여 설치 공간이 최소화되고 설치 작업이 편리하며, 제작 또한 용이하게 수행할 수 있으며, 탄성 스프링 및 회전볼을 장착하여 회전 진동이 발생하더라도 로터부와 스테이터부의 전기적 접촉을 안정적으로 유지시킬 수 있고, 아울러 로터부와 스테이터부의 마찰을 최소화할 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있는 회전 구동 장치를 제공한다.

Description

회전 구동 장치{Apparatus for Driving Rotation}

본 고안은 회전 구동 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 송풍팬 또는 액체 분사 장치와 같은 피회전체를 세차 운동 형태로 회전시켜 피회전체의 작동 범위를 좀 더 넓은 범위에 걸쳐 고르게 형성시킬 수 있고, 슬립링 조립체를 통해 피회전체가 회전하더라도 피회전체에 연결된 연결 케이블의 꼬임 현상을 방지할 수 있어 안정적으로 전원을 공급할 수 있으며, 슬립링 조립체의 구조를 단순화하여 설치 공간이 최소화되고 설치 작업이 편리하며, 제작 또한 용이하게 수행할 수 있으며, 탄성 스프링 및 회전볼을 장착하여 회전 진동이 발생하더라도 로터부와 스테이터부의 전기적 접촉을 안정적으로 유지시킬 수 있고, 아울러 로터부와 스테이터부의 마찰을 최소화할 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있는 회전 구동 장치에 관한 것이다.

최근 도심지의 대형 빌딩이나 일반 가정 등 거의 대부분의 건물에는 실내의 냉방을 위해 에어컨이 설치되어 있으며, 이를 통해 실내 공기의 냉방 및 공기 정화 등의 기능을 수행하고 있다. 그러나 도심지를 벗어난 지역에 위치하는 소규모의 공장이나 또는 비닐 하우스와 같은 농업 시설 등에는 이러한 에어컨 등의 설치가 용이하지 않고 냉방 효율 또는 공기 정화 효율이 경제적으로 좋지 않아 여전히 대형 송풍팬 등을 사용하고 있는 실정이다. 또한, 이러한 대형 송풍팬은 대규모의 강당, 식당, 체육관 등에서도 실내의 냉방 및 공기 통풍을 위해 에어컨과 함께 또는 에어컨과 별도로 사용되고 있다.

이러한 대형 송풍팬은 내부 공기를 순환시키거나 바람에 의한 냉방 작용을 함으로써, 공장에 사용되는 경우 공장 내부의 온도를 낮추어 작업자의 작업 효율을 향상시키고, 농업에 사용되는 경우 비닐 하우스의 내부 온도를 낮추고 공기를 순환시켜 비닐 하우스 내의 작물에 대한 성장을 돕는 등의 역할을 수행하고 있다.

그러나, 이와 같은 대형 송풍팬은 공장, 강당 또는 비닐 하우스 등에 사용되는 경우, 일반적으로 별도의 고정 프레임을 장착하여 대형 송풍팬에 의한 바람이 일정 방향으로 향하도록 고정된 상태로 사용되고 있거나 간단한 좌우 회전 조작이 가능한 정도로 사용되고 있다. 따라서, 내부 공간의 공기를 순환시키는 순환 효율이 높지 않고 송풍 공기를 내부 공간에 균등하게 공급할 수 없었기 때문에, 비닐 하우스 내부에 전체적으로 균등한 공기 송풍을 위해서 다수개의 대형 선풍기를 설치해야 하는 문제가 있었으며, 이 경우에도 원활한 공기 송풍이 용이하지 않으며 설치 비용이 증가하는 등의 문제가 있었다.

또한, 비닐 하우스 등에서는 주기적으로 작물에 농약이나 물을 공급하게 되는데, 이를 위해 비닐 하우스의 천장에 다수개의 노즐을 설치하여 농약이나 물이 비닐 하우스 내부 공간에 전체적으로 균일하게 분사될 수 있도록 하거나, 작업자가 직접 전체 작물에 골고루 농약이나 물을 분사하는 방식으로 분사 작업이 진행되고 있다. 따라서, 다수개의 노즐을 설치해야 하므로 설치 비용 및 유지 관리 비용이 증가하게 되거나 또는 작업이 용이하지 못하여 생산 효율이 저하되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 출원인은 특허등록 제10-983340호를 출원 등록받았다. 특허등록 제10-983340호에는 대형 송풍팬을 회전시키는 피회전체가 회전하더라도 송풍팬에 연결되는 연결 케이블이 꼬이지 않도록 하는 슬립링 조립체의 구성이 개시되어 있는데, 이러한 슬립링 조립체는 구성이 복잡하고 설치 공간이 넓게 요구되며, 설치 작업이 상대적으로 어렵다는 문제가 있었다.

본 고안은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안한 것으로서, 본 고안의 목적은 송풍팬 또는 액체 분사 장치와 같은 피회전체를 세차 운동 형태로 회전시켜 피회전체의 작동 범위를 좀 더 넓은 범위에 걸쳐 고르게 형성시킬 수 있는 회전 구동 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 피회전체가 회전하더라도 피회전체에 연결된 연결 케이블의 꼬임 현상을 방지할 수 있도록 슬립링 조립체를 장착함으로써, 피회전체에 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 회전 구동 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 슬립링 조립체의 구조를 단순화하여 설치 공간이 최소화되고 설치 작업이 편리하며, 제작 또한 용이하게 수행할 수 있는 회전 구동 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 슬립링 조립체에 탄성 스프링 및 회전볼을 장착함으로써, 회전 진동이 발생하더라도 로터부와 스테이터부의 전기적 접촉을 안정적으로 유지시킬 수 있고, 아울러 로터부와 스테이터부의 마찰을 최소화할 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있는 회전 구동 장치를 제공하는 것이다.

본 고안은, 중심부에 회전 샤프트가 회전 가능하게 관통 결합되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임과 이격 배치되도록 상기 회전 샤프트의 일단에 결합되어 상기 회전 샤프트와 일체로 회전하는 회전 프레임; 상기 회전 샤프트를 회전 구동하는 구동 수단; 중심축이 상기 회전 샤프트의 회전축과 경사지게 교차하도록 상기 회전 프레임에 결합되는 피회전체; 상기 회전 프레임에 결합되어 상기 회전 프레임과 일체로 회전하는 로터부와, 상기 회전 프레임의 회전 상태에서 상기 로터부와 전기적으로 접촉하도록 상기 메인 프레임에 고정 장착되며 외부 전원이 공급되는 스테이터부를 포함하는 슬립링 조립체; 및 상기 피회전체에 전원을 공급할 수 있도록 일단이 상기 로터부에 연결 결합되고 타단이 상기 피회전체에 연결 결합되는 연결 케이블을 포함하고, 상기 로터부는 상기 회전 샤프트의 외곽에 위치하도록 상기 회전 프레임에 탈착 가능하게 결합되는 로터 몸체와, 상기 회전 샤프트를 중심으로 한 원주 방향을 따라 링 형태로 형성되어 상기 메인 프레임과 마주보는 면에 노출되도록 상기 로터 몸체에 결합되는 환형 접점과, 상기 환형 접점과 전기적으로 연결되어 상기 로터 몸체의 일측에 돌출 형성되는 로터 단자를 포함하고, 상기 스테이터부는 상기 회전 샤프트의 외곽에 위치하도록 상기 메인 프레임에 탈착 가능하게 결합되는 스테이터 몸체와, 상기 환형 접점과 전기적으로 접촉하도록 상기 스테이터 몸체에 돌출 형성되는 고정 접점과, 상기 고정 접점과 전기적으로 연결되어 상기 스테이터 몸체의 일측에 돌출 형성되는 스테이터 단자를 포함하고, 상기 로터 단자에 상기 연결 케이블이 연결되고, 상기 스테이터 단자에 외부 전원이 공급되도록 별도의 전원 케이블이 연결되는 것을 특징으로 하는 회전 구동 장치를 제공한다.

이때, 상기 메인 프레임에는 상기 스테이터부가 상기 로터부를 향하는 방향으로 직선 이동 가능하게 결합될 수 있도록 상기 회전 프레임과 마주보는 면에 결합 가이드 홈이 형성되고, 상기 결합 가이드 홈의 내부에는 상기 스테이터부에 대해 상기 로터부를 향하는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성 스프링이 장착되며, 상기 스테이터부의 고정 접점은 상기 탄성 스프링의 탄성력에 의해 상기 로터부의 환형 접점에 탄성 접촉하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 로터부의 환형 접점과 상기 스테이터부의 고정 접점 사이에는 구름 운동 가능하도록 구 형태로 형성된 전도체 재질의 회전볼이 삽입 개재될 수 있다.

또한, 상기 고정 접점은 상기 환형 접점과 대응되도록 상기 회전 샤프트를 중심으로 한 원주 방향을 따라 링 형태로 형성되고, 상기 로터 몸체에는 상기 회전볼이 상기 환형 접점 영역 내에 위치하도록 상기 회전볼의 위치를 가이드하는 가이드 레일이 상기 환형 접점의 둘레를 따라 원주 방향으로 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 고정 접점의 끝단에는 상기 회전볼이 상기 고정 접점의 끝단면에 접촉한 상태에서 상기 고정 접점으로부터 접촉 이탈되지 않도록 상기 회전볼의 위치를 가이드하는 가이드 박스가 형성되고, 상기 회전볼은 상기 가이드 박스에 삽입 수용되어 위치 가이드될 수 있다.

본 고안에 의하면, 송풍팬 또는 액체 분사 장치와 같은 피회전체를 세차 운동 형태로 회전시켜 피회전체의 작동 범위를 좀 더 넓은 범위에 걸쳐 고르게 형성시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 피회전체가 회전하더라도 피회전체에 연결된 연결 케이블의 꼬임 현상을 방지할 수 있도록 슬립링 조립체를 장착함으로써, 피회전체에 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한, 슬립링 조립체의 구조를 단순화하여 설치 공간을 최소화하고 설치 작업이 편리하며, 제작 또한 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 슬립링 조립체에 탄성 스프링을 장착함으로써, 회전 진동이 발생하더라도 로터부와 스테이터부의 전기적 접촉을 안정적으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 슬립링 조립체의 접촉 부위에 구름 운동 가능한 회전볼을 장착함으로써, 로터부와 스테이터부의 접촉 마찰을 최소화할 수 있어 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치의 형상을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치의 동작 상태를 개략적으로 도시한 측면도,
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치의 회전 구동 경로를 개념적으로 도시한 개념도,
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치의 슬립링 조립체에 대한 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 5 내지 도 7은 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치의 슬립링 조립체에 대한 또 다른 형태를 예시적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치의 형상을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치의 동작 상태를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치의 회전 구동 경로를 개념적으로 도시한 개념도이고, 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치의 슬립링 조립체에 대한 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치는 회전 구동이 필요한 다양한 형태의 피회전체(500)를 회전 구동하는 장치로서, 실내 공간의 천장에 장착되거나 별도의 구조물을 통해 공간 내의 특정 위치에 장착되는 등 사용자의 필요에 따라 다양하게 설치될 수 있으며, 메인 프레임(100), 회전 프레임(200), 구동 수단(300), 피회전체(500), 슬립링 조립체(400) 및 연결 케이블(W2)을 포함하여 구성된다. 이때, 피회전체(500)는 도 1에 도시된 바와 같이 송풍을 위한 송풍 장치가 적용될 수 있으나 이와 달리 열 공급을 위한 히터 장치 또는 물이나 액체 비료 등을 공급하는 액체 공급 장치 등 다양한 형태로 적용 가능할 것이다.

메인 프레임(100)은 회전 구동 장치 전체를 고정 지지하는 구성으로, 비닐 하우스나 공장 등의 실내 공간에 고정 장착되거나 또는 이동 운반되는 형태로 장착될 수 있다. 따라서, 메인 프레임(100)은 내부 시설의 천장 벽체 또는 측면 벽체가 될 수 있으며, 별도 구조물의 프레임이 될 수도 있다. 또한, 메인 프레임(100)은 별도 구조물에 운반 이동 가능하게 장착될 수 있도록 도 1에 도시된 바와 같이 양측에 크로스 멤버(C)가 결합되어 이송 레일 등에 이동 가능하게 장착될 수도 있다. 이때, 크로스 멤버(C)에는 별도의 걸림 고리(C1)가 형성되어 메인 프레임(100)이 걸림 고리(C1)를 통해 와이어(미도시) 등으로 이송 레일 등에 고정되도록 구성될 수 있다.

메인 프레임(100)에는 회전 샤프트(600)가 회전 가능하게 관통 결합되며, 회전 샤프트(600)의 일단에는 회전 프레임(200)이 결합된다. 즉, 회전 샤프트(600)는 메인 프레임(100)에 장착된 베어링(700)을 통해 회전 가능하게 결합되며, 회전 샤프트(600)의 일단에 회전 프레임(200)이 장착되어 회전 샤프트(600)와 함께 회전 프레임(200)이 일체로 회전하도록 구성된다.

구동 수단(300)은 회전 샤프트(600)가 회전하도록 구동하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 구동 모터(310)와 감속기(311)의 형태로 구성될 수 있다. 이러한 구동 수단(300)은 별도의 고정 브래킷(320)을 통해 메인 프레임(100)에 장착되거나 또는 메인 프레임(100)과 독립적인 공간에 장착될 수도 있다.

피회전체(500)는 중심축(501)이 회전 샤프트(600)의 회전축(601)과 경사지게 교차하도록 회전 프레임(200)에 결합된다. 즉, 피회전체(500)의 중심축(501)이 회전 샤프트(600)의 회전축(601)과 경사지게 결합된 상태에서 회전 샤프트(600) 및 회전 프레임(200)이 회전하게 되면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 피회전체(500)의 중심축(501)은 회전 샤프트(600)의 회전축(601)을 중심으로 세차 운동하는 방식으로 360°회전하게 된다. 도 2의 (a) 및 (b)는 각각 회전 프레임(200) 및 피회전체(500)가 180°회전한 상태를 도시한 것이다.

이러한 구조에 따라 피회전체(500)에 의해 수행되는 송풍 또는 물 분사와 같은 작동 기능들은 피회전체(500)를 중심으로 넓은 범위에 고르게 작용하게 된다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 피회전체(500)가 바람을 송풍하는 송풍 유닛인 경우 피회전체(500)에 의해 송풍되는 바람은 피회전체(500)를 중심으로 방사되는 방향으로 넓은 영역에 걸쳐 작용하게 된다. 이때, 피회전체(500)로 적용될 수 있는 것은 송풍 유닛 뿐만 아니라 액체 분사 장치 또는 히터 등 매우 다양하게 변경될 수 있다.

따라서, 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치는 구동 수단(300)이 회전 샤프트(600)를 회전 구동하게 되면, 회전 프레임(200)이 회전하고, 이에 따라 피회전체(500)가 회전 샤프트(600)의 회전축(601)을 중심으로 세차 운동하는 형태로 회전하며 그 기능을 넓은 영역으로 작용시키도록 구성된다.

이때, 피회전체(500)는 전원을 공급받아 작동하는 형태로, 전술한 바와 같이 송풍팬(530), 액체 분사 장치(540) 또는 히터(미도시) 등이 적용될 수 있으며, 이에 따라 피회전체(500)에 전원 공급을 위한 전선이 연결되어야 한다. 그러나, 피회전체(500)는 회전 샤프트(600) 및 회전 프레임(200)과 함께 회전 구동되기 때문에, 일반적인 전선 연결 방식을 통해서는 피회전체(500)에 연결된 전선이 회전에 의해 꼬이게 되어 사용할 수 없게 된다. 따라서, 본 고안에 따른 회전 구동 장치는 이러한 피회전체(500)에 연결되는 전선의 꼬임 방지를 위해 슬립링 조립체(400) 및 연결 케이블(W2)이 구비된다.

슬립링 조립체(400)는 회전 프레임(200)과 결합되어 회전 프레임(200)과 일체로 회전하는 로터부(410)와, 회전 프레임(200)의 회전 상태에서 로터부(410)와 전기적으로 접촉하도록 메인 프레임(100)에 고정 장착되는 스테이터부(420)를 포함하여 구성되며, 스테이터부(420)에 외부로부터 전원이 공급되어 회전하는 로터부(410)에 전원이 계속적으로 공급되도록 구성된다. 이때, 스테이터부(420)에는 별도의 전원 케이블(W1)을 통해 외부로부터 전원이 공급된다.

연결 케이블(W2)은 피회전체(500)에 전원을 공급할 수 있도록 피회전체(500)와 슬립링 조립체(400)를 연결하는데, 일단이 슬립링 조립체(400)의 로터부(410)에 연결 결합되고 타단이 피회전체(500)에 연결 결합된다.

이러한 구조에 따라 연결 케이블(W2)은 회전 프레임(200)과 일체로 회전하는 로터부(410)와 함께 일단이 회전하게 되고, 동시에 회전 프레임(200)이 회전할 때 피회전체(500)와 함께 타단이 회전하게 되므로, 양단에서 상대 회전이 발생하지 않기 때문에, 피회전체(500)가 회전하더라도 꼬임 현상이 발생되지 않는다. 따라서, 본 고안에 따른 회전 구동 장치는 장시간 사용에도 전선의 꼬임이 방지되어 피회전체(500)에 대한 원활한 회전 작동이 가능한 구조이다.

한편, 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 프레임(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 중심부에 회전 샤프트(600)가 직각 방향으로 결합되는 수평부(210)와, 수평부(210)의 양단에 각각 직각 방향으로 하향 연장되는 제 1 수직부(220) 및 제 2 수직부(230)를 포함하여 구성된다. 이때, 제 1 수직부(220)가 제 2 수직부(230)보다 더 길게 하향 연장되며, 따라서, 제 1 수직부(220)와 제 2 수직부(230)의 끝단을 연결한 가상선은 경사진 형태가 된다. 피회전체(500)은 이와 같이 구성된 제 1 수직부(220) 및 제 2 수직부(230)의 하단에 결합되어 그 중심축(501)이 회전 샤프트(600)의 회전축(601)에 대해 경사지게 배치되는 형태로 구성될 수 있다.

이때, 피회전체(500)는 제 1 수직부(220) 및 제 2 수직부(230)의 하단에 직접 결합되는 방식으로 구성될 수도 있으나, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 회전 프레임(200)의 양단부에 각각 연결된 유연성을 갖는 와이어(S)를 통해 회전 프레임(200)에 현수되는 방식으로 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 와이어(S)는 금속 재질의 걸림 고리(미도시)가 연속 연결된 사슬 구조로 형성되거나 또는 금속 재질의 와이어 등으로 제작될 수 있으며, 유연성을 가지며 장력에 의해 피회전체(500)를 지지하는 형태로 다양하게 제작 가능하다. 이러한 피회전체(500)의 현수 구조에 따라 피회전체(500)와 회전 프레임(200)과의 진동이 와이어(S)를 통해 절연될 수 있으며, 이를 통해 더욱 안정적인 구조를 이룰 수 있다. 이 경우 와이어(S)는 회전 프레임(200)의 양측단부에 직접 연결될 수 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이 회전 프레임(200)의 양측단부에 각각 별도의 크로스 멤버(C)가 결합되고, 크로스 멤버(C)에 형성된 걸림 고리(C1)를 통해 연결되는 방식으로 구성될 수 있으며, 이를 통해 더욱 구조적인 안정을 이룰 수 있다. 또한, 이와 같이 와이어(S)를 통해 피회전체(500)를 회전 프레임(200)에 고정하는 경우, 와이어(S)의 길이 조절을 통해 피회전체(500)의 경사 각도를 조절할 수 있다.

다음으로, 본 고안의 일 실시예에 따른 슬립링 조립체(400)의 구성을 좀 더 자세히 살펴본다.

슬립링 조립체(400)는 전술한 바와 같이 로터부(410)와 스테이터부(420)로 구성되는데, 이때, 로터부(410)는 회전 샤프트(600)의 외곽에 위치하도록 회전 프레임(200)에 탈착 가능하게 결합되는 로터 몸체(411)와, 회전 샤프트(600)를 중심으로 한 원주 방향을 따라 링 형태로 형성되어 메인 프레임(100)과 마주보는 면에 노출되도록 로터 몸체(411)에 결합되는 환형 접점(412)과, 로터 몸체(411)의 내부에서 환형 접점(412)과 전기적으로 연결되도록 구성되어 로터 몸체(411)의 일측에 돌출 형성되는 로터 단자(413)를 포함하여 구성된다. 이때, 공급되는 전류의 종류에 따라 환형 접점(412)의 수량이 변경되는데, 예를 들어 전류가 3상인 경우 환형 접점(412)은 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 3개 형성된다.

스테이터부(420)는 회전 샤프트(600)의 외곽에 위치하도록 메인 프레임(100)에 탈착 가능하게 결합되는 스테이터 몸체(421)와, 환형 접점(412)과 전기적으로 접촉하도록 환형 접점(412)을 향하는 방향으로 스테이터 몸체(421)에 돌출 형성되는 고정 접점(422)과, 스테이터 몸체(421)의 내부에서 고정 접점(422)과 전기적으로 연결되도록 구성되어 스테이터 몸체(421)의 일측에 돌출 형성되는 스테이터 단자(423)를 포함하여 구성된다. 로터부(410)와 마찬가지로, 공급되는 전류의 종류에 따라 고정 접점(422)의 수량이 변경되며, 전류가 3상인 경우 환형 접점(412)과 마찬가지로 3개 형성된다.

스테이터부(420)의 스테이터 단자(423)에는 별도의 전원 케이블(W1)이 연결되며, 이를 통해 외부로부터 전원이 공급되고, 피회전체(500)와 연결되는 연결 케이블(W2)은 로터부(410)의 로터 단자(413)에 연결되어 피회전체(500)에 전원이 공급되도록 구성된다.

즉, 외부 전원은 스테이터 단자(423)를 통해 스테이터부(420)로 공급되고, 고정 접점(422)과 환형 접점(412)을 통해 로터부(410)로 전달되며, 로터부(410)의 로터 단자(413)를 통해 연결 케이블(W2)로 전달되어 피회전체(500)로 공급된다. 이때, 연결 케이블(W2)의 양단은 전술한 바와 같이 로터부(410) 및 피회전체(500)와 함께 회전하므로, 양단부에서 연결 케이블(W2)의 상대 회전이 발생하지 않아 연결 케이블(W2)의 꼬임이 방지되어 피회전체(500)로 원활하게 전원이 공급된다.

이러한 구성에 따라 종래 기술과 달리 회전 샤프트(600)에 케이블 홀 등을 가공할 필요가 없고, 로터부(410)와 스테이터부(420)가 각각 회전 프레임(200)과 메인 프레임(100)의 서로 대향하는 면에 배치됨으로써, 설치 공간을 최소화할 수 있고, 구조가 단순하여 제작이 용이하며, 설치 작업 또한 용이하다.

한편, 로터부(410)와 스테이터부(420)는 각각 회전 프레임(200)과 메인 프레임(100)에 고정 장착될 수도 있으나, 사용 중 마모 또는 고장 등에 의해 교환이 필요한 경우 장치 전체를 교체하지 않고 단순히 로터부(410) 및 스테이터부(420)만 별도로 교체할 수 있도록 로터 몸체(411) 및 스테이터 몸체(421)가 회전 프레임(200) 및 메인 프레임(100)에 각각 탈착 가능하게 결합되는 것이 바람직하다. 이는 각 프레임(100,200)의 서로 대향하는 면에 삽입홈이 형성되고, 이러한 삽입홈에 로터 몸체(411) 및 스테이터 몸체(421)가 각각 끼워맞춤 삽입되도록 하는 방식으로 구현할 수 있는 등 다양한 방식으로 구현할 수 있다.

도 5 내지 도 7은 본 고안의 일 실시예에 따른 회전 구동 장치의 슬립링 조립체에 대한 또 다른 형태를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이 메인 프레임(100)에는 스테이터부(420)가 로터부(410)를 향하는 방향으로 직선 이동 가능하게 결합될 수 있도록 회전 프레임(200)과 마주보는 면에 결합 가이드 홈(101)이 형성되고, 결합 가이드 홈(101)의 내부에는 스테이터부(420)에 대해 로터부(410)를 향하는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성 스프링(424)이 장착될 수 있다. 이때, 결합 가이드 홈(101)의 끝단에는 스테이터부(420)의 직선 이동 거리를 제한하도록 스토퍼부(102)가 형성된다.

이러한 구성에 따라 스테이터부(420)는 탄성 스프링(424)의 탄성력에 의해 도 5에 도시된 방향을 기준으로 하향 탄성 이동하게 되므로, 스테이터부(420)의 고정 접점(422)이 로터부(410)의 환형 접점(412)에 탄성 접촉하게 된다. 이러한 탄성 접촉 구조에 의해 고정 접점(422)과 환형 접점(412)의 접촉 상태는 회전 프레임(200)의 회전 중 진동이 발생하더라도 양호하게 유지될 수 있고, 이에 따라 피회전체(500)에 대한 안정적인 전기 공급이 가능하다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 로터부(410)의 환형 접점(412)과 스테이터부(420)의 고정 접점(422) 사이에는 구름 운동 가능하도록 구 형태로 형성된 전도체 재질의 회전볼(430)이 삽입 개재될 수 있다. 이러한 구조에 따라 환형 접점(412)과 고정 접점(422)은 슬라이드 접촉 및 면접촉 구조가 아니라 회전볼(430)에 의해 구름 접촉 및 점접촉 구조를 이루기 때문에, 상호 마찰 및 마모 발생이 최소화되어 내구성이 더욱 향상된다.

이때, 고정 접점(422)은 환형 접점(412)과 대응되도록 회전 샤프트(600)를 중심으로 한 원주 방향을 따라 링 형태로 형성되고, 로터 몸체(411)에는 회전볼(430)이 환형 접점(412) 영역 내에 위치하도록 회전볼(430)의 위치를 가이드하는 가이드 레일(414)이 환형 접점(412)의 둘레를 따라 원주 방향으로 돌출 형성될 수 있다.

이러한 구조에 따라 회전볼(430)은 고정 접점(422)과 환형 접점(412)의 사이 공간으로부터 이탈하지 않고 안정적으로 구름 운동할 수 있으며, 이에 따라 고정 접점(422)과 환형 접점(412)의 전기적 접촉이 안정적으로 유지되므로, 피회전체(500)에 대한 전기 공급 또한 더욱 안정적으로 유지된다.

한편, 회전볼(430)에 대한 위치 가이드 수단을 도 6에 도시된 가이드 레일(414) 형태가 아니라 도 7에 도시된 바와 같이 고정 접점(422)에 결합되는 가이드 박스(425) 형태로 구성할 수도 있다.

즉, 고정 접점(422)의 끝단에는 회전볼(430)이 고정 접점(422)의 끝단면에 접촉한 상태에서 고정 접점(422)으로부터 접촉 이탈되지 않도록 회전볼(430)의 위치를 가이드하는 하단 개방형 가이드 박스(425)가 형성되고, 회전볼(430)은 이러한 가이드 박스(425)에 삽입 수용되는 형태로 그 위치가 가이드되도록 구성될 수 있다.

이 경우에도 마찬가지로 고정 접점(422)과 환형 접점(412)이 상대 회전 이동하더라도 회전볼(430)의 위치가 고정 접점(422)의 끝단에 접촉한 상태로 유지 고정되므로, 고정 접점(422)과 환형 접점(412)의 전기적 접촉이 안정적으로 유지된다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 메인 프레임 200: 회전 프레임
300: 구동 수단 310: 구동 모터
400: 슬립링 조립체 410: 로터부
420: 스테이터부 424: 탄성 스프링
430: 회전볼 500: 피회전체
600: 회전 샤프트

Claims

중심부에 회전 샤프트가 회전 가능하게 관통 결합되는 메인 프레임;
상기 메인 프레임과 이격 배치되도록 상기 회전 샤프트의 일단에 결합되어 상기 회전 샤프트와 일체로 회전하는 회전 프레임;
상기 회전 샤프트를 회전 구동하는 구동 수단;
중심축이 상기 회전 샤프트의 회전축과 경사지게 교차하도록 상기 회전 프레임에 결합되는 피회전체;
상기 회전 프레임에 결합되어 상기 회전 프레임과 일체로 회전하는 로터부와, 상기 회전 프레임의 회전 상태에서 상기 로터부와 전기적으로 접촉하도록 상기 메인 프레임에 고정 장착되며 외부 전원이 공급되는 스테이터부를 포함하는 슬립링 조립체; 및
상기 피회전체에 전원을 공급할 수 있도록 일단이 상기 로터부에 연결 결합되고 타단이 상기 피회전체에 연결 결합되는 연결 케이블
을 포함하고,
상기 로터부는 상기 회전 샤프트의 외곽에 위치하도록 상기 회전 프레임에 탈착 가능하게 결합되는 로터 몸체와, 상기 회전 샤프트를 중심으로 한 원주 방향을 따라 링 형태로 형성되어 상기 메인 프레임과 마주보는 면에 노출되도록 상기 로터 몸체에 결합되는 환형 접점과, 상기 환형 접점과 전기적으로 연결되어 상기 로터 몸체의 일측에 돌출 형성되는 로터 단자를 포함하고,
상기 스테이터부는 상기 회전 샤프트의 외곽에 위치하도록 상기 메인 프레임에 탈착 가능하게 결합되는 스테이터 몸체와, 상기 환형 접점과 전기적으로 접촉하도록 상기 스테이터 몸체에 돌출 형성되는 고정 접점과, 상기 고정 접점과 전기적으로 연결되어 상기 스테이터 몸체의 일측에 돌출 형성되는 스테이터 단자를 포함하고,
상기 로터 단자에 상기 연결 케이블이 연결되고, 상기 스테이터 단자에 외부 전원이 공급되도록 별도의 전원 케이블이 연결되는 것을 특징으로 하는 회전 구동 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 메인 프레임에는 상기 스테이터부가 상기 로터부를 향하는 방향으로 직선 이동 가능하게 결합될 수 있도록 상기 회전 프레임과 마주보는 면에 결합 가이드 홈이 형성되고, 상기 결합 가이드 홈의 내부에는 상기 스테이터부에 대해 상기 로터부를 향하는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성 스프링이 장착되며,
상기 스테이터부의 고정 접점은 상기 탄성 스프링의 탄성력에 의해 상기 로터부의 환형 접점에 탄성 접촉하는 것을 특징으로 하는 회전 구동 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 로터부의 환형 접점과 상기 스테이터부의 고정 접점 사이에는 구름 운동 가능하도록 구 형태로 형성된 전도체 재질의 회전볼이 삽입 개재되는 것을 특징으로 하는 회전 구동 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 고정 접점은 상기 환형 접점과 대응되도록 상기 회전 샤프트를 중심으로 한 원주 방향을 따라 링 형태로 형성되고, 상기 로터 몸체에는 상기 회전볼이 상기 환형 접점 영역 내에 위치하도록 상기 회전볼의 위치를 가이드하는 가이드 레일이 상기 환형 접점의 둘레를 따라 원주 방향으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 구동 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 고정 접점의 끝단에는 상기 회전볼이 상기 고정 접점의 끝단면에 접촉한 상태에서 상기 고정 접점으로부터 접촉 이탈되지 않도록 상기 회전볼의 위치를 가이드하는 가이드 박스가 형성되고, 상기 회전볼은 상기 가이드 박스에 삽입 수용되어 위치 가이드되는 것을 특징으로 하는 회전 구동 장치.