KR20100034842A

KR20100034842A - 광소자를 이용한 슬립링

Info

Publication number: KR20100034842A
Application number: KR1020080094037A
Authority: KR
Inventors: 손정태
Original assignee: 주식회사 로텍
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-02
Also published as: KR100987792B1

Abstract

본 발명은 광소자를 이용한 슬립링에 관한 것으로, 데이터 통신용 슬립링에 있어서, 중공이 형성된 몸체와 상기 몸체의 외주면에 형성되어 복수 개의 브러시와 접촉 및 회전하는 링을 구비하는 송수신 결합체, 상기 송수신 결합체의 링을 감싸며 접촉하고 연속한 면으로 이루어지는 복수개의 브러시로 형성된 브러시 조합체,

상기 송수신 결합체의 상기 중공에 위치하여 데이터 신호를 전달하는 발광소자, 상기 발광소자의 상부에 위치하여 상기 발광소자로부터 송신된 상기 데이터 신호를 수신하는 수광소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 광소자를 이용한 슬립링을 이용하는 것에 의해, 광을 이용한 송수신은 링과 브러시를 이용하여 신호전달을 하는 것이 아니고 광접속에 의해 신호 수수를 하므로 회전에 의한 마모나 더러워짐, 특히 진동 등에 의해 생기는 접촉 불안정에 따른 영상신호 및 미세한 디지털신호의 수수 성능 저하에 영향을 받지 않는다.

슬립링, 브러시, 발광소자, 수광소자, 조리개

Description

광소자를 이용한 슬립링{Slip ring using optical elements}

본 발명은 광소자를 이용한 슬립링에 관한 것으로, 특히 영상신호 및 미세한 디지털신호의 송수신에 있어서 광소자를 사용한 비접촉식 방법을 이용하는 것에 관한 것이다.

일반적으로 슬립링(Slip ring)은 회전체를 갖는 회전부분의 전기회로와 고정부분의 전기회로를 회전 중에도 배선의 꼬임 없이 전기적 접속이 이루어질 수 있도록 하는 장치로서 사용용도에 따라 다양한 구조를 이루고 있으며, 특히 최근에 들어 각종 전자기기의 소형화추세와 기능개발로 인해 복잡한 여러종류의 신호를 동시 다발적으로 전송하여야 함으로써 슬립링 자체의 소형화와 정밀성이 요구되고 있다.

상술한 바와 같이 소형이면서도 정밀성이 요구되는 슬립링의 적용 예로는 광범위한 영역을 감시하는 감시카메라를 포함하여 인덱스 테이블, 로봇시스템, 의료용장비, 히터 롤 및 각종 계측장비 등과 같은 자동화기기를 들 수 있으며, 이와 같이 슬립링이 적용된 각종 장치의 회전체로부터 다양한 전기적인 신호를 배선의 꼬임 없이 고정체로 전달시키기 위한 슬립링의 구조가 개시되었다.

또한 이러한 일 예가 대한민국 등록실용신안공보 0202596호(2000년08월30일) 등에 개시되어 있다.

즉, 상기 문헌에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이 링을 지지하는 고정체로서의 슬립링 결합체와 상기 슬립링 결합체의 외부에 설치되어 슬립링(130)과 접촉되는 브러시(141)를 지지하는 회전체로서의 브러시 조합체(140)로 이루어지고, 상기 슬립링 결합체는 관형상의 몸체 측면에 제2전선(161)을 배선할 수 있는 슬롯홀(111)이 형성되고 그 몸체의 하부에는 받침플렌지가 형성되는 지지봉(110)과 이 지지봉(110)에 절연재인 절연링(120)과 교차되는 순서로 끼움 조립되는 도전체인 슬립링(130)으로 이루어지며, 상기 절연링(120)은 지지봉(110)에 끼워 조립할 수 있는 중공이 중앙에 형성되고 그 외주면에 제2전선(161)이 배선되어질 수 있는 전선안내홀(122)을 구비하는 슬립링 체결부(123)가 단턱지게 형성되고,

상기 절연링(120)의 슬립링 체결부(123)에 조립되며 제1전선(151)이 접지되는 링(130)은 슬립링 체결부(123)의 외경과 상응하는 크기의 내경과 높이 및 두께로 형성되어 있으며, 상기 브러시 조합체(140)는 슬립링(130)의 외주면에 대하여 접지되어질 수 있는 폭을 이루도록 "ㄷ"자 형상으로 절곡 되어진 브러시(141)와 상기 브러시(141)를 지지봉에 조립된 슬립링(130)과 동일한 숫자와 간격을 이루도록 고정하는 브러시 홀더(142)로 이루어지며, 각각의 브러시(141) 중앙에는 제1전선(151)이 접지되고,

먼저 도시되지 않은 감시카메라가 수평회전식으로 작동될 경우에 슬립링도 감시카메라와 함께 작동하게 되는데, 이때 슬립링 결합체는 회전하지 않는 정지상태로 있게 되고, 브러시 조합체(140)만이 슬립링용 브라켓트에 의하여 감시카메라 와 함께 회전하게 되며 이로 인하여 감시카메라의 수평회전에도 불구하고 브러시 조합체(140)의 브러시(141)가 슬립링 결합체의 슬립링(130)에 대하여 지속적으로 접지된 상태를 유지함과 동시에 제1전선(151) 및 제2전선(161)이 꼬임없이 회전하게 됨으로써 감시카메라를 사용하여 피사체를 촬영하는 기술이 제시되었다.

상술한 대한민국 등록실용신안공보 0202596호 등에 개시된 기술은 슬립링의 구성에 있어서 영상신호 및 미세 디지털신호의 송수신 신뢰성을 떨어뜨린다는 문제가 있었다.

또한 상기 대한민국 등록실용신안공보 0202596호에는 링과 브러시의 접촉에 의한 마모의 진행, 링 및 브러시의 산화로 인한 오염, 특히 진동 등에 의해 링과 브러시와의 접촉이 불안정하게 되는 등의 원인에 의해 신호전달에 있어서 전송불량을 일으키기 쉽다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 영상신호 및 미세한 디지털신호의 송수신에 있어서 광소자를 사용한 비접촉식 방법을 이용하여 영상신호 및 미세 디지털신호의 경우에 송신과 수신에 있어서 회전부(송수신 결합체)에 광송신기로 발광다이오드(Light Emitting Diode)를 설치하고, 고정부(브러시 조합체)에 광수신기로 포토다이오드(Photo Diode)를 설치하여 회전시 비접촉이 되어 신호의 수수 성능을 향상시킨 광소자를 이용한 슬립링을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 더욱 향상된 신호의 전송을 위하여 광송신부와 광수신부 사이에 조리개(Aperture)를 삽입하여 노이즈를 유발하는 빛의 가장자리 부분을 제거하는 광소자를 이용한 슬립링을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 광소자를 이용한 슬립링에 의하면, 광을 이용한 송수신은 링과 브러시를 이용하여 신호전달을 하는 것이 아니고 광접속에 의해 신호 수수를 하므로 회전에 의한 마모나 더러워짐, 특히 진동 등에 의해 생기는 접촉 불안정에 따른 영상신호 및 미세한 디지털신호의 수수 성능 저하에 영향을 받지 않는다는 효과가 얻어진다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 광소자를 이용한 슬립링은 데이터 통신용 슬립링에 있어서, 중공이 형성된 몸체와 상기 몸체의 외주면에 형성되어 복수 개의 브러시와 접촉 및 회전하는 링을 구비하는 송수신 결합체, 상기 송수신 결합체의 링을 감싸며 접촉하고 연속한 면으로 이루어지는 복수개의 브러시로 형성된 브러시 조합체, 상기 송수신 결합체의 상기 중공에 위치하여 데이터 신호를 전달하는 발광소자, 상기 발광소자의 상부에 위치하여 상기 발광소자로부터 송신된 상기 데이터 신호를 수신하는 수광소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하며, 이를 통하여 본 발명의 목적과 특징이 더욱 명확하게 될 것이다.

여기서, 도 2는 본 발명에 따른 슬립링이 설치된 감시카메라를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 슬립링의 결합단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 발광소자와 수광소자의 결합단면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 브러시 조합체의 부분단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 브러시 끝단부(B)의 확대도이고, 도 7은 도 3에 도시된 송수신 결합체의 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 슬립링이 설치된 감시카메라를 나타내는 사시도는 상기 감시카메라가 수평 회전식으로 작동하게 될 때, 슬립링도 감시카메라와 함께 작동하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 슬립링의 결합단면도에 있어서, 슬립링은 크게 송수신 결합체(210)와 브러시 조합체(220)를 포함하여 구성된다.

송수신 결합체(210)는 발광소자(280), 링(230)을 포함하고, 수광소자(250), 연성PCB(270)는 브러시 조합체(220)에 고정된다.

송수신 결합체(210)는 중공(290)이 형성된 몸체로 형성되어 상기 중공(290)에 발광소자(280)가 삽입되어 몰딩 고정되고, 상기 발광소자(280)의 상부에 수광소자(250)가 정렬되어 위치된다.

상기 몸체의 외주면은 링(230)이 형성된다.

상기 발광소자(230)는 LED 또는 LD(Laser Diode) 등을 이용할 수 있고, 상기 수광(250)소자는 PD 또는 포토트랜지스터 등을 이용할 수 있다.

슬립링의 구조는 링(230)을 지지하는 회전체로서 송수신 결합체(210)와 상기 송수신 결합체(210)의 외부에 설치되어 링(230)과 접촉되는 복수 개의 브러시(240) 를 지지하는 고정체로서의 브러시 조합체(220)로 이루어진다.

특히 발광소자(280)인 LED(Light Emitting Diode)가 송수신 결합체(210)의 중공(290)에 삽입되고, 수광소자(250)인 PD(Photo Diode)는 연성PCB(FPCB:Flexible PCB)(270)에 연결된 상태로 고정체인 베이스(Base)(251)에 부착된다.

그리고 브러시(240)의 뒷면이 연성PCB(270)와 직접 연결이 되어 브러시 조합체(220), 연성PCB(270), PD, 베이스(251)가 고정부를 구성한다.

상기 발광소자(230)는 전기신호를 광신호로 변환시키는 반도체소자이며, 상기 수광소자(250)는 광신호를 받아서 전기신호로 변환시키는 반도체소자이다.

도 2에 도시된 감시카메라가 수평 회전식 운동을 하면 슬립링도 감시카메라와 함께 동작을 한다.

이때 브러시 조합체(220)를 포함하여 연성PCB(270), PD(250) 등의 고정부는 회전하지 않는 정지상태로 있게 되고, 송수신 결합체(210)만 감시카메라와 함께 회전하게 되며 이로 인하여 감시카메라의 수평회전에도 불구하고 브러시 조합체(220)의 브러시(240)가 링(230)에 대하여 지속적으로 접속된 상태를 유지함과 동시에 제1전선(291) 및 제2전선(260)이 꼬임없이 회전하게 된다.

또한 이러한 회전 상황에서 발광소자(280) 및 수광소자(250)는 비접촉이기 때문에 아무리 회전이 있다고 하더라도 전선의 꼬임은 발생하지 않게 되며 이 경우 영상신호 및 미세 디지털신호의 전송을 발광소자(280) 및 수광소자(250)를 통해 비접촉식으로 하게 됨으로 마모나 진동 등에 의한 영상신호의 왜곡을 최소화시킬 수 있다.

그리고, 상기 발광소자(280)와 수광소자(230)는 각각 하나 이상으로 구비되며, 상호 데이터 통신을 위하여 발광소자(280)의 광신호를 수광소자(230)가 수신한다.

또한 상기 브러시 조합체(220)는 연속한 직사각형의 면으로 이루어지는 2개 이상의 브러시(240)로 구성되고, 상기 링(230)은 상기 브러시(240)의 내주면에 감싸져서 접촉하면서 회전한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자와 수광소자의 결합단면도는 발광소자(280)와 수광소자(250)사이에 조리개(310)를 삽입하여 신호의 송수신시 노이즈를 유발하는 빛의 가장자리 부분을 제거할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 브러시 조합체의 단면도는 도 3의 A에서 본 부분 단면도로 브러시 조합체(220)의 각각의 브러시(240)의 한 끝이 연성PCB(270)에 전기적으로 접속 및 고정된다.

링(230)과의 접촉에 의해 브러시(240)에서 전송하거나 브러시(240)로 전송되는 전류신호는 연결된 연성PCB(270)를 통해 제2전선(260)과 통전하게 되며, PD(250)를 통해 입력된 영상 및/또는 미세 디지털신호 또한 연성PCB(270)를 통해 제2전선(260)으로 흘러가게 된다.

외부의 제어장치(미도시) 등은 전원공급용 전력 및 데이터 통신을 위한 영상 및/또는 미세 디지털신호를 제1전선(291)을 통하여 브러시 조합체(401) 및 발광소 자(280)에 공급한다.

상기 감시카메라에 구비된 모터 등을 작동하기 위한 전력은 링(230)과 브러시(240)가 접촉에 의한 전력신호의 상호 송수신에 의하며, 영상신호 및/또는 디지털신호의 송수신은 상기 발광소자(280)와 수광소자(250)의 비접촉 방식으로 광에 의하여 송수신된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 브러시 끝단부(B)의 확대도는 도 5에서의 브러시(240)의 끝단부(B)를 확대한 것으로서 일반적인 와이어 구조의 브러시에서 끝단을 2개 이상의 가닥의 다리로 형성되도록 하며, 바람직하게는 3개 또는 4개 이상의 가닥의 다리로 형성되도록 제작하여 회전시 비틀림이나 튕김에 대한 영향을 최소화시킨다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 슬립링 결합체의 사시도는 봉체(211)에 링(230)과 절연링(231)이 교차로 조립되어지며 그 크기는 제작하고자 하는 감시카메라의 크기에 따라 달라질 수 있다.

제1전선(291)은 각각 슬립링 결합체(210)의 내부에서 각각의 링(230)과 전기적으로 연결이 되어 있어서 전기신호는 브러시(240)와 접촉된 링(230)을 통해 나가거나 들어올 수 있게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경가능한 것은 물론이다.

도 1은 종래에 따른 슬립링의 결합사시도,

도 2는 본 발명에 따른 슬립링이 설치된 감시카메라를 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 슬립링의 결합단면도,

도 4는 본 발명에 따른 발광소자와 수광소자의 결합단면도,

도 5는 도 3에 도시된 브러시 조합체의 부분단면도,

도 6은 도 5에 도시된 브러시 끝단부(B)의 확대도,

도 7은 도 3에 도시된 송수신 결합체의 사시도,

Claims

데이터 통신용 슬립링에 있어서,

중공이 형성된 몸체와 상기 몸체의 외주면에 형성되어 복수 개의 브러시와 접촉 및 회전하는 링을 구비하는 송수신 결합체,

상기 송수신 결합체의 링을 감싸며 접촉하고 연속한 면으로 이루어지는 복수개의 브러시로 형성된 브러시 조합체,

상기 송수신 결합체의 상기 중공에 위치하여 데이터 신호를 전달하는 발광소자,

상기 발광소자의 상부에 위치하여 상기 발광소자로부터 송신된 상기 데이터 신호를 수신하는 수광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자를 이용한 슬립링.
제 1항에 있어서,

상기 링과 브러시는 접촉하여 전력신호를 상호 송수신하며, 상기 발광소자와 수광소자는 비접촉으로 영상신호 또는 디지털신호 중 어느 하나 이상을 송수신하는 것을 특징으로 하는 광소자를 이용한 슬립링.
제 2항에 있어서,

상기 발광소자와 수광소자 사이에 빛의 가장자리 부분을 제거하는 조리개가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광소자를 이용한 슬립링.
제 3항에 있어서,

상기 발광소자는 LED(Light Emitting Diode) 또는 LD(Laser Diode) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광소자를 이용한 슬립링.
제 3항에 있어서,

상기 수광소자는 PD(Photo Diode) 또는 포토트랜지터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광소자를 이용한 슬립링.
제 1항에 있어서,

상기 브러시는 상기 링과 접촉되는 그 끝단을 2개 이상의 가닥의 다리가 형성되는 것을 특징으로 하는 광소자를 이용한 슬립링.