KR20120128230A - 회전힌지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 회전힌지장치의 하우징의 바닥부에 솔레노이드가 설치되고, 상부측에는 마그네트가 설치되어 상호 작동되도록 함으로써, 회전 시 마찰로 인한 소음이나 분진이 없어 청정을 요하는 청정 위치에 사용되어, 잦은 회전을 하더라도 마모손이나 기계적 고장이 없도록 한 회전힌지장치에 관련한 것으로서, 본체 하우징과, 상기 본체 하우징의 하부에 정착된 제1 솔레노이드 블록과, 상기 제1 솔레노이드 블록의 상부에 플로팅 배열되는 제1 영구자석 블록과, 상기 제1 영구자석체 블록이 하부에 고정된 통형 플로팅부재와, 상기 플로팅부재의 상측 외주면에 방사상으로 배열된 제2 영구자석 블록들과, 상기 제2 영구자석 블록들을 둘러싸는 위치에서의 상기 본체 하우징에 대응하여 고정된 제2 솔레노이드 블록들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

회전힌지장치{Hinge device}

본 발명은 특히 일정각도로 회전했다가 특정시간동안 정지해야 하는 필요성이 있는 회전시스템에 있어서 기존은 모터 또는 액츄에이터와 기어장치로 그 동작을 수행했으나 본 발명에서는 전자석과 영구자석을 이용하여 회전시키는 전자석식 힌지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 회전힌지장치의 하우징의 바닥부에 솔레노이드가 설치되고, 상부측에는 마그네트가 설치되어 상호 작동되도록 함으로써, 회전 시 마찰로 인한 소음이나 분진이 없어 청정을 요하는 청정 위치에 사용되어, 잦은 회전을 하더라도 마모손이나 기계적 고장이 없도록 한 회전힌지장치에 관련한 것이다.

최근, 태양광 추종장치 분야의 급격한 기술발전으로 인해 다양한 종류의 힌지장치들이 개발되고 있다. 이러한 힌지장치는 태양광발전시스템의 회전장치(특히, 가정용이나 가로등에 부착된 태양광 발전설비), 실내외 감시카메라의 회전 메카니즘, 청정을 요구하는 반도체제조현장의 감시카메라의 회전체 분야에 적용되어 사용되고 있다.

상기와 같은 기술분야에 사용되는 회전힌지장치들은 대부분 가로폭이 넓은 상태의 면판을 회전시키는 데 사용하게 되는데, 이와 같은 가로 배치형태의 면판 영역을 회전시킴에 있어, 안정감을 요구받게 된다.

특히, 태양광집전판 등과 같이 몸체부의 구조적 특징에 따라 태양광집전판을 세로방향으로 배치시켜 사용할 수밖에 없는 경우나, 가로등이나 카메라용 회전장치와 같이 방향을 수시로 가변 할 필요가 있는 경우, 방향을 전환시켜 사용할 필요가 있다.

이에, 면판부를 자력에 의해 수직, 수평방향으로 정, 역회전 가능하도록 구성함으로서, 면판을 보다 넓게 활용하여 할 수 있도록 하는 회전힌지장치가 제안된 바 있다.

그러나, 상기와 같은 종래기술의 회전힌지장치 또한, N극과 S극이 원형으로 교번 배치된 한 쌍의 영구자석이 상호 대응되어 응력 및 척력이 작용되는 것으로서, 고가의 영구자석을 설치함에 따른 제조비용이 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이상과 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 풍속, 강설, 또는 강우와 같은 기상 상태에 따라 태양광 집전판의 회전 위치를 조절하는 태양광 추적식 독립 가로등이나, 감시 카메라의 회전 메커니즘에 사용되더라도 보다 안정적으로 회전 위치를 제어하는 회전힌지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 회전힌지장치는 본체 하우징과, 상기 본체 하우징의 하부에 정착된 제1 솔레노이드 블록과, 상기 제1 솔레노이드 블록의 상부에 플로팅 배열되는 제1 영구자석 블록과, 상기 제1 영구자석체 블록이 하부에 고정된 통형 플로팅부재와, 상기 플로팅부재의 상측 외주면에 방사상으로 배열된 제2 영구자석 블록들과, 상기 제2 영구자석 블록들을 둘러싸는 위치에서의 상기 본체 하우징에 대응하여 고정된 제2 솔레노이드 블록들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제1 솔레노이드 블록과 상기 제1 영구자석 블록의 사이에는 상기 통형 플로팅부재가 안착되는 지지판이 수평방향으로 고정 배열되는 구조가 바람직하다.

또한, 상기 지지판은 비절연체로서, 엔지니어링 플라스틱으로 이루어짐이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 본체 하우징과 통형 플로팅부재에 각각 고정된 상기 제1 및 제2 영구자석을 서로 대응시키며, 상기 제1 및 제2 영구자석의 자력에 의해 상기 통형 하우징의 회전축을 중심으로 상기 통형 플로팅부재폴 수직방향 및 좌우방향으로, 정, 역 회전가능하도록 이루어짐으로써, 회전 시 마찰로 인한 소음이나 분진없이 고청정을 요하는 청정 부위에도 사용이 가능하다는 특장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전힌지장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전힌지장치의 구성요소를 분해하여 나타낸 분해 조립 사시도이다.
도 3은 도 2에 예시된 본 발명의 일 실시예에 따른 회전힌지장치의 평면 구조도이다.
도 4는 도 3의 선 A-A에 따른 종단면 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 힌지 회전 구조 상의 작동 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전힌지장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전힌지장치의 구성요소를 분해하여 나타낸 분해 조립 사시도이며, 도 3은 도 2에 예시된 본 발명의 일 실시예에 따른 회전힌지장치의 평면 구조도이고, 도 4는 도 3의 선 A-A에 따른 종단면 구조도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 힌지 회전 구조 상의 작동 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전힌지장치는 태양광 추적 기구부나 감시 카메라의 회전 위치를 조정하는 데 사용된다.

일예로서, 도시하지 않은 태양광 추적 제어부가 원격 제어 신호에 따라 태양 전지 발전 제어 신호를 발생하여 전송한다고 가정하면, 태양광 추적 제어부는 내장된 태양광 추적 산술 프로그램을 실행하여 태양광 집전판의 설치 위치의 위도, 경도, GMT, 실시간의 지역 정보, 및 풍속 정보, 강설 정보, 및 강우 정보의 기상 정보를 입력받아 수집하고, 상기 위도, 상기 경도, 상기 GMT, 상기 실시간을 기초로 하여 태양의 일출 시간 및 일몰 시간을 산출한다. 태양광 추적 제어부는 상기 태양광 집전판의 설치 위치의 기상 상태가 정상 또는 비정상인 지를 판단하고 상기 태양광 집전판의 설치 위치의 기상 상태가 비정상인 경우, 상기 태양광 추적 기구부를 구동하여 상기 태양 전지를 비상 정지 위치로 회피 대기시킨다. 태양광 추적 제어부는 상기 태양광 집전판의 설치 위치의 기상 상태가 정상인 경우, 현재 시간이 일몰 시간부터 일출 시간 사이의 시간 또는 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 지를 판단하고, 상기 현재 시간이 상기 일몰 시간부터 상기 일출 시간 사이의 시간인 경우 상기 태양광 추적 기구부를 구동하여 상기 태양광 집전판이 방위각 0ㅀ및 고도각 0ㅀ위치인 진북 방향을 바라보도록 제어하고, 상기 현재 시간이 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 경우 태양광 추적 모드를 지속하여 태양광 추적을 수행함으로써, 태양광 집전판을 좌우로 회전시킨다.

본 발명에 따른 회전힌지장치는 본체 하우징(110)과, 상기 본체 하우징(110)의 하부에 정착된 제1 솔레노이드 블록(120)과, 상기 제1 솔레노이드 블록(120)의 상부에 플로팅 배열되는 제1 영구자석 블록(130)과, 상기 제1 영구자석체 블록이 하부에 고정된 통형 플로팅부재(140)와, 상기 통형 플로팅부재(140)의 상측 외주면에 방사상으로 배열된 제2 영구자석 블록(160)들과, 상기 제2 영구자석 블록(160)들을 둘러싸는 위치에서의 상기 본체 하우징(110)에 대응하여 고정된 제2 솔레노이드 블록(150)들을 포함하여 이루어져 있다.

또, 상기 본체 하우징(110)과 통형 플로팅부재는, 바람직하게는 원통형상으로 이루어지고, 상기 제1 솔레노이드 블록(120)과 상기 제1 영구자석 블록(130)의 사이에는 상기 통형 플로팅부재(140)가 안착되는 지지판(170)이 수평방향으로 고정 배열되어 있다.

또한, 상기 지지판(170)은 비절연체로서, 엔지니어링 플라스틱으로 이루어짐이 바람직하다.

또, 상기 제2 솔레노이드 블록(150)은 상기 제2 영구자석 블록(160)이 고정된 통형 플로팅부재(140)의 회전 작동에 따른 자세 제어를 위해 90도의 각도로 4개 배열되어 있다.

한편, 미설명 부호(121, 123)는 전자석으로서의 제1 솔레노이드 블록(120)을 이루는 코어와 코일이고, 부호(151, 153)은 전자석으로서의 제2 솔레노이드 블록(150)을 이루는 코어와 코일이다.

다음은 각 구성요소의 특징을 설명한다.

A. 제1 영구자석 블록(130) : 회전시키는 무거울수록 자석의 세기(자속밀도)가 높은 것 사용

B: 제1 솔레노이드 블록(120) : 회전시키는 물체가 무거울수록 전류를 많이 흘려줘야 함.

C: 제2 솔레노이드 블록(150): 90도의 각도로 4군데 부착

D: 제2 영구자석 블록(160) : (극성을 번갈아 12개) 움직이려는 각도에 따라서 숫자는 늘어 날 수 도 있다) 움직이는 각도가 좁아질수록 수가 많아진다.

E: 통형 플로팅부재(140) : 제1 영구자석 블록(130)과 제2 구자석 블록을 고정시켜 둔 회전체로서 원통모양으로서 자화되지 않는 물질임(예, 알루미늄, 주석, 프라스틱. 고무 등).

F: 본체 하우징(110): 제1 및 제2 솔레노이드 블록(120, 150)를 고정 시켜 둔 원통으로서 전체를 지지함은 물론 자화되지 않는 물질 (예, 알루미늄, 주석, 프라스틱, 고무 등)

다음은 본 발명의 작용효과를 설명한다.

1. 제1 영구자석 블록(130)이 가진 자력과 자체무게에 의해 상기 통형 플로팅부재(140)는 제1 솔레노이드 블록(120)에 붙어 있음 (정지상태)

2. 제1 솔레노이드 블록(120)에 전류를 흘려 제2 솔레노이드 블록(150)와 반대되는 극성을 만들면 상기 통형 플로팅부재(140)는 제1 솔레노이드 블록(120)와 설정 거리로 이격 됨

3. 고정된 제2 영구자석 블록(160)과 반대 자극이 생기도록 제2 솔레노이드 블록(150)에 전류를 흘려주면 일정각도로 회전 후 정지함.

4. 제2 솔레노이드 블록(150)의 전류를 단락시키면 본체 하우징(110)은 일정각도로 회전 후에 본체 하우징(110)에 부착된 전자석 제2 솔레노이드 블록(150)에 달라붙어 고정되게 됨

5. 제2 솔레노이드 블록(150)에 흘리던 전류를 단락시켜줌으로서 다시 정지한 상태로 됨.

이상과 같이 솔레노이드에 흘리는 전류를 단속시킴에 따라서 회전했다가 멈추게 되는 동작을 반복적으로 수행하게 됨.

이와 같은 구조적 특징을 달성하기 위한, 다음과 같은 설계상의 유의점을 설명하면 다음과 같다.

1. 제2 솔레노이드 블록(150)과 제2 영구자석 블록(160)은 제1 솔레노이드 블록(120)에 전류가 흘러 통형 플로팅부재(140)가 제1 솔레노이드와 이격되었을 때 수직적 높이가 같아야 함.

2. 통형 플로팅부재(140)의 회전 방향을 좌->우 또는 우->좌 로 결정하는 요소는 제2 솔레노이드 블록(150)을 제2 영구자석 블록(160)에 대비해 일정각도로 기울여 부착 함. (도 5 참조)

3. 제2 영구자석 블록(160)을 원하는 특정 각도로 배치하되 N, S 극을 번갈아 배치하여야 함.

이와 같은 구조적 특징에 따라, 회전 시 마찰로 인한 소음이나 분진이 없어 청정을 요구하는 정결한 부분에 사용 가능하며, 잦은 회전을 하더라도 마모손이나 기계적 고장이 없다는 등의 매우 뛰어난 효과를 달성하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 기술의 사용처는 다음과 같다.

- 태양광발전시스템의 회전 장치 (특히 가정용이나 가로등에 부착된 태양광 발전 설비 등 소형에 유용함)

- 실내외 감시카메라의 회전 메카니즘에 사용

- 청정을 요구하는 반도체제조현장의 감시카메라의 회전체

- 기타 회전 및 그 동작을 조절해야 하는 곳 어디에나 적용가능

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

110: 본체 하우징 120: 제1 솔레노이드 블록
130 : 제1 영구자석 블록 140 : 통형 플로팅부재
150 : 제2 솔레노이드 블록 160 : 제2 영구자석 블록

Claims (4)

1. 본체 하우징과, 상기 본체 하우징의 하부에 정착된 제1 솔레노이드 블록과, 상기 제1 솔레노이드 블록의 상부에 플로팅 배열되는 제1 영구자석 블록과, 상기 제1 영구자석체 블록이 하부에 고정된 통형 플로팅부재와, 상기 플로팅부재의 상측 외주면에 방사상으로 배열된 제2 영구자석 블록들과, 상기 제2 영구자석 블록들을 둘러싸는 위치에서의 상기 본체 하우징에 대응하여 고정된 제2 솔레노이드 블록들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전힌지장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 솔레노이드 블록과 상기 제1 영구자석 블록의 사이에는 상기 통형 플로팅부재가 안착되는 지지판이 수평방향으로 고정 배열된 것을 특징으로 하는 회전힌지장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 지지판은 비절연체로서, 알루미늄, 주석, 프라스틱, 고무로부터 선택되고, 바람직하게는 엔지니어링 플라스틱인 것을 특징으로 하는 회전힌지장치.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 영구자석 블록과 상기 제2 솔레노이드 블록은, 회전하는 각도를 좁게 설정할 수로 비례적으로 설치 개수가 많아지게 위치 설정되는 것을 특징으로 하는 회전힌지장치.

Images