KR20180000488A - 무성별 결합이 가능한 모듈 연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 모듈과 상기 제1 모듈에 인접하는 제2 모듈을 결합하기 위한 모듈 연결장치에 관한 것으로서, 상기 모듈 연결장치는 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 사이에 신호를 전달하는 복수의 단자가 설치되는 기판, 상기 기판을 둘러싸도록 배치되고 외면에 날개 나사산이 형성되는 브라켓을 구비하는 중공 캐리어 및 내면에 상기 날개 나사산에 맞물리는 링 나사산이 형성되고 상기 링 나사산이 상기 날개 나사산에 맞물려 회전함으로써 상기 중공 캐리어의 외면을 커버하도록 이동 가능한 고정 링을 포함한다.

Description

무성별 결합이 가능한 모듈 연결장치{Module connection mechanism capable of genderless coupling}

본 발명은 복수의 모듈로 이루어지는 로봇 등의 제품에 사용 가능한 모듈 연결장치에 관한 것으로서, 구체적으로 상기 모듈들을 암수의 구분 없이 전기적 또는 기계적으로 결합할 수 있는 무성별 결합이 가능한 모듈 연결장치에 관한 것이다.

로봇은 사람이 가진 기능 중 일부를 처리하거나, 스스로 일정 작업을 수행할 수 있는 기계로서, 최근에는 다양한 기능과 복잡한 구조를 가지는 산업용 로봇 또는 의료용 로봇 등이 개발되고 있다.

종래에는 로봇이 전산처리 등을 수행하는 본체와, 모터나 액추에이터 등을 구비하는 구동부가 일체로 제작되었다. 만약, 상기 본체와 구동부가 일체로 제작되지 않더라도, 볼트 또는 나사 등의 체결부재에 의해 상기 본체와 구동부가 구조적으로 분리가 쉽지 않도록 구조화되는 것이 일반적이었다.

그러나, 로봇의 부품 교체 또는 에러 수리의 용이성 등을 고려하여, 최근에는 본체에 구동부를 장착하거나 분해하는 것이 용이한 모듈형 로봇이 상용화되고 있다. 예를 들어, 본체 기능 또는 구동부의 기능을 담당하는 복수의 모듈이 서로 결합 및 조립됨으로써 하나의 로봇 완성품이 제조될 수 있다. 이러한 모듈형 로봇이 바람직하게 작동되기 위해, 상기 모듈 간의 결합은 구조적 결합과 전기 회선 결합이 모두 이루어져야만 한다. 여기서, 구조적 결합이란 두 개의 구성품을 기구적으로 하나의 형태로 결합하는 것을 의미하고, 전기 회선 결합이란 전원의 공급, 통신 또는 제어용 회선이 서로 연결되는 것을 의미한다.

이와 같이, 상기 모듈들이 구조적/전기적으로 연결되기 위하여, 각 모듈 사이에는 모듈 간의 접속부재인 커넥터가 필요하다. 즉, 상기 커넥터의 종류와 그 기능에 따라 로봇의 모듈 단위의 조립과 분해의 용이성 또는 각 모듈 간의 구조적 또는 전기적 결합 완성도가 크게 달라진다. 따라서, 현재 모듈형 로봇 분야에서는, 상기 커넥터에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있는 실정이다.

일 예로, 미국 등록특허 US6605914호 문헌에서는 각 모듈을 기계적/전기적으로 연결하기 위한 피봇 메커니즘에 관한 내용이 개시되어 있다. 상기 피봇 매커니즘은 인접하는 모듈에 각각 별도로 설치되고, 상기 피봇 매커니즘끼리 결합함으로써 상기 모듈들이 서로 결합하게 된다. 본 문헌에 따른 피봇 매커니즘들은 암수 결합부의 구분이 없으므로 서로 무성별 결합이 이루어질 수 있고, 총 8가지의 초기 위치 상대 결합이 가능한 장점이 있다.

그러나, 상기 피봇 매커니즘은 단자들이 동심형 링(concentric ring) 형상으로 배치되므로 결합부에 굽힘 힘이 작용하는 경우에 단자 간 접촉 불량으로 인해 전기적인 연결이 불안정할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 전원이 모듈 내에 배터리 형태로 내장되어 있고, 모듈 간에 신호를 전달하는 단자의 개수가 제한되기 때문에, 전기적으로 무성별을 완전히 구현하지 못하는 문제점이 있다.

다른 예로, 미국 공개특허 US2013/0340560호 문헌에서는 모듈 간의 기계적/전기적 연결이 이루어지게 하는 결합부재에 관한 내용이 개시되어 있다. 상기 결합부재는 모듈 간의 전기적 연결을 위한 원형의 PCB 인터페이스와 모듈 간의 구조적 연결을 위한 기계식 커플링으로 구성되어 있다.

그러나, 상기 결합부재들은 암수 성별이 서로 구분되어 있으므로, 상기 결합부재끼리 결합 및 조립되는 경우에 방향성을 고려해야만 하는 등 조립 용이성이 현저히 떨어지고 오차 발생 가능성이 크게 높아지는 문제점이 있었다. 또한, 상기 결합부재끼리 연결하는 경우에, 초기 결합 위치가 180°간격으로 2개만이 선택 가능하므로 모듈 간 결합 자유도가 제한적인 문제점이 있다.

미국 등록특허 US6605914호 미국 공개특허 US2013/0340560호

위와 같은 종래 기술의 한계와 문제점을 극복하기 위하여, 본 발명은 모듈들을 암수의 구분 없이 전기적 또는 기계적으로 무성별로 결합하는 것이 가능하고, 모듈 간의 고전압 및 고전류 전달이 이루어질 수 있으며, 다양한 신호를 전달할 수 있는 무성별 결합이 가능한 모듈 연결장치를 제공한다.

위의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 모듈과 상기 제1 모듈에 인접하는 제2 모듈을 결합하기 위한 모듈 연결장치에 관한 것으로서, 상기 모듈 연결장치는 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 사이에 전원 및 신호를 전달하는 복수의 단자가 설치되는 기판, 상기 기판을 둘러싸도록 배치되고 외면에 날개 나사산이 형성되는 브라켓을 구비하는 중공 캐리어 및 내면에 상기 날개 나사산에 맞물리는 링 나사산이 형성되고 상기 링 나사산이 상기 날개 나사산에 맞물려 회전함으로써 상기 중공 캐리어의 외면을 커버하도록 이동 가능한 고정 링을 포함한다.

상기 중공 캐리어의 전면에는, 외측으로 돌출되는 돌기 및 상기 돌기가 삽입 가능한 크기를 가지는 홈이 형성된다.

상기 브라켓은, 소정의 체결부재가 삽입 가능한 체결 홀이 구비되는 제1 파트 및 외면에 상기 날개 나사산이 형성되는 제2 파트로 구성된다.

상기 고정 링의 외면에는, 상기 브라켓의 제1 파트에 형성되는 체결 홀에 대응하는 장 홀이 형성된다.

상기 모듈 연결장치는 상기 제1 모듈의 일측에 결합하는 제1 커넥터 및 상기 제1 커넥터와 동일한 구성을 가지고 상기 제2 모듈의 일측에 결합하는 제2 커넥터로 구성되고, 상기 제1 커넥터의 돌기는 상기 제2 커넥터의 홈에 삽입되고 상기 제1 커넥터의 홈은 상기 제2 커넥터의 돌기에 삽입됨으로써 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 1차 결합이 이루어진다.

상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 1차 결합이 이루어진 이후에, 상기 제1 커넥터의 링 나사산은 상기 제2 커넥터의 날개 나사산에 회전 결합하고 상기 제2 커넥터의 링 나사산은 상기 제1 커넥터의 날개 나사산에 회전 결합함으로써 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 2차 결합이 이루어진다.

상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 2차 결합이 이루어진 이후에, 상기 체결부재는 상기 제1 커넥터의 장 공과 상기 제2 커넥터의 체결 홀을 순차적으로 관통하거나 상기 제2 커넥터의 장 공과 상기 제1 커넥터의 체결 홀을 순차적으로 관통함으로써 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 결합 위치가 고정된다.

상기 기판은 중앙에서 외곽을 향하여 전원 공급부, 신호 전달부 및 접지부가 순차적으로 형성된다.

상기 기판에는, 상기 전원 공급부, 상기 신호 전달부 및 상기 접지부에 걸쳐서 신호를 전달하는 단자와 소정의 탄성력을 가지는 스프링 핀이 각각 부채꼴 형상으로 설치된다.

상기 단자는 45°의 부채꼴 형상으로 밀집된 단자군을 형성하고, 상기 단자군은 상기 기판 내에서 복수 개가 설치되며, 어느 하나의 단자군 중 신호 전달부에 속하는 단자의 개수는 7개 이상으로 구성된다.

상기 단자 및 상기 스프링 핀 중 초기 결합위치를 검출하기 위한 위치 확인 핀을 제외한 나머지 스프링 핀은 상기 기판 상에서 원점 대칭을 이루도록 배치된다.

상기 위치 확인 핀은 상대적으로 상기 접지부의 외측에 배치되는 제1 확인 핀 및 상기 제1 확인 핀과 원점을 중심으로 서로 대향하는 방향에 배치되고 상기 제1 확인 핀에 비해 상대적으로 상기 접지부의 내측에 배치되는 제2 확인 핀으로 구성되고, 상기 제1 확인 핀과 상기 제2 확인 핀에 의해 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 초기 결합 위치를 90°간격으로 검출 가능하다.

제안되는 본 발명에 따르면, 인접하는 모듈들을 연결하기 위한 커넥터끼리 암수의 구분없이 전기적 또는 기계적으로 무성별로 결합이 가능하므로, 방향성을 고려하지 않고도 상기 커넥터들을 서로 결합함으로써 모듈 간의 결합 용이성이 크게 향상되는 장점이 있다.

또한, 상기 커넥터에는 모듈 간의 신호를 전달하는 단자가 부채꼴 형상으로 배치됨으로써 하나의 세트 내에 다량의 연결 단자가 설치 가능하므로, 다양한 신호를 전달할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 커넥터끼리 결합되는 경우에, 기판 상에 초기 결합 위치를 90°간격으로 4가지 이상 검출 가능한 위치 확인 핀이 설치되므로, 모듈 간의 안정적인 결합 자유도를 가질 수 있는 장점이 있다.

이에 따라, 모듈 간의 연결 매커니즘 분야에 있어서, 종래의 공급자 중심 시장에서 벗어나 사용자 중심 시장을 목표로 하는 로봇 기술 분야의 시장 요구를 충족시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈과 커넥터의 관계를 보여주는 사시도이다.
도 2는 상기 커넥터 중 제1 모듈에 고정되는 제1 커넥터의 구조를 보여주는 정면도이다.
도 3은 상기 커넥터 중 제2 모듈에 고정되는 제2 커넥터의 구조를 보여주는 정면도이다.
도 4a는 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 결합 전 상태를 보여주는 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 측면도이다.
도 5a는 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 1차 결합 상태를 보여주는 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 측면도이다.
도 6a는 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 2차 결합 상태를 보여주는 사시도이고, 도 6b는 도 6a의 측면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈과 커넥터의 관계를 보여주는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 커넥터(모듈 연결장치)는, 제1 모듈(1a)에 고정되게 결합하는 제1 커넥터(1) 및 제2 모듈(2a)에 고정되게 결합하는 제2 커넥터(2)로 구성된다. 구체적으로, 상기 제1 모듈(1a)은 상기 제2 모듈(2a)에 인접하게 배치되는 구성으로서, 상기 제1 모듈(1a)과 상기 제2 모듈(2a)의 결합은 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 결합에 의해 이루어질 수 있다.

상기 모듈은 조립 방식으로 결합하는 로봇 또는 모듈형 완구 등 다양한 분야에서 사용될 수 있는 구성이다. 예를 들어, 상기 제1 모듈(1a)은 로봇 팔의 하측 부분일 수 있고, 상기 제2 모듈(2a)은 로봇 팔의 상측 부분일 수 있다. 그리고, 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)는 로봇 팔의 중간 관절 부분을 담당할 수 있다. 이러한 경우에, 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)는 상기 제1 모듈(1a)과 상기 제2 모듈(2a) 사이에 전기적/기계적인 결합이 이루어지도록 전기적 통전 및 구조적 결합이 이루어질 필요가 있다.

이하에서는, 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 전기적/기계적 결합 중 전기적 통전이 이루어지는 과정에 대하여 설명한다.

도 2는 제1 모듈에 고정되는 제1 커넥터의 구조를 보여주는 정면도이고, 도 3은 제2 모듈에 고정되는 제2 커넥터의 구조를 보여주는 정면도이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 상기 제1 커넥터(1)는 상기 제1 모듈(1a)과 상기 제2 모듈(2a) 사이에 신호를 전달하기 위한 복수의 단자가 설치되는 기판(10)을 포함한다. 상기 기판(10)은 일 예로 PCB(인쇄 회로기판)일 수 있다. 그리고, 상기 기판(10)의 외면에는 중공 캐리어(20)와 고정 링(40)이 순차적으로 배치된다. 즉, 상기 중공 캐리어(20)는 상기 기판(10)을 감싸도록 배치되고, 상기 고정 링(40)은 상기 중공 캐리어(20)를 감싸도록 배치된다.

상기 기판(10)은 중앙에서 외곽을 향하여 전원 공급부(14), 신호 전달부(15) 및 접지부(16)가 순차적으로 형성된다. 구체적으로, 상기 전원 공급부(14)는 상기 모듈들(1a, 2a) 중 하나 이상에 전압을 공급하는 구성이고, 상기 신호 전달부(15)는 이러한 전압에 의해 발생된 특정 신호를 모듈(1a, 2a) 간에 전달하는 구성이고, 상기 접지부(16)는 기기의 전위를 0으로 유지하기 위한 구성이다. 즉, 상기 제1 커넥터(1)에 설치되는 기판(10)에는 전원 공급부(14), 신호 전달부(15) 및 접지부(16)가 형성됨으로써 상기 모듈들(1a, 2a) 간의 전기적 결합이 이루어질 수 있는 것이다.

도 2에서는, 상기 전원 공급부(14)와 상기 신호 전달부(15) 사이에 내측 경계선(17)이 도시되고, 상기 신호 전달부(15)와 상기 접지부(16) 사이에 외측 경계선(18)이 도시되어 있다. 다만, 상기 내측 경계선(17)과 상기 외측 경계선(18)은 서로 기능을 달리하는 각 부분을 구분하기 위한 가상의 선으로서, 실제 제품에서는 상기 각 부분 사이의 간격을 벌어지도록 배치함으로써 상기 전원 공급부(14)와 상기 신호 전달부(15) 또는 상기 신호 전달부(15)와 상기 접지부(16)의 해당 영역을 구분할 수도 있다.

또한, 상기 기판(10)에는, 신호를 전달하는 단자(12)와 소정의 탄성력을 가지는 스프링 핀(13)이 각각 부채꼴 형상으로 설치된다. 상기 단자(12)와 상기 스프링 핀(13)은 상기 전원 공급부(14), 상기 신호 전달부(15) 및 상기 접지부(16)에 걸쳐서 설치될 수 있다.

상기 단자(12)는 45°의 부채꼴 형상으로 밀집된 단자군(A)을 형성한다. 즉, 상기 단자(12)는 상기 전원 공급부(14), 상기 신호 전달부(15) 및 상기 접지부(16)에 걸쳐서 45°의 부채꼴 형상의 영역으로 일 세트의 단자군(A)을 형성한다. 그리고, 상기 단자군(A)은 기판 내에서 다수의 세트가 설치되고, 상기 단자군(A)에 속하는 단자(12)들은 상기 기판(10) 상에서 원점 대칭되도록 배치된다. 또한, 상기 기판(10) 상에서 원점 대칭되는 부분에 배치되는 단자(12)들은 서로 전기적으로 통전이 이루어진다. 상기 기판(10) 상에 배치되는 단자(12)들의 배치 예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 단자(12)가 밀집되는 단자군(A)은 상기 기판(10) 상에서 45°로 분할된 8개의 영역 중 총 4개의 영역을 차지하도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 단자군(A)들은 서로 일정 거리 이격하게 배치될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 단자(12)들이 서로 밀집하여 복수의 단자군(A)을 이루도록 배치됨으로써, 모듈(1a, 2a) 간에 전달되는 신호의 양을 늘릴 수 있다.

또한, 상기 단자(12)가 원점 대칭 형태로 배치됨으로써, 상기 커넥터(1, 2)에 일 예로 굽힘 힘 등이 작용하더라도 안정적인 전기적 연결이 가능한 장점이 있다. 예를 들어, 상기 제1 커넥터(1)의 일 부분에 굽힘 힘이 작용함으로써, 상기 제1 커넥터(1)의 일 단자에 일정 크기의 인장력이 작용하게 되면, 상기 일 단자에 대해 원점 대칭되는 부분에 배치되는 다른 단자에는 상기 일 단자에 작용하는 크기의 힘과 동일한 압축력이 작용하게 된다. 위에서 설명한 것처럼, 상기 기판(10) 상에서 원점 대칭되는 부분에 배치되는 단자(12)들은 서로 전기적으로 통전이 이루어진다. 즉, 상기 일 단자와 상기 다른 단자는 서로 전기적으로 통전된 상태로 각각 인장력과 압축력을 받게 됨으로써, 상기 커넥터(1, 2)에 작용하는 굽힘 힘에 효과적으로 대응할 수 있는 것이다.

상기 기판(10) 상에 설치되는 다른 구성으로서, 상기 단자군(A) 사이에는 소정의 탄성력을 가지는 스프링 핀(13)이 설치된다. 상기 스프링 핀(13)은, 예를 들어, 도 2에 도시된 것처럼, 상기 단자군(A)들 사이의 4개의 영역 중 2개의 영역을 차지하도록 배치될 수 있다. 그리고, 상기 스프링 핀(13)은 상기 단자(12)와 마찬가지로 45°의 부채꼴 형상을 가지도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 스프링 핀(13) 중 초기 결합위치를 검출하기 위한 위치 확인 핀을 제외한 나머지 스프링 핀은 상기 기판(10) 상에서 원점 대칭을 이루도록 배치될 수 있다.

구체적으로, 상기 스프링 핀(13)은 원점을 중심으로 대칭되는 2개의 세트로 형성되어 각각 스프링 핀 군을 형성하게 된다. 즉, 각 세트의 스프링 핀 군은 전원 공급부(14), 신호 전달부(15) 및 접지부(16)에 걸쳐서 복수 개의 스프링 핀(13)으로 형성될 수 있다. 여기서, 원점 대칭의 중복 세트로 핀을 배치한 것은, 임의의 방향으로 작용하는 굽힘 힘에도 강인한 전기적 연결이 이루어지게 하기 위함이다.

상기 복수의 스프링 핀 군 중 어느 하나의 세트의 스프링 핀 군을 기준으로 볼 때, 상기 전원 공급부(14)에 배치되는 핀의 개수는 5개이고, 상기 신호 전달부(15)에 배치되는 핀의 개수는 12개이다. 그리고, 상기 접지부(16)에 배치되는 핀의 개수는 5개이고, 추가로 위치 확인 핀이 1개 배치된다. 즉, 일 세트의 스프링 핀 군에는 23개의 핀이 배치되므로, 상기 기판(10) 상에는 총 46개의 핀이 배치된다. 종래에는 전원 신호 등을 포함한 모든 핀의 개수가 총 6개로만 구성됨에 비해, 본 발명에서는 총 46개의 핀이 배치되므로, 더욱 다양한 신호 전달이 가능한 장점이 있다.

다만, 상기 위치 확인 핀들은 상기 기판(10) 상에서 원점 대칭되는 부분에 배치되지 않는다. 구체적으로, 상기 위치 확인 핀은 상대적으로 상기 접지부(16)의 외측에 배치되는 제1 확인 핀(131) 및 상기 제1 확인 핀(131)과 원점을 중심으로 서로 대향하는 방향에 배치되고 상기 제1 확인 핀(131)에 비해 상대적으로 상기 접지부(16)의 내측에 배치되는 제2 확인 핀(132)으로 구성된다. 즉, 상기 제1 확인 핀(131) 및 상기 제2 확인 핀(132)과 원점 대칭되는 부분에는 스프링 핀이 배치되지 않으므로, 이를 기초로 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 초기 결합 위치를 검출할 수 있다. 구체적으로, 상기 위치 확인 핀(131, 132)을 통해 사용자는 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 초기 결합 위치를 90°간격으로 검출 가능하다. 이에 대해서는 이하의 도 3을 통해 상세하게 설명한다.

도 3은 상기 커넥터 중 제2 모듈에 고정되는 제2 커넥터의 구조를 보여주는 정면도이다.

본 발명에 따른 제2 커넥터(2)는 상기 제1 커넥터(1)와 전체 구성이 동일하므로 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 즉, 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)는 서로 마주보는 상태에서 결합하는 구성이므로, 상기 제2 커넥터(2)의 결합 면과 상기 제1 커넥터(1)의 결합 면은 세부 구조 및 배치 관계가 동일함을 밝혀둔다.

만약, 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)가 서로 결합하게 되면, 도 2에 도시된 상기 제1 커넥터(1)의 결합 면이 도 3에 도시된 상기 제2 커넥터(2)의 결합 면과 포개어질 것이다. 이때, 상기 제1 커넥터(1)의 제1 확인 핀(131)은 상기 제2 커넥터(2)의 b1 단자와 겹쳐질 것이고, b2 단자에 겹쳐지는 구성은 존재하지 않는다. 이와 유사하게, 상기 제1 커넥터(1)의 상기 제2 확인 핀(132)은 상기 제2 커넥터(2)의 c2 단자와 겹쳐질 것이고, c1 단자에 겹쳐지는 구성은 존재하지 않는다. 그리고, 상기 제1 확인 핀(131)은 상기 제2 확인 핀(132)과 통전하고, 상기 b1 단자는 상기 c2 단자와 통전하며, 상기 b2 단자는 상기 c1 단자와 통전할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 초기 결합 위치를 확인할 수 있는 것이다.

또한, 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 결합 시, 상기 제1 커넥터(1)의 단자와 상기 제2 커넥터(2)의 단자는 서로 겹쳐서는 안 된다. 즉, 서로 다른 신호를 전달하는 각 커넥터의 단자가 겹쳐지게 되면, 누전 또는 단락 등의 신호 전달 오류가 발생하게 된다. 이러한 상황을 고려하여 볼 때, 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 초기 결합은 90°간격으로 이루어질 수 있다. 즉, 각 커넥터들 사이의 단자가 겹치지 않는 배치 구조는 상기 제2 커넥터(2)에 대한 상기 제1 커넥터(1)의 결합 위치가 0°, 90°, 180° 또는 270°를 이루는 경우에만 가능하다. 정리하면, 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 초기 결합 위치는 상기 제1 확인 핀(131)과 상기 제2 확인 핀(132)에 의해 90°간격으로 총 4가지의 위치를 검출할 수 있는 것이다.

이하에서는, 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 구조적인 결합 방식에 대하여 설명한다.

도 4a와 도 4b는 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 결합 전 상태를 보여주는 도면이고, 도 5a와 도 5b는 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 1차 결합 상태를 보여주는 도면이다. 그리고, 도 6a와 도 6b는 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 2차 결합 상태를 보여주는 도면이다.

상기 제1 커넥터(1)를 기준으로 볼 때, 중공 캐리어(20)의 전면에는, 외측으로 돌출되는 돌기(21) 및 상기 돌기(21)와 대응되는 크기의 홈(22)이 형성된다. 상기 돌기(21)와 상기 홈(22)은 상기 커넥터(1, 2)들의 위치를 잡아주고 비틀림에 대항하기 위한 구성이다. 또한, 상기 중공 캐리어(20)는 외면에 날개 나사산(320)이 형성되는 브라켓(30)을 구비한다. 구체적으로, 상기 브라켓(30)은 상기 중공 캐리어(20)의 외면에 고정 결합된 상태로 상기 중공 캐리어(20)와 고정 링(40) 사이에 배치되는 구성이다. 또한, 상기 브라켓(30)은, 소정의 체결부재가 삽입 가능한 체결 홀(310)이 구비되는 제1 파트(31) 및 외면에 상기 날개 나사산(320)이 형성되는 제2 파트(32)로 구성된다. 상기 제1 파트(31)는 상대적으로 제1 모듈(1a)과 가까운 위치에 설치되고, 상기 제2 파트(32)는 상대적으로 제1 모듈(1a)과 멀어지는 위치에 설치된다.

그리고, 상기 고정 링(40)의 외면에는, 상기 브라켓(30)의 제1 파트(31)에 형성되는 체결 홀(310)에 대응하는 장 홀(41)이 형성된다. 상기 장 홀(41)은 상기 체결 홀(310)에 비해 크게 형성되는 구성으로서 소정의 체결부재가 관통되기 위한 공간이다. 즉, 상기 체결부재는 상기 장 홀(41)을 관통함으로써, 상기 고정 링(40)이 풀리지 않도록 하여 견고한 결합을 이중으로 유지하는 역할을 하게 된다. 또한, 상기 고정 링(40)의 내면에는 상기 브라켓(30)의 외면에 형성되는 날개 나사산(320)에 맞물리는 링 나사산(42)이 형성된다. 상기 링 나사산(42)이 상기 날개 나사산(320)에 맞물려 회전함으로써, 상기 고정 링(40)은 상기 중공 캐리어(20)의 외면을 커버하도록 이동할 수 있게 된다.

상기 제2 커넥터(2)는 위에서 설명한 상기 제1 커넥터(1)의 구조와 대응되므로 중복되는 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 이하에서는, 도면을 참조하여 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 구조적 결합 과정에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 사용자는 제1 모듈(1a)에 고정되는 제1 커넥터(1)의 결합 면과 제2 모듈(2a)에 고정되는 제2 커넥터(2)의 결합 면을 서로 마주보도록 배치한다(도 4a 및 도 4b 참조).

이러한 상태에서, 상기 제1 커넥터(1)의 돌기를 상기 제2 커넥터(2)의 홈에 삽입하고 상기 제2 커넥터(2)의 돌기를 상기 제1 커넥터(1)의 홈에 삽입함으로써 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 1차 결합을 수행한다(도 5a 및 도 5b 참조). 이와 같이, 본 발명은 인접하는 모듈(1a ,2a)들을 연결하기 위한 커넥터(1, 2)끼리 암수의 구분없이 무성별로 결합이 가능하므로, 모듈의 결합 방향성을 고려하지 않고도 상기 커넥터(1, 2)들을 서로 결합함으로써 모듈 간의 결합 용이성이 크게 향상될 수 있다.

그 다음, 상기 제1 커넥터(1)의 링 나사산을 상기 제2 커넥터(2)의 날개 나사산에 회전 결합하고 상기 제2 커넥터(2)의 링 나사산을 상기 제1 커넥터(1)의 날개 나사산에 회전 결합함으로써 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 2차 결합을 수행한다. 구체적으로, 상기 제1 커넥터(1)의 고정 링과 상기 제2 커넥터(2)의 고정 링을 동일한 방향으로 회전함으로써, 상기 제1 커넥터(1) 중 중공 캐리어(20)의 브라켓(30)의 외면에 형성되는 날개 나사산(320)은 상기 제2 커넥터(2) 중 고정 링의 내면에 형성되는 링 나사산에 페어 나사 방식으로 결합된다. 이와 동시에, 상기 제2 커넥터(2) 중 중공 캐리어의 브라켓의 외면에 형성되는 날개 나사산은 상기 제1 커넥터(1) 중 고정 링(40)의 내면에 형성되는 링 나사산(42)에 페어 나사 방식으로 결합된다.

이에 따라, 상기 제1 커넥터(1)의 고정 링과 상기 제2 커넥터(2)의 고정 링을 각 브라켓의 외면을 따라 서로 인접하는 방향으로 이동함으로써, 커넥터(1, 2)끼리 압착될 수 있다. 이러한 상태에서, 체결부재를 상기 제1 커넥터(1)의 장 공(41)과 상기 제2 커넥터(2)의 체결 홀에 순차적으로 관통하거나 또는 상기 제2 커넥터(2)의 장 공과 상기 제1 커넥터(1)의 체결 홀(310)에 순차적으로 관통함으로써, 상기 커넥터(1, 2)들을 견고하게 고정 결합시킨다(도 6a 및 도 6b 참조). 이러한 결합에 의해, 상기 제1 커넥터(1)와 상기 제2 커넥터(2)의 결합 위치가 견고하게 고정될 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 모듈 간의 연결 매커니즘 분야에 있어서, 종래의 공급자 중심 시장에서 벗어나 사용자 중심 시장을 목표로 하는 로봇 기술 분야의 시장 요구를 충족시킬 수 있는 장점이 있다.

1: 제1 커넥터 2: 제2 커넥터
10: 기판 12: 단자
13: 스프링 핀 14: 전원 공급부
15: 신호 전달부 16: 접지부
20: 중공 캐리어 30: 브라켓
40: 고정 링 131: 제1 확인 핀
132: 제2 확인 핀 320: 날개 나사산

Claims (12)

1. 제1 모듈과 상기 제1 모듈에 인접하는 제2 모듈을 결합하기 위한 모듈 연결장치로서,
   상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 사이에 전원 및 신호를 전달하는 복수의 단자가 설치되는 기판;
   상기 기판을 둘러싸도록 배치되고 외면에 날개 나사산이 형성되는 브라켓을 구비하는 중공 캐리어; 및
   내면에 상기 날개 나사산에 맞물리는 링 나사산이 형성되고 상기 링 나사산이 상기 날개 나사산에 맞물려 회전함으로써 상기 중공 캐리어의 외면을 커버하도록 이동 가능한 고정 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 중공 캐리어의 전면에는,
   외측으로 돌출되는 돌기; 및
   상기 돌기와 대응되는 크기의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 브라켓은,
   소정의 체결부재가 삽입 가능한 체결 홀이 구비되는 제1 파트; 및
   외면에 상기 날개 나사산이 형성되는 제2 파트로 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치.
   
4. 제3 항에 있어서,
   상기 고정 링에는,
   상기 브라켓의 제1 파트에 형성되는 체결 홀에 대응하는 장 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치.
   
5. 제4 항에 있어서,
   상기 모듈 연결장치는 상기 제1 모듈의 일측에 결합하는 제1 커넥터 및 상기 제1 커넥터와 동일한 구성을 가지고 상기 제2 모듈의 일측에 결합하는 제2 커넥터로 구성되고,
   상기 제1 커넥터의 돌기는 상기 제2 커넥터의 홈에 삽입되고 상기 제1 커넥터의 홈은 상기 제2 커넥터의 돌기에 삽입됨으로써, 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 1차 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치.
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 1차 결합이 이루어진 이후에,
   상기 제1 커넥터의 링 나사산은 상기 제2 커넥터의 날개 나사산에 회전 결합하고 상기 제2 커넥터의 링 나사산은 상기 제1 커넥터의 날개 나사산에 회전 결합함으로써, 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 2차 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치.
   
7. 제6 항에 있어서,
   상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 2차 결합이 이루어진 이후에,
   상기 체결부재는 상기 제1 커넥터의 장 공과 상기 제2 커넥터의 체결 홀을 순차적으로 관통하거나 상기 제2 커넥터의 장 공과 상기 제1 커넥터의 체결 홀을 순차적으로 관통함으로써, 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 결합 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치.
   
8. 제5 항에 있어서,
   상기 기판은 중앙에서 외곽을 향하여 전원 공급부, 신호 전달부 및 접지부가 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치
   
9. 제8 항에 있어서,
   상기 기판에는,
   상기 전원 공급부, 상기 신호 전달부 및 상기 접지부에 걸쳐서 신호를 전달하는 단자와 소정의 탄성력을 가지는 스프링 핀이 각각 부채꼴 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치.
   
10. 제9 항에 있어서,
    상기 단자와 상기 스프링 핀은 45°의 부채꼴 형상으로 밀집된 단자 군과 스프링 핀 군을 형성하고, 상기 단자 군과 상기 스프링 핀 군은 상기 기판 내에서 복수 개가 설치되며,
    상기 스프링 핀 군은 원점 대칭되도록 배치되는 두 개의 세트가 형성되고, 상기 두 개의 세트 중 일 세트에는 상기 전원 공급부, 상기 신호 전달부 및 상기 접지부에 걸쳐서 복수 개의 스프링 핀이 설치되는 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치.
    
11. 제9 항에 있어서,
    상기 단자 및 상기 스프링 핀 중 초기 결합위치를 검출하기 위한 위치 확인 핀을 제외한 나머지 스프링 핀은 상기 기판 상에서 원점 대칭을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치.
    
12. 제11 항에 있어서,
    상기 위치 확인 핀은 상대적으로 상기 접지부의 외측에 배치되는 제1 확인 핀 및 상기 제1 확인 핀과 원점을 중심으로 서로 대향하는 방향에 배치되고 상기 제1 확인 핀에 비해 상대적으로 상기 접지부의 내측에 배치되는 제2 확인 핀으로 구성되고,
    상기 제1 확인 핀과 상기 제2 확인 핀에 의해 상기 제1 커넥터와 상기 제2 커넥터의 초기 결합 위치를 90°간격으로 검출 가능한 것을 특징으로 하는 모듈 연결장치.

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