KR20180101315A

KR20180101315A - 다면체 모듈형 조립체

Info

Publication number: KR20180101315A
Application number: KR1020180106674A
Authority: KR
Inventors: 박진영
Original assignee: 박진영
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2018-09-12

Abstract

본 발명은 다면체로 이루어지고 내부에는 회로기판이 배치되어 있는 적어도 둘 이상의 단위모듈; 및 상기 단위모듈에 설치되고, 강자성체로 이루어진 자성체 코어와 상기 자성체 코어의 표면을 감싸도록 구리나 금을 포함하는 전도성 물질이 코팅되어 형성된 전도층을 포함하는 적어도 하나 이상의 연결 매개체;를 포함하고, 서로 인접하는 단위모듈들이 상기 자성체 코어의 자력에 의해 결합되어 조합된 형상을 이루고, 상기 단위모듈의 표면에 상기 전도층의 일부가 노출되어 서로 다른 단위모듈의 회로기판 간에 전원 및 제어신호의 전달이 이루어지는 것을 특징으로 하는 다면체 모듈형 조립체를 개시한다.

Description

다면체 모듈형 조립체{MULTILATERAL MODULE ASSEMBLY}

본 발명은 다면체 모듈형 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자력에 의해 단위모듈들 간의 결합이 이루어지는 구조를 가진 다면체 모듈형 조립체에 관한 것이다.

근래에 들어, 큐브 형태의 단위모듈에 특정 기능을 부여하고 서로 다른 기능을 갖는 단위모듈들을 서로 조립하여 완성된 제품을 형성하는 다면체 모듈형 조립체에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 다면체 모듈형 조립체는 창의적인 놀이 또는 학습을 목적으로 하는 완구 및 교구 제품에 많이 적용되고 있고 최근에는 DIY 및 로봇 제품에도 많이 적용되고 있다.

다면체 모듈형 조립체를 이루는 각 단위모듈은 모듈 간의 분해/조립을 용이하게 하기 위해서 단위모듈의 각 면에 자석과 같은 체결수단을 구비하는 것이 일반적이다. 또한, 단위모듈 간의 전기적 신호의 연결을 위해서 체결수단과는 별도의 부품으로 제공되는 커넥터 또는 접점 단자가 단위모듈의 각 면에 추가되기도 한다. 이에 대한 기술은 특허문헌 1에 게재되어 있다.

특허문헌 1은 다면체 형상으로 형성되어 각 측면의 중앙에 홀이 형성된 본체 케이싱과, 상기 본체 케이싱의 일측면에 형성된 홀에 결합하되 일면에 내부의 전력 송신선, 전력 수신선, 데이터 송신선 및 데이터 수신선과 각각 연결되는 복수 개의 코일이 루프 패턴으로 소정 간격 이격되어 형성된 제1 접점 단자를 포함하는 외부 기판부와, 상기 본체 케이싱의 타측면에 형성된 홀에 결합하되 일면에 상기 전력 송신선, 전력 수신선, 데이터 송신선 및 데이터 수신선 중 어느 하나와 전기적으로 연결된 복수 개의 접촉편이 소정 거리 이격되어 돌출 형성된 제2 접점 단자를 포함하는 외부 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다면체 모듈형 조립체를 개시하고 있다.

하지만, 단위모듈에 전기적 신호의 연결을 위한 커넥터나 단자가 체결수단과는 별도의 부품으로 제공되면 부품의 수가 증가하고 설치 구조가 복잡해져서 단위모듈을 소형화하기가 어렵다. 또한, 모듈 간의 면 결합을 위해서는 제1 단위모듈에는 수(male) 커넥터가 구비되고 제2 단위모듈에는 암(female) 커넥터가 구비되는 방식으로 커넥터들이 쌍으로 존재하여야 한다. 이러한 결합구조에 의하면, 단위모듈의 모든 면에 동일한 결합 구조가 구비될 수가 없기 때문에, 단위모듈의 호환성이 떨어져서 여러의 단위모듈을 면 결합하여 다양한 모양을 만드는 것에 제한이 따르게 된다.

한편, 종래의 로봇 완구들의 경우에는 로봇의 모터와 같은 구동부의 조립하고자 할 때 완구 제작사에서 제공하는 연결 부품을 이용하거나 작은 조립보조용 부품들을 추가하여 볼트/너트 체결방식으로 조립해야 하는 등 추가적으로 다양한 부품들을 필요로 하고, 각각의 모터들을 구동하기 위한 전원 및 제어 신호선을 로봇의 외부에서 별도로 연결해야 하는 불편함이 있다.

특허문헌 1: 한국 등록특허공보 10-1605059

본 발명은 상기와 같은 기술적 배경을 고려하여 창안된 것으로서, 다양한 형상의 조합이 가능하도록 다면체 단위모듈들이 자력에 의해 서로 결합되고, 자력이 가해지는 지점과 실질적으로 동일한 지점에서 서로 다른 단위모듈들 간의 전기적 신호 전달이 이루어질 수 있는 구조를 가진 다면체 모듈형 조립체를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 단위모듈들 간의 결합과 전기적 연결을 위한 부품의 수를 줄일 수 있는 구조를 가진 다면체 모듈형 조립체를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다면체로 이루어지고 내부에는 회로기판이 배치되어 있는 적어도 둘 이상의 단위모듈; 및 상기 단위모듈에 설치되고, 강자성체로 이루어진 자성체 코어와 상기 자성체 코어의 표면을 감싸도록 구리나 금을 포함하는 전도성 물질이 코팅되어 형성된 전도층을 포함하는 적어도 하나 이상의 연결 매개체;를 포함하고, 서로 인접하는 단위모듈들이 상기 자성체 코어의 자력에 의해 결합되어 조합된 형상을 이루고, 상기 단위모듈의 표면에 상기 전도층의 일부가 노출되어 서로 다른 단위모듈의 회로기판 간에 전원 및 제어신호의 전달이 이루어지는 것을 특징으로 하는 다면체 모듈형 조립체를 제공한다.

상기 연결 매개체는 상기 단위모듈의 면 중심을 기준으로 등간격으로 복수개가 배치될 수 있다.

상기 연결 매개체는 상기 단위모듈의 적어도 일면에 '-'자형 또는 '+'자형으로 배치될 수 있다.

상기 연결 매개체는 일방향으로 가면서 점차 직경이 작아지는 테이퍼 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면 자력을 이용하여 다면체 단위모듈들을 서로 결합함과 동시에 전기적 신호나 전원의 공급이 가능하므로 조립성이 좋고 다양한 전기적 구동 제어를 쉽게 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명을 다양한 완구에 적용될 경우 아이들도 쉽게 조립할 수 있고, 동력을 가진 창의적인 로봇을 쉽게 제작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 단위모듈들 간의 결합과 전기적 연결을 위한 부품의 수를 줄일 수 있으므로 생산비용을 절감할 수 있고 조립체의 구조를 간소화할 수 있는 장점이 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다면체 모듈형 조립체에 구비되는 단위모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1에서 연결 매개체의 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 4는 연결 매개체의 다른 구성을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 연결 매개체가 설치된 단위모듈의 사시도이다.
도 7은 도 6의 부분 단면도이다.
도 8은 도 5에 도시된 단위모듈이 적용된 다면체 모듈형 조립체의 조립예를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다면체 모듈형 조립체의 주요 구성요소인 단위모듈(100)의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 구비되는 단위모듈(100)은 모듈 본체(101)와, 상기 모듈 본체(101)에 설치되어 서로 다른 단위모듈(100)들 간의 자기적, 전기적 연결 기능을 제공하는 연결 매개체(102)를 포함한다. 다면체 모듈형 조립체는 적어도 둘 이상의 단위모듈(100)들이 서로 조합되어 다양한 형상으로 이루어진다.

모듈 본체(101)는 예컨대, 큐브, 6각기둥, 8각기둥 등과 같은 다면체 형상의 몸체를 구비한다. 모듈 본체(101)의 재질은 플라스틱인 것이 바람직하나, 이러한 예에 한정되지 않음은 물론이다.

연결 매개체(102)는 각각의 단위모듈(100)에 설치되어 단위모듈(100)들 간의 자기적, 전기적 연결을 수행한다. 연결 매개체(102)는 단위모듈(100)을 이루는 각각의 면에 대응하여 복수개가 구비되는 것이 바람직하다. 이해의 편의상 도면에는 연결 매개체(102)가 모듈 본체(101)의 일면에만 구비된 예가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 연결 매개체(102)는 자성체 코어(102a)와 상기 자성체 코어(102a)의 표면에 코팅된 전도층(102b)을 포함한다. 자성체 코어(102a)로는 통상의 강자성체가 채용될 수 있다. 전도층(102b)은 예컨대, 구리나 금과 같이 전기 전도성이 상대적으로 우수한 금속을 포함하는 전도성 물질이 코팅되어 형성된다. 자성체 코어(102a)를 감싸는 전도층(102b)에 있어서 단위모듈(100)의 외부를 향하는 쪽 면은 외부에 그대로 노출된다. 이때, 전도층(102b)의 노출 면과 단위모듈(100)의 면은 동일 평면상에서 일치하거나 전도층(102b)의 노출 면이 정해진 높이만큼 살짝 돌출되도록 구성되는 것이 바람직하다.

바람직하게, 상기 연결 매개체(102)는 단면 형상이 사다리꼴이 되도록 앞단으로 가면서 점차 직경이 작아지도록 테이퍼 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 연결 매개체(102)의 앞단면을 단위모듈(100)의 외부로 노출시키면서도 연결 매개체(102)가 단위모듈(100)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

연결 매개체(102)는 단위모듈(100)의 중심을 기준으로 등간격으로 복수개가 배치되어 보다 강력하면서도 대칭성 있는 자기력을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 연결 매개체(102)가 복수개가 구비될 경우 전기적 신호 등을 여러 채널을 통해 전달할 수 있는 장점이 있다. 연결 매개체(102)는 도 1에 도시된 바와 같이 단위모듈(100)의 적어도 일면에 '-'자형으로 배치되거나 도 3에 도시된 바와 같이 '+'자형으로 복수개가 배치되는 것이 바람직하다. 대안으로, 연결 매개체(102)는 'x'자형으로 배치되는 것도 가능하다.

연결 매개체(102)의 후단은 단위모듈(100)의 내부에서 소정의 회로기판에 전기적으로 연결된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 전도성 물질이 코팅되어 있는 자성체(103a)와 상기 자성체(103a)를 수납할 수 있는 내부공간이 마련된 전도성의 지지홀더(103b)를 포함하는 연결 매개체(103)를 구비한 단위모듈(100)이 제공된다.

자성체(103a)는 지지홀더(103b)의 내부공간에서 회전, 반전, 및/또는 전후진 이동이 가능하게 설치된다. 이러한 구조에 의하면, 조립 작업 시 서로 다른 단위모듈(100)들이 서로 접촉되었을 때 자성체는 지지홀더(103b)의 내부공간에서 극성이 서로 반대인 상태로 대면하도록 회전 또는 반전된 상태로 재배치될 수 있다.

바람직하게, 자성체(103a)는 앞단으로 가면서 점차 직경이 작아지도록 테이퍼 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 자성체(103a)의 앞단면을 지지홀더(103b)의 외부로 노출시키면서도 자성체(103a)가 지지홀더(103b)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

지지홀더(103b)는 예컨대, 알루미늄과 같이 자성이 없으면서도 표면이 전도성을 가지는 소재로 이루어진다. 지지홀더(103b)는 자성체(103a)를 지지하는 기능을 비롯하여, 회로기판과 자성체(103a)를 서로 통전시키는 기능을 수행한다.

대안으로, 도 5에 도시된 바와 같이 연결 매개체(104)는 '도우넛' 형상, 즉 소정 폭을 가진 링형으로 이루어지는 것도 가능하다. 이 경우 지지홀더(104b)는 도 6에 도시된 바와 같이 단위모듈(100)의 면 중심으로부터 동심원상으로 복수개가 배치되어 보다 강력하면서도 대칭성 있는 자기력을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 연결 매개체(104)가 복수개가 구비될 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 전기적 신호 등을 여러 채널을 통해 전달할 수 있는 장점이 있다. 각각의 연결 매개체(104)는 단위블록(100)의 일면에 가깝게 배치되어 있는 제1 회로기판(110)에 전기적으로 접촉하고, 소정의 배선(111)을 경유하여 타면에 가깝게 배치되어 있는 제2 회로기판(112)에 연결된다.

도 8에 도시된 바와 같이 다면체 모듈형 조립체는 서로 인접하는 단위모듈(100)들이 상기 자성체 코어(104a)의 자력에 의해 결합되어 조합된 다양한 형상을 이룬다.

이때, 서로 다른 단위모듈(100)들이 접촉하는 면에서는 단위모듈(100)의 표면마다 자성체(103a)의 앞단면이 노출되어 서로 다른 단위모듈(100) 간의 전기적 연결이 이루어지므로 각종 전기신호를 전달할 수 있다. 이때, 전기신호는 어느 하나의 단위모듈(100)에서는 회로기판(110,112), 지지홀더(104b), 자성체(103a)의 순으로 전달이 되고, 이와 결합된 다른 하나의 단위모듈(100)에서는 반대로 자성체(103a), 지지홀더(104b), 회로기판(110,112)의 순으로 전기신호가 전달된다.

본 발명을 적용할 경우 블록식 조립만으로도 전기적으로 연결되어 원격 구동 제어가 가능한 조립 완구를 만들 수 있고, 단위모듈(100)의 모든 면에서 조립과 전기전 신호 전달이 가능하므로 다양한 응용이 가능하여 창의적인 로봇 등을 제작할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100: 단위모듈 101: 모듈 본체
102,103,104: 연결 매개체 102a: 자성체 코어
102b: 전도층 103a,104a: 자성체
103b: 지지홀더

Claims

다면체로 이루어지고 내부에는 회로기판이 배치되어 있는 적어도 둘 이상의 단위모듈; 및
상기 단위모듈에 설치되고, 강자성체로 이루어진 자성체 코어와 상기 자성체 코어의 표면을 감싸도록 구리나 금을 포함하는 전도성 물질이 코팅되어 형성된 전도층을 포함하는 적어도 하나 이상의 연결 매개체;를 포함하고,
서로 인접하는 단위모듈들이 상기 자성체 코어의 자력에 의해 결합되어 조합된 형상을 이루고,
상기 단위모듈의 표면에 상기 전도층의 일부가 노출되어 서로 다른 단위모듈의 회로기판 간에 전원 및 제어신호의 전달이 이루어지는 것을 특징으로 하는 다면체 모듈형 조립체.
제1항에 있어서,
상기 연결 매개체는 상기 단위모듈의 중심을 기준으로 등간격으로 복수개가 배치된 것을 특징으로 하는 다면체 모듈형 조립체.
제2항에 있어서,
상기 연결 매개체는 상기 단위모듈의 적어도 일면에 '-'자형 또는 '+'자형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다면체 모듈형 조립체.
제1항에 있어서,
상기 연결 매개체는 일방향으로 가면서 점차 직경이 작아지는 테이퍼 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 다면체 모듈형 조립체.