KR20190066173A - 수평유지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수평유지 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 지면에 안착되는 베이스; 상기 베이스에 의해 지지되며, 수평을 유지할 장비 또는 물체가 놓이는 판체 구조의 레벨링 패널; 상기 베이스와 상기 레벨링 패널의 사이에 개재되어 상기 레벨링 패널의 기울기를 조절하는 조절부를 포함하되, 상기 조절부는, 상기 레벨링 패널에 구비되고, 상기 레벨링 패널의 기울기를 측정하는 IMU 센서; 상기 레벨링 패널을 피치 축을 중심으로 회전시키는 제1 서보모터; 상기 레벨링 패널을 롤 축을 중심으로 회전시키는 제2 서보모터; 및 상기 IMU 센서의 측정된 값에 대응하는 구동신호를 상기 제1 서보모터 및 상기 제2 서보모터에 전송하여 상기 레벨링 패널이 수평자세를 유지하도록 하는 제어부를 포함하여 구성된다.

Description

수평유지 장치{HORIZONTAL OLDING DEVICE}
본 발명은 수평유지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IMU(Inertia Measurement Unit) 센서와 서보모터를 이용하여 지면으로부터 발생한 흔들림에 대하여 장비 또는 물체의 평형상태를 자동으로 유지할 수 있는 수평유지 장치에 관한 것이다.
수평유지 장치는 지면으로부터 발생한 흔들림에 대하여 장비(측정기, 비파괴시험용 주행기기, 반도체제조장비 등) 또는 물체의 평형상태를 자동으로 유지할 수 있도록 하는 장치이다.
상술한 바와 같은 수평유지 장치의 예로, 공개특허 제10-2015-0078997호(특허문헌 1)는 판재 구조를 가지는 레벨링 패널(leveling panel); 상기 레벨링 패널의 하면 중 서로 다른 세 지점에 결합되어 설치되며, 상기 레벨링 패널의 각 지점을 상하 방향으로 독립적으로 승강시키는 3개의 승강축; 상기 3개의 승강축을 독립적으로 제어하여 상기 레벨링 패널의 수평을 유지하는 수평 제어부를 포함하는 수평유지 장치를 개시하고 있다. 여기서, 레벨링 패널은 패널 또는 기판을 흡착하는 스테이지 역할을 할 수도 있고, 다른 패널의 얼라인을 위한 작업대 역할을 할 수도 있다.
그러나, 상술한 특허문헌 1은 다수개의 승강축을 제어하여 레벨링 패널의 다수 지점을 독립적으로 승강시켜서 수평을 유지하고 있기 때문에, 레벨링 패널 중 일부분의 처짐 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
공개특허 제10-2004-0062492호(공개일 2004.07.07) 공개특허 제10-2015-0078997호(공개일 2015. 07.08) 등록특허 제10-1507368(공고일 2015.03.31) 등록특허 제10-152187호(공고일 2015.05.20) 등록특허 제10-1689086(공고일 2016.12.23) 등록특허 제10-1777594(공고일 2017.09.13)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 IMU 센서와 서보모터를 이용하여 지면으로부터 발생한 흔들림에 대하여 장비 또는 물체의 평형상태를 자동으로 유지할 수 있는 수평유지 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치는, 지면에 안착되는 베이스; 상기 베이스에 의해 지지되며, 수평을 유지할 장비 또는 물체가 놓이는 판체 구조의 레벨링 패널; 상기 베이스와 상기 레벨링 패널의 사이에 개재되어 상기 레벨링 패널의 기울기를 조절하는 조절부를 포함하되, 상기 조절부는, 상기 레벨링 패널에 구비되고, 상기 레벨링 패널의 기울기를 측정하는 IMU 센서; 상기 레벨링 패널을 피치 축을 중심으로 회전시키는 제1 서보모터; 상기 레벨링 패널을 롤 축을 중심으로 회전시키는 제2 서보모터; 및 상기 IMU 센서의 측정된 값에 대응하는 구동신호를 상기 제1 서보모터 및 상기 제2 서보모터에 전송하여 상기 레벨링 패널이 수평자세를 유지하도록 하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 베이스에는 일측에 적어도 2단 이상의 단차부를 갖는 고정부를 더 포함한다.
또한, 상기 IMU 센서는 2축(x축, y축)에서의 직선운동을 측정하는 가속도계와 2축에서의 회전운동을 측정하는 각속도계를 포함한다.
또한, 일단이 상기 고정부에 상기 레벨링 패널의 폭방향으로 결합되고, ㄱ자 형상을 갖는 제1 조절부재; 및 일단이 상기 제1 조절부재에, 타단이 상기 레벨링 패널(20)에, 상기 레벨링 패널의 길이방향으로 결합되고, ㄷ자 형상을 갖는 제2 조절부재를 더 포함한다.
또한, 상기 제1 조절부재의 타단에는 상기 제1 서보모터가 결합되어, 상기 제2 조절부재 및 상기 레벨링 패널을 피치 축을 중심으로 회전시키며, 상기 제2 조절부재의 타단에는 상기 제2 서보모터가 결합되어, 상기 레벨링 패널을 롤 축을 중심으로 회전시킨다.
또한, 상기 베이스의 상면에는 무게중심을 유지해주는 밸런스 웨이트를 더 구비된다.
또한, 상기 레벨링 패널의 내부에 배치되는 발열선; 상기 발열선에 작동 시간을 제공하는 시간제공부; 상기 작동 시간을 설정하는 시간설정부; 및 상기 시간설정부에서 설정된 설정시간이 상기 시간제공부에 제공되도록 설정시간을 선택하는 시간선택부를 더 포함한다.
또한, 상기 베이스에 이격되게 배치되어 일방향으로 이동되는 이동부를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 이동부는 바퀴로 이루어진다.
본 발명의 수평유지 장치에 따르면, IMU 센서와 서보모터를 이용하여 지면으로부터 발생한 흔들림에 대하여 장비 또는 물체의 평형상태를 자동으로 정밀하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 수평유지 장치는 지면의 흔들림으로부터 특정 장비 또는 물체의 수평을 유지해야 하는 여러 가지 상황에 접목시킬 수 있을 것으로 예상된다.
예를 들면, 본 발명에 따른 수평유지 장치는 응급차 내부의 환자 이송 시트에 적용, 응급환자 이송간 구급 차량의 롤링 현상에 대한 평행상태를 유지시켜 환자의 고통을 줄여주고 환자의 추가적인 외상을 방지하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수평유지 장치는 액체운반 및 파손주의 물품의 운송에 적용되어 편의성을 상승시켜줄 수 있다.
도한, 본 발명에 따른 수평유지 장치는 내진 보강장치 등에 적용됨으로써 지진발생시 물체의 낙하로 인한 추가적인 피해를 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치의 평면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치의 정면도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치의 우측 측면도이고,
도 5는 도 1의 레벨링 패널의 회전을 조절하는 조절부재의 구성을 도시하는 도면이며,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치의 블록 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치의 우측 측면도이고, 도 5는 도 1의 레벨링 패널의 회전을 조절하는 조절부재의 구성을 도시하는 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치의 블록 구성도이다. 여기서, 도 5a는 도 3의 "A" 부분의 확대도이며, 도 5b는 도 4의 "B" 부분의 확대도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치는 크게 베이스(10), 레벨링 패널(20), 조절부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 베이스(10)는 지면에 안착되어 있으며, 그 상부의 레벨링 패널(20)을 지지하도록 구성된다.
또한, 상기 베이스(10)에는 일측에 적어도 2단 이상의 단차부를 갖는 고정부(11)를 더 포함하고 있다.
상기 고정부(11)에는 후술하는 바와 같이 제1 조절부재가 고정된다.
또한, 상기 베이스(10)의 상면에는 무게중심을 유지해주는 밸런스 웨이트(13)를 더 구비하고 있다.
상기 밸런스 웨이트(13)는 레벨링 패널(20)의 수평자세를 유지하기 위한 구동 중에 안정적으로 무게중심을 유지해주는 역할을 한다.
상기 레벨링 패널(20)은 베이스(10)에 의해 지지되며, 수평을 유지할 장비 또는 물체(미도시)가 놓이는 판체 구조를 갖는다.
상기 조절부(30)는 베이스(10)와 레벨링 패널(20)의 사이에 개재되어, 레벨링 패널(20)의 기울기를 조절하도록 구성된다.
또한, 상기 조절부(30)는, 레벨링 패널(20)의 기울기를 측정하는 IMU 센서(31)와, 레벨링 패널(20)을 피치(Pitch) 축을 중심으로 회전시키는 제1 서보모터(33)와, 레벨링 패널을 롤(Roll) 축을 중심으로 회전시키는 제2 서보모터(35)와, IMU 센서(31)의 측정된 값에 대응하는 구동신호를 제1 서보모터(33) 및 제2 서보모터(35)에 전송하여 레벨링 패널(20)이 수평자세를 유지하도록 하는 제어부(37)를 포함하여 구성된다.
상기 IMU 센서(31)는 레벨링 패널(20)에 설치되어 레벨링 패널(20)의 수평자세를 정밀하게 제어하기 위해 레벨링 패널(20)의 기울기를 측정하는 것으로, 레벨링 패널(20)의 현재 자세 및 레벨링 패널(20)이 회전하는 각도를 파악하고, 그 파악된 정보를 제어부(37)로 전송하여 제어부(37)가 전송된 정보를 기초로 레벨링 패널(20)의 회전각도를 정밀하게 제어하도록 한다.
상기 IMU 센서(31)는 2축(x축, y축)에서의 직선운동을 측정하는 가속도계(accelerometer)와 2축에서의 회전운동을 측정하는 각속도계(gyroscope)를 포함하는 관성측정장치일 수 있다.
즉, 상기 IMU 센서(31)는 각속도와 가속도 둘다를 측정할 수 있는 센서일 수 있다. 센서가 제자리에 정지해 있지 않고 x축 또는 y축으로 움직여야 하는 경우 센서에 가속도가 발생한다. 만약 센서가 급정지나 급가속을 했을 경우 가속도의 변화량을 측정하여 그 크기에 따라 서보모터를 조금 더 회전시켜야 빠르게 수평을 유지할 수 있다.
또한, 롤과 피치의 누적오차를 제거할 목적으로 상보 필터(미도시)가 사용될 수 있음은 물론이다.
상기 제1 서보모터(33) 및 제2 서보모터(35)는 서보모터인 것이 바람직하며, 일측 또는 상부에 감속기(미도시)가 더 구비되어, 레벨링 패널(20)의 회전정도를 정교하게 제어할 수 있으며, 회전력을 증가시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 장치는, 제1 조절부재(40) 및 제2 조절부재(50)를 더 포함하고 있다.
일례로, 상기 제1 조절부재(40)는 일단이 상기 고정부(11)에 상기 레벨링 패널(20)의 폭방향으로 결합되고, 예를 들어 ㄱ자 형상을 갖는다(도 4).
또한, 상기 제2 조절부재(50)는 일단이 상기 제1 조절부재(40)에, 타단이 상기 레벨링 패널(20)에, 상기 레벨링 패널(20)의 길이방향으로 결합되고, 예를 들어 ㄷ자 형상을 갖는다(도 3).
바람직하게, 상기 제1 조절부재(40)의 타단에는 상기 제1 서보모터(33)가 결합되어, 상기 제2 조절부재(50) 및 상기 레벨링 패널(20)을 피치 축을 중심으로 회전시킨다(도 5b).
또한, 상기 제2 조절부재(50)의 타단에는 상기 제2 서보모터(35)가 결합되어, 상기 레벨링 패널(20)을 롤 축을 중심으로 회전시킨다(도 5a).
다른 실시예에 있어서, 상기 레벨링 패널(20)의 내부에는 발열선(미도시)이 배치될 수 있다. 이러한 구성은 수평을 유지할 장비 또는 물체에 보온이 필요한 경우를 위한 것이다.
상기 발열선은 레벨링 패널(20)의 내부로부터 열을 발산시켜, 수평을 유지할 장비 또는 물체에 열을 전달하여 따뜻하게 보호하는 수단이다.
또한, 상기 발열선은 설정된 시간동안만 동작가능하도록 구성가능하며, 이를 위해서 타임 설정부(39)가 추가로 제공된다.
상기 타임 설정부(39)는 상기 발열선에 작동 시간을 제공하는 시간제공부(39a); 상기 작동 시간을 설정하는 시간설정부(39b); 및 상기 시간설정부(39b)에서 설정된 설정시간이 상기 시간제공부(39a)에 제공되도록 설정시간을 선택하는 시간선택부(39c)를 포함하여 구성될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 수평유지 장치는, 응급차 내부의 환자 이송 시트에 적용, 응급환자 이송간 구급 차량의 롤링 현상에 대한 평행상태를 유지시켜 환자의 고통을 줄여주고 환자의 추가적인 외상을 방지하도록 구성될 수 있다.
이러한 경우에, 상기 베이스(10)에 이격되게 배치되어 일방향으로 이동되는 이동부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 이동부는 바퀴로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수평유지 장치에 의하면, IMU 센서와 서보모터를 이용하여 지면으로부터 발생한 흔들림에 대하여 장비 또는 물체의 평형상태를 자동으로 정밀하게 유지할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10 : 베이스 20 : 레벨링 패널
30 : 조절부 31 : IMU 센서
33 : 제1 서보모터 35 : 제2 서보모터
37 : 제어부

Claims (9)

  1. 수평유지 장치에 있어서,
    지면에 안착되는 베이스;
    상기 베이스에 의해 지지되며, 수평을 유지할 장비 또는 물체가 놓이는 판체 구조의 레벨링 패널;
    상기 베이스와 상기 레벨링 패널의 사이에 개재되어 상기 레벨링 패널의 기울기를 조절하는 조절부를 포함하되, 상기 조절부는,
    상기 레벨링 패널에 구비되고, 상기 레벨링 패널의 기울기를 측정하는 IMU 센서;
    상기 레벨링 패널을 피치 축을 중심으로 회전시키는 제1 서보모터;
    상기 레벨링 패널을 롤 축을 중심으로 회전시키는 제2 서보모터; 및
    상기 IMU 센서의 측정된 값에 대응하는 구동신호를 상기 제1 서보모터 및 상기 제2 서보모터에 전송하여 상기 레벨링 패널이 수평자세를 유지하도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평유지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스에는 일측에 적어도 2단 이상의 단차부를 갖는 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평유지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 IMU 센서는 2축(x축, y축)에서의 직선운동을 측정하는 가속도계와 2축에서의 회전운동을 측정하는 각속도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평유지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 고정부에 상기 레벨링 패널의 폭방향으로 결합되고, ㄱ자 형상을 갖는 제1 조절부재; 및
    일단이 상기 제1 조절부재에, 타단이 상기 레벨링 패널(20)에, 상기 레벨링 패널의 길이방향으로 결합되고, ㄷ자 형상을 갖는 제2 조절부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평유지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 조절부재의 타단에는 상기 제1 서보모터가 결합되어, 상기 제2 조절부재 및 상기 레벨링 패널을 피치 축을 중심으로 회전시키며,
    상기 제2 조절부재의 타단에는 상기 제2 서보모터가 결합되어, 상기 레벨링 패널을 롤 축을 중심으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 수평유지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스의 상면에는 무게중심을 유지해주는 밸런스 웨이트를 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수평유지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 레벨링 패널의 내부에 배치되는 발열선;
    상기 발열선에 작동 시간을 제공하는 시간제공부;
    상기 작동 시간을 설정하는 시간설정부; 및
    상기 시간설정부에서 설정된 설정시간이 상기 시간제공부에 제공되도록 설정시간을 선택하는 시간선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평유지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베이스에 이격되게 배치되어 일방향으로 이동되는 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평유지 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이동부는 바퀴로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수평유지 장치.
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