KR20200025385A - 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지패널의 고도각 조절을 위해 스프로켓에 구동 체인을 결착하여 구동 모터를 통해 구동 체인을 구동시킴으로써, 태양전지패널의 고도각 조절시, 구동 모터의 동력이 구동 체인을 통해 온전히 전달되어 적은 동력으로 태양전지패널의 고도각을 손쉽게 조절하고, 태양전지패널의 흔들림과 충격 발생 등을 최소화하여 효율성이 높아지며, 하나의 모터를 이용하여 복수의 태양전지패널을 동기화하여 각도 조절할 수 있으므로, 부품의 간소화와 소형화 및 경량화가 가능하게 되며, 그로인해 제품의 안정성을 향상시키고, 원가를 줄일 수 있는 특징이 있다.

Description

프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터{Long stroke chain type actuator using profile}
본 발명은 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양전지패널의 고도각 조절을 위해 스프로켓에 구동 체인을 결착하여 구동 모터를 통해 구동 체인을 구동시킴으로써, 태양전지패널의 고도각 조절시, 구동 모터의 동력이 구동 체인을 통해 온전히 전달되어 적은 동력으로 태양전지패널의 고도각을 손쉽게 조절하고, 태양전지패널의 흔들림과 충격 발생 등을 최소화하여 효율성이 높아지는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전은, 기존의 타 에너지원과는 달리 온실가스 배출 또는 환경 파괴 요인을 발생시키지 않고 에너지를 얻을 수 있는 무공해 에너지원으로서, 태양전지에 의해 태양광을 직접 전력으로 변환하는 것을 의미한다.
이러한 태양광 발전은, 태양광이 태양전지모듈에 입사되는 입사각이 발전효율에 직결되는 문제인데, 일조량이 많은 지역에 태양전지모듈이 위치된다고 하더라도, 태양의 고도 및 방위가 수시로 변하기 때문에, 태양전지모듈은 태양의 고도 및 방위에 따라 움직일 필요가 있다.
이러한 점을 감안하여 태양전지모듈이 태양의 위치를 추종하여 자세 변경하도록 하는 트랙킹장치 즉, 태양광 추적장치가 다양하게 개발된 바 있다.
일 예로서, 대한민국 등록특허 제10-1346684호에서는 제1프레임 위에 3개의 태양전지모듈을 배치하고, 액추에이터들로 이루어진 제1 및 2고도작동부와 회전조작부를 이용하여 태양전지모듈이 태양광을 추적하도록 하는 구성이 기재되어 있다.
그런데, 종래의 기술에 의하면, 복수의 태양전지모듈을 동기화시켜 조작하기위한 회동지지레버의 유격이 심해서 강풍 등에 흔들림이 발생하여 안정성이 저하된다.
또한, 태양전지모듈을 지지하는 제1프레임을 각도 조절하는 제2고도작동부에 큰 부하가 발생하여 구동모터 등의 용량이 커지고, 그로 인해 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 다수의 태양전지모듈을 동기화시키기 위해서 다수의 부품과 연동장치가 필요하게 되어 부품수가 증가하고 무게가 증가하여 안정성이 떨어지며, 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 최근에는 태양전지패널의 설치 공간과 설치비용을 절약하기 위해서 가로등에 태양전지패널을 설치하고 있는데, 가로등에서도 보다 간단한 구성과 경량화된 구성을 통해 안정적으로 동작되고, 비용을 절감할 수 있는 추적장치의 적용이 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1875826호에서는 간단한 구성을 가지고 경량화가 가능하며, 태양전지모듈을 안정되게 지지하여 태양광을 추적할 수 있도록 구조가 개선된 가로등용 태양광 발전용 추적장치가 기재되어 있다.
그런데, 상기 종래기술은 와이어를 이용하여 동력을 전달하기에 와이어를 감았다 풀었다하면서 동력이 많이 발생하고, 발생한 동력에 비해 전달되는 동력이 적어 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1346684호 대한민국 등록특허 제10-1875826호
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
태양전지패널의 고도각 조절을 위해 스프로켓에 구동 체인을 결착하여 구동 모터를 통해 구동 체인을 구동시킴으로써, 태양전지패널의 고도각 조절시, 구동 모터의 동력이 구동 체인을 통해 온전히 전달되어 적은 동력으로 태양전지패널의 고도각을 손쉽게 조절하고, 태양전지패널의 흔들림과 충격 발생 등을 최소화하여 효율성이 높아지는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 하나의 모터를 이용하여 복수의 태양전지패널을 동기화하여 각도 조절할 수 있으므로, 부품의 간소화와 소형화 및 경량화가 가능하게 되며, 그로인해 제품의 안정성을 향상시키고, 원가를 줄일 수 있는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 태양전지패널을 지지하는 지지프레임과, 상기 지지프레임이 상부면에 힌지로 결합되어 수직으로 각도 조절되도록 지지하고 상기 태양전지패널을 방위각에 맞춰 수평으로 회전시키도록 가로등 기둥에 드라이베어링으로 결합되는 턴테이블과, 상기 턴테이블을 회전 가능하게 지지하도록 가로등 기둥에 고정되는 베이스 프레임으로 구성된 태양광 발전용 추적장치에 설치되어 지지프레임을 수직으로 각도 조절하는 액츄에이터에 있어서,
상기 턴테이블의 끝단부에 힌지 결합되는 프로파일과;
상기 프로파일의 끝단부에 형성되는 구동모터와;
상기 구동모터의 축에 설치되어 구동모터에서 전달된 회전방향을 전환하는 기어박스와;
상기 기어박스의 축에 설치되어 회전운동을 전달하는 스프라켓과;
상기 스프라켓에 결착된 상태에서 프로파일에 결착되어 스프라켓의 회전에 의해 왕복구동되는 구동 체인과;
일측은 상기 구동 체인의 일단부에 고정되어 구동 체인의 왕복구동에 맞춰 회전되고, 타측은 상기 지지프레임의 일단부에 고정되어 이동에 따라 지지프레임을 수직으로 각도 조절하는 이동자;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 프로파일은 알루미늄 재질로써 사각 파이프 형태로 형성되고, 사면에 구동 체인이 결착되도록 결착홈이 프로파일의 길이방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 프로파일의 끝단부에는 일측면의 결착홈에 형성된 구동 체인이 반대측면의 결착홈으로 넘어가는 것을 지지하도록 안내 도루래가 형성되는 것을 특징으로 하는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 구동 체인은 스프로켓에 결착되는 부위에서부터 지지프레임의 수직 각도 간격까지 체인으로 형성되고, 나머지 부위는 와이어로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 이동자는 지지프레임의 일단부에 고정부재와 힌지로 결합되고, 상기 이동자에는 고정부재의 핀으로 결합되도록 연결홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터는 태양전지패널의 고도각 조절을 위해 스프로켓에 구동 체인을 결착하여 구동 모터를 통해 구동 체인을 구동시킴으로써, 태양전지패널의 고도각 조절시, 구동 모터의 동력이 구동 체인을 통해 온전히 전달되어 적은 동력으로 태양전지패널의 고도각을 손쉽게 조절하고, 태양전지패널의 흔들림과 충격 발생 등을 최소화하여 효율성이 높아지는 효과가 있다.
또한, 하나의 모터를 이용하여 복수의 태양전지패널을 동기화하여 각도 조절할 수 있으므로, 부품의 간소화와 소형화 및 경량화가 가능하게 되며, 그로인해 제품의 안정성을 향상시키고, 원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가로등용 태양광 발전용 추적장치를 나타낸 개략적인 정면도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가로등용 태양광 발전용 추적장치를 나타낸 측면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지패널을 각도 조절하여 눕힌 상태를 나타낸 측면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터를 나타낸 정면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터를 나타낸 평면도이고,
도 6은 도 4의 A-A부분을 나타낸 단면도이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 연결자를 나타낸 전개도이다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
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 일실시예에 따른 가로등용 태양광 발전용 추적장치를 나타낸 개략적인 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가로등용 태양광 발전용 추적장치를 나타낸 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지패널을 각도 조절하여 눕힌 상태를 나타낸 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터를 나타낸 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터를 나타낸 평면도이고, 도 6은 도 4의 A-A부분을 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 연결자를 나타낸 전개도이다.
도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터는 태양광 발전용 추적장치에 설치되어 지지프레임을 수직으로 각도 조절하는 고도각 조절장치에 해당된다.
먼저, 상기 태양광 발전용 추적장치(100)에 대해 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명하면, 상기 태양광 발전용 추적장치(100)는 태양전지패널(10)을 지지하는 지지프레임(110), 지지프레임(110)을 회전 가능하게 지지하는 턴테이블(120), 턴테이블(120)이 회전 가능하게 지지되는 베이스 프레임(130), 지지프레임(110) 상부를 상하 이동시켜서 태양전지패널(10)의 고도각을 조절하는 액츄에이터(200)와, 태양의 방위각에 따라 상기 턴테이블(120)을 회전시키는 방위각 조절유닛(150)을 구비한다.
상기 태양전지패널(10)은 한 쌍이 구비되어, 가로등 기둥(20)을 기준으로 양측에 대칭되게 배치되며, 지지프레임(110)에 지지된다. 지지프레임(110)의 일단은 턴테이블 전단 양측에 구비된 샤프트에 상하 회전 가능하게 지지된다. 그리고 지지프레임(110)의 타단은 액츄에이터에 의해 상하로 이동 조절됨으로써 태양전지패널(10)의 고도각을 조절할 수 있다.
상기 턴테이블(120)은 4각형의 테이블 몸체와, 테이블 몸체의 테두리에서 하부로 연결된 받침부를 구비한다. 테이블 몸체의 상부 테두리에 지지프레임(110)이 상하 회동 가능하게 피봇 연결된다. 그리고 받침부는 테이블 몸체의 하부 테두리에서 하방으로 연장되어 베이스 프레임(130)에 움직임 가능하게 지지된다. 그리고 턴테이블(120)과 가로등 기둥(20) 사이에는 드라이베어링(121)이 설치된다.
상기 베이스 프레임(130)은 기둥(20)에 결합되어, 턴테이블(120)이 기둥(20)을 중심으로 소정 각도 왕복 회전될 수 있도록 지지한다. 이러한 베이스 프레임(130)은 원판 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 방위각 조절유닛(150)은 베이스 프레임(130)에 설치되는 가이드레일(151)과, 턴테이블(120)에 설치되는 방위각 조절모터(153) 및 방위각 조절모터(153)의 축에 설치되는 스프라켓(155)을 구비한다.
여기서, 상기 가이드레일(151)은 원통형상을 갖는 베이스 프레임(130)의 외주에 수래바퀴 모양으로 설치하여 외측 둘레에 체인을 설치하고 상기 스프라켓(155)에 걸어 회전하면 턴테이블(120)이 회전 되도록 하는 것이 좋다.
그리고, 상기 방위각 조절모터(153)는 턴테이블(120)의 외측에 설치되어 스프라켓(155)을 회전 구동시킨다. 스프라켓(155)은 방위각 조절모터(153)에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전되면서 가이드레일(151)을 따라 이동함으로써, 턴테이블(120)을 베이스 프레임(130) 상에서 회전시킬 수 있게 된다. 이와 같은 구성의 방위각 조절유닛(150)에 의해 태양전지패널(10)이 태양의 방향에 이루도록 방위각을 조절할 수 있게 된다.
또한, 상기 방위각 조절유닛(150)은 턴테이블(120)의 회전운동이 가능하게 지지하도록 설치되는 가이드롤러(157)를 더 구비한다. 가이드롤러(157)는 턴테이블(120)과 베이스 프레임(130) 사이에 설치되며, 베이스 프레임(130)의 외측 테두리부분에 4개가 대칭으로 설치되며, 일정 간격으로 이격되게 배치되는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터(200)는 도 2 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 태양광 발전용 추적장치(100)에 설치되어 지지프레임(110)을 수직으로 각도 조절하도록 프로파일(210)과, 구동모터(220)와, 기어박스(230)와, 스프라켓(240)과, 구동 체인(250)과, 이동자(260)로 구성된다.
상기 프로파일(210)은 턴테이블(120)의 끝단부에 힌지 결합되어 프로파일(210)의 반대측이 회동되도록 연결자(actuator fixture)가 프로파일의 끝단부에 형성되고, 상기 연결자(211)에는 볼트, 너트가 관통 결합되어 턴테이블(120)의 끝단부에 힌지 결합되도록 결합구(214)가 형성된다. 이때, 상기 프로파일(210)은 연결자(211)에 의해 턴테이블(120)의 끝단부에 힌지 결합되는 것이다.
여기서, 상기 프로파일(210)은 알루미늄 재질로써 사각 파이프 형태로 형성되고, 상기 프로파일(210)의 사면에는 구동 체인(250)이 프로파일(210)의 길이방향 외측 둘레로 결착되도록 결착홈(212)이 형성되며, 상기 결착홈(212)은 프로파일(210)의 길이방향으로 길게 형성되는데, 상기 결착홈(212)의 양측이 외부와 관통된 형태로 형성된다.
또한, 상기 프로파일(210)의 끝단부 즉, 연결자(211)가 형성된 반대측에는 일측면의 결착홈(212)에 형성된 구동 체인(250)이 반대측면의 결착홈(212)으로 넘어가는 것을 지지하도록 안내 도루래(213)가 형성된다.
상기 구동모터(220)는 프로파일(210)의 끝단부에 연결 형성되어 스프라켓(240)을 회전시키고, 상기 스프라켓(240)이 정회전, 역회전을 할 수 있도록 구동모터(220)의 축에 기어박스(230)가 설치되며, 상기 기어박스(230)의 축에 스프라켓(240)이 설치되어 기어박스(230)에 의해 구동모터(220)의 회전방향이 전환됨으로써, 스프라켓(240)을 정회전, 역회전시킬 수 있다.
상기 스프라켓(240)은 기어박스(230)의 축에 설치되어 기어박스(230)를 통해 정회전, 역회전되는데, 외주연에 구동 체인(250)이 결착되도록 결착돌기(미도시)가 돌출 형성되고, 상기 결착돌기는 스프라켓(240)의 외주연을 따라 다수개가 형성된다.
상기 구동 체인(250)은 스프라켓(240)에 결착된 상태에서 프로파일(210)의 결착홈(212)에 결착되어 스프라켓(240)의 회전에 맞춰 프로파일(210)의 외부를 따라 왕복구동된다.
여기서, 상기 구동 체인(250)은 스프라켓(240)에 결착되는 부위에서부터 지지프레임(110)의 수직 각도 간격까지 체인(251)으로 형성되고, 나머지 부위는 와이어(252)로 형성된다. 즉, 상기 지지프레임(110)의 수직 각도 간격까지 스프라켓(240)의 회전력이 전달되도록 체인(251)으로 형성되고, 그 이외의 부위는 와이어(252)로 형성되어 구동 체인(250)의 하중을 줄여 경량화했다.
그리고, 상기 구동 체인(250)의 와이어(252)는 안내 도루래(213)의 안내를 받아 프로파일(210)의 타측면으로 넘어가는데, 상기 와이어(252)가 정위치에서 넘어가도록 안내 도루래(213)의 외주연을 따라 안내홈(215)이 형성된다.
상기 이동자(moving fixture, 260)는 일측이 상기 구동 체인(250)의 일단부에 고정되어 구동 체인(250)의 왕복구동에 맞춰 회전되고, 상기 이동자(260)의 타측은 상기 지지프레임(110)의 일단부에 고정되어 구동 체인(250)의 이동에 따라 지지프레임(110)의 일단부를 당겨주거나 밀어주어 수직으로 각도 조절하고, 그로 인해 태양전지패널(10)의 고도각을 조절할 수 있다.
여기서, 상기 이동자(260)는 지지프레임(110)의 일단부에 고정부재에 의해 연결되는데, 상기 이동자(260)에는 고정부재(미도시)인 핀이 삽입되어 지지프레임(110)에 연결되도록 연결홀(261)이 형성된다.
그리고, 상기 이동자(260)의 일측에는 구동 체인(250)의 체인(251)이 연결되고, 타측에는 구동 체인(250)의 와이어(252)가 연결되어 구동 체인(250)의 왕복 구동에 맞춰 이동자(260)도 왕복 구동할 수 있다.
10 : 태양전지패널 100 : 가로등용 태양광 발전 추적장치
110 : 회전프레임 120 : 턴테이블
130 : 베이스 프레임 150 : 방위각 조절유닛
200 : 액추에이터
210 : 프로파일 211 : 연결자
212 : 결착홈 213 : 안내 도루래
214 : 결합구 215 : 안내홈
220 : 구동모터 230 : 기어박스
240 : 스프라켓 250 : 구동 체인
251 : 체인 252 : 와이어
260 : 이동자 261 : 연결홀

Claims (5)

  1. 태양전지패널(10)을 지지하는 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)이 상부면에 힌지로 결합되어 수직으로 각도 조절되도록 지지하고 상기 태양전지패널(10)을 방위각에 맞춰 수평으로 회전시키도록 가로등 기둥에 드라이베어링(121)으로 결합되는 턴테이블(120)과, 상기 턴테이블(120)을 회전 가능하게 지지하도록 가로등 기둥에 고정되는 베이스 프레임(130)으로 구성된 태양광 발전용 추적장치(100)에 설치되어 태양전지패널(10)의 고도각에 맞춰 지지프레임(110)을 수직으로 각도 조절하는 액츄에이터(200)에 있어서,
    상기 턴테이블(120)의 끝단부에 힌지 결합되는 프로파일(210)과;
    상기 프로파일(210)의 끝단부에 형성되는 구동모터(220)와;
    상기 구동모터(220)의 축에 설치되어 구동모터(220)에서 전달된 회전방향을 전환하는 기어박스(230)와;
    상기 기어박스(230)의 축에 설치되어 회전운동을 전달하는 스프라켓(240)과;
    상기 스프라켓(240)에 결착된 상태에서 프로파일에 결착되어 스프라켓의 회전에 의해 왕복구동되는 구동 체인(250)과;
    일측은 상기 구동 체인(250)의 일단부에 고정되어 구동 체인(250)의 왕복구동에 맞춰 회전되고, 타측은 상기 지지프레임(110)의 일단부에 고정되어 이동에 따라 지지프레임(110)을 수직으로 각도 조절하는 이동자(260);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프로파일(210)은 알루미늄 재질로써 사각 파이프 형태로 형성되고, 사면에 구동 체인이 결착되도록 결착홈(212)이 프로파일(210)의 길이방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 프로파일(210)의 끝단부에는 일측면의 결착홈(212)에 형성된 구동 체인(250)이 반대측면의 결착홈(212)으로 넘어가는 것을 지지하도록 안내 도루래(213)가 형성되는 것을 특징으로 하는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 체인(250)은 스프라켓(240)에 결착되는 부위에서부터 지지프레임(110)의 수직 각도 간격까지 체인(251)으로 형성되고, 나머지 부위는 와이어(252)로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 이동자(260)는 지지프레임(110)의 일단부에 고정부재에 의해 결합되고, 상기 이동자(260)에는 고정부재의 핀이 삽입되어 결합되도록 연결홀(261)이 형성되는 것을 특징으로 하는 프로파일을 이용한 장 스트로크 체인식 액츄에이터.
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