KR20210115688A

KR20210115688A - 카메라 어셈블리

Info

Publication number: KR20210115688A
Application number: KR1020200031832A
Authority: KR
Inventors: 김창연; 이병호; 유혜진
Original assignee: 한화테크윈 주식회사
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2021-09-27
Also published as: US20210286233A1; US20230120546A1; US11531251B2; CN214670017U; US11868037B2; EP3882484A1

Abstract

본 발명은 타이밍 벨트를 이용하여 모터의 구동력을 카메라 모듈과 결합된 출력축으로 전달하는 카메라 어셈블리에 관한 것이다.
상기 카메라 어셈블리는, 구동력을 발생시키는 모터; 상기 모터로부터 연장되는 제1축을 형성하고 상기 모터의 구동력에 의해 회전하는 모터 샤프트; 상기 제1축과 이격된 제2축을 중심으로 상기 모터 샤프트의 회전에 따라 회전하는 회전 풀리; 상기 모터 샤프트와 상기 회전 풀리를 함께 커플링하면서 상기 모터 샤프트의 회전을 상기 회전 풀리의 회전으로 전달하는 벨트; 상기 회전 풀리 상에 결합되어 상기 회전 풀리가 회전할 때 상기 회전 풀리와 함께 회전하는 카메라 모듈; 및 상기 모터 샤프트가 상기 제2축으로부터 멀어지는 방향으로 바이어스를 가하는 탄성 부재를 포함한다.
이 때, 상기 모터 샤프트가 상기 제2축에 가까워지는 방향으로 힘을 가하는 상기 벨트의 텐션(tension)과, 상기 모터 샤프트가 상기 제2축으로부터 멀어지는 방향으로 힘을 가하는 상기 탄성 부재의 바이어스(bias)가 평형을 이루면서 상기 제1축과 상기 제2축 간의 거리가 적응적(adaptive)으로 조절된다.

Description

카메라 어셈블리{Camera Assembly}

본 발명은 카메라 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 구동력을 타이밍 벨트를 통해 카메라 모듈과 결합된 출력축으로 전달하는 카메라 어셈블리에 관한 것이다.

팬/틸트/줌(pan/tilt/zoom)을 지원하는 감시용 카메라는 스테핑 모터(stepping motor)에서 발생되는 구동력을 출력축으로 전달하여야 하는데, 이러한 구동력 전달을 위해 상기 스테핑 모터의 모터 샤프트와 상기 출력축과 결합된 회전 풀리를 커플링하는 타이밍 벨트(timing belt)가 사용될 수 있다.

이와 같이 동력 전달 구조로 타이밍 벨트를 사용하면, 기어비와 축간 거리를 비교적 자유롭게 조절할 수 있고 동력전달의 구조가 간단해진다는 장점이 있다. 그런데, 일반적으로 타이밍 벨트를 이용한 구동력 전달에 있어서 중요한 요소들 중의 하나는 상기 타이밍 벨트의 텐션이 적정 상태로 유지되어야 한다는 점이다. 만약 타이밍 벨트의 텐션이 과소한 경우에는 내부 유격 발생으로 인한 카메라의 흔들림, 모터의 슬립 또는 오작동의 우려가 있다. 또한, 타이밍 벨트의 텐션이 과대한 경우에는 카메라 어셈블리에 포함된 부품들의 마모나 파손, 모터의 부하 증가로 인한 동력 감소가 유발될 수 있다.

따라서, 관련된 부품의 치수, 공차 등의 엄밀한 품질관리를 통해 타이밍 벨트가 갖는 텐션의 과소/과대를 방지하거나, 조립시 축간거리의 매뉴얼 조정을 통해 타이밍 벨트의 텐션을 적절히 조절하는 방식이 활용되고 있다.

전자의 방식에서 타이밍 벨트의 텐션을 관리하기 위해서는, 풀리의 크기, 축간 거리, 타이밍 벨트의 공차 관리가 필요하지만, 이는 부품의 품질관리를 위한 비용 증가 및 불량손실에 대한 리스크를 수반한다.

반면에, 후자의 방식에서 타이밍 벨트의 텐션 조절을 위해 조립시 축간거리를 조정하는 경우에는, 관련 부품의 공차관리의 수준을 낮추어 불량율을 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나, 조립시 적정한 텐션 인가를 위한 별도의 전용 장치가 필요하고, 재작업이 어려우며, 체결 완료된 부품이 외력으로 축간거리가 달라질 경우에 대한 대응이 어렵다는 문제를 안고 있다.

뿐만 아니라 이러한 방식들을 통해, 타이밍 벨트에 적절한 텐션을 가하도록 정확한 설계 및 조립이 이루어졌다고 하더라도, 카메라 어셈블리의 설치 각도나 환경의 영향으로 부품에 디센터(decentering) 내지 편심(eccentricity)이 발생한다면 타이밍 벨트의 텐션이 설계치와 달라지는 것을 피하기 어렵다.

한국특허공보 1596780호 (2016. 2. 17. 등록)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 엄격한 부품 공차관리나 조립시 축간거리 조정과 같은 별도의 절차 없이도 타이밍 벨트의 장력이 적응적으로 조절되는 카메라 어셈블리를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 카메라 어셈블리의 설치 각도나 환경이 달라지더라도 타이밍 벨트의 장력이 적응적으로 조절되는 카메라 어셈블리를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 어셈블리는, 구동력을 발생시키는 모터; 상기 모터로부터 연장되는 제1축을 형성하고 상기 모터의 구동력에 의해 회전하는 모터 샤프트; 상기 제1축과 이격된 제2축을 중심으로 상기 모터 샤프트의 회전에 따라 회전하는 회전 풀리; 상기 모터 샤프트와 상기 회전 풀리를 함께 커플링하면서 상기 모터 샤프트의 회전을 상기 회전 풀리의 회전으로 전달하는 벨트; 상기 회전 풀리 상에 결합되어 상기 회전 풀리가 회전할 때 상기 회전 풀리와 함께 회전하는 카메라 모듈; 및 상기 모터 샤프트가 상기 제2축으로부터 멀어지는 방향으로 바이어스를 가하는 탄성 부재를 포함하되, 상기 모터 샤프트가 상기 제2축에 가까워지는 방향으로 힘을 가하는 상기 벨트의 텐션(tension)과, 상기 모터 샤프트가 상기 제2축으로부터 멀어지는 방향으로 힘을 가하는 상기 탄성 부재의 바이어스(bias)가 평형을 이루면서 상기 제1축과 상기 제2축 간의 거리가 적응적(adaptive)으로 조절된다.

상기 카메라 어셈블리는, 상기 카메라 어셈블리의 하우징의 일측에 고정되는 베이스; 및 상기 모터와 고정적으로 체결되고, 상기 베이스 상에서 상기 베이스에 대해 선회 가능하게 결합되는 이동 부재를 더 포함한다.

상기 카메라 어셈블리는, 상기 베이스의 제1 지점에서 상기 이동 부재를 회동 가능하게 결합하는 고정축; 및 상기 제1 지점으로부터 이격된 제2 지점에서 상기 베이스에 결합되고 상기 이동 부재 상에 대응되는 슬롯에 수용되어 상기 이동 부재의 슬라이딩 움직임을 지지하는 이동축을 더 포함한다.

상기 베이스의 제1 지점에서 상기 이동 부재를 회동 가능하게 결합하는 고정축; 및

상기 제1 지점으로부터 이격된 제2 지점에서 상기 이동 부재에 결합되고 상기 베이스 상에 대응되는 슬롯에 수용되어 상기 이동 부재의 슬라이딩 움직임을 지지하는 이동축을 포함하는, 카메라 어셈블리.

상기 고정축을 기준으로 상기 이동 부재가 회전할 때, 상기 이동축은 상기 이동 부재의 슬라이딩 움직임을 지지하면서도 상기 슬롯 내에서 간섭이 발생하지 않도록 수용된다.

상기 이동축은 2개의 이동축을 포함하고, 상기 슬롯은 2개의 슬롯을 포함하며, 상기 2개의 이동축이 상기 2개의 슬롯 각각에 수용된다.

상기 탄성 부재의 일단은 상기 베이스의 일측에 결합되고, 상기 탄성 부재의 타단은 상기 이동 부재의 일측에 결합되어 상기 탄성 부재에 텐션(tension)이 작용한다.

상기 탄성 부재의 일단이 결합되는 상기 베이스의 일측은, 상기 탄성 부재의 타단이 결합되는 상기 이동 부재의 일측보다 상기 제2축으로부터 먼 쪽에 위치한다.

상기 베이스와 상기 이동 부재는 각각 중공부를 포함하고, 각각의 중공부는 서로 대응되는 위치에 형성되며, 상기 모터 샤프트는 각각의 중공부를 관통하여 배치된다.

상기 각각의 중공부를 관통하여 배치된 모터 샤프트의 단부에 상기 벨트가 커플링된다.

상기 모터 샤프트의 단부에 피니언이 형성되고, 상기 회전 풀리의 외주면에 나사산이 형성되어, 상기 벨트의 내면에 형성된 쓰레드가 각각 상기 피니언 및 상기 나사산에 커플링된다.

상기 고정축의 헤드는, 상기 베이스 상에 위치하는 상기 이동 부재보다 높게 위치하여, 상기 고정축이 상기 베이스에 완전히 체결되더라도 상기 이동 부재가 상기 고정축을 기준으로 상기 베이스에 대해 회동하는 것을 허용한다.

상기 카메라 어셈블리는 상기 모터와 상기 이동 부재를 고정적으로 체결하는 적어도 하나의 체결구를 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 체결구의 헤드는 상기 베이스에 여유(clearance)를 갖는 관통공 내에 수용됨으로써, 상기 이동 부재의 선회 움직임을 방해하지 않으면서도 상기 베이스와 상기 이동 부재 간의 밀착을 보장한다.

본 발명에 따른 카메라 어셈블리에 의하면, 별도의 조립 설비 없이도 타이밍 벨트에 적정 텐션을 인가할 수 있고, 관련된 부품의 다양한 산포에도 불구하고 적응적인 타이밍 벨트의 텐션 관리가 가능하다는 장점이 있다.

또한, 카메라 어셈블리의 실제 설치시 일부 부품에 디센터 내지 편심이 발생하더라도 타이밍 벨트의 텐션의 변화폭을 최소화할 수 있고, 부품을 분해하고 재조립한 후에도 타이밍 벨트에 종전과 동일한 텐션을 인가할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 어셈블리의 조립 사시도이다.
도 2는 도 1의 카메라 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 카메라 어셈블리의 평면도이다.
도 4는 도 1의 카메라 어셈블리 중에서 베이스, 이동 부재, 모터 및 탄성 부재만을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 부재와 베이스 간의 결합관계를 보다 상세히 보여주는 도면이다.
도 6는 도 3의 카메라 어셈블리에서 하부 케이스를 제거하고 E 방향으로 바라본 도면이다.
도 7은 도 6를 수직 방향으로 절단한 종단면도이다.
도 8은 도 1의 카메라 어셈블리에서 하부 케이스를 제거하고 하방에서 바라본 저면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 어셈블리(100)의 조립 사시도이고, 도 2는 상기 카메라 어셈블리(100)의 분해 사시도이다. 카메라 어셈블리(100)는 모터(110), 회전 풀리(120), 타이밍 벨트(130), 탄성 부재(140), 베이스(150) 및 이동 부재(160)를 포함하여 구성될 수 있다.

모터(110)에서 발생된 구동력은 상기 모터(110)로부터 제1축(Ax)을 따라 연장되고 상기 모터(110)의 구동력에 의해 회전하는 모터 샤프트(115)로 전달된다. 이 때, 모터(110)는 미도시된 전원으로부터 전력을 공급받기 위해 상기 전원과 단자(113)를 통해 접속될 수 있다.

이러한 구동력은 타이밍 벨트(130)를 매개로 하여, 상기 제1축(Ax)과 이격된 제2축(Bx)을 중심으로 회전하는 회전 풀리(120)로 전송된다. 구체적으로, 타이밍 벨트(130)는 상기 모터 샤프트(115)와 상기 회전 풀리(120)를 함께 커플링하면서 상기 모터 샤프트(115)의 회전을 상기 회전 풀리(120)의 회전으로 변환한다. 따라서, 타이밍 벨트(130) 중에서 제1축(Ax) 근처의 부분은 상기 모터 샤프트(115)와 커플링되고, 타이밍 벨트(130) 중에서 제2축(Bx)을 감싸는 부분은 상기 회전 풀리(120)의 외주면과 커플링된다.

미도시된 카메라 모듈이 장착되는 브라켓(170)은 상기 회전 풀리(120)와 고정 결합되어 상기 회전 풀리(120)와 일체로 회전한다. 따라서, 회전 풀리(120)의 회전에 따라 상기 카메라 모듈도 함께 회전하게 된다.

이때, 탄성 부재(140)는 제1축(Ax)이 상기 제2축(Bx)으로부터 멀어지는 방향으로 바이어스(bias)를 가한다. 도 1 및 도 2에서 탄성 부재(140)는 코일 스프링으로 도시되어 있으나 이에 한하지 않고 텐션(tension)을 가할 수 있는 가요성 부재라면 대체 가능하다. 본 발명에서 탄성 부재(140)가 이와 같은 힘을 모터 샤프트(115)에 가하기 위해서, 바람직한 실시예로서 베이스(150) 및 이동 부재(160)가 사용될 수 있다.

구체적으로, 이동 부재(160)는 상기 모터(110)와 고정적으로 체결되고, 상기 베이스(150) 상에서 상기 베이스(150)에 대해 선회 가능하게 결합된다. 이와 같은 선회 가능한 운동을 위한 구체적인 메커니즘은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다. 결국, 상기 탄성 부재(140)의 일단은 상기 베이스(150)의 일측에 결합되고, 상기 탄성 부재(140)의 타단은 상기 이동 부재(160)의 일측에 결합되어 상기 탄성 부재(140)에 형성된 텐션이 바이어스로 작용될 수 있는 것이다.

이와 같이 이동 부재(160), 베이스(150) 및 탄성 부재(140)의 상호 작용에 의해, 모터 샤프트(115)가 상기 제2축(Bx)에 가까워지는 방향으로 힘을 가하는 상기 타이밍 벨트(130)의 텐션(tension)과, 상기 모터 샤프트(115)가 상기 제2축(Bx)으로부터 멀어지는 방향으로 힘을 가하는 상기 탄성 부재(140)의 바이어스(bias)가 평형을 이루면서 상기 제1축(Ax)과 상기 제2축(Bx) 간의 거리가 적응적(adaptive)으로 조절된다.

다시 도 2를 참조하면, 회전 풀리(120) 및 브라켓(170)의 조립체는 하우징의 하부 케이스(180) 내의 지지 부재(181)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 도 1 및 도 2에서는 하우징의 하부 케이스(180)만 도시되어 있고 하우징의 상부 케이스 등의 기타의 외관 구성은 생략하였다.

전술한 바와 같이, 탄성 부재(140)의 바이어스 하에서 모터 샤프트(115)의 위치를 적응적으로 조절하기 위해, 베이스(150)와 이동 부재(160)가 사용된다. 먼저, 베이스(150)는 상기 카메라 어셈블리(100)의 하우징의 일측에 고정된다. 도 2를 참조하면, 베이스(150)에 형성된 관통홀(157a, 157b)이, 이와 대응되도록 하부 케이스(180)에 형성된 돌기부(187a, 187b)와 결합되면서 베이스(150)가 하우징에 고정될 수 있다. 이러한 돌기부(187a, 187b)는 상기 관통홀(157a, 157b)에 억지 끼워맞춤으로 체결될 수 있지만 이에 한하지 않고 기타 이를 위한 다른 별도의 체결구가 이용될 수도 있음은 물론이다.

도 2에서, 상기 베이스(150)와 상기 이동 부재(160)는 각각 중공부(151, 161)를 포함하고, 각각의 중공부(151, 161)는 서로 대응되는 위치에 형성된다. 이 때, 상기 모터 샤프트(115)는 각각의 중공부(151, 161)를 관통하여 배치된다. 따라서, 각각의 중공부(151, 161)를 관통하여 배치된 모터 샤프트(115)의 단부(115)에 상기 타이밍 벨트(130)가 커플링된다.

도 3은 도 1의 카메라 어셈블리(100)의 평면도이고, 도 4는 이 중에서 베이스(150), 이동 부재(160), 모터(110) 및 탄성 부재(140) 만을 도시한 평면도이다. 여기서, 베이스(150)는 하부 케이스(180)에 대해 상대적인 움직임이 없도록 고정되어 있지만, 상호 일체로 결합된 이동 부재(160) 및 모터(110)는 상기 베이스(180) 상에서 고정축(10)을 중심으로 소정 범위 내에서 선회할 수 있는 구조로 되어 있다.

구체적으로, 고정축(10)은 상기 베이스(150)의 제1 지점(P)에서 상기 이동 부재(160)를 회동 가능하게 결합한다. 이 때, 적어도 하나의 이동축(20: 20a, 20b)은 상기 제1 지점(P)으로부터 이격된 제2 지점(P2)에서 상기 베이스(150)에 결합되고 상기 이동 부재(160) 상에 대응되는 슬롯(30a, 30b)에 수용되어 상기 이동 부재(160)의 슬라이딩 움직임을 지지한다.

바람직하게는, 상기 이동축(20)은 2개의 이동축(20a, 20b)을 포함하고, 상기 슬롯(30)은 2개의 슬롯(30a, 30b)을 포함하며, 상기 2개의 이동축(20a, 20b)이 상기 2개의 슬롯(30a, 30b) 각각에 수용될 수 있다. 이와 같이 이동축 및 슬롯을 2개씩 이용하는 이유는 하나씩만 이용하는 경우에는 상대적인 흔들림(도 4에서 R 방향 흔들림)이 발생할 수 있으므로 이를 고려한 것이다.

상기 고정축(10)을 기준으로 상기 이동 부재(160)가 회전할 때, 상기 이동축(20a, 20b)은 상기 이동 부재(160)의 슬라이딩 움직임을 지지하면서도 상기 슬롯(30a, 30b) 내에서 간섭이 발생하지 않도록 수용될 필요가 있다. 이를 위해, 도 4에서 슬롯(30a, 30b)은 각각 이동축(20a, 20b)을 수용하고 있으며 제1 지점(P)을 중심으로 한 회전 반경(R)에 따른 원주 방향(C)으로 길쭉하게 형성되어 있다. 따라서, 이동 부재(160)가 베이스(150) 상에서 제1 지점(P)을 중심으로 소정 각도만큼 회전하더라도 이동축(20a, 20b)과 슬롯(30a, 30b) 간에는 간섭이 발생하지 않는다.

이상의 도 3 및 도 4에서는 슬롯이 이동 부재(160) 상에 구비되고, 베이스(150)에 이동축이 고정되는 것으로 예시되어 있다. 하지만, 이와 반대로 구현하여 동일한 기능을 갖도록 할 수도 있다. 이러한 다른 실시예에 따르면, 상기 이동축(미도시 됨)을 상기 제2 지점(P2)에서 상기 이동 부재(160)에 결합하고 상기 베이스(150) 상에 대응되는 슬롯(미도시 됨)에 수용하여 상기 이동 부재(160)의 슬라이딩 움직임을 지지하게 구성할 수도 있다.

한편, 탄성 부재(140)의 일단은 이동 부재(160)로부터 돌출된 걸림 돌기(165)에 결합되고 탄성 부재(140)의 타단은 베이스(150)로부터 돌출된 걸림 돌기(155)에 결합되어 있다. 이 때, 상기 베이스(150)의 걸림 돌기(155)는, 상기 이동 부재(160)의 걸림 돌기(165)보다 상기 제2축(Bx)으로부터 먼 쪽에 위치한다. 따라서, 이동 부재(160)가 제1 위치(P1)를 기준으로 시계 방향으로 선회할 때, 즉 모터 샤프트(115)가 제2축(Bx) 방향(도 4의 좌측 방향)으로 이동할 때, 탄성 부재(140)는 신장되면서 텐션(tension)이 작용하게 되는 것이다. 이러한 텐션은 상기 이동을 방해하는 바이어스로서 작용하여 상기 타이밍 벨트(130)의 텐션과 균형을 이루게 된다.

이상의 탄성 부재(140)는 이동 부재(160)와 베이스(150) 사이에서 바이어스로서 텐션을 발생시키도록 구성되어 있으나 이에 한하지 않고, 상기 바이어스로서 압축력을 발생시키도록 구성할 수도 있다. 다만, 탄성 부재(140)를 압축 스프링 형태로 구성하면 좌굴(buckling)의 우려가 있으므로 전자가 보다 바람직하다고 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 부재(160)와 베이스(150)간의 결합관계를 보다 상세히 보여주는 도면이다.

하부 케이스(180)의 돌기(187a, 187b)와 결합되는 관통홀(157a, 157b)가 베이스(150)에 마련된다. 그런데, 관통홀(157a)을 통과한 돌기(187a)의 단부가, 베이스(150)와 대면하는 이동 부재(160)와 간섭을 일으키지 않도록 상기 돌기(187a)의 단부의 크기보다 여유가 있는 관통홀(57)이 이동 부재(160) 상에 형성된다. 여기서 관통홀(157b)을 통과한 돌기(187b)는 그 위에 이동 부재(160)가 위치하지므로 문제가 되지 않는다.

다음으로, 적어도 하나의 체결구(40)는 이동 부재(160)에 형성된 관통홀(164)을 관통하여 모터(110)와 결합됨으로써 모터(110)는 이동 부재(160) 상에 완전히 고정된다. 그런데, 상기 적어도 하나의 체결구(40)의 헤드(도 8의 41 참조)는 상기 베이스(150) 상에서 여유(clearance)(도 8의 154 참조)를 갖는 관통공(153) 내에 수용됨으로써, 상기 이동 부재(160)의 선회 움직임을 방해하지 않으면서도 상기 베이스(150)와 상기 이동 부재(160) 간의 면대면 밀착을 보장한다. 만약 이러한 여유를 갖는 관통공(153)이 없으면 체결구(40)의 헤드(41)의 두께로 인해 이동 부재(160)와 베이스(150)는 상호 간에 밀착될 수 없을 것이다. 또한, 상기 관통공(153)의 여유(154)가 없다면 이동 부재(160)의 선회 움직임이 상기 관통공(153)과 체결구(40)의 헤드(41) 간의 간섭으로 인해 방해를 받게 될 것이다.

또한, 전술한 바와 같이 고정축(10)을 결합하기 위한 이동 부재(160)의 관통홀(50)과 베이스(150)의 관통홀(55)이 각각 구비되고, 이동축(20a, 20b)을 결합하기 위한 이동 부재(160)의 슬롯(30a, 30b)과 베이스의 관통홀(35a, 35b)이 각각 구비된다. 마지막으로, 이동 부재(160)의 일측에 형성된 걸림 돌기(165)와 베이스(150)의 일측에 형성된 걸림 돌기(155)는 탄성 부재(140)의 양단과 결합된다.

도 6는 도 3의 카메라 어셈블리(100)에서 하부 케이스(180)를 제거하고 E 방향으로 바라본 도면이고, 도 7은 도 6를 수직 방향으로 절단한 종단면도이다.

모터 샤프트(115)는 모터(110)로부터 제1축(Ax) 방향으로 연장되어 있으며, 그 단부에는 타이밍 벨트(130)와 결합하기 위한 피니언(pinion)(111)이 형성되어 있다. 이러한 피니언(111)의 회전은 타이밍 벨트(130)를 회전시키고 상기 타이밍 벨트(130)와 맞물려 있는 회전 풀리(120)가 이에 따라 회전하게 된다. 이 때, 피니언(111)의 직경은 회전 풀리(120)의 직경보다 상당히 작기 때문에 그 직경 간의 비율만큼 감속 및 토크 증대가 이루어진다. 이러한 회전 풀리(120)의 회전은 미도시된 회전 감지 센서에 의해 그 크기가 감지되고 미도시된 모터 컨트롤러에 의해 그 회전의 제어도 이루어질 수 있다.

도 7을 참조하면, 이동 부재(160)를 베이스(150)에 대해 선회 가능하게 결합하는 고정축(10) 및 이동축(20)은 예를 들어 핀으로 구성될 수 있으며, 각각의 핀은 이동 부재(160)와 베이스(150) 이외의 다른 구성요소와는 접촉하지 않도록 배치될 수 있다. 상기 고정축(10) 및 이동축(20), 특히, 상기 고정축(10)을 형성하는 핀의 헤드(H)는 상기 베이스(150) 상에 위치하는 상기 이동 부재(160)보다 높게 위치한다. 따라서, 상기 고정축(10)이 상기 베이스(150)에 완전히 체결되더라도 상기 이동 부재(160)가 상기 고정축(10)을 기준으로 상기 베이스(150)에 대해 회동하는 것을 허용한다.

도 8은 도 1의 카메라 어셈블리(100)에서 하부 케이스(180)를 제거하고 하방에서 바라본 저면도이다. 도 8을 참조하면, 제1축(Ax)을 이루는 모터 샤프트(115)의 단부에는 피니언(111)이 형성되고, 상기 타이밍 벨트(130)의 내면에 형성된 쓰레드(thread)(131)가 상기 피니언에 커플링된다. 마찬가지로 상기 타이밍 벨트(130)의 내면에 형성된 쓰레드(131)는 회전 풀리(120)의 외주면에 형성된 나사산(도 2의 121)에도 커플링된다.

이 때, 이동 부재(160)와 베이스(150) 사이에 설치된 탄성 부재(140) 로부터 발생된 바이어스(F1)는 타이밍 벨트(130)에 형성된 텐션(T)과 균형을 이룬다. 만약 어떠한 이유로 이러한 균형이 깨어지면, 제1축(Ax)과 제2축(Bx) 간의 거리가 자동적으로 조절됨으로써 재차 균형이 이루어지게 된다.

예를 들어, 타이밍 벨트(130)의 텐션이 과대한 경우에는 상기 탄성 부재(140)의 바이어스보다 커지므로 상기 모터 샤프트(115) 내지 제1축(Ax)은 제2축(Bx) 쪽으로 이동하게 되고 결과적으로 타이밍 벨트(130)의 텐션(T)이 감소한다. 반대로, 타이밍 벨트(130)의 텐션이 과소한 경우에는 상기 탄성 부재(140)의 바이어스가 커서 상기 모터 샤프트(115) 내지 제1축(Ax)은 제2축(Bx)에서 멀어지는 쪽으로 이동하게 되고 이에 의해 타이밍 벨트(130)의 텐션(T)이 감소하게 된다. 따라서, 상기 탄성 부재(140)가 갖는 고유의 바이어스를 적절한 값으로 설정하면 부품의 치수나 조립 오차, 편심 등의 요인에도 불구하고 타이밍 벨트(130)의 텐션을 일정하게 유지할 수 있는 것이다.

구체적인 설계에 있어서, 타이밍 벨트(130)의 텐션(T)이 원하는 범위로 유지해주는 탄성 부재(140)의 바이어스(F1)는 힘의 균형식을 통해 얻어질 수 있다. 먼저, 타이밍 벨트(130)에 가해지는 텐션을 T라고 하고, 모터 샤프트(115)의 반력을 F2라고 하면 다음의 수학식 1이 만족한다.

[수학식 1]

여기서,

는 모터 샤프트(115)를 당기는 타이밍 벨트의 두 부분이 이루는 각도이다.

또한, 고정축(10)을 중심으로 한 토크의 균형식을 통해 다음의 수학식 2와 같이 F1을 F2로 표현할 수 있다.

[수학식 2]

수학식 1 및 2를 결합하면 결국 다음의 수학식 3과 같이 F1을 T1으로 표현할 수 있다.

[수학식 3]

결과적으로 수학식 3에 따르면 희망하는 타이밍 벨트(130)의 텐션(T)이 주어질 때, 탄성 부재(140)의 텐션 즉, 바이이스를 설계할 수 있게 된다. 실험을 통해 알려진 바로는, 모터(110)의 정지시에 흔들림을 방지하기 위해서는 타이밍 벨트(130)의 텐션(T)은 모터(110)의 최대 구동력의 1.3 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Ax: 제1축 Bx: 제2축
10: 고정축 20: 이동축
30: 슬롯 40: 체결구
100: 카메라 어셈블리 110: 모터
115: 모터 샤프트 111: 피니언
120: 회전 풀리 130: 타이밍 벨트
140: 탄성 부재 150: 베이스
160: 이동 부재 170: 브라켓
180: 하부 케이스

Claims

구동력을 발생시키는 모터;
상기 모터로부터 연장되는 제1축을 형성하고 상기 모터의 구동력에 의해 회전하는 모터 샤프트;
상기 제1축과 이격된 제2축을 중심으로 상기 모터 샤프트의 회전에 따라 회전하는 회전 풀리;
상기 모터 샤프트와 상기 회전 풀리를 함께 커플링하면서 상기 모터 샤프트의 회전을 상기 회전 풀리의 회전으로 전달하는 벨트;
상기 회전 풀리 상에 결합되어 상기 회전 풀리가 회전할 때 상기 회전 풀리와 함께 회전하는 카메라 모듈; 및
상기 모터 샤프트가 상기 제2축으로부터 멀어지는 방향으로 바이어스를 가하는 탄성 부재를 포함하되,
상기 모터 샤프트가 상기 제2축에 가까워지는 방향으로 힘을 가하는 상기 벨트의 텐션(tension)과, 상기 모터 샤프트가 상기 제2축으로부터 멀어지는 방향으로 힘을 가하는 상기 탄성 부재의 바이어스(bias)가 평형을 이루면서 상기 제1축과 상기 제2축 간의 거리가 적응적(adaptive)으로 조절되는, 카메라 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 카메라 어셈블리의 하우징의 일측에 고정되는 베이스; 및
상기 모터와 고정적으로 체결되고, 상기 베이스 상에서 상기 베이스에 대해 선회 가능하게 결합되는 이동 부재를 더 포함하는, 카메라 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 베이스의 제1 지점에서 상기 이동 부재를 회동 가능하게 결합하는 고정축; 및
상기 제1 지점으로부터 이격된 제2 지점에서 상기 베이스에 결합되고 상기 이동 부재 상에 대응되는 슬롯에 수용되어 상기 이동 부재의 슬라이딩 움직임을 지지하는 이동축을 더 포함하는, 카메라 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 베이스의 제1 지점에서 상기 이동 부재를 회동 가능하게 결합하는 고정축; 및
상기 제1 지점으로부터 이격된 제2 지점에서 상기 이동 부재에 결합되고 상기 베이스 상에 대응되는 슬롯에 수용되어 상기 이동 부재의 슬라이딩 움직임을 지지하는 이동축을 더 포함하는, 카메라 어셈블리.
제3항에 있어서,
상기 고정축을 기준으로 상기 이동 부재가 회전할 때, 상기 이동축은 상기 이동 부재의 슬라이딩 움직임을 지지하면서도 상기 슬롯 내에서 간섭이 발생하지 않도록 수용되는, 카메라 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 이동축은 2개의 이동축을 포함하고, 상기 슬롯은 2개의 슬롯을 포함하며,
상기 2개의 이동축이 상기 2개의 슬롯 각각에 수용되는, 카메라 어셈블리.
제3항에 있어서,
상기 탄성 부재의 일단은 상기 베이스의 일측에 결합되고, 상기 탄성 부재의 타단은 상기 이동 부재의 일측에 결합되어 상기 탄성 부재에 텐션(tension)이 작용하는, 카메라 어셈블리.
제7항에 있어서,
상기 탄성 부재의 일단이 결합되는 상기 베이스의 일측은, 상기 탄성 부재의 타단이 결합되는 상기 이동 부재의 일측보다 상기 제2축으로부터 먼 쪽에 위치하는, 카메라 어셈블리.
제3항에 있어서,
상기 베이스와 상기 이동 부재는 각각 중공부를 포함하고, 각각의 중공부는 서로 대응되는 위치에 형성되며,
상기 모터 샤프트는 각각의 중공부를 관통하여 배치되는, 카메라 어셈블리.
제9항에 있어서,
상기 각각의 중공부를 관통하여 배치된 모터 샤프트의 단부에 상기 벨트가 커플링되는, 카메라 어셈블리.
제10항에 있어서,
상기 모터 샤프트의 단부에 피니언이 형성되고,
상기 회전 풀리의 외주면에 나사산이 형성되어,
상기 벨트의 내면에 형성된 쓰레드가 각각 상기 피니언 및 상기 나사산에 커플링되는, 카메라 어셈블리.
제3항에 있어서, 상기 고정축의 헤드는
상기 베이스 상에 위치하는 상기 이동 부재보다 높게 위치하여, 상기 고정축이 상기 베이스에 완전히 체결되더라도 상기 이동 부재가 상기 고정축을 기준으로 상기 베이스에 대해 회동하는 것을 허용하는, 카메라 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 모터와 상기 이동 부재를 고정적으로 체결하는 적어도 하나의 체결구를 더 포함하되,
상기 적어도 하나의 체결구의 헤드는 상기 베이스에 여유(clearance)를 갖는 관통공 내에 수용됨으로써, 상기 이동 부재의 선회 움직임을 방해하지 않으면서도 상기 베이스와 상기 이동 부재 간의 밀착을 보장하는, 카메라 어셈블리.