KR20230155680A - 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치 - Google Patents

Abstract

배터리 등의 설치를 위해서 배터리를 승강시키는 장치에 있어서, 배터리 장착 위치의 가변이 가능하고, 가변 후 디폴트 위치 복귀 시, 초기 위치로 정확하게 복귀 가능하도록 하여, 승강 장치의 관리 및 구동 정밀성이 확보될 수 있도록 하는 기술을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치는, 제1 베이스; 제1 베이스의 상면에 이격 배치된 제2 베이스; 제1 베이스와 제2 베이스 사이를 지지하면서 상기 제2 베이스를 승강시키는 승강 수단; 제2 베이스에 형성된 슬릿 라인을 통하여 승강 수단과 연결되면서 제2 베이스의 상면에 배치되며, 승강 수단의 승강에 따라서 제2 베이스의 승강 방향을 z 축으로 설정 시, z 축과 직교되며 서로 직교하는 x 및 y 축 상의 2차원 위치 중 어느 한 축 상의 위치가 변동되는 제3 베이스; 및 제3 베이스의 위치에 의하여 변경되는 영역인 가변 영역 내에서 2차원 이동이 가능하도록 제2 베이스 및 제3 베이스의 상면에 설치되고 배터리가 상면에 탑재되는 이동 플레이트;를 포함하고, 가변 영역은 제2 베이스의 하강 시 제3 베이스의 제2 베이스에 대한 상대 위치에 따라서 최소화되어, 최소화된 가변 영역에서 이동 플레이트는 디폴트 위치에 고정되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치{BATTERY LIFTING DEVICE WITH INITIAL POSITION RETURN FUNCTION WHEN REPLACING THE BATTERY}

본 발명은 자동차 하부에 교체 가능하도록 설치되는 배터리 등의 설치를 위해서 배터리를 승강시키는 배터리 교체용 승강 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 배터리 장착 위치의 가변이 가능하고, 가변 후 디폴트 위치 복귀 시, 초기 위치로 정확하게 복귀 가능하도록 하여, 승강 장치의 관리 및 구동 정밀성이 확보될 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

전기차는 1회 충전 시 구동 가능한 거리가 가장 중요한 요소로 지적되고 있다. 이는, 전기차에 탑재되어 구동력을 제공하는 배터리의 용량의 문제와 함께 충전에 오랜 시간이 소요되는 문제에서 기인한다. 즉, 1회 충전 시 소요되는 시간이 매우 길기 때문에, 1회 충전 시의 구동 거리가 전기차의 기능을 판단하는 데 있어서 중요한 요소가 되는 것이다.

이러한 문제를 완전하게 해결하기 위해서, 최근에는 전기 승용차뿐 아니라, 중장비나 산업용 장비에 있어서 전기 구동식의 장비에 대해서, 배터리를 교체할 수 있는 기술이 개발되어 상용화되고 있다. 즉, 상시 충전소에서는 교체용 배터리를 충전하고, 충전소 또는 가정에서 교체용 배터리를 탑재된 배터리와 교체 시, 배터리의 충전에 소요되는 시간이 전기차의 정비 요소에 있어서 문제가 되지 않기 때문이다.

이러한 전기차 등의 구동 기기에 대한 배터리 교체는 주로 피트(Pit)에 장비를 위치시키고, 저면에 부착된 배터리를 교체하는 방식으로 이루어지고 있다. 이러한 기존의 기술로서, 예를 들어 한국실용신안출원 제20-2016-0006375호 등에서는, 배터리 교체를 위해서 배터리를 상하로 승강시킬 수 있는 기술을 게시하고 있다. 특히 해당 선행기술에서는, 배터리의 교체 시, 피트 등에 위치되는 장비의 종류나 장비의 위치 상태에 따라서 상하좌우 2차원 적으로 가변될 수 있는 배터리 교체 위치에 적응되도록, 승강장치에서 배터리를 2차원 이동 가능하도록 하는 기술을 제시하고 있다.

그러나 이러한 선행기술의 경우, 배터리를 2차원 상에서 이동시킬 수 있는 장점은 있으나, 2차원 상에서 이동 후, 초기 위치로 복귀 시, 2차원 상으로 이동된 배터리 교체용 플레이트 등이 복귀 시 다른 구성과 2차원 이동된 상태에 의하여 걸림 등이 발생하여, 초기 위치로 완전히 복귀가 되지 않는 큰 문제점이 있다. 이러한 복귀 기능에 있어서는 작업자가 직접 초기 위치로 플레이트 등을 이동해야 하는데 이는 정밀성 등에서 큰 문제가 되고 있다.

이에 본 발명은, 배터리 교체용 승강 장치에 있어서 배터리의 교체 위치를 조절하기 위하여 배터리의 2차원 이동이 가능한 동시에, 최초 디폴트 상태로 복귀 시, 자동으로 초기 2차원 위치로 자동으로 배터리를 지지하는 플레이트가 매우 정확하게 복귀하도록 하는 새로운 기술 및 구조를 제시하여, 승강 장치의 관리 및 구동 정밀성이 확보될 수 있도록 하는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치는, 제1 베이스; 상기 제1 베이스의 상면에 이격 배치된 제2 베이스; 상기 제1 베이스와 상기 제2 베이스 사이를 지지하면서 상기 제2 베이스를 승강시키는 승강 수단; 상기 제2 베이스에 형성된 슬릿 라인을 통하여 상기 승강 수단과 연결되면서 상기 제2 베이스의 상면에 배치되며, 상기 승강 수단의 승강에 따라서 상기 제2 베이스의 승강 방향을 z 축으로 설정 시, 상기 z 축과 직교되며 서로 직교하는 x 및 y 축 상의 2차원 위치 중 어느 한 축 상의 위치가 변동되는 제3 베이스; 및 상기 제3 베이스의 위치에 의하여 변경되는 영역인 가변 영역 내에서 상기 2차원 이동이 가능하도록 상기 제2 베이스 및 상기 제3 베이스의 상면에 설치되고 배터리가 상면에 탑재되는 이동 플레이트;를 포함하고, 상기 가변 영역은 상기 제2 베이스의 하강 시 상기 제3 베이스의 상기 제2 베이스에 대한 상대 위치에 따라서 최소화되어, 최소화된 가변 영역에서 상기 이동 플레이트는 디폴트 위치에 고정되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 승강 수단은, 상하 승강 수단과, 서로 X 자로 교차되는 두 개의 지지 다리 한 쌍을 포함하며, 두 개의 지지 다리 중 하나의 지지 다리인 가변 지지 다리 한 쌍이 상기 제2 베이스에 y 축으로만 이동 가능하도록 고정되면서 상기 슬릿 라인을 통하여 상기 제3 베이스에 연결됨으로써, 상기 상하 승강 수단에 의한 제2 베이스의 승강에 따라서 상기 X 자로 교차된 지지 다리의 상단측의 y 축 상의 거리가 가변됨에 따라 상기 가변 지지 다리에 의하여 상기 제3 베이스가 y 축으로 이동되도록 구성되는 것이 가능하다.

상기 이동 플레이트의 저면에는 하부로 돌출된 돌출핀이 형성되어 있고, 상기 제2 베이스에는 상기 돌출핀이 삽입되는 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 제3 베이스의 일부 프레임은 상기 제3 베이스의 이동에 따라서 상기 관통홀을 가리는 영역이 가변되는 가림 프레임을 형성하여, 상기 가변 영역은, 상기 가림 프레임이 상기 관통홀을 가림에 따라서 가변되는 관통홀 내의 상기 돌출핀의 상기 2차원 이동이 가능한 영역인 것이 가능하다.

상기 가림 프레임은, 상기 제3 베이스의 바디에 고정되어 y 축 이동 시 상기 관통홀의 일부를 가리도록 하는 제1 가림 프레임; 상기 제3 베이스의 바디에 힌지 이동 가능하도록 결합되어 힌지 이동 시 상기 관통홀의 일부를 가리도록 하는 제2 가림 프레임; 및 상기 제2 가림 프레임에 외력을 부여하는 프레임 지지부;를 포함하여, 상기 제3 베이스가 상기 제2 베이스의 상승에 의하여 y 축 이동 시, 상기 제2 가림 프레임이 프레임 지지부에 포함된 탄성체의 탄성 복원력에 의하여 상기 제1 가림 프레임과 멀어지면서 상기 관통홀을 가리는 영역이 감소되도록 하고, 상기 제3 베이스가 상기 제2 베이스의 하강에 의하여 y 축 이동 시, 상기 제2 가림 프레임이 상기 프레임 지지부에 포함된 고정 지지체에 의하여 y 축 방향의 외력을 받으면서 상기 제1 가림 프레임에 근접하면서 상기 관통홀을 가리는 영역이 증가되도록 하는 것이 가능하다.

상기 이동 플레이트는, 상기 관통홀과 상기 가림 프레임에 의하여 결정되는 상기 가변 영역에 삽입된 돌출핀에 의하여 가변 영역 상에서 2차원 이동이 가능하고, 2차원 이동 후 상기 제2 베이스와의 자력에 의하여 상기 제2 베이스와 고정되어 탑재된 배터리의 위치를 고정하도록 하는 것이 가능하다.

상기 이동 플레이트와 상기 제2 베이스의 자력 결합은 상기 제2 베이스에 형성된 전자석 고정 장치에 의하여 이루어지는 것이 가능하다.

상기 전자석 고정 장치는, 외부 입력 수단의 입력에 의하여 자력의 생성이 제어되는 것이 가능하다.

상기 이동 플레이트의 하면 중 상기 돌출핀이 형성된 영역 이외의 다수의 영역에는 상기 제2 베이스와의 이격 거리보다 작되 상기 제3 베이스와의 이격 거리보다 큰 높이의 서브 돌출핀이 형성되어 있고, 상기 제3 베이스의 상기 서브 돌출핀이 위치되는 영역에는 상기 가변 영역의 변경에 대응되는 상기 서브 돌출핀의 이동 가능 영역을 가이드하는 가이드 프레임이 형성되어 있는 것이 가능하다.

본 발명에 의하면, 지지 다리에 의하여 승강 시 제3 베이스가 이동하면서, 이동 플레이트의 저면에 부착된 돌출 핀이 제2 베이스의 관통홀에 삽입된 상태에서 제3 베이스의 가림 프레임에 의하여 돌출 핀이 관통홀 내부에서 이동될 수 있는 가변 영역이 상승 시 증가되고, 하강 시 감소되어, 교체를 위해서 가장 상승한 상태에서는 가변 영역 내부에서 돌출 핀의 이동 영역만큼 이동 플레이트를 2차원 이동이 가능하도록 하는 한편, 교체 후 가장 하강한 상태에서는 가변 영역이 완전히 최소화되면서 돌출 핀에 압력을 가하여 이동 플레이트를 강제 이동시켜, 최초의 위치로 자동으로 이동 플레이트가 이동되도록 한다.

이에 의하면, 이동 플레이트를 어떤 위치에 이동시키더라도, 교체 후 복귀 시 매우 정밀하게 최초의 2차원 상의 위치로 이동 플레이트가 자동으로 복귀되기 때문에, 작업자가 직접 이동 플레이트를 디폴트 위치로 이동시킬 필요가 없고, 매우 정밀하게 이동 플레이트의 이동이 제어되는 효과가 있다. 이에 의하여, 승강 장치의 관리 및 구동 정밀성이 확보될 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치의 좌우 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따른 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치의 분리 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 최대 상승 시의 배터리 승강 장치의 상태를 설명하기 위한 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 최대 상승 시의 배터리 승강 장치의 상태를 설명하기 위한 평단면도.
도 6은 도 5의 B 영역에 대한 확대도.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 최대 하강 시의 배터리 승강 장치의 상태를 설명하기 위한 측면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 최대 하강 시의 배터리 승강 장치의 상태를 설명하기 위한 평단면도.
도 9는 도 8의 C 영역에 대한 확대도.

이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.

본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치의 좌우 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따른 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치의 분리 사시도, 도 4는 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 최대 상승 시의 배터리 승강 장치의 상태를 설명하기 위한 측면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 최대 상승 시의 배터리 승강 장치의 상태를 설명하기 위한 평단면도, 도 6은 도 5의 B 영역에 대한 확대도, 도 7은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 최대 하강 시의 배터리 승강 장치의 상태를 설명하기 위한 측면도, 도 8은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 최대 하강 시의 배터리 승강 장치의 상태를 설명하기 위한 평단면도, 도 9는 도 8의 C 영역에 대한 확대도이다. 한편 이하의 설명에 있어서, 도면에 기재된 사항은 본 발명의 각 구성의 기능을 설명하기 위하여 일부의 구성이 생략되거나, 과하게 확대 또는 축소되어 도시되어 있으나, 해당 도시 사항이 본 발명의 기술적 특징 및 권리범위를 한정하는 것은 아닌 것으로 이해됨이 당연할 것이다.

또한 이하의 설명에 있어서 하나의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시에 참조되어 설명될 것이다.

상술한 도면들을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치(이하 '본 발명의 장치'라 함)는, 먼저 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 제1 베이스(10), 제2 베이스(20), 승강 수단(30), 제3 베이스(40) 및 이동 플레이트(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1 베이스(10)는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 후술하는 모든 구성들이 설치되는 베이스 판으로서의 기능을 수행하는 구조로서, 제1 베이스(10)의 저면은 일종의 본체 케이스가 결합될 수 있다. 즉 본체 케이스에 제1 베이스(10)를 통하여 본 발명의 장치의 모든 구성이 설치되는 것으로 이해될 것이다. 도면들에 도시된 바와 같이 제1 베이스(10)에는 승강 수단(30)의 각 구성이 설치될 수 있고, 특히, 상하 승강 수단(33)으로서의 유압식 피스톤 장치가 설치될 시, 이에 대한 구동력을 부여하는 구동부와 함께 본 발명의 장치를 구성하는 다수의 구성들에 대한 구동을 제어하는 프로세서 등이 설치될 수 있다. 본 발명에서는 후술하는 바와 같이 본 발명의 장치의 구동에 있어서, 전자석(23) 및 상하 승강 수단(33)의 구동만을 통하여 모든 구성요소의 구동이 이루어지는 데 그 특징이 있어, 상술한 프로세서 등은 전자석(23)과 상하 승강 수단(33)의 구동을 중점적으로 제어하는 기능을 수행하는 것으로 이해될 것이다.

제2 베이스(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 이동 플레이트(50)에 의하여 덮여지는 구성으로서 제1 베이스(10)의 상면에 승강 수단(30)을 통하여 지지되면서 이격 배치된 구성이다. 제2 베이스(20)의 핵심 구성들은 후술하는 슬릿 라인(22) 및 전자석(23)으로서, 이를 통하여 이동 플레이트(50)의 초기 위치 복귀 및 배터리 위치 조절을 위한 위치 변경 및 고정이 가능하도록 구성된다.

승강 수단(30)은 제1 베이스(10)와 제2 베이스(20) 사이를 지지하면서 제2 베이스를 상하로 승강시키는 기능을 수행한다. 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이 상하, 즉 지면으로부터 상하로 이동되는 방향을 z 축으로 하는 3축계를 가정할 때, z 축으로 제2 베이스(20)를 포함하여 제2 베이스(20)에 의하여 지지되는 제3 베이스(40) 및 이동 플레이트(50)를 함께 상하로 이동시키는 기능을 수행하게 된다.

한편 제3 베이스(40)는 특히 본 발명의 핵심적인 구성으로서, 이동 플레이트(50)의 상기 3축계에서 x, y축 이동, 즉 2차원 이동이 가능하도록 하는 영역을 한정하는 동시에, 제2 베이스(20)와 함께 하강하면서 이동 플레이트(50)의 이동이 가능하게 하는 영역을 점차 감소시켜, 최저점으로 하강 시 초기 위치로 이동 플레이트(50)의 이동을 복귀하도록 하기 위한 구성이다.

구체적으로, 제3 베이스(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 제2 베이스(20)에 y 축 방향으로 형성된 슬릿 라인(22)을 통하여 승강 수단(30)과 힌지로 고정 연결되면서 제2 베이스(@0)의 상면에 배치된다. 이에 의하여, 승강 수단(30)의 승강에 따라서 제2 베이스(20)의 승강 방향을 z 축으로 설정한 경우에, z 축과 직교되며 서로 직교하는 x 및 y 축 상의 2차원 위치 중 어느 한 축 상의 위치, 바람직하게는 슬릿 라인(22)의 형성 방향인 y축 방향으로의 위치가 변동된다. 즉 제2 베이스(20)가 승강됨에 따라서 제3 베이스(40)의 y 축 방향의 위치가 변동된다.

이동 플레이트(50)는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 제3 베이스(40)의 위치에 의하여 변경되는 영역인 가변 영역 내에서 x 및 y축의 2차원 이동이 가능하도록 제2 베이스(20) 및 제3 베이스(40)의 상면에 설치되고 배터리가 상면에 탑재되는 배터리 지지용 플레이트를 지칭한다. 바람직하게는 후술하는 바와 같이 제2 베이스(20)에 형성된 전자석 고정 장치(23)에 의하여 제2 베이스(20)의 상면에 접촉되도록 배치되며, 제3 베이스(30)의 상면과는 이격되도록 배치되며, 상술한 바와 같이 제3 베이스(30)의 y 축 이동에 따라서 x 및 y 축의 2차원 이동이 가능한 영역이 가변된다.

이때 상술한 가변 영역은 이동 플레이트(50)가 작업자가 손잡이(51)를 통하여 이동 플레이트(50)에 외력을 가하여 x 및 y 축으로의 2차원 이동이 가능한 영역을 지칭하며, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 도 4의 상태와 같이 제2 베이스(20)가 가장 상승 시 가장 크고, 이로부터 제2 베이스(20)의 하강에 따라서 제3 베이스(40)의 제2 베이스(20)에 대한 상대 위치, 바람직하게는 y 축 방향의 위치에 따라서 감소하면서 가장 하강 시 도 7에 도시된 바와 같은 상태에서 최소화되도록 한다.

이때 가변 영역의 최소화 상태에서는 이동 플레이트(50)의 이동이 완전히 제한되도록 하되, 그 위치는 디폴트 위치, 즉 초기 세팅된 위치로 고정되도록 설정된다. 이에 의하여, 가변 영역이 점차 제2 베이스(20)의 하강에 따라서 감소되면서 이동 플레이트(50)가 자동으로 상술한 디폴트 위치로 복귀하도록 이동이 강제 제어됨에 따라서, 매우 정밀하게 작업자의 별도 이동 없이도 이동 플레이트(50)가 초기 작업이 가능한 초기 위치로 복귀하도록 하여, 승강 장치의 관리 및 구동 정밀성이 확보될 수 있는 효과가 기대되는 것이다.

본 발명에서는 구체적으로 상술한 바와 같이 승강 수단(30)의 구동에 따라서 제3 베이스(40)가 제2 베이스(20)에 대한 상대적인 y 축 위치가 가변되도록 하면서 상술한 가변 영역이 변경되도록 하는 데 그 특징이 있다.

이를 위해서 먼저 승강 수단(30)은 구체적으로 도 1 내지 3에 도시된 바와 같은 구체적인 구성을 포함할 수 있다. 상기 도면들에 도시된 바와 같이 승강 수단(30)에는 교차점(34)을 통하여 서로 힌지 이동되도록 구성되면서 X 자로 교차되는 두 개의 지지 다리(31, 32) 한 쌍 및 상하 승강 수단(33)을 포함할 수 있다. 추가적으로 제1 베이스(10)에 설치된 다리 이동 가이드 레일(35)이 포함될 수 있다.

이때, 두 개의 지지 다리(31, 32) 중, 하나의 지지 다리인 가변 지지 다리(31)의 x 축 방향의 한 쌍은, 제2 베이스(20)에 대해서 y 축 방향(d3)으로만 이동 가능하도록 슬릿 라인(22)을 통하여 고정되면서 제3 베이스(40)에 힌지 연결된다.

한편 다른 지지 다리(32)의 x 축 방향의 한 쌍은, 제1 베이스(10)에 대해서 y 축으로만 이동 가능하도록 상술한 다리 이동 가이드 레일(35)에 휠을 통하여 고정됨으로써, 31 다리의 이동에 따라서 32 다리가 함께 y 축 방향(d1)으로 이동되도록 구성된다.

이에 의하면, 상하 승강 수단(33)으로부터 d2 방향의 이동력이 부여됨에 의하여 제2 베이스(20)가 z 축으로 상하 승강되는 경우, 상술한 제2 베이스(20)가 지지 다리(31, 32)의 y 축 이동과 함께 각 지지 다리(31, 32) 사이가 교차점(34)에 의하여 상대 회동되면서 제2 베이스(20)가 평형을 유지하면서 승강되도록 한다. 이와 동시에, 슬릿 라인(22)을 통하여, 지지 다리(31)의 최상단측이 y 축 이동함과 함께 이에 연결된 제3 베이스(40)가 함께 y 축으로 이동하게 되는 것이다.

즉 도 4 및 7을 비교 시 확인할 수 있는 바와 같이, 상하 승강 수단(33)에 의한 제2 베이스(20)의 승강에 따라서 X 자로 교차된 지지 다리(31, 32)의 상단측의 y 축 상의 거리(dy)가 가변됨에 따라 제2 베이스(20)에 힌지 고정된 지지 다리(32) 한 쌍이 아닌 슬릿 라인(22)을 통하여 y 축 이동되는 가변 지지 다리(31)에 의하여 제3 베이스(40)가 y 축으로 이동되도록 구성된다.

본 발명에서는 상술한 바와 같이 제2 베이스(20)의 승강에 따라서 제3 베이스(40)가 y 축으로 이동됨에 따라서 상술한 가변 영역이 가변되도록 한다. 이를 위하여, 본 발명에서는 도 3 내지 9에 도시된 바와 같은 구체적인 구성이 포함될 수 있다.

구체적으로 상술한 도면들에 도시된 바와 같이 이동 플레이트(50)의 저면에는 하부, 즉 저부(지면 방향)으로 돌출된 돌출핀(52)이 형성될 수 있다. 이에 대응되어, 제2 베이스(20)에는 돌출핀(52)이 삽입되는 관통홀(21)이 형성된다. 이에 대응되어 제3 베이스(40)는 관통홀(21)을 일부 가릴 수 있도록 하는 가림 프레임(411, 412)이 형성되는데, 이때 가림 프레임(411, 412)은 제3 베이스(40)의 이동에 따라서 관통홀(21)을 가리는 영역이 가변되는 제3 베이스(40)를 구성하는 일부 프레임을 지칭한다. 이때 가변 영역은, 가림 프레임(411, 412)이 관통홀(21)을 가림에 따라서 가변되는 관통홀(21) 내의 돌출핀(52)의 x 축 및 y 축의 2차원 이동이 가능한 영역을 의미함은 상술한 바와 같다.

이때 제3 베이스(40)의 이동에 따라서 가변 영역이 가변됨은 도 4 내지 9에 구체적으로 도시되어 있다. 상술한 도면들에 도시된 바와 같이 가림 프레임(411, 412)은 제1 가림 프레임(411)과 제2 가림 프레임(412)을 포함한다. 추가적으로 프레임 지지부(413, 415)를 포함한다.

제1 가림 프레임(411)은 도면들에 도시된 바와 같이 제3 베이스(40)의 프레임 바디에 고정되어 y 축 이동 시 도 9에 도시된 바와 같이 관통홀(21)의 일부를 가리도록 구성된다. 제2 가림 프레임(412)은 제1 가림 프레임(411)과 힌지부(414)에 의하여 고정됨으로써 제3 베이스(40)의 바디에 힌지 이동 가능하도록 결합된다. 이에 의하여 힌지 이동 시, 도 6 및 9를 비교함에 따라서 확인할 수 있는 바와 같이, 힌지 이동 시 관통홀(21)의 일부를 가리도록 한다.

프레임 지지부(413, 415)는, 탄성부(413)와 고정 지지체(415)를 포함하여 이루어지며, 제3 베이스(40)의 이동에 따라 제2 가림 프레임(412)에 외력을 부여하는 구성이다.

이에 의하면, 도 6 및 9를 비교함에 따라서 확인할 수 있는 바와 같이, 제3 베이스(40)가 제2 베이스(20)의 상승에 의하여 y 축 이동 시, 제2 가림 프레임(412)이 프레임 지지부에 포함된 탄성체(413)의 탄성 복원력에 의하여 제1 가림 프레임(414)과 멀어지면서 관통홀(21)을 가리는 영역이 감소되도록 한다. 물론 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 도 4의 상태, 즉 지지 다리(31, 32)의 최상단측의 거리(dy)가 가장 가까운 상태에서, 제3 베이스(40)는 완전히 바디 프레임 사이에 수용되어, 제1 가림 프레임(411) 및 제2 가림 프레임(412)에 의하여 관통홀(21)이 전혀 가려지지 않은 상태로서, 이때 이동 플레이트(50)는 돌출핀(52)이 관통홀(21)에 삽입된 상태에서 관통홀(21)의 전 영역을 가변 영역으로 하여 x 및 y 축의 2차원 이동이 가능한 상태로 구성될 수 있다.

한편, 반대로 도 7에 도시된 바와 같이, 제3 베이스(40)가 제2 베이스(20)의 하강(dz1)에 의하여 y 축 이동 시, 도 8 및 9에 도시된 바와 같이 제2 가림 프레임(412)과 제1 가림 프레임(411)이 관통홀(21)을 향하여 이동되면서, 상기 프레임 지지부에 포함된 고정 지지체(414)에 의하여 y 축 방향(d4)의 외력을 받으면서 힌지부(414)에 의하여 제1 가림 프레임(411)과 상대 회전하면서 제1 가림 프레임(411)에 근접하면서 도 9에 도시된 바와 같이 관통홀(21)을 가리는 영역이 증가되도록 한다. 이때 관통홀(21)이 노출된 영역(A1)이 가변 영역으로서, 돌출핀(52)이 삽입된 상태에서 이에 의하여 이동 플레이트(50)가 A1 영역 내로 강제 이동됨에 따라서 이동 플레이트(50)의 x 및 y 축의 초기 위치로 강제 복귀되는 것이다.

한편, 도 1, 도 5 및 8에 도시된 바와 같이 이동 플레이트(50)의 저면에는 상술한 돌출핀(52) 이외에, 서브 돌출핀(53, 54)이 형성될 수 있다. 서브 돌출핀(53, 54)는, 관통홀(21)에 삽입되지 않고, 제3 프레임(40)의 메인 바디에만 걸릴 수 있는 높이로 형성된다. 즉 돌출핀(52)이 형성된 영역 이외의 다수의 영역에 형성되며, 제2 베이스(20)와의 이격 거리보다 작되 제3 베이스(40)와의 이격 거리보다 큰 높이를 갖는다.

이때 제3 베이스(40)의 메인 바디, 즉 바디 프레임을 구성하는 영역 중 서브 돌출핀(53, 54)이 위치되는 영역에는 가변 영역의 변경에 대응되는 서브 돌출핀(53, 54)의 이동 가능 영역을 가이드하는 가이드 프레임의 영역(A2, A3)이 형성된다. 중점적으로 A2, A3 영역은 최하강 시, 이동 플레이트(50)가 매우 정밀하게 초기 위치로 자동 복귀하도록 하기 위하여, 가변 영역(A1)의 최소화가 되는 위치에 대응하여, 위치 포인트 홈(P2, P3)에 서브 돌출 핀(53, 54)이 수용되도록 함으로써, 더욱 정밀하게 이동 플레이트(50)를 3개의 포인트(A1, P2, P3)에서 초기 위치로 복귀하도록 가이드하게 된다.

한편 최상단에서, 이동 플레이트(50)는 돌출핀(52)이 관통홀(21)에 삽입됨에 따라서 관통홀(21)의 영역 내에서 이동 가능하도록 할 수 있다. 이때에는, 작업자가 손잡이(51)를 파지하여 이동 플레이트(50) 상면의 전기차 등의 설비의 배터리 교체 위치를 확인하면서 이동 플레이트(50)를 이동시키게 된다.

이때, 이동 플레이트(50)가 지속적으로 이동 가능하게 되는 경우, 정확한 위치에 이동 후, 배터리 등의 무게나 작업자의 실수에 의하여 이동 플레이트(50)가 x 축 및 y 축으로 이동되는 오류가 발생되는데, 이러한 현상은 작업 시간의 증가를 야기하게 된다.

이를 방지하기 위하여, 본 발명에는, 도면들에 도시된 바와 같이, 이동 플레이트(50)는, 관통홀(21)과 가림 프레임(411, 412)에 의하여 결정되는 가변 영역에 삽입된 돌출핀(52)에 의하여 가변 영역 상에서 2차원 이동이 가능하고, 2차원 이동 후 제2 베이스(20)와의 자력에 의하여 제2 베이스(20)와 고정되어 탑재된 배터리의 위치를 고정하도록 하는 것이다.

이를 위하여 본 발명의 장치의 추가적인 구성으로서, 제2 베이스(20)에는 전자석 고정 장치(23)가 추가적인 구성으로 포함될 수 있다. 즉 전자석 고정 장치(23)가 작동되는 경우, 금속재의 이동 플레이트(50)가 제2 베이스(20)와 전자석 고정 장치(23)에 의하여 강하게 고정되어, 예를 들어 작업자가 이동 플레이트(50)를 이동시킬 수, 전자석 고정 장치(23)로부터 자력이 발생되도록 제어하면 이동 플레이트(50)가 자력에 의하여 제2 베이스(20)에 고정되어 더 이상의 이동 플레이트(50)의 이동이 제한되는 것이다.

이를 위하여, 전자석 고정 장치(23)는, 외부 입력 수단의 입력에 의하여 상술한 프로세서의 제어에 따라 자력의 생성이 제어되는 것이 바람직할 것이다.

이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 제1 베이스;
   상기 제1 베이스의 상면에 이격 배치된 제2 베이스;
   상기 제1 베이스와 상기 제2 베이스 사이를 지지하면서 상기 제2 베이스를 승강시키는 승강 수단;
   상기 제2 베이스에 형성된 슬릿 라인을 통하여 상기 승강 수단과 연결되면서 상기 제2 베이스의 상면에 배치되며, 상기 승강 수단의 승강에 따라서 상기 제2 베이스의 승강 방향을 z 축으로 설정 시, 상기 z 축과 직교되며 서로 직교하는 x 및 y 축 상의 2차원 위치 중 어느 한 축 상의 위치가 변동되는 제3 베이스; 및
   상기 제3 베이스의 위치에 의하여 변경되는 영역인 가변 영역 내에서 상기 2차원 이동이 가능하도록 상기 제2 베이스 및 상기 제3 베이스의 상면에 설치되고 배터리가 상면에 탑재되는 이동 플레이트;를 포함하고,
   상기 가변 영역은 상기 제2 베이스의 하강 시 상기 제3 베이스의 상기 제2 베이스에 대한 상대 위치에 따라서 최소화되어, 최소화된 가변 영역에서 상기 이동 플레이트는 디폴트 위치에 고정되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 승강 수단은,
   상하 승강 수단과, 서로 X 자로 교차되는 두 개의 지지 다리 한 쌍을 포함하며,
   두 개의 지지 다리 중 하나의 지지 다리인 가변 지지 다리 한 쌍이 상기 제2 베이스에 y 축으로만 이동 가능하도록 고정되면서 상기 슬릿 라인을 통하여 상기 제3 베이스에 연결됨으로써, 상기 상하 승강 수단에 의한 제2 베이스의 승강에 따라서 상기 X 자로 교차된 지지 다리의 상단측의 y 축 상의 거리가 가변됨에 따라 상기 가변 지지 다리에 의하여 상기 제3 베이스가 y 축으로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 이동 플레이트의 저면에는 하부로 돌출된 돌출핀이 형성되어 있고, 상기 제2 베이스에는 상기 돌출핀이 삽입되는 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 제3 베이스의 일부 프레임은 상기 제3 베이스의 이동에 따라서 상기 관통홀을 가리는 영역이 가변되는 가림 프레임을 형성하여,
   상기 가변 영역은,
   상기 가림 프레임이 상기 관통홀을 가림에 따라서 가변되는 관통홀 내의 상기 돌출핀의 상기 2차원 이동이 가능한 영역인 것을 특징으로 하는 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 가림 프레임은,
   상기 제3 베이스의 바디에 고정되어 y 축 이동 시 상기 관통홀의 일부를 가리도록 하는 제1 가림 프레임;
   상기 제3 베이스의 바디에 힌지 이동 가능하도록 결합되어 힌지 이동 시 상기 관통홀의 일부를 가리도록 하는 제2 가림 프레임; 및
   상기 제2 가림 프레임에 외력을 부여하는 프레임 지지부;를 포함하여,
   상기 제3 베이스가 상기 제2 베이스의 상승에 의하여 y 축 이동 시, 상기 제2 가림 프레임이 프레임 지지부에 포함된 탄성체의 탄성 복원력에 의하여 상기 제1 가림 프레임과 멀어지면서 상기 관통홀을 가리는 영역이 감소되도록 하고, 상기 제3 베이스가 상기 제2 베이스의 하강에 의하여 y 축 이동 시, 상기 제2 가림 프레임이 상기 프레임 지지부에 포함된 고정 지지체에 의하여 y 축 방향의 외력을 받으면서 상기 제1 가림 프레임에 근접하면서 상기 관통홀을 가리는 영역이 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 이동 플레이트는,
   상기 관통홀과 상기 가림 프레임에 의하여 결정되는 상기 가변 영역에 삽입된 돌출핀에 의하여 가변 영역 상에서 2차원 이동이 가능하고, 2차원 이동 후 상기 제2 베이스와의 자력에 의하여 상기 제2 베이스와 고정되어 탑재된 배터리의 위치를 고정하도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 이동 플레이트와 상기 제2 베이스의 자력 결합은 상기 제2 베이스에 형성된 전자석 고정 장치에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 전자석 고정 장치는,
   외부 입력 수단의 입력에 의하여 자력의 생성이 제어되는 것을 특징으로 하는 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치.
   
8. 제3항에 있어서,
   상기 이동 플레이트의 하면 중 상기 돌출핀이 형성된 영역 이외의 다수의 영역에는 상기 제2 베이스와의 이격 거리보다 작되 상기 제3 베이스와의 이격 거리보다 큰 높이의 서브 돌출핀이 형성되어 있고,
   상기 제3 베이스의 상기 서브 돌출핀이 위치되는 영역에는 상기 가변 영역의 변경에 대응되는 상기 서브 돌출핀의 이동 가능 영역을 가이드하는 가이드 프레임이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 교체 시의 초기 위치 복귀 기능을 포함하는 배터리 승강 장치.