WO2020017724A1 - 짐벌 장치 및 비행 장치 - Google Patents

짐벌 장치 및 비행 장치 Download PDF

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WO2020017724A1
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motor
region
circumferential direction
housing
frame
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PCT/KR2019/002295
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정문영
송윤상
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엘지이노텍 주식회사
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    • F16M2200/044—Balancing means for balancing rotational movement of the undercarriage

Definitions

  • the present invention relates to a gimbal device and a flying device.
  • the vehicle rotates three-dimensionally at a predetermined angle during the flight, and thus the gimbal device may be used so that the camera is not affected by the three-dimensional rotation of the vehicle.
  • the gimbal device compensates for the three-dimensional rotation of the vehicle, so that the camera mounted on the vehicle is not affected by the three-dimensional rotation of the vehicle.
  • the gimbal device can be mounted on the aircraft and the camera can be mounted on the gimbal device, the gimbal device is required to have an excellent posture maintenance performance and a miniaturized and lightweight structure.
  • the present embodiment is to provide a gimbal device and a flying device capable of improving the structure to arrange the parts in the housing compactly and reduce the overall size of the product.
  • a gimbal device includes: a driving unit on which a main substrate is disposed; A first housing coupled to the driving unit; A first motor disposed in the first housing; And a first connection part electrically connected to the first motor, wherein the first connection part comprises: a first area extending in a first circumferential direction along an outer circumferential surface of the first motor; A first bending area bent from the first area; And a second region extending in the second circumferential direction from the first bent region, wherein one of the first circumferential direction or the second circumferential direction is clockwise and the other is counterclockwise.
  • the first connection part may include a second bending area bent from the second area and a third area extending in the first circumferential direction from the second bending area.
  • the first housing may include a first protrusion protruding from a bottom surface on which the first motor is disposed, coupled to an inner circumferential surface of the first bent region, and a second protrusion coupled to an inner circumferential surface of the second bent region.
  • the first protrusion and the second protrusion may have different linear distances from the first motor.
  • Some of the outer circumferential surface of the first motor may not overlap with the first connection part in the radial direction of the first motor.
  • a second frame disposed in the second housing and the second housing, one end of which is coupled to the first housing and the other end of which is coupled to the second housing.
  • the first frame may rotate in a first direction according to the operation of the first motor.
  • the second region may be longer than the first region.
  • a second connection part electrically connected to the second motor wherein the second connection part includes a fourth region extending in a first circumferential direction along an outer circumferential surface of the second motor, and a third bending bent from the fourth region And a fifth region extending in a second circumferential direction in the third bent region, wherein one of the first circumferential direction or the second circumferential direction is clockwise and the other is counterclockwise.
  • It may include a third housing and a third motor disposed in the third housing, and may include a second frame connecting the second housing and the third housing.
  • a third connection part electrically connected to the third motor wherein the third connection part includes a seventh region extending in a first circumferential direction along an outer circumferential surface of the third motor, and a fifth bending bent from the seventh region And an eighth region extending in a second circumferential direction from the fifth bent region, wherein one of the first circumferential direction or the second circumferential direction is clockwise and the other is counterclockwise.
  • the second frame may rotate according to the operation of the second motor.
  • the first to third connection units may be flexible circuit boards.
  • One end of the first connection part may be electrically connected to the driving part, and the other end thereof may be electrically connected to the second motor.
  • the main body A driving unit disposed on one side of the main body and supporting the main body; And a gimbal device disposed on the other side of the main body, wherein the gimbal device includes: a driving unit on which a main substrate is disposed; A first housing coupled to the driving unit; A first motor disposed in the first housing; And a first connection part electrically connected to the first motor, wherein the first connection part comprises: a first area extending in a first circumferential direction along an outer circumferential surface of the first motor; A first bending area bent from the first area; And a second region extending in the second circumferential direction from the first bent region, wherein one of the first circumferential direction or the second circumferential direction is clockwise and the other may be counterclockwise.
  • connection part for electrical connection between the other components is disposed to cover a part of the outer circumferential surface of the motor and rotated together, there is an advantage that the overall length of the connection part can be shortened.
  • FIG. 1 is a perspective view of a gimbal device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram in which FIG. 1 is rotated about a first axis A1.
  • FIG. 3 is a view of some components removed from FIG. 2; FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the structure of the first to third frames of an embodiment
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view of a first frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the side of the first frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a first frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an arrangement structure of a first motor and a first connection unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of a first motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing a third motor control unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view for explaining the structure of the third frame and the camera according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a perspective view of a flight apparatus according to the present embodiment.
  • the technical idea of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be embodied in different forms, and within the technical idea of the present invention, one or more of the components may be selectively selected between the embodiments. Can be combined and substituted.
  • the terms used in the embodiments of the present invention are intended to describe the embodiments and are not intended to limit the present invention.
  • the singular may also include the plural unless specifically stated otherwise in the text, and may be combined as A, B, or C when described as “at least one (or more than one) of A and B and C”. It can include one or more of all possible combinations.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
  • a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only connected, coupled or connected directly to the other component, but also the component It may also include the case where the 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another component between the and other components.
  • top (bottom) or the bottom (bottom) is not only when the two components are in direct contact with each other, It also includes the case where one or more other components are formed or arranged between two components.
  • up (up) or down (down) may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
  • FIG. 1 is a perspective view of a gimbal device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view of rotating Figure 1 around the first axis (A1)
  • Figure 3 is a view showing the removal of some components in Figure 2 4
  • Figure 5 is an exploded perspective view of FIG.
  • the gimbal device 1000 may be mounted with a camera 700, and the gimbal device 1000 may be mounted on a vehicle such as a drone.
  • the camera 700 of the gimbal device 1000 may maintain its original position regardless of the three-dimensional rotation of the aircraft.
  • the gimbal device 1000 may perform three-dimensional rotation. That is, the gimbal device 1000 includes a portion that rotates about a first axis A1, a portion that rotates about a second axis A2 perpendicular to the first axis A1, a first axis A1, and It may include a portion that rotates around the third axis (A3) perpendicular to the second axis (A2).
  • the gimbal device 1000 is capable of three-dimensional rotation, and when the aircraft makes three-dimensional rotation, the gimbal device 1000 performs three-dimensional rotation to compensate for the rotation of the vehicle, thereby making the gimbal device (
  • the camera 700 mounted on the 1000 may maintain the original posture regardless of the three-dimensional rotation of the aircraft.
  • the gimbal device 1000 may include a first frame 510, a second frame 520, a third frame 530, and a driver 100.
  • the first frame 510 may have a bent shape as a whole, and one side may be mounted on the driving unit 100 around the bent portion, and the second frame 520 may be mounted on the other side in the direction of the second axis A2.
  • the first frame 510 may rotate about the first axis A1 with respect to the driving unit 100 by the operation of the first motor 310.
  • the second frame 520 also has a bent shape as a whole, one side is mounted to the first frame 510 around the bent portion, and the third frame 530 is mounted on the other side in the third axis A3 direction. Can be.
  • the second frame 520 may rotate about the second axis A2 with respect to the first frame 510 by the operation of the second motor 320.
  • One side of the third frame 530 may be mounted to the third frame 530, and the camera 700 may be mounted.
  • the third frame 530 may rotate about the third axis A3 with respect to the third frame 530 by the operation of the third motor 330.
  • the driving unit 100 is electrically connected to the first motor 310 to the third motor 330, controls the operation of the first motor 310 to the third motor 330 and supplies current required for their operation. Can supply
  • the driving unit 100 may control the first motor 310 to the third motor 330 as follows. First, the driving unit 100 may control the first motor 310 to the third motor 330 to maintain the posture of the camera 700.
  • the camera 700 mounted on the aircraft is rotated at a predetermined angle about the first axis A1 about the yaw and the second axis A2.
  • a roll that rotates at a predetermined angle and a pitch that rotates at a predetermined angle about the third axis A3 are generated.
  • the driver 100 controls the rotation angle of the first motor 310 to the third motor 330 to correct yaw, roll and pitch of the camera 700 so that the camera 700 is mounted even when the vehicle is rotated three-dimensionally. Can maintain the original posture.
  • the driving unit 100 may control the photographing direction of the camera 700 by actively controlling the first motor 310 to the third motor 330. That is, the driving unit 100 controls the first motor 310 to the third motor 330 to rotate the first frame 510 to the third frame 530 by a desired angle, to the third frame 530.
  • the photographing direction of the mounted camera 700 can be adjusted.
  • the gimbal device 1000 includes a damper 10, a first housing 210 to a third housing 230, a first cover 610, and a second cover 620. It may include.
  • the damper 10 may be disposed at a coupling portion between the gimbal device 1000 and the vehicle to mitigate an impact applied to the gimbal device 1000 from the vehicle.
  • the damper 10 may be provided as many as necessary for the position required for the coupling portion of the gimbal device 1000 and the vehicle.
  • the first housing 210 may rotate about the first axis A1 with respect to the driving unit 100, and a first motor 310 may be disposed therein. One end of the first housing 210 may be coupled to the driving unit 100, and the other end thereof may be coupled to the first frame 510.
  • the first housing 210 is fixed to the driving unit 100, and accordingly, the first frame 510 may rotate about the first axis A1 by the operation of the first motor 310.
  • the first housing 210 and the first frame 510 may be integrally formed, and the first housing 210 may rotate about the first axis A1 together with the first frame 510. have.
  • An upper end of the first housing 210 is coupled to a lower surface of the driving unit 100, and a lower end thereof is coupled to an upper surface of the first frame 510.
  • the second housing 220 may rotate about the second housing A2 perpendicular to the first shaft A1 with respect to the first housing 210, and the second motor 320 may be disposed therein. have.
  • One end of the second housing 210 may be coupled to the first frame 510, and the other end thereof may be coupled to the second frame 520.
  • the second housing 220 is fixed to the first frame 510, so that the second frame 520 may rotate about the second axis A2 by the operation of the second motor 320. .
  • the second housing 220 and the second frame 520 may be integrally formed, and the second housing 220 may rotate about the second axis A2 together with the second frame 520. have.
  • One end of the second housing 220 may be coupled to one surface of the first frame 510, and the other surface thereof may be coupled to one surface of the second cover 620 or the second frame 520.
  • the third housing 230 rotates with respect to the second housing 220 about the first axis A1 and the third axis A3 perpendicular to the second axis A2, and has a third interior therein.
  • the motor 330 is disposed, and the camera 700 may be mounted on the third frame 530.
  • One end of the third housing 230 may be coupled to the second frame 520.
  • the third housing 230 is coupled to the second frame 520, so that the third frame 530 can rotate around the third axis A3 by the operation of the third motor 330. .
  • the third housing 230 and the third frame 530 may be integrally formed, and the third housing 230 may rotate about the third axis A3 together with the third frame 530. have.
  • the camera 700 Since the camera 700 is mounted on the third frame 530, as the first frame 510 to the third frame 530 rotate about the first axis A1 to the third axis A3, respectively, The camera 700 may also rotate about the first axis A1 to the third axis A3.
  • the first cover 610 may be coupled to the first frame 510 to cover a portion of the second motor controller 511 and the first connector 410. That is, when the first cover 610 is coupled to the first frame 510, a space may be formed between the first cover 610 and the first frame 510, and the second motor control unit ( 511 and a part of the first connector 410 are accommodated, and the first cover 610 may cover the part of the second motor controller 511 and the first connector 410 to protect them.
  • the second cover 620 may be coupled to the second frame 520 to cover a portion of the third motor controller 521 and the second connector 420. Like the first cover 610, when the second cover 620 is coupled to the second frame 520, a space may be formed between the second cover 620 and the second frame 520, the space A part of the third motor control unit 521 and the second connection unit 420 is accommodated, and the second cover 620 covers the third motor control unit 521 and the second connection unit 420 to protect them. Can be.
  • FIG. 6 is a perspective view of a first frame according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a cross-sectional view showing a side of the first frame according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a first frame according to an embodiment of the present invention
  • 9 is a cross-sectional view illustrating an arrangement structure of a first motor and a first connection unit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a perspective view of a first motor according to an embodiment of the present invention.
  • connection part may be electrically connected to the driving part 100, and may include first connection parts 410 to third connection parts 430.
  • the first connector 410 may be disposed between the first motor 310 and the first housing 210 to cover a portion of the outer circumferential surface of the first motor 310.
  • the second connector 420 may be disposed between the second motor 320 and the second housing 220 to cover a part of the outer circumferential surface of the second motor 320.
  • the third connector 430 may be disposed between the third motor 330 and the third housing 230 to cover a part of the outer circumferential surface of the third motor 330.
  • the first connector 410, the second connector 420, and the third connector 430 may be formed of a flexible material, and may be electrically connected to the driving unit 100. That is, the first connector 410, the second connector 420, and the third connector 430 are sequentially electrically connected to each other, and the first connector 410 is electrically connected to the driving unit 100. Can be connected.
  • the first to third connectors 410, 420, and 430 may be flexible printed circuit boards (FPCBs).
  • the first connector 410 electrically connects the driver 100 and the first motor 310
  • the second connector 420 is the first motor 310 and the second motor.
  • Electrically connected to the 320, the third connector 430 may electrically connect the second motor 320 and the third motor 330.
  • connection portion is provided in a form surrounding the motor outer circumferential surface and disposed inside the housing, and both ends thereof may be electrically connected to the driving portion 100, the motor controller, or the camera 700.
  • Some of the parts connected to the motor control unit of the connection part may be accommodated in the housing, and the other part may be accommodated in the cover.
  • both ends of the first connector 410 may be electrically connected to one end of the driving unit 100, and the other end of the first connector 410 may be electrically connected to the second motor controller 511.
  • a portion connected to the second motor controller 511 of the first connector 410 may be accommodated in the first cover 610.
  • Both ends of the second connector 420 may be electrically connected to one end of the second motor controller 511 and the other end of the second connector 420 to the third motor controller 521.
  • a portion connected to the second motor controller 511 of the second connector 420 is accommodated in the second housing 220, and a portion connected to the third motor controller 521 is accommodated in the second cover 620. Can be.
  • Both ends of the third connector 430 may be connected to one end of the third motor controller 521 and the other end of the third connector 430 may be electrically connected to the camera 700.
  • both the portion connected to the third motor controller 521 and the portion connected to the camera 700 of the third connector 430 may be accommodated in the third housing 230.
  • a separation space may be formed between the housing and the motor.
  • the separation space may be formed between the inner surface of the housing and the outer peripheral surface of the motor.
  • a connection part may be disposed in the separation space.
  • connection part may include, for example, a first connection part 410 disposed in a spaced space between the first housing 210 and the first motor 310, the second housing 220, and the second motor ( It may be provided with a second connecting portion 420 disposed in the separation space between the 320, and a third connecting portion 430 disposed in the separation space between the third housing 230 and the third motor 330. .
  • first housing 210 and the first motor 310 the second housing 220 and the second motor 320 and the third housing 230 and the third motor 330.
  • Spaced spaces are formed in the spaced portions, and the center portions of the first connecting portion 410, the second connecting portion 420, and the third connecting portion 430 may be accommodated in the spaced spaces, respectively.
  • connection part may be disposed to cover a part of the outer circumferential surface of the motor, and may be provided as a flexible material to be deformable in the circumferential direction and the radial direction of the motor.
  • the wound form of the first connector 410 of the connector will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 10. Since the winding forms of the second connector 420 and the third connector 430 are also the same as those of the first connector 410, redundant description thereof will be omitted.
  • the first motor 310 may include a rotor 2100 and a stator 2200.
  • the stator 2200 is disposed inside, and the rotor 2100 is disposed outside the stator 2200.
  • the first connector 410 may be disposed in a circumferential direction of the rotor 2100 in a space between the outer circumferential surface of the rotor 2100 and the inner surface of the first housing 210.
  • the first housing 210 may be disposed to surround the first connector 410 in a shape corresponding to the arc-shaped protrusion of the first frame 510.
  • the first connection part 410 may be provided with a plurality of circuits or wires for electrical connection, and is provided to be easily deformable.
  • the first connection part 410 may be a flexible printed circuit board (FPCB), or a connection. It may be formed of a wiring, a flexible substrate, a wire, or the like.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • connection portion 420 and the third connection portion 430 may be provided with a plurality of circuits or conducting wires for electrical connection, and may be easily modified, for example, the second connection portion 420.
  • the third connector 430 may include a flexible printed circuit board (FPCB), a connection wiring, a flexible board, and a wire, respectively.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the first connection part 410 may include a first flow part that is wound or unrolled along the circumference of the first motor 310 and a first fixing part fixed to the first frame.
  • the first flow portion is understood as an area surrounding the outer circumferential surface of the first motor 310
  • the first fixing portion is the first motor 310
  • the first connector 410 may include a first region 424 having one end extending in a first circumferential direction along an outer circumferential surface of the first motor 310, and the first region 424.
  • a second region 426 that is bent from the other end of the region 424 and extends in a second circumferential direction opposite to the first circumferential direction, and is bent from an extended end of the second region 426 to form the first region; It may include a third region 427 extending in the circumferential direction.
  • the first circumferential direction may be clockwise or counterclockwise
  • the second circumferential direction may be counterclockwise or clockwise.
  • a first bent region 425 is disposed between the first region 424 and the second region 426, and a second bent portion between the second region 426 and the third region 427.
  • Region 421 is disposed.
  • An area forming the first bent region 425 and the second bent region 421 in the first connector 410 may vary depending on the driving of the first motor 310.
  • a portion of the outer circumferential surface of the first motor 310 may not overlap with the first connector 410 in the radial direction.
  • the circumferential length of the second region 426 may be longer than the circumferential length of the first region 424 or the third region 427.
  • first connector 410 One end of the first connector 410 is connected to the driver 100 and the other end is connected to the second motor controller 511 to electrically connect the driver 100 and the second motor controller 511. Connect In addition, at least a part of the first connection portion 410 may protrude outward, and an extension portion may be formed to be electrically connected to the stator 2200 of the first motor 310. As a result, the driving unit 100, the first motor 310, and the second motor 320 may be electrically connected to each other.
  • an area of the first frame 510 in which the first motor 310 and the first connection part 410 are disposed protrudes upward from a bottom surface and is formed on an inner surface of the first bent area 425.
  • the first protrusion 515a that is in contact with the second protrusion 515b that is in contact with the inner surface of the second bent region 421 may be provided.
  • An outer circumferential surface of the first protrusion 515 and the second protrusion 515b is in contact with the inner circumferential surfaces of the first bent region 425 and the second bent region 421, respectively. When rotating, it is possible to fix the position of any one bending area.
  • the first protrusion 515a and the second protrusion 515b may have the same straight line distance from the first motor 310. In contrast, the first protrusion 515a and the second protrusion 515b may have different linear distances from the first motor 310.
  • the inner circumferential surface of the first connector 410 may contact the outer circumferential surface of the first motor 310 or may be spaced apart from the outer circumferential surface of the first motor 310. have. That is, since both ends of the first connector 410 are fixedly coupled to the driving unit 100 and the second motor control unit 511, respectively, the first frame 510 has a first axis with respect to the driving unit 100. In the direction of rotation, the distance between the first bent region 425 and the second bent region 421 may vary.
  • the first bent region 425 and the second bent region 421 are respectively connected to the first protrusion 515a and the second protrusion 515b. Tightly wound or spaced apart.
  • the first motor 310 when the first motor 310 is rotated in the clockwise direction, the first bent region 425 moves in the clockwise direction, and the second bent region 421 is guided to the second protrusion 515b.
  • the area of the first connector 410 may be moved from the third area 427 to the second area 426.
  • the second bent region 421 moves in the counterclockwise direction, and the first bent region 425 is guided to the first protrusion 515a.
  • the area of the first connector 410 may be moved from the second area 426 to the first area 424.
  • the first connection portion 410 may be rotated together in accordance with the rotation of the first motor 310 even if not disposed so as to cover the entire outer peripheral surface of the first motor 310,
  • the overall length of the first connection portion 410 can be shortened, which is an advantage.
  • the longer the length of the flexible board for the electrical connection the higher the risk of electrical noise.
  • the manufacturing cost of the increased length can be increased.
  • the entire length of the first connector 410 can be reduced, the stability of the electrical connection can be increased, the manufacturing cost can be reduced, and the overall size of the product can be reduced. This is because the number of turns of the first connecting portion 410 surrounding the first motor 310 is reduced.
  • the first bent region 425 and the second bent region 421 is 160 degrees to It may be arranged to form a relative angle of 200 degrees. This is because the first motor 310 may form a radius of rotation of approximately 360 degrees even with the value in the above range.
  • the second connection portion 420 has one end extending in the first circumferential direction along the outer circumferential surface of the second motor 320 and bent from the other end of the fourth region so as to be in the first circumferential direction. And a fifth region extending in a second circumferential direction in the opposite direction, and a sixth region bent from an extended end of the fifth region and extending in the first circumferential direction.
  • a third bent region is disposed between the fourth region and the fifth region, and a fourth bent region is disposed between the fifth region and the sixth region.
  • one end of the third connector 430 is bent from the other end of the seventh region extending in the first circumferential direction along the outer circumferential surface of the third motor 330 and the first circumferential direction. It may include an eighth region extending in the second circumferential direction in the opposite direction, and a ninth region bent from the extended end of the eighth region to extend in the first circumferential direction.
  • a fifth bent region is disposed between the seventh region and the eighth region, and a sixth bent region is disposed between the eighth region and the ninth region.
  • each component of the gimbal device 1000 is electrically connected by the first connector 410 to the third connector 430, and a separate connection line for electrically connecting the components, for example, There is no need for a connection line for camera image data transmission and a power connection line for current supply. Therefore, the three-axis rotary device of the embodiment has a compact electrical connection structure, there is an effect that can reduce the size and increase the durability.
  • each connection part is accommodated in a space formed by the first housing 210 to the third housing 230 and the first frame 510 to the third frame 530, and each housing, each frame, and the first cover. External exposure may be blocked by the 610 and the second cover 620.
  • each connection portion can minimize contact with moisture or other foreign matter due to external exposure, thereby improving the durability of the gimbal device 1000 of the embodiment.
  • the gimbal device 1000 is provided with a motor
  • the motor may be provided with a first motor 310, a second motor 320 and a third motor 330.
  • the first motor 310 may be mounted to the driving unit 100 so as to rotate about the first shaft A1 with respect to the driving unit 100. As the first motor 310 rotates, the first frame 510 coupled to the first motor 310 may rotate about the first axis A1.
  • the driving unit 100 may include a mounting member 110 such that the first motor 310 is rotatable with respect to the driving unit 100.
  • the first motor 310 may be coupled to the mounting member 110 so as to be rotatable with respect to the mounting member 110, and the mounting member 110 may be fixedly coupled to the driving unit 100.
  • the driving unit 100 may be provided with a first motor control unit (not shown).
  • the first motor controller may control the first motor 310 to rotate about the first axis A1.
  • the second motor 320 may be mounted to the first frame 510 to rotate about the second axis A2 with respect to the first frame 510.
  • a second motor mounting part 517 (see FIG. 6) may be provided in an area in which the second motor 320 is coupled among the first frame 510.
  • the second motor mounting part 517 may be formed with a hole to allow the stopper 810 to be described later. Therefore, as the second motor 320 rotates, the second frame 520 coupled to the second motor 320 may rotate about the second axis A2.
  • the third motor 330 may be mounted to the second frame 520 to rotate about the third axis A3 with respect to the second frame 520. As the third motor 330 rotates, the third frame 530 coupled to the third motor 330 may rotate about the third axis A3.
  • the second motor controller 511 may be mounted on the first frame 510 to control the operation of the first motor 310. That is, the first motor 510 controls the operation of the second motor 320 at a position corresponding to the direction of the second motor 320 and the second axis A2. Can be mounted.
  • the third motor 330 may be mounted on the second frame 520 to control the operation of the second motor 320. That is, the second frame 520 has a third motor 330 that controls the operation of the third motor 330 at a position corresponding to the third motor 330 in the direction of the third axis (A3). Can be mounted.
  • the second motor control unit 511 may include a first connector 511a coupled to the first connector 410 and a second connector 511b coupled to the second connector 420. It may include.
  • the second connector 511b may be coupled to a portion formed by bending and extending in the direction of the second axis A2 of the second motor controller 511.
  • the second motor control unit 511 may include a first connector 511a coupled to the first connector 410 and a second connector 511b coupled to the second connector 420. It may include.
  • the second connector 511b may be coupled to a portion formed by bending and extending in the direction of the second axis A2 of the second motor controller 511.
  • the third motor controller 521 will be described in detail with reference to FIG. 11. Since the second motor controller 511 is also very similar in structure to the third motor controller 521, duplicate description thereof will be omitted.
  • FIG. 11 is a view showing a third motor control unit according to an embodiment of the present invention.
  • the third motor controller 521 may be provided as a circuit board having various elements and circuits for controlling the rotation angle, rotation direction, rotation speed, etc. of the third motor 330.
  • a motor control sensor 1100 may be provided in the third motor controller 521.
  • the motor control sensor 1100 will be described in detail below.
  • the third motor controller 521 faces the motor and the third axis A3 so that the motor control sensor 1100 disposed on one surface of the third motor controller 521 faces the sensing magnet 1300 provided in the third motor 330. It may be provided to be.
  • the third motor controller 521 is provided as a circuit board to be accommodated in an accommodation space formed by the second frame 520 and the second cover 620 to reduce the space in which the third motor controller 521 is provided. Therefore, the gimbal device 1000 can be miniaturized.
  • the second cover 620 may cover the third motor controller 521 to prevent external exposure of the third motor controller 521.
  • the third motor control unit 521 may be provided with a cable connecting portion 1200.
  • the third motor 330 and the third motor controller 521 may be electrically connected by a cable. Therefore, the cable connection unit 1200 is a device for connecting the cable with the third motor 330.
  • One side of the second connector 420 is coupled to the third connector 521a to electrically connect the second connector 420 and the third motor controller 521.
  • One side of the fourth connector 521b is coupled to one side of the third connector 430 to electrically connect the third connector 430 and the camera 7000.
  • the third connector 521a and the fourth connector 521b may be coupled to the third motor controller 521 in a socket manner. After bonding, the third connector 521a and the fourth connector 521b may be fixed to the third motor controller 521 using an adhesive.
  • the third connector 521a and the fourth connector 521b may facilitate coupling and assembly of the parts between the third motor control unit 521 and the connection unit. That is, since the third motor control unit 521 and the connecting portions are not integrally formed, each of the third motor control unit 521 is manufactured separately and combined to assemble the gimbal device 1000, the assembly of the gimbal device 1000 may be facilitated.
  • the fourth connector 521b may be coupled to a portion formed by being bent and extended from the third motor control unit 521 in the third axis A3 direction. Accordingly, the fourth connector 521b is disposed in a space in which the wound center portion of the third connector 430 is disposed, whereby the second frame 520 and the second cover 620 on which the third motor controller 521 is disposed. It may be arranged in a different space from the space to be formed.
  • a through hole may be formed in a portion of the second frame 520 corresponding to a portion where the fourth connector 521b is disposed.
  • the area of the third motor control unit 521 provided as the circuit board can be increased, and more elements and circuits can be formed in the third motor control unit 521.
  • the motor may include a rotor 2100 and a stator 2200 in which the rotating part does not rotate.
  • the stator 2200 may be provided inside the motor, and the rotor 2100 may be provided to surround the stator 2200.
  • Each frame and the housing may be fixedly coupled to the rotor 2100. Therefore, each frame and the housing may rotate in the directions of the first axis A1 to the third axis A3 by the rotation of the rotor 2100.
  • the rotor 2100 may be provided with a first stopper 810.
  • the first stopper 810 may be disposed above the stator 2200.
  • a pole protruding in the direction of the third axis A3 is provided at the center of the rotor 2100, and the first stopper 810 may be fixedly coupled to the pole.
  • the first stopper 810 may rotate in the axial direction according to the rotation of the rotor 2100.
  • the first stopper 810 may be provided in total of three coupled to each of the first motor 310 to the third motor 330.
  • a total of three first stoppers 810 are rotated around the first axis A1 to the third axis A3 as the rotors 2100 of the first motor 310 to the third motor 330 rotate.
  • Can rotate The first stopper 810 may serve to limit the rotation angle of each of the first frame 510 to the third frame 530.
  • the rotation angle of the first frame 510 to the third frame 530 may be limited.
  • the maximum rotation angle of the first frame 510 to the third frame is May be 170 ° to 175 °
  • the first stopper 810 may limit the rotation angle of each frame.
  • the first stopper 810 includes a first protrusion 811 protruding in a radial direction, and the first protrusion 811 together with the second stopper 820 formed correspondingly to rotate the angle of rotation of each frame. You can limit it.
  • the first stopper 820 may be formed in a circular shape on the upper side of the first motor 310.
  • the first stopper 820 may be provided with a protrusion 811 protruding outward from one side of the outer circumferential surface of the first stopper 810.
  • a second stopper 820 corresponding to the first stopper 810 provided in the first motor 310 may be provided in the mounting member 110. That is, the second stopper 820 may be provided at a portion corresponding to the first protrusion 811 in the circumferential direction of the first stopper 810 in the mounting member 110.
  • a through hole 821 through which the first stopper 810 penetrates may be formed in the mounting member 110.
  • the through hole 821 may include a separate extension hole 822 to allow the first stopper 810 and the protrusion 811 to pass therethrough.
  • the protrusion 811 may be guided by the second stopper 820. That is, free rotation is possible in an area not in contact with the second stopper 820 when the protrusion 811 is rotated, but rotation of the rotor 2200 may be prevented in contact with the second stopper 820. Can be. For this reason, the rotation radius of the rotor 2200 may be set.
  • the second stopper 820 corresponding to the first stopper 810 provided in the second motor 320 and the third motor 330 is provided in the first frame 510 and the second frame 520, respectively. Can be.
  • FIG. 12 is a view for explaining the structure of the third frame and the camera according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the camera 700 may be provided to be detachably attached to the third frame 530.
  • a mounting groove 531 is formed in the third frame 530, and a part of the camera 700 may be provided in a shape corresponding to the shape of the mounting groove 531.
  • a rail groove 531a may be formed in the mounting groove 531 so that the camera 700 may be easily mounted on the third frame 530.
  • the camera 700 may have a rail having a shape corresponding to the rail groove 531a, and the rail of the camera 700 is mounted to the rail groove 531a, so that the camera 700 may include a third frame 530. Can be mounted stably.
  • a circuit board for electrically connecting the camera 700 and the driving unit 100 may be disposed in the third frame 530.
  • a socket (not shown) for electrical connection between the circuit board and the camera 700 may be formed in each of the circuit board and the camera 700.
  • the sockets are detachably attached to each other, when the camera 700 is mounted on the third frame 530, the circuit boards disposed on the camera 700 and the third frame 530 by the sockets are electrically connected to each other. Can be connected.
  • a fastening mechanism such as a bolt or a screw fixing the camera 700 and the third frame 530 may be used.
  • a screw hole may be formed in the third frame 530.
  • FIG. 13 is a perspective view of a flight apparatus according to the present embodiment.
  • the flight device 1 may be an unmanned drone.
  • the user can control the flight device 1 by a wireless terminal (not shown).
  • the flight device 1 may include a main body 10, a driving unit 20, a gimbal device 1000, and an electric control unit (ECU).
  • ECU electric control unit
  • the main body 10 may be an exterior member, and a driving unit 20 may be disposed on one side of the main body 10, and the gimbal device 1000 may be disposed on the other side (below) of the main body 10.
  • an electronic control unit ECU, Electric Control Unit, not shown
  • ECU Electric Control Unit
  • the driving unit 20 may be a plurality of propeller units disposed symmetrically with respect to the vertical axis of the main body 10.
  • the body 10 may fly by the rotation of the propeller.
  • the gimbal device 1000 may be disposed below the main body 10.
  • the gimbal device 1000 may control the posture of the camera module 400 according to the shaking of the main body 10. Therefore, the camera module 400 may perform photographing in an upright state.
  • the electronic control unit can wirelessly communicate with a wireless terminal controlled by the user.
  • the electronic control unit may be electrically connected to various electronic components and the gimbal device 1000 of the flying device 1.
  • the electronic control unit may wirelessly communicate with a wireless terminal controlled by a user, receive various control signals, and transmit the various control signals to various electronic components and the gimbal apparatus 1000 to control the electronic components and the gimbal apparatus 1000.
  • the electronic control unit may rotate the camera 700 by controlling the gimbal device 1000 by a user's command through the wireless terminal.
  • the shooting range of the camera 700 may be changed to a point desired by the user.
  • the electronic control unit may be electrically connected to the gimbal device 1000 to control the gimbal device 1000 by receiving, analyzing and determining various electromagnetic signals.
  • the electronic control unit receives the posture of the camera 700 as an electromagnetic signal from the sensor when the shaking occurs due to the flight, analyzes and judges it, and controls the driving unit 100 accordingly to control the camera 700. It can be rotated in the opposite direction of the shaking (shake-off). As a result, the camera 700 may perform the shooting while maintaining the upright posture irrespective of the shaking, thereby improving the shooting quality.
  • the electronic control unit has various arrangements.
  • the electronic control unit that is, the main substrate may be disposed in the form of a chip in the driver 100 of the gimbal device 1000, or may be dividedly disposed in the main body 10 and the driver 100.

Abstract

짐벌 장치는, 메인 기판이 배치되는 구동부; 상기 구동부와 결합하는 제1하우징; 상기 제1하우징 내에 배치되는 제1모터; 및 상기 제1모터와 전기적으로 연결되는 제1연결부를 포함하고, 상기 제1연결부는, 상기 제1모터의 외주면을 따라 제1원주 방향으로 연장된 제1영역; 상기 제1영역으로부터 절곡되는 제1절곡영역; 및 상기 제1절곡영역에서 제2원주 방향으로 연장된 제2영역을 포함하고, 상기 제1원주 방향 또는 상기 제2원주 방향 중 하나는 시계 방향이고 다른 하나는 반시계 방향이다.

Description

짐벌 장치 및 비행 장치
본 발명은 짐벌 장치 및 비행 장치에 관한 것이다.
최근, 드론 등의 소형 무인 비행체의 사용이 증가하고 있다. 소형 무인 비행체에 카메라를 장착하여 항공촬영을 하는 경우, 사람이 탑승하는 헬기 등을 사용하는 경우에 비해, 간편하고 비용이 저렴한 이점이 있다.
비행체에 카메라를 장착하는 경우, 비행체는 비행 중 소정 각도로 3차원 회전을 하므로, 카메라가 비행체 3차원 회전에 영향을 받지 않게 하기 위해 짐벌 장치를 사용할 수 있다.
짐벌 장치는 비행체의 3차원 회전을 보상하여 줌으로써, 비행체에 장착된 카메라가 비행체의 3차원 회전에 영향을 받지 않게 한다.
비행체에 짐벌 장치를 장착하고, 짐벌 장치에 카메라를 장착하여 사용할 수 있으므로, 짐벌 장치는 카메라의 자세유지 성능이 우수하고 소형화, 경량화된 구조를 가지는 것이 요구된다.
본 실시예는 구조를 개선하여 하우징 내 각 부품들을 컴팩트하게 배치하고, 제품 전체 사이즈를 축소시킬 수 있는 짐벌 장치 및 비행 장치를 제공하는 것에 있다.
본 실시 예에 따른 짐벌 장치는, 메인 기판이 배치되는 구동부; 상기 구동부와 결합하는 제1하우징; 상기 제1하우징 내에 배치되는 제1모터; 및 상기 제1모터와 전기적으로 연결되는 제1연결부를 포함하고, 상기 제1연결부는, 상기 제1모터의 외주면을 따라 제1원주 방향으로 연장된 제1영역; 상기 제1영역으로부터 절곡되는 제1절곡영역; 및 상기 제1절곡영역에서 제2원주 방향으로 연장된 제2영역을 포함하고, 상기 제1원주 방향 또는 상기 제2원주 방향 중 하나는 시계 방향이고 다른 하나는 반시계 방향이다.
상기 제1연결부는 상기 제2영역으로부터 절곡된 제2절곡 영역과 상기 제2절곡영역에서 상기 제1원주 방향으로 연장된 제3영역을 포함할 수 있다.
상기 제1하우징에는 상기 제1모터가 배치되는 바닥면으로부터 돌출되어, 상기 제1절곡영역의 내주면에 결합되는 제1돌기와, 상기 제2절곡영역의 내주면에 결합되는 제2돌기를 포함할 수 있다.
상기 제 1 돌기 및 상기 제 2 돌기는 상기 제 1 모터와의 직선 거리가 상이할 수 있다.
상기 제1모터의 외주면 중 일부는 상기 제1모터의 반경 방향으로 상기 제1연결부와 오버랩(overlab)되지 않을 수 있다.
제 2 하우징 및 상기 제 2 하우징 내에 배치되는 제 2 모터를 포함하고, 일단이 상기 제 1 하우징과 결합되고, 타단이 상기 제 2 하우징에 결합되는 제1프레임을 포함할 수 있다.
상기 제1모터의 동작에 따라 상기 제1프레임이 제1방향으로 회전할 수 있다.
상기 제2영역은 상기 제1영역보다 길이가 길 수 있다.
상기 제2모터와 전기적으로 연결되는 제2연결부를 포함하고, 상기 제2연결부는 상기 제2모터의 외주면을 따라 제 1 원주 방향으로 연장된 제4영역, 상기 제4영역으로부터 절곡된 제3절곡영역 및 상기 제3절곡역에서 제2원주 방향으로 연장된 제5영역을 포함하고, 상기 제1원주 방향 또는 상기 제2원주 방향 중 하나는 시계 방향이고 다른 하나는 반시계 방향일 수 있다.
제3하우징 및 상기 제3하우징 내에 배치되는 제3모터를 포함하고, 상기 제2하우징과 상기 제3하우징을 연결하는 제2프레임을 포함할 수 있다.
상기 제3모터와 전기적으로 연결되는 제3연결부를 포함하고, 상기 제3연결부는 상기 제3모터의 외주면을 따라 제1원주 방향으로 연장된 제7영역, 상기 제7영역으로부터 절곡된 제5절곡영역 및 상기 제5절곡영역에서 제2원주 방향으로 연장된 제8영역을 포함하고, 상기 제1원주 방향 또는 상기 제2원주 방향 중 하나는 시계 방향이고 다른 하나는 반시계 방향일 수 있다.
상기 제2모터의 동작에 따라 상기 제2프레임이 회전할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 연결부는 연성회로기판일 수 있다.
상기 제1연결부는 일단이 상기 구동부와 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 제2모터와 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시 예에 따른 짐벌 장치는 본체; 상기 본체의 일측에 배치되고, 상기 본체를 부양시키는 원동부; 및 상기 본체의 타측에 배치되는 짐벌 장치를 포함하고, 상기 짐벌 장치는, 메인 기판이 배치되는 구동부; 상기 구동부와 결합하는 제1하우징; 상기 제1하우징 내에 배치되는 제1모터; 및 상기 제1모터와 전기적으로 연결되는 제1연결부를 포함하고, 상기 제1연결부는, 상기 제1모터의 외주면을 따라 제1원주 방향으로 연장된 제1영역; 상기 제1영역으로부터 절곡되는 제1절곡영역; 및 상기 제1절곡영역에서 제2원주 방향으로 연장된 제2영역을 포함하고, 상기 제1원주 방향 또는 상기 제2원주 방향 중 하나는 시계 방향이고 다른 하나는 반시계 방향일 수 있다.
본 실시예를 통해 타 구성간에 전기적 연결을 위한 연결부가 모터의 외주면 일부를 커버하도록 배치되어 함께 회전될 수 있으므로, 연결부의 전체 길이가 짧아질 수 있는 장점이 있다.
이로 인해, 전기적 안정성을 높일 수 있고, 제조 단가가 저렴해지며, 제품 전체 사이즈를 축소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 짐벌 장치의 사시도.
도 2는 도 1을 제1축(A1)을 중심으로 회전시킨 도면.
도 3은 도 2에서 일부 구성을 제거하고 도시한 도면.
도 4는 일 실시예의 제1프레임 내지 제3프레임의 구조를 나타낸 도면.
도 5는 도 4의 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1프레임의 사시도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제1프레임의 측면을 보인 단면도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제1프레임의 분해 사시도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 제1모터와 제1연결부의 배치 구조를 보인 단면도.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제1모터의 사시도.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 제3모터 제어부를 보인 도면.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 제3프레임 및 카메라의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 13은 본 실시 예에 따른 비행 장치의 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 짐벌 장치의 사시도 이고, 도 2는 도 1을 제1축(A1)을 중심으로 회전시킨 도면이며, 도 3은 도 2에서 일부 구성을 제거하고 도시한 도면이고, 도 4는 일 실시예의 제1프레임 내지 제3프레임의 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 6의 분해 사시도 이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 짐벌 장치(1000)는, 카메라(700)가 장착되고, 짐벌 장치(1000) 자신은 드론 등의 비행체에 장착될 수 있다. 짐벌 장치(1000)의 카메라(700)는 비행체의 3차원 회전에 관계없이 원래의 자세를 유지할 수 있다.
짐벌 장치(1000)는 3차원 회전을 할 수 있다. 즉, 짐벌 장치(1000)는 제1축(A1)을 중심으로 회전하는 부분, 제1축(A1)과 수직한 제2축(A2)을 중심으로 회전하는 부분, 제1축(A1) 및 제2축(A2)과 수직한 제3축(A3)을 중심으로 회전하는 부분을 포함할 수 있다.
이러한 구조로 인해, 짐벌 장치(1000)는 3차원적 회전이 가능하고, 비행체가 3차원 회전을 하는 경우, 짐벌 장치(1000)는 이러한 비행체의 회전을 보상하는 3차원 회전을 함으로써, 짐벌 장치(1000)에 장착된 카메라(700)는 비행체의 3차원적 회전에 관계없이 원래의 자세를 유지할 수 있다.
도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 짐벌 장치(1000)는 제1프레임(510), 제2프레임(520), 제3프레임(530) 및 구동부(100)를 포함할 수 있다.
제1프레임(510)은 전체적으로 절곡된 형상을 가지고, 절곡부를 중심으로 일측은 구동부(100)에 장착되고, 타측에는 제2축(A2) 방향으로 제2프레임(520)이 장착될 수 있다. 제1프레임(510)은 제1모터(310)의 작동에 의해 구동부(100)에 대하여 제1축(A1)을 중심으로 회전할 수 있다.
제2프레임(520)도 전체적으로 절곡된 형상을 가지고, 절곡부를 중심으로 일측은 상기 제1프레임(510)에 장착되고, 타측에는 제3축(A3) 방향으로 제3프레임(530)이 장착될 수 있다. 제2프레임(520)은 제2모터(320)의 작동에 의해 제1프레임(510)에 대하여 제2축(A2)을 중심으로 회전할 수 있다.
제3프레임(530)은 일측이 제3프레임(530)에 장착되고, 카메라(700)가 장착될 수 있다. 제3프레임(530)은 제3모터(330)의 작동에 의해 제3프레임(530)에 대하여 제3축(A3)을 중심으로 회전할 수 있다.
구동부(100)는 제1모터(310) 내지 제3모터(330)와 전기적으로 연결되고, 상기 제1모터(310) 내지 제3모터(330)의 동작을 제어하고 이들의 작동에 필요한 전류를 공급할 수 있다.
구동부(100)는 제1모터(310) 내지 제3모터(330)를 다음과 같이 제어할 수 있다. 먼저, 구동부(100)는 카메라(700)의 자세를 유지하기 위해 제1모터(310) 내지 제3모터(330)를 제어할 수 있다.
즉, 비행체가 3차원 회전을 하는 경우, 상기 비행체에 장착되는 카메라(700)는 제1축(A1)을 중심으로 소정의 각도로 회전하는 요(yaw), 제2축(A2)을 중심으로 소정의 각도로 회전하는 롤(roll) 및 제3축(A3)을 중심으로 소정의 각도로 회전하는 피치(pitch)가 발생한다.
구동부(100)는 카메라(700)의 요, 롤 및 피치를 보정하도록 제1모터(310) 내지 제3모터(330)의 회전각도를 제어하여 비행체가 3차원 회전하여도 이에 장착된 카메라(700)의 원래 자세를 유지할 수 있다.
또한, 구동부(100)는 상기 제1모터(310) 내지 제3모터(330)를 능동적으로 제어하여 카메라(700)의 촬영방향을 제어할 수도 있다. 즉, 구동부(100)는 제1모터(310) 내지 제3모터(330)를 제어하여 제1프레임(510) 내지 제3프레임(530)을 원하는 각도만큼 회전시켜, 제3프레임(530)에 장착된 카메라(700)의 촬영방향을 조절할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 짐벌 장치(1000)는 댐퍼(10)(damper), 제1하우징(210) 내지 제3하우징(230), 제1커버(610) 및 제2커버(620)를 포함할 수 있다.
댐퍼(10)는 짐벌 장치(1000)와 비행체의 결합부위에 배치되어, 비행체로부터 상기 짐벌 장치(1000)에 가해지는 충격을 완화할 수 있다. 상기 댐퍼(10)는 짐벌 장치(1000)와 비행체의 결합부위에 필요한 위치에 필요한 개수만큼 구비될 수 있다.
제1하우징(210)은 상기 구동부(100)에 대하여 제1축(A1)을 중심으로 회전하고, 내부에 제1모터(310)가 배치될 수 있다. 상기 제1하우징(210)은 일단이 상기 구동부(100)에 결합되고, 타단이 상기 제1프레임(510)에 결합될 수 있다.
제1하우징(210)은 구동부(100)에 고정되고, 따라서 상기 제1모터(310)의 작동에 의해 상기 제1축(A1)을 중심으로 제1프레임(510)이 회전할 수 있다. 또한, 제1하우징(210)과 제1프레임(510)이 일체로 형성될 수 있고, 제1하우징(210)은 제1프레임(510)과 함께 제1축(A1)을 중심으로 회전할 수 있다.
상기 제1하우징(210)은 상단이 상기 구동부(100)의 하면에 결합되고, 하단이 상기 제1프레임(510)의 상면에 결합된다.
제2하우징(220)은 상기 제1하우징(210)에 대하여 상기 제1축(A1)과 수직한 제2축(A2)을 중심으로 회전하고, 내부에 제2모터(320)가 배치될 수 있다. 상기 제2하우징(210)은 일단이 상기 제1프레임(510)에 결합되고, 타단이 상기 제2프레임(520)에 결합될 수 있다.
제2하우징(220)은 제1프레임(510)에 고정되고, 따라서 상기 제2모터(320)의 작동에 의해 상기 제2축(A2)을 중심으로 제2프레임(520)이 회전할 수 있다. 또한, 제2하우징(220)과 제2프레임(520)이 일체로 형성될 수 있고, 제2하우징(220)은 제2프레임(520)과 함께 제2축(A2)을 중심으로 회전할 수 있다.
상기 제2하우징(220)은 일단이 상기 제1프레임(510)의 일면에 결합되고, 타면이 제2커버(620) 또는 제2프레임(520)의 일면에 결합될 수 있다.
제3하우징(230)은 상기 제2하우징(220)에 대하여 상기 제1축(A1) 및 상기 제2축(A2)과 수직한 제3축(A3)을 중심으로 회전하고, 내부에 제3모터(330)가 배치되며, 제3프레임(530)에 카메라(700)가 장착될 수 있다. 상기 제3하우징(230)은 일단이 상기 제2프레임(520)에 결합될 수 있다.
제3하우징(230)은 제2프레임(520)과 결합되고, 따라서 상기 제3모터(330)의 작동에 의해 상기 제3축(A3)을 중심으로 제3프레임(530)이 회전할 수 있다. 또한, 제3하우징(230)과 제3프레임(530)이 일체로 형성될 수 있고, 제3하우징(230)은 제3프레임(530)과 함께 제3축(A3)을 중심으로 회전할 수 있다.
카메라(700)는 제3프레임(530)에 장착되므로, 제1프레임(510) 내지 제3프레임(530)이 각각 제1축(A1) 내지 제3축(A3)을 중심으로 회전함에 따라, 카메라(700)도 제1축(A1) 내지 제3축(A3)을 중심으로 회전할 수 있다.
제1커버(610)는 제1프레임(510)에 결합하여, 제2모터제어부(511) 및 제1연결부(410)의 일부를 덮을 수 있다. 즉, 제1커버(610)가 제1프레임(510)에 결합하면, 제1커버(610)와 제1프레임(510) 사이에는 공간이 형성될 수 있고, 상기 공간에는 상기 제2모터제어부(511) 및 제1연결부(410)의 일부가 수용되며, 제1커버(610)는 제2모터제어부(511) 및 제1연결부(410)의 일부를 덮어 이들을 보호할 수 있다.
제2커버(620)는 제2프레임(520)에 결합하여, 제3모터제어부(521) 및 제2연결부(420)의 일부를 덮을 수 있다. 제1커버(610)와 마찬가지로, 제2커버(620)가 제2프레임(520)에 결합하면, 제2커버(620)와 제2프레임(520) 사이에는 공간이 형성될 수 있고, 상기 공간에는 상기 제3모터제어부(521) 및 제2연결부(420)의 일부가 수용되며, 제2커버(620)는 제3모터제어부(521) 및 제2연결부(420)의 커버하여, 이들을 보호할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1프레임의 사시도 이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제1프레임의 측면을 보인 단면도 이며, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제1프레임의 분해 사시도 이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 제1모터와 제1연결부의 배치 구조를 보인 단면도 이이며, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제1모터의 사시도 이다.
도 3, 도 6 내지 9를 참조하면, 연결부는 구동부(100)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제1연결부(410) 내지 제3연결부(430)를 포함할 수 있다.
제1연결부(410)는 상기 제1모터(310)의 외주면 중 일부를 커버하도록 상기 제1모터310)와 상기 제1하우징(210) 사이에 배치될 수 있다. 제2연결부(420)는 상기 제2모터(320)의 외주면 중 일부를 커버하도록 상기 제2모터(320)와 상기 제2하우징(220) 사이에 배치될 수 있다. 제3연결부(430)는 상기 제3모터(330)의 외주면 중 일부를 커버하도록 상기 제3모터(330)와 상기 제3하우징(230) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1연결부(410), 상기 제2연결부(420) 및 상기 제3연결부(430)는 연성재질로 형성되며, 상기 구동부(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1연결부(410), 상기 제2연결부(420) 및 상기 제3연결부(430)는 순차적으로 서로 전기적으로 연결되고, 상기 제1연결부(410)는 상기 구동부(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예로, 상기 제1내지3연결부(410, 420, 430)는 연성기판(FPCB, Flexible printed circuit board)일 수 있다.
예를 들어, 제1연결부(410)는 상기 구동부(100)와 상기 제1모터(310)를 전기적으로 연결하고, 상기 제2연결부(420)는 상기 제1모터(310)와 상기 제2모터(320)를 전기적으로 연결하고, 상기 제3연결부(430)는 상기 제2모터(320)와 상기 제3모터(330)를 전기적으로 연결할 수 있다.
연결부의 중앙부는 모터 외주면 일부를 감싸는 형태로 구비되어 하우징 내부에 배치되고, 양단은 구동부(100), 모터 제어부 또는 카메라(700)와 전기적으로 연결될 수 있다. 연결부의 모터 제어부와 연결되는 부위 중 일부는 하우징에 수용되고, 다른 일부는 커버에 수용될 수 있다.
구체적으로, 제1연결부(410)의 양단은 일단이 구동부(100)와 전기적으로 연결되고, 타단이 제2모터제어부(511)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 제1연결부(410)의 제2모터제어부(511)와 연결되는 부위는 제1커버(610)에 수용될 수 있다.
제2연결부(420)의 양단은 일단이 제2모터제어부(511)와 전기적으로 연결되고, 타단이 제3모터제어부(521)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 제2연결부(420)의 제2모터제어부(511)와 연결되는 부위는 제2하우징(220)에 수용되고, 제3모터제어부(521)와 연결되는 부위는 제2커버(620)에 수용될 수 있다.
제3연결부(430)의 양단은 일단이 제3모터제어부(521)와 연결되고, 타단이 카메라(700)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 제3연결부(430)의 제3모터제어부(521)와 연결되는 부위와 카메라(700)에 연결되는 부위는 모두 제3하우징(230)에 수용될 수 있다.
하우징과 모터 사이에는 이격공간이 형성될 수 있다. 상기 이격공간은 하우징의 내측면과 모터의 외주면 사이에 형성될 수 있다. 상기 이격공간에 연결부가 배치될 수 있다.
상기 연결부는, 예를 들어, 상기 제1하우징(210)과 상기 제1모터(310) 사이의 이격공간에 배치되는 제1연결부(410), 상기 제2하우징(220)과 상기 제2모터(320) 사이의 이격공간에 배치되는 제2연결부(420), 및 상기 제3하우징(230)과 상기 제3모터(330) 사이의 이격공간에 배치되는 제3연결부(430)로 구비될 수 있다.
즉, 상기 제1하우징(210)과 상기 제1모터(310), 상기 제2하우징(220)과 상기 제2모터(320) 및 상기 제3하우징(230)과 상기 제3모터(330) 사이에 각각 이격공간이 형성되고, 상기 이격공간들에는 각각 제1연결부(410), 제2연결부(420) 및 제3연결부(430)의 중앙부가 수용될 수 있다.
연결부는 상기 모터의 외주면 중 일부를 커버하도록 배치되고, 상기 모터의 원주방향 및 직경방향으로 변형가능하도록 연성재질로 구비될 수 있다.
이하, 도 6 내지 10을 참조하여 연결부 중 제1연결부(410)의 권선된 형태를 구체적으로 설명한다. 제2연결부(420) 및 제3연결부(430)의 권선된 형태도 제1연결부(410)와 마찬가지이므로, 이에 대한 중복설명은 생략한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1모터(310)는 로터(2100)와 스테이터(2200)를 포함할 수 있다. 이때, 스테이터(2200)는 내측에 배치되고, 로터(2100)는 상기 스테이터(2200)의 외측에 배치된다. 따라서, 제1연결부(410)는 로터(2100)의 외주면과 제1하우징(210)의 내측면 사이의 이격 공간에 로터(2100)의 원주방향으로 권선되어 배치될 수 있다. 제1하우징(210)의 배치는 제1프레임(510)의 호 형상의 돌출부위에 대응하는 형상으로 상기 제1연결부(410)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
제1연결부(410)는 전기적 연결을 위한 회로 또는 도선이 복수로 구비될 수 있고, 용이하게 변형이 가능하도록 구비되므로, 예를 들어 상기 제1연결부(410)는 연성회로기판(FPCB), 연결배선, 연성기판, 와이어등으로 형성될 수 있다.
마찬가지로, 제2연결부(420) 및 제3연결부(430)도 전기적 연결을 위한 회로 또는 도선이 복수로 구비될 수 있고, 용이하게 변형이 가능하도록 구비되므로, 예를 들어 상기 제2연결부(420) 및 제3연결부(430)은 각각 연성회로기판(FPCB), 연결배선, 연성기판, 와이어를 포함할 수 있다.
제1연결부(410)은 제1모터(310)의 주위를 따라 감기거나 풀리는 제1유동부와 제1프레임에 고정되는 제1고정부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1유동부는 상기 제1모터(310)의 외주면을 감싸는 영역으로서 이해되고, 상기 제1고정부는 상기 제1모터(310), 상기 구동부(100) 및 상기 제2모터제어부(511)와 전기적으로 연결되는 연결단자가 배치된 영역으로서 이해된다.
상세히, 도 8 및 9를 참조하면, 상기 제1연결부(410)는, 일단이 상기 제1모터(310)의 외주면을 따라 제1원주방향으로 연장되는 제1영역(424)과, 상기 제1영역(424)의 타단으로부터 절곡되어 상기 제1원주방향의 반대 방향인 제2원주방향으로 연장되는 제2영역(426)과, 상기 제2영역(426)의 연장된 단부로부터 절곡되어 상기 제1원주방향으로 연장되는 제3영역(427)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제1원주방향은 시계 방향 또는 반시계 방향일 수 있고, 상기 제2원주방향은 반시계 방향 또는 시계방향일 수 있다.
따라서, 상기 제1영역(424)과 상기 제2영역(426) 사이에는 제1절곡 영역(425)이 배치되고, 상기 제2영역(426)과 상기 제3영역(427) 사이에는 제2절곡 영역(421)이 배치된다. 상기 제1연결부(410)에서 상기 제1절곡영역(425)과 상기 제2절곡영역(421)을 형성하는 영역은 상기 제1모터(310)의 구동에 따라 가변될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해, 상기 제1모터(310)의 외주면은 중 일부 영역은 반경 방향으로 상기 제1연결부(410)와 오버랩(overlab)되지 않을 수 있다. 그리고, 상기 제2영역(426)의 원주 방향 길이는 상기 제1영역(424) 또는 상기 제3영역(427)의 원주 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다.
상기 제1연결부(410)는 일단이 상기 구동부(100)와 연결되고, 타단이 상기 제2모터제어부(511)와 연결되어, 상기 구동부(100)와 상기 제2모터제어부(511)를 전기적으로 연결시킨다. 또한, 상기 제1연결부(410)에는 적어도 일부가 외측으로 돌출되어, 상기 제1모터(310)의 스테이터(2200)와 전기적으로 연결되기 위한 연장부가 형성될 수 있다. 이로 인해, 상기 구동부(100), 상기 제1모터(310) 및 상기 제2모터(320)가 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 상기 제1프레임(510) 중 상기 제1모터(310) 및 상기 제1연결부(410)가 배치되는 영역에는, 바닥면으로부터 상방으로 돌출되어, 상기 제1절곡영역(425)의 내면에 접촉되는 제1돌기(515a)와, 상기 제2절곡영역(421)의 내면에 접촉되는 제2돌기(515b)가 구비될 수 있다. 상기 제1돌기(515)와 상기 제2돌기(515b)는 각각 상기 제1절곡영역(425)과 상기 제2절곡영역(421)의 내주면에 외주면이 접촉되어, 상기 제1모터(310)의 회전 시 어느 하나의 절곡영역의 위치를 고정시킬 수 있다.
상기 제1돌기(515a)와 상기 제2돌기(515b)는 상기 제1모터(310)와의 직선 거리가 동일할 수 있다. 이와 달리, 상기 제1돌기(515a)와 상기 제2돌기(515b)는 상기 제1모터(310)와의 직선 거리가 상이할 수 있다.
상세히, 상기 제1모터(310)의 회전에 따라, 상기 제1연결부(410)는 내주면이 상기 제1모터(310)의 외주면에 접촉되거나, 상기 제1모터(310)의 외주면으로부터 이격될 수 있다. 즉, 상기 제1연결부(410)의 양단은 각각 구동부(100)와 상기 제2모터제어부(511)에 고정적으로 결합되므로, 상기 제1프레임(510)이 상기 구동부(100)에 대해 제1축 방향으로 회전하면, 상기 제1절곡영역(425)과 상기 제2절곡영역(421) 사이의 거리는 변할 수 있다.
바꾸어 말하면, 상기 제1모터(310)의 회전에 다라, 상기 제1절곡영역(425)과 상기 제2절곡영역(421)은 각각 상기 제1돌기(515a)와 상기 제2돌기(515b)에 타이트하게 감기거나, 이격될 수 있다.
즉, 상기 제1모터(310)가 시계 방향으로 회전 시 상기 제1절곡영역(425)은 시계 방향으로 이동하고, 상기 제2절곡영역(421)은 상기 제2돌기(515b)에 가이드 되어 상기 제3영역(427)으로부터 상기 제2영역(426)으로 상기 제1연결부(410)의 영역이 이동될 수 있다. 그리고, 상기 제1모터(310)가 반 시계 방향으로 회전 시 상기 제2절곡영역(421)은 반 시계 방향으로 이동하고, 상기 제1절곡영역(425)은 상기 제1돌기(515a)에 가이드 되어 상기 제2영역(426)으로부터 상기 제1영역(424)으로 상기 제1연결부(410)의 영역이 이동될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해, 상기 제1연결부(410)는 상기 제1모터(310)의 외주면 전체를 커버하도록 배치하지 않더라도 상기 제1모터(310)의 회전에 따라 함께 회전될 수 있으므로, 상기 제1연결부(410)의 전체 길이가 짧아질 수 이는 장점이 있다. 전기적 연결을 위한 연성기판의 길이는 길어질수록 전기적 노이즈 발생 위험이 높다. 또한, 늘어난 길이만큼의 제조 단가가 상승할 수 있다. 그러나, 본 실시 예에 따르면, 제1연결부(410)의 전체 길이를 축소할 수 있으므로, 전기적 연결의 안정성을 높아지고, 제조 단가가 저렴해지며, 제품 전체 사이즈를 축소시킬 수 있는 장점이 있다. 이는, 상기 제1모터(310)를 감싸는 제1연결부(410)의 턴수가 줄어짐으로써 기인하는 것이다.
한편, 상기 제1모터(310)의 회전 각도를 고려할 때, 상기 제1모터(310)의 중심을 기준으로, 상기 제1절곡영역(425)과 상기 제2절곡영역(421)은 160도 내지 200도의 상대 각도를 형성하도록 배치될 수 있다. 상기 범위의 값으로도, 상기 제1모터(310)는 대략 360도 범위의 회전 반경을 형성할 수 있기 때문이다.
마찬가지로, 상기 제2연결부(420)는 일단이 상기 제2모터(320)의 외주면을 따라 제1원주방향으로 연장되는 제4영역과, 상기 제4영역의 타단으로부터 절곡되어 상기 제1원주방향의 반대 방향인 제2원주방향으로 연장되는 제5영역과, 상기 제5영역의 연장된 단부로부터 절곡되어 상기 제1원주방향으로 연장되는 제6영역을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 제4영역과 상기 제5영역 사이에는 제3절곡 영역이 배치되고, 상기 제5영역과 상기 제6영역 사이에는 제4절곡 영역이 배치된다.
그리고, 상기 제3연결부(430)는 일단이 상기 제3모터(330)의 외주면을 따라 제1원주방향으로 연장되는 제7영역과, 상기 제7영역의 타단으로부터 절곡되어 상기 제1원주방향의 반대 방향인 제2원주방향으로 연장되는 제8영역과, 상기 제8영역의 연장된 단부로부터 절곡되어 상기 제1원주방향으로 연장되는 제9영역을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 제7영역과 상기 제8영역 사이에는 제5절곡 영역이 배치되고, 상기 제8영역과 상기 제9영역 사이에는 제6절곡 영역이 배치된다.
실시예에서, 상기 제1연결부(410) 내지 제3연결부(430)에 의해 짐벌 장치(1000)의 각 부품들은 모두 전기적으로 연결되고, 각 부품들을 전기적으로 연결하기 위한 별도의 연결라인 예를 들어, 카메라 영상 데이터 전송을 위한 연결라인, 전류공급을 위한 전원 연결라인 등이 불필요하다. 따라서, 실시예의 3축 회전장치는 컴팩트한 전기 연결구조를 가지므로, 장치를 소형화하고 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다.
실시예에서 각 연결부는 제1하우징(210) 내지 제3하우징(230)과 제1프레임(510) 내지 제3프레임(530)이 형성하는 공간에 수용되고, 각 하우징, 각 프레임, 제1커버(610) 및 제2커버(620)에 의해 외부노출이 차단될 수 있다.
이러한 구조로 인해, 각 연결부는 외부노출에 의한 습기 기타 이물질과 접촉을 최소화할 수 있어, 실시예의 짐벌 장치(1000)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
한편, 짐벌 장치(1000)는 모터가 구비되고, 상기 모터는 제1모터(310), 제2모터(320) 및 제3모터(330)로 구비될 수 있다.
상기 제1모터(310)는 상기 구동부(100)에 대하여 상기 제1축(A1)을 중심으로 회전하도록 상기 구동부(100)에 장착될 수 있다. 제1모터(310)가 회전함에 따라 상기 제1모터(310)에 결합하는 제1프레임(510)은 제1축(A1)을 중심으로 회전할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제1모터(310)가 구동부(100)에 대해 회전 가능하도록, 구동부(100)는 장착부재(110)를 포함할 수 있다. 제1모터(310)는 장착부재(110)에 대하여 회전 가능하도록 상기 장착부재(110)에 결합할 수 있고, 장착부재(110)는 구동부(100)에 고정적으로 결합할 수 있다.
한편, 상기 구동부(100)에는 제1모터제어부(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 제1모터제어부는 상기 제1모터(310)가 제1축(A1)을 중심으로 회전하도록 제어할 수 있다.
상기 제2모터(320)는 상기 제1프레임(510)에 대하여 상기 제2축(A2)을 중심으로 회전하도록 상기 제1프레임(510)에 장착될 수 있다. 상기 제1프레임(510) 중 상기 제2모터(320)가 결합되는 영역에는 제2모터 장착부(517, 도 6 참조)가 구비될 수 있다. 상기 제2모터 장착부(517)는 후술할 스토퍼(810)가 관통하도록 홀이 형성될 수 있다. 따라서, 제2모터(320)가 회전함에 따라 상기 제2모터(320)에 결합하는 제2프레임(520)은 제2축(A2)을 중심으로 회전할 수 있다.
상기 제3모터(330)는 상기 제2프레임(520)에 대하여 상기 제3축(A3)을 중심으로 회전하도록 상기 제2프레임(520)에 장착될 수 있다. 제3모터(330)가 회전함에 따라 상기 제3모터(330)에 결합하는 제3프레임(530)은 제3축(A3)을 중심으로 회전할 수 있다.
제2모터제어부(511)는 제1프레임(510)에 장착되어 제1모터(310)의 작동을 제어할 수 있다. 즉, 상기 제1프레임(510)은 상기 제2모터(320)와 상기 제2축(A2) 방향으로 대응하는 위치에 상기 제2모터(320)의 작동을 제어하는 제2모터제어부(511)가 장착될 수 있다.
제3모터(330)는 제2프레임(520)에 장착되어 제2모터(320)의 작동을 제어할 수 있다. 즉, 상기 제2프레임(520)은 상기 제3모터(330)와 상기 제3축(A3) 방향으로 대응하는 위치에 상기 제3모터(330)의 작동을 제어하는 제3모터(330)가 장착될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제2모터제어부(511)는 상기 제1연결부(410)와 결합하는 제1커넥터(511a)와, 상기 제2연결부(420)와 결합하는 제2커넥터(511b)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2커넥터(511b)는 상기 제2모터제어부(511)의 상기 제2축(A2) 방향으로 절곡되고 연장되어 형성된 부위에 결합할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제2모터제어부(511)는 상기 제1연결부(410)와 결합하는 제1커넥터(511a)와, 상기 제2연결부(420)와 결합하는 제2커넥터(511b)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2커넥터(511b)는 상기 제2모터제어부(511)의 상기 제2축(A2) 방향으로 절곡되고 연장되어 형성된 부위에 결합할 수 있다.
이하에서, 도 11을 참조하여 제3모터제어부(521)에 대해 구체적으로 설명한다. 제2모터제어부(511)도 제3모터제어부(521)와 구조적으로 매우 유사하므로 이에 대한 중복설명은 생략한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 제3모터 제어부를 보인 도면이다.
도 11을 참조하면, 제3모터제어부(521)는 제3모터(330)의 회전각도, 회전방향, 회전속도 등을 제어하기 위한 각종 소자 및 회로가 구비되는 회로기판으로 구비될 수 있다.
제3모터(330)를 제어하기 위한 소자로 예를 들어, 모터제어센서(1100)가 제3모터제어부(521)에 구비될 수 있다. 상기 모터제어센서(1100)에 대해서는 하기에 구체적으로 설명한다.
제3모터제어부(521)는 일면에 배치되는 모터제어센서(1100)가 상기 제3모터(330)에 구비되는 센싱마그네트(1300)와 대향하도록, 모터와 제3축(A3) 방향으로 서로 대향되도록 구비될 수 있다.
또한, 제3모터제어부(521)는 회로기판으로 구비되어 제2프레임(520)과 제2커버(620)에 의해 형성되는 수용공간에 수용됨으로써 제3모터제어부(521)가 구비되는 공간을 줄일 수 있고, 따라서, 짐벌 장치(1000)를 소형화할 수 있다. 또한, 제2커버(620)는 제3모터제어부(521)를 덮음으로써 제3모터제어부(521)의 외부노출을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제3모터제어부(521)에는 케이블연결부(1200)가 구비될 수 있다. 제3모터(330)와 제3모터제어부(521)는 케이블에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 케이블연결부(1200)는 상기 케이블을 제3모터(330)와 연결하기 위한 장치이다.
제3커넥터(521a)는 제2연결부(420)의 일측이 결합하여, 제2연결부(420)와 제3모터제어부(521)를 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 제4커넥터(521b)는 제3연결부(430)의 일측이 결합하여, 제3연결부(430)와 카메라(7000)를 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
제3커넥터(521a)와 제4커넥터(521b)는 상기 제3모터제어부(521)에 소켓방식으로 결합할 수 있다. 결합후, 접착제를 사용하여 제3커넥터(521a)와 제4커넥터(521b)를 제3모터제어부(521)에 고정할 수도 있다.
제3커넥터(521a) 및 제4커넥터(521b)는 제3모터제어부(521)와 연결부 사이의 결합 및 부품의 조립을 용이하게 할 수 있다. 즉, 제3모터제어부(521)와 연결부들을 일체로 형성하지 않고, 각각 별개로 제작하여 서로 결합하여 짐벌 장치(1000)를 조립하므로, 짐벌 장치(1000)의 조립이 용이해질 수 있다.
한편, 제4커넥터(521b)는 제3모터제어부(521)로부터 제3축(A3) 방향으로 절곡되고 연장되어 형성된 부위에 결합할 수 있다. 따라서, 제4커넥터(521b)는 제3연결부(430)의 권선된 중앙부가 배치되는 공간에 배치됨으로써, 제3모터제어부(521)가 배치되는 제2프레임(520)과 제2커버(620)가 형성하는 공간과 다른 공간에 배치될 수 있다.
제3모터(330)와 제4커넥터(521b)를 전기적으로 연결하기 위해, 제4커넥터(521b)가 배치되는 부위와 대응하는 제2프레임(520)의 부위에는 관통홀이 형성될 수 있다.
이러한 구조로 인해, 회로기판으로 구비되는 제3모터제어부(521)의 면적을 넓힐 수 있어, 상기 제3모터제어부(521)에 더 많은 소자와 회로를 형성할 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 모터는 회전부분이 로터(2100)와 회전하지 않는 부분이 스테이터(2200)를 포함할 수 있다. 모터의 내측에는 스테이터(2200)가 구비되고, 로터(2100)는 스테이터(2200)를 둘러싸도록 구비될 수 있다.
로터(2100)에는 각 프레임과 하우징이 고정적으로 결합할 수 있다. 따라서, 로터(2100)의 회전에 의해 각 프레임과 하우징은 제1축(A1) 내지 제3축(A3)방향으로 회전할 수 있다.
도 4, 도 8 및 도 10을 참조하면, 로터(2100)에는 제1스토퍼(810)가 구비될 수 있다.
상기 제1스토퍼(810)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 스테이터(2200)의 상측에 배치될 수 있다. 로터(2100)의 중앙부에 제3축(A3) 방향으로 돌출된 폴(pole)이 구비되고, 제1스토퍼(810)는 상기 폴에 고정적으로 결합할 수 있다.
따라서, 제1스토퍼(810)는 로터(2100)의 회전에 따라 축 방향으로 회전할 수 있다. 제1스토퍼(810)는 제1모터(310) 내지 제3모터(330) 각각에 결합하는 총 3개로 구비될 수 있다.
총 3개의 제1스토퍼(810)는 제1모터(310) 내지 제3모터(330)의 로터(2100)가 회전함에 따라, 각각 제1축(A1) 내지 제3축(A3)을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 제1스토퍼(810)는 제1프레임(510) 내지 제3프레임(530) 각각의 회전각도를 제한하는 역할을 할 수 있다.
짐벌 장치(1000)의 안정적인 작동을 위해 제1프레임(510) 내지 제3프레임(530)의 회전각도를 제한할 수 있는데, 실시예에서 제1프레임(510) 내지 제3프렘임의 최대 회전각은 170˚ 내지 175˚일 수 있다
따라서, 제1스토퍼(810)는 각 프레임의 회전각도를 제한할 수 있다. 제1스토퍼(810)는 직경방향으로 돌출형성되는 제1돌출부(811)를 구비하고, 상기 제1돌출부(811)는 이에 대응하여 형성되는 제2스토퍼(820)와 함께 각 프레임의 회전각도를 제한할 수 있다. 상기 제1스토퍼(820)는 상기 제1모터(310)의 상측에서 원형으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1스토퍼(820)에는 제1스토퍼(810)의 외주면 일측으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부(811)가 구비될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1모터(310)에 구비되는 제1스토퍼(810)와 대응되는 제2스토퍼(820)는 장착부재(110)에 구비될 수 있다. 즉, 장착부재(110)에서 제1스토퍼(810)의 원주방향으로 제1돌출부(811)와 대응되는 부위에 제2스토퍼(820)가 구비될 수 있다.
상기 장착부재(110)에는 상기 제1스토퍼(810)가 관통하는 관통홀(821)이 형성될 수 있다. 상기 관통홀(821)은 상기 제1스토퍼(810) 및 돌출부(811)가 통과하도록 별도의 연장홀(822)을 구비할 수 있다.
따라서, 상기 로터(2200)의 회전에 따라 상기 제1스토퍼(810)가 회전 시, 상기 돌출부(811)는 상기 제2스토퍼(820)에 의해 이동이 가이드될 수 있다. 즉, 상기 돌출부(811)의 회전 시 상기 제2스토퍼(820)와 접촉되지 않는 영역에서는 자유 회전이 가능하지만, 상기 제2스토퍼(820)와 접촉 시에는 상기 로터(2200)의 회전이 방지될 수 있다. 이로 인해, 상기 로터(2200)의 회전 반경이 설정될 수 있다.
한편, 제2모터(320) 및 제3모터(330)에 구비되는 제1스토퍼(810)와 대응되는 제2스토퍼(820)는 제1프레임(510) 및 제2프레임(520)에 각각 구비될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 제3프레임 및 카메라의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 카메라(700)는 제3프레임(530)에 탈부착 가능하도록 구비될 수 있다.
카메라(700) 장착을 위해, 제3프레임(530)에는 장착홈(531)이 형성되고, 카메라(700)의 일부는 상기 장착홈(531)의 형상에 대응하는 형상으로 구비될 수 있다.
한편, 카메라(700)가 용이하게 제3프레임(530)에 장착되도록 하기 위해, 상기 장착홈(531)에는 레일홈(531a)이 형성될 수 있다. 카메라(700)는 상기 레일홈(531a)에 대응되는 형상을 레일이 형성될 수 있고, 카메라(700)의 레일이 상기 레일홈(531a)에 장착됨으로써, 카메라(700)는 제3프레임(530)에 안정적으로 장착될 수 있다.
한편 제3프레임(530)에는 카메라(700)와 구동부(100)를 전기적으로 연결하는 회로기판이 배치될 수 있다. 상기 회로기판과 카메라(700) 간 전기적 연결을 위한 소켓(미도시)이 회로기판과 카메라(700) 각각에 형성될 수 있다.
이러한 소켓들은 서로 탈부착 가능하도록 구비되므로, 카메라(700)를 제3프레임(530)에 장착하면, 상기 소켓들에 의해 카메라(700)와 제3프레임(530)에 배치되는 회로기판은 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 카메라(700)를 상기 제3프레임(530)에 안정적으로 결합하기 위해, 카메라(700)와 제3프레임(530)을 고정하는 볼트, 나사못 등의 체결기구를 사용할 수도 있다. 이러한 체결기구를 결합하기 위해, 상기 제3프레임(530)에는 예를 들어, 스크류홀(screw hole)이 형성될 수도 있다.
도 13은 본 실시 예에 따른 비행 장치의 사시도 이다.
도 13을 참조하면, 비행 장치(1)는 무인 드론(drone)일 수 있다. 사용자는 비행 장치(1)를 무선 단말기(미도시)에 의해 제어할 수 있다. 비행 장치(1)는 본체(10), 원동부(20), 짐벌 장치(1000) 및 전자 제어 유닛(ECU, Electric Control Unit)을 포함할 수 있다.
본체(10)는 외관 부재로, 본체(10)의 일측에는 원동부(20)가 배치될 수 있고, 본체(10)의 타측(아래)에는 짐벌 장치(1000)가 배치될 수 있다. 또, 본체(10)의 내부에는 전자 제어 유닛(ECU, Electric Control Unit, 미도시)이 배치될 수 있다.
원동부(20)는 본체(10)의 상하 방향 중심축을 기준으로 서로 대칭으로 배치된 복수 개의 프로펠러 유닛일 수 있다. 프로펠러의 회전에 의해 본체(10)는 비행할 수 있다.
짐벌 장치(1000)는 본체(10)의 아래에 배치될 수 있다. 짐벌 장치(1000)는 본체(10)의 흔들림에 따라 카메라 모듈(400)의 자세를 제어할 수 있다. 따라서 카메라 모듈(400)은 정립 상태로 촬영을 수행할 수 있다.
전자 제어 유닛은 사용자가 제어하는 무선 단말기와 무선 통신할 수 있다. 전자 제어 유닛은 비행 장치(1)의 각종 전자 부품 및 짐벌 장치(1000)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전자 제어 유닛은 사용자가 제어하는 무선 단말기와 무선 통신하여, 각종 제어 신호를 수신하고, 이를 각종 전자 부품 및 짐벌 장치(1000)로 송신하여, 전자 부품 및 짐벌 장치(1000)를 제어할 수 있다.
일 예로, 전자 제어 유닛은 무선 단말기를 통한 사용자의 명령에 의해, 짐벌 장치(1000)를 제어하여 카메라(700)를 회전시킬 수 있다. 그 결과, 사용자가 원하는 지점으로, 카메라 (700)의 촬영 범위가 변경될 수 있다.
전자 제어 유닛은 짐벌 장치(1000)와 전기적으로 연결되어, 각종 전자기 신호를 수신하고, 이를 분석하고 판단하여 짐벌 장치(1000)를 제어할 수 있다.
일 예로, 전자 제어 유닛은 비행에 의한 흔들림 발생 시, 센서로부터 카메라 (700)의 자세를 전자기 신호로 수신받고, 이를 분석하고 판단하여, 이에 따라 구동부(100)를 제어함으로써, 카메라(700)를 흔들림이 발생하는 반대 방향으로 회전시킬 수 있다(흔들림 상쇄). 그 결과, 카메라(700)는 흔들림과 무관하게, 정립 자세를 유지하며 촬영을 수행하여, 촬영 품질을 높일 수 있다.
이하, 전자 제어 유닛이 본체(10)에 배치된 경우를 상정하여 설명하지만, 다양한 배치 형태를 가짐을 유의하여야 한다. 일 예로, 전자 제어 유닛, 즉 메인 기판은 짐벌 장치(1000)의 구동부(100)에 칩 형태로 배치될 수도 있고, 본체(10)와 구동부(100) 각각에 분할되어 배치될 수도 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 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 (15)

  1. 메인 기판이 배치되는 구동부;
    상기 구동부와 결합하는 제1하우징;
    상기 제1하우징 내에 배치되는 제1모터; 및
    상기 제1모터와 전기적으로 연결되는 제1연결부를 포함하고,
    상기 제1연결부는,
    상기 제1모터의 외주면을 따라 제1원주 방향으로 연장된 제1영역;
    상기 제1영역으로부터 절곡되는 제1절곡영역; 및
    상기 제1절곡영역에서 제2원주 방향으로 연장된 제2영역을 포함하고,
    상기 제1원주 방향 또는 상기 제2원주 방향 중 하나는 시계 방향이고 다른 하나는 반시계 방향인 짐벌 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1연결부는 상기 제2영역으로부터 절곡된 제2절곡 영역과 상기 제2절곡영역에서 상기 제1원주 방향으로 연장된 제3영역을 더 포함하는 짐벌 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1하우징에는 상기 제1모터가 배치되는 바닥면으로부터 돌출되어, 상기 제1절곡영역의 내주면에 결합되는 제1돌기와, 상기 제2절곡영역의 내주면에 결합되는 제2돌기를 포함하는 짐벌 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 돌기 및 상기 제 2 돌기는 상기 제 1 모터와의 직선 거리가 상이한 짐벌 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1모터의 외주면 중 일부는 상기 제1모터의 반경 방향으로 상기 제1연결부와 오버랩(overlab)되지 않는 짐벌 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 2 하우징 및 상기 제 2 하우징 내에 배치되는 제 2 모터를 포함하고,
    일단이 상기 제 1 하우징과 결합되고, 타단이 상기 제 2 하우징에 결합되는 제1프레임을 포함하는 짐벌 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1모터의 동작에 따라 상기 제1프레임이 제1방향으로 회전하는 짐벌 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2영역은 상기 제1영역보다 길이가 긴 짐벌 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2모터와 전기적으로 연결되는 제2연결부를 포함하고,
    상기 제2연결부는
    상기 제2모터의 외주면을 따라 제 1 원주 방향으로 연장된 제4영역, 상기 제4영역으로부터 절곡된 제3절곡영역 및 상기 제3절곡역에서 제2원주 방향으로 연장된 제5영역을 포함하고,
    상기 제1원주 방향 또는 상기 제2원주 방향 중 하나는 시계 방향이고 다른 하나는 반시계 방향인 짐벌 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제3하우징 및 상기 제3하우징 내에 배치되는 제3모터를 포함하고,
    상기 제2하우징과 상기 제3하우징을 연결하는 제2프레임을 포함하는 짐벌 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제3모터와 전기적으로 연결되는 제3연결부를 포함하고,
    상기 제3연결부는
    상기 제3모터의 외주면을 따라 제1원주 방향으로 연장된 제7영역, 상기 제7영역으로부터 절곡된 제5절곡영역 및 상기 제5절곡영역에서 제2원주 방향으로 연장된 제8영역을 포함하고,
    상기 제1원주 방향 또는 상기 제2원주 방향 중 하나는 시계 방향이고 다른 하나는 반시계 방향인 짐벌 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2모터의 동작에 따라 상기 제2프레임이 회전하는 짐벌 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 연결부는 연성회로기판인 짐벌 장치.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1연결부는 일단이 상기 구동부와 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 제2모터와 전기적으로 연결되는 짐벌 장치.
  15. 본체;
    상기 본체의 일측에 배치되고, 상기 본체를 부양시키는 원동부; 및
    상기 본체의 타측에 배치되는 짐벌 장치를 포함하고,
    상기 짐벌 장치는,
    메인 기판이 배치되는 구동부;
    상기 구동부와 결합하는 제1하우징;
    상기 제1하우징 내에 배치되는 제1모터; 및
    상기 제1모터와 전기적으로 연결되는 제1연결부를 포함하고,
    상기 제1연결부는,
    상기 제1모터의 외주면을 따라 제1원주 방향으로 연장된 제1영역;
    상기 제1영역으로부터 절곡되는 제1절곡영역; 및
    상기 제1절곡영역에서 제2원주 방향으로 연장된 제2영역을 포함하고,
    상기 제1원주 방향 또는 상기 제2원주 방향 중 하나는 시계 방향이고 다른 하나는 반시계 방향인 비행 장치.
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