접점 접촉을 이용한 전원 공급 장치

접점 접촉을 이용한 전원 공급 장치{DEVICE FOR SUPPLYING POWER USING CONTACT POINT}

본 발명은 직류 또는 교류 전원을 공급하는 장치에 관한 것으로, 특히 접점 접촉을 이용하여 이동체에 전원을 공급하는 장치에 관한 것이다.

종래에는, 이동체에 전원을 공급하기 위해 전원과 이동체를 연결하는 전선을 사용하거나, 이동체에 배터리를 장착하여 사용하여 왔다. 그러나 종래 기술 중 전원과 이동체를 연결하기 위해 전선을 사용하는 방식은 이동체가 단순하게 동작하거나, 짧은 거리를 이동하는 경우에는 문제가 되지 않지만, 이동체의 동작이 복잡하거나 장거리를 이동하는 경우에는 전선의 엉킴 등의 문제를 야기하여 바람직한 이동체의 동작이나 전원 공급을 방해하게 된다.

한편, 종래 기술 중 이동체에 배터리를 장착하여 사용하는 방식은 배터리 용량에 따른 시간 상의 제약이 있어 주기적으로 배터리를 교체해 주어야 하는 불편이 따르게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 전선 및 배터리를 사용하지 않고 이동체에 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전선을 사용하지 않고 이동체에 전원을 공급함으로써, 이동체의 자유로운 동작을 보장하여 효과적인 기계 설비를 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 복수의 이동체에 동시에 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 접촉을 이용한 전원 공급 장치에 사용되는 도전성 전원 공급판의 평면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 보드 의 평면도.

도 3 내지 도 6은 도 1에 도시된 도전성 전원 공급판에 접점 보드 가 놓이는 방향에 따라 형성된 전원 공급판과 접점의 접촉을 나타낸 평면도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 접점으로부터 인가되는 전원 신호를 정류하기 위한 회로를 나타낸 회로도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전원에 접속되며, 전원으로부터 이동체로 전력을 공급하기 위한 도전성 전원 공급판; 전원 공급판과 접촉하는 접점을 갖는 접점 보드 ; 및 접점 보드 의 각 접점의 연장부에 접속되며, 접점으로부터의 전원 신호를 정류하는 정류 회로를 포함하며, 전원 공급판은 일정한 간격을 두고 서로 이격되어 교차 배열된 한 쌍의 도전체로 이루어지며, 접점 보드 의 접점은 접점 보드 의 자유로운 이동에도 불구하고 전원 공급판과 일정한 크기 이상의 접촉 면적을 유지하며, 접점 보드 의 접점 중 어느 하나의 접점도 2 개의 도전체와 동시에 접촉하지는 않으며, 반드시 2 개 이상의 접점이 한 쌍의 도전체와 접촉하는 것을 특징으로 하는 접점 접촉을 이용한 전원 공급 장치이다.

상기 구성의 본 발명은 전원 공급판 위에 놓인 접점 보드 를 포함한 이동체가 임의의 방향으로 움직이는 동안에도 이동체에 대한 전원 공급이 안정적으로 이루어지도록 한다. 또한, 본 발명은 복수 개의 이동체가 동시에 전원을 공급받을 수 있도록 한다.

전원 공급판은 한 쌍의 도전체로 이루어지며, 이들은 서로 분리되고 교차 배열되는 구조를 갖는다. 따라서, 이들에 전원이 인가되면, 양극과 음극이 공간적으로 교차 배열되는 결과가 된다.

한편, 전원 공급판으로부터 이동체에 전원을 공급하기 위해서 접점을 포함하는 접점보드가 제공되는데, 접점보드가 이동 중에도 이 접점이 한 쌍의 도전체와 접촉함으로써, 접점보드를 포함하는 이동체에 전원을 안정적으로 공급하게 된다. 이때, 각각의 접점에 접촉하는 전극은 이동체의 이동에 의해 수시로 극성이 바뀌게 된다. 따라서, 안정적 전원 공급을 위해서는 접점으로부터 인가된 전원 신호를 정류해 줄 필요가 있다. 그러므로, 본 발명은 접점의 연장부에 정류회로를 추가로 제공한다. 정류회로는 종래의 기술에 따르며, 이 회로는 이동체의 특성에 따라 다양한 형태로 사용될 수 있다.

이하에서는 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접점 접촉을 이용한 전원 공급 장치에 사용되는 도전성 전원 공급판의 평면도이다. 전원 공급판 (100) 은 한 쌍의 도전체 (110,120) 로 이루어지며, 도 1 에는 쐐기 모양의 한 쌍의 도전체 (110,120) 가 서로 교차 배열된 상태를 도시하고 있다. 이와 같이 한 쌍의 도전체 (110,120) 를 서로 교차 배열한 이유는, 그렇게 함으로써 전원 공급판 (100) 상의 임의의 위치에 접점 보드 (200) (도 2 참조)가 놓이더라도 접점 보드 (200) 의 접점이 양극과 음극에 접촉할 수 있게 하기 위해서이다. 이 전원 공급판 (100) 은 이동체가 이동해야 하는 공간 전체에 걸쳐 놓이게 된다.

전원 공급판 (100) 에 직류 전원이 접속되면 서로 이격되어 교차 배열된 한 쌍의 도전체 (110,120) 에 각각 (+), (-) 전원이 인가되며, 교류 전원이 접속되면 서로 이격되어 교차 배열된 한 쌍의 도전체 (110,120) 에 전원 주파수에 따라 각각 (+), (-) 가 교대로 인가된다. 이때, 서로 이격되어 교차 배열된 한 쌍의 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 를 한 쌍의 전원 단자로 하여 부하 (이동체) 에 연결하면 그 부하에 전원이 인가되는 것이다. 쐐기 모양의 각 도전체 (110,120) 의 폭 및 도전체 (110,120) 사이의 간격은 아래에서 설명할 접점 보드 (200) 의 접점의 직경 및 접점 간 간격과 밀접한 관련이 있으므로 도 2를 참조로 접점 보드 (200) 를 기술한 후 설명하겠다.

도 2는 도 1에 도시된 전원 공급판 (100) 으로부터 이동체에게 전원을 공급하기 위한 접점을 포함하는 접점 보드 (200) 를 나타내며, 도 3 내지 도 6은 도 1에 나타낸 도전성 전원 공급판 (100) 에 접점 보드 (200) 가 놓이는 방향에 따라 전원 공급판 (100) 과 접점이 어떻게 접촉하는가를 나타내고 있다.

도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 T 자 형태로 배열된 접점 (210 ~ 250) 을 포함하는 접점 보드 (200) 를 나타내고 있다. 접점의 모양, 크기, 간격 등은 쐐기 모양 도전체 (110,120) 의 폭, 도전체 (110,120) 간의 간격 등과 밀접한 관련이 있다.

이에 대하여 상술하면, 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 와 접점 보드 (200) 의 접점 (210 ~ 250) 은 접점 보드 (200) 의 위치 및 방향에 무관하게 일정한 크기 이상의 접촉 면적을 가짐으로써 접촉 저항이 일정한 크기 이상으로 증가하지 않도록 하여야 한다. 또한, 접점 (210 ~ 250) 간의 간격이 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 의 폭과 동일하다면 이는 바람직하지 않다. 만약, 접점 (210 ~ 250) 간의 간격이 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 의 폭과 동일하다면, 접점 (210 ~ 250) 들이 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 사이에만 존재할 가능성이 있어서 접점 (210 ~ 250) 과 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 의 접촉 면적이 0 이 될 수 있기 때문이다.

또한, 어느 하나의 접점도 한 쌍의 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 에 동시에 접촉해서는 않된다. 왜냐하면, 한 쌍의 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 에는 각각 +, - 전원이 접속되어 있으므로 하나의 접점이 이들에 동시에 접촉하게 되면 전원회로가 단락되는 문제가 발생하기 때문이다. 이를 방지하기 위해서는 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 사이의 간격이 접점 (210 ~ 250) 의 직경보다 커야 한다. 예를 들면, 접점 보드 (200) 의 접점 (210 ~ 250) 의 직경이 10 ㎜ 라면 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 사이의 간격은 10 ㎜ 를 초과하여야 한다. 그렇게 함으로써, 전원의 단락을 방지할 수 있다.

또한, 반드시 하나 이상의 접점이 한 쌍의 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 각각에 접촉하여야 한다. 한 쌍의 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 에 각각 +, - 전원이 인가되므로, 접점은 이들 도전체 (110,120) 각각과 반드시 접촉이 이루어져야 한다. 이러한 조건을 만족하도록 접점 (210 ~ 250) 의 크기와 간격이 조절되어야 한다.

도 2에서는 T 자 형태로 배열된 접점 (210 ~ 250) 을 도시하고 있지만, 상술한 조건을 만족한다면 접점의 배열은 +, ㄱ, 등의 형태로 변형 실시될 수 있다. 다만, ㅡ 또는 ㅣ 형태로 배열된 접점은 접점 보드의 방향에 따라 전원 공급판과 접촉이 이루어지지 않을 가능성이 있으므로 배제되어야 한다.

도 3 내지 도 6은 접점 보드 (200) 의 방향에 따라 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 와 접점 (210 ~ 250) 이 접촉하는 모양을 나타내고 있다.

도 3에서는 접점 보드 (200) 가 전원 공급판 (100) 에 비스듬히 놓여 있는 상태를 나타낸다. 비록 하나의 접점 (230) 은 전원 공급판100과 접촉하고 있지 않으나, 나머지 접점들이 전원 공급판100과 접촉하고 있음을 알 수 있다. 또한, + 전위가 인가된 도전체 (110) 에는 접점 (210,220) 이 접촉하고 있고, - 전위가 인가된 도전체 (120) 에는 접점 (240,250) 이 접촉하여, 하나 이상의 접점이 한 쌍의 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 에 각각 접촉하여야 한다는 조건을 만족하고 있으며, 어느 하나의 접점도 한 쌍의 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 에 동시에 접촉하지는 않으므로 상술한 접점과 전원 공급판과의 관계에 대한 조건을 만족하는 것을 알 수 있다.

도 4에서는, 접점 (210 ~ 230) 들이 쐐기형 도전체와 평행하게 놓여져 있는 상태를 나타내고 있다. 여기서, 접점 (210 ~ 230) 들은 전원 공급판 (100) 과 접촉하지 않으나, 2 개의 접점 (240,250) 은 각각 도전체 (110,120) 에 접촉하고 있어서 상술한 조건을 만족하고 있음을 알 수 있다. 만약, 접점 (240) 과 접점 (220) 의 간격이 도전체 (110) 의 폭과 동일하였다면, 어느 접점도 도전체와 접촉하지 않게 되었을 것이며, 접점 (210 ~ 230) 이 도전체 (110,120) 사이의 간격보다 큰 직경을 가졌다면, 접점 (210 ~ 230) 은 도전체 (110,120) 에 동시에 접촉하게 되어 전원을 단락시키는 문제를 낳았을 것이다. 그러나 도 4에 도시된 접점의 크기와 간격은 전원 공급판과 관련하여 상술한 조건을 만족하도록 설정되어서 이와 같은 문제를 야기하지는 않음을 알 수 있다.

도 5는 도 4에서의 접점 보드 (200) 가 방향은 그대로 유지한 채 위쪽으로 이동한 상태를 도시한 것이다. 여기서는 접점 (250) 이 도전체 (110,120) 사이에 위치하여 접촉이 이루어지지 않으나, 나머지 접점들 (210 ~ 240) 은 도전체 (110,120) 과 접촉하고 있다.

도 6은 도 5에서의 접점 보드 (200) 를 90 도 회전한 상태를 나타내고 있다. 접점 (220,240,250) 은 도전체 (110,120) 과 접촉하지 않으나, 접점 (210,230) 은 각각 도전체 (110, 120) 에 접촉함으로써, 상술한 조건을 만족함을 알 수 있다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바에 의하면, 접점 보드 (200) 의 방향에 따라 쐐기 모양의 도전체 (110,120) 와 접촉하는 접점의 수와 위치는 달라진다. 또한, 접점 보드 (200) 의 방향에 따라, 접촉되는 접점 (210 ~ 250) 에 인가되는 전원의 극성도 접점 보드 (200) 의 이동에 따라 수시로 바뀌게 된다. 이와 같은 조건에서, 이동체에 안정적인 전원을 공급하기 위해서는 접점에 인가되며 수시로 바뀌는 전원의 극성을 정류해 주는 정류 회로가 필요하다.

도 7은 접점 (210 ~ 250) 으로부터 인가되는 전원 신호를 정류하기 위한 회로의 일예를 나타낸다.

이 회로는 같은 방향으로 직렬 연결된 2 개의 다이오드 사이에 접점 (210 ~ 250) 으로부터의 연장선이 접속되고, 이와 같은 직렬 연결된 2 개의 다이오드 쌍이 접점 (210 ~ 250) 의 갯수 만큼 병렬 연결되고, 이 병렬 회로가 전압 레귤레이터 (330) 에 병렬 연결된 구성을 갖는다. 이 회로는 접점 (210 ~ 250) 에 인가되는 전원 신호의 극성이 양이면 그 접점이 접속된 한 쌍의 다이오드 중 상부에 위치된 다이오드를 통해 부하로 전류가 흐르고, 전원 신호의 극성이 음이면 그 접점에 접속된 한 쌍의 다이오드 중 하부에 위치된 다이오드를 통해 부하로부터 접점으로 전류가 흐른다. 이 회로에서 병렬 연결된 다이오드 쌍에 병렬 연결된 전압 레귤레이터 (330) 는 다이오드 쌍에 의해 정류된 전원 신호를 보다 안정화시켜 부하에 공급하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 정류회로와 관련하여 동작을 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 접점 보드 (200) 가 도 3에 도시된 바와 같이 놓여 있다면, 접점 (210,220) 은 + 전위가 인가된 도전체 (110) 에 접촉하고, 접점 (240,250) 은 - 전위가 인가된 도전체 (120) 에 접촉한다. 따라서, 전류는 접점 (210,220) 으로부터 각각 다이오드 (302,306) 를 통과하여 전압 레귤레이터 (330) 를 거쳐 부하에 흐르고, 그 전류는 다이오드 (314,318) 를 통과하여 각각 접점 (240,250) 을 통해 흘러 나간다.

그후, 접점 보드 (200) 가 이동하여 접점 보드 (200) 의 방향이 도 6에 도시된 바와 같이 변한다면, 접점 (210) 이 + 전위가 인가된 도전체 (110) 에 접촉하고, 접점 (230) 이 - 전위가 인가된 도전체 (120) 에 접촉하므로, 전류는 접점 (210) 으로부터 다이오드 (302) 를 통과하여 전압 레귤레이터 (330) 를 거쳐 부하에 흐르고, 부하를 흐르는 전류는 다이오드 (312) 를 통과하여 접점 (230) 으로 흘러 나간다.

따라서, 접점 보드 (200) 의 이동에 따라 접점 보드 (200) 의 방향 및 접촉 접점의 갯수가 변하더라도 전류의 방향은 도 7 에 도시된 바와 같이 항상 일정함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 서로 이격되어 교차 배열된 도전체로 이루어진 전원 공급판, 이 전원 공급판 상에서 자유롭게 이동하며 이 전원 공급판으로부터의 전원을 부하에 인가하기 위한 접점 보드, 및 이 접점 보드로부터의 전원을 정류하여 부하에 인가하는 정류회로를 사용함으로써, 전원 공급을 위해 전선을 사용하지 않고도 자유롭게 이동하는 이동체에 전원을 공급할 수 있게 한다.

한편, 복수의 이동체를 전원 공급판에 배치할 수도 있다. 복수의 이동체가 동시에 전원 공급판에 배치되면, 결과적으로, 복수의 이동체는 서로 병렬 연결되므로, 복수의 이동체는 동시에 전원 공급판으로부터 각각 동일한 크기의 전원을 공급받을 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 이동체에게 안정적으로 전원을 공급할 수 있도록 한다. 쐐기 모양의 도전체로 이루어진 전원 공급판은 이동체가 이동할 수 있는 공간 전체에 펼쳐있음으로써, 이동체의 자유로운 이동을 보장하고, 접점 보드 (200) 와 정류 회로는 쐐기 모양의 도전체로부터 인가된 전원을 이동체에게 안정적으로 전달한다. 본 발명은 전원 공급판상의 복수의 이동체에 동시에 전원을 공급할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명이 이동체의 자유로운 이동을 보장함에 따라, 이동체를 포함한 기계 설계가 보다 용이해 질 수 있다.

발명의 상세한 설명에 기재된 내용은 본 발명의 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 청구범위는 첨부된 특허청구범위에 기술되어 있다. 따라서, 쐐기 모양의 도전체로 이루어진 전원 공급판, T 자형 접점 보드, 및 정류 회로에 대하여는 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형 실시할 수 있을 것이다.