KR101385063B1 - Pantilt device for CCTV - Google Patents

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KR101385063B1
KR101385063B1 KR1020120060626A KR20120060626A KR101385063B1 KR 101385063 B1 KR101385063 B1 KR 101385063B1 KR 1020120060626 A KR1020120060626 A KR 1020120060626A KR 20120060626 A KR20120060626 A KR 20120060626A KR 101385063 B1 KR101385063 B1 KR 101385063B1
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이형엽
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Abstract

본 발명은 높은 내마모성을 가지며 낮은 전력으로도 작동하며 미끄러짐에 의한 비효율성을 크게 개선하며, 구조가 간단하며 빠른 속도로 동작하는 CCTV용 카메라 회전장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 CCTV용 카메라 회전장치는 CCTV카메라와 연결되는 회전판; 링 형상으로 이루어지며 상기 회전판의 하면에 부착되는 마찰재 및 상기 마찰재와 접촉되는 접촉 팁과 상기 접촉 팁을 사이에 두고 나란히 배치되어 상기 접촉 팁을 타원운동시키는 한 쌍의 압전소자를 갖는 액추에이터를 구비한 회전모듈을 포함한다.An object of the present invention is to provide a camera rotating device for CCTV that has high wear resistance, operates at low power, greatly improves inefficiency due to sliding, and is simple in structure and operates at high speed.
CCTV camera rotating apparatus of the present invention is a rotating plate connected to the CCTV camera; And an actuator having a ring shape and a friction material attached to the lower surface of the rotating plate, and a contact tip contacting the friction material and a pair of piezoelectric elements disposed side by side with the contact tip interposed therebetween to ellipse the contact tip. It includes a rotating module.

Description

ＣＣＴＶ용 카메라 회전장치{Pantilt device for CCTV} Camera rotating device for CCTV {Pantilt device for CCTV}

본 발명은 CCTV용 카메라 회전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전소자로 구동되는 액추에이터(Actuator)를 포함한 회전모듈이 상대회전을 함으로서, CCTV의 카메라를 상하 또는 좌우로 회전운동시킬 수 있는 CCTV용 카메라 회전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a CCTV camera rotating apparatus, and more particularly, by a rotation module including an actuator (actuator) driven by a piezoelectric element relative rotation, CCTV for CCTV can rotate the camera vertically or horizontally It relates to a camera rotating device.

일반적으로 스테핑모터(Stepping motor)란 일정한 간격으로 펄스전류가 입력될 때마다 일정한 각도로 모터가 회전하는 모터로서, 주로 휴대폰이나 PDA등의 카메라 렌즈구동용으로 사용된다.In general, a stepping motor is a motor in which a motor rotates at a predetermined angle whenever a pulse current is input at regular intervals, and is mainly used for driving a camera lens such as a mobile phone or a PDA.

하지만, 스테핑모터는 회전운동을 직선운동으로 바꾸기 위해 감속기어와 캠(cam)을 사용해야 하며 정 또는 역회전시 감속기어와 캠이 맞물려 있는 간격에 오차가 발생하고 전력소모가 크다는 단점이 있어 사용에 제한을 받고 있다.However, stepping motor has to use reduction gear and cam in order to convert rotational movement into linear movement. In case of forward / reverse rotation, error occurs in gap between reduction gear and cam and power consumption is high. It is restricted.

이러한 문제점을 해소하기 위해 본 출원인은 소형 압전/전왜 초음파 리니어모터를 출원하여 한국등록특허 제443638호로 등록받았다. 한국등록특허 제443638호의 소형 압전/전왜 초음파 리니어 모터는 압전소자를 사용하는데, 압전소자란 소자에 전계를 인가했을 때 기계적인 변형, 즉 왜곡이 발생하는 현상을 가지는 소자이다. 이를 사용한 압전/전왜 초음파 리니어 모터는 감속기어와 캠이 필요하지 않아 기어가 맞물려 발생하는 문제점을 해결하고 전력소모가 줄어드는 효과가 있다. In order to solve this problem, the applicant has applied for a small piezoelectric / electric distortion ultrasonic linear motor and registered as Korean Patent No. 443438. The small piezoelectric / electric distortion ultrasonic linear motor of Korean Patent No. 443438 uses a piezoelectric element. A piezoelectric element is a device having a phenomenon in which mechanical deformation, or distortion, occurs when an electric field is applied to the element. The piezoelectric / electric distortion ultrasonic linear motor using this does not require the reduction gear and cam, which solves the problem caused by gear meshing and reduces power consumption.

한편, 본 출원인은 전술한 압전/전왜 초음파 리니어 모터를 이용한 팬틸트 장치를 출원하여 한국등록특허 제1023819호로 등록받았는데 팬틸트 장치는 카메라를 좌우 또는 상하로 구동시키는 장치로서, 이하에서 본 출원인의 등록특허 제1023819호의 팬틸트 장치와 팬틸트 장치에 사용된 소형 압전/전왜 초음파 리니어 모터의 압전구동부에 대해 도면과 함께 간략하게 설명한다.On the other hand, the applicant has applied for a pan tilt device using the above-mentioned piezoelectric / electric distortion ultrasonic linear motor and registered in Korean Patent No. 10,033,19, which is a device for driving the camera left and right or up and down. The piezoelectric drive of the small piezoelectric / electric distortion ultrasonic linear motor used in the pan tilt apparatus and the pan tilt apparatus of patent 1023819 will be briefly described with reference to the drawings.

전술한 소형 초음파 리니어 모터를 Tiny Ultrasonic Linear Actuator 라는 영문명칭의 첫 문자를 따서 'TULA'라고 한다.The small ultrasonic linear motor described above is called 'TULA' after the first letter of the English name Tiny Ultrasonic Linear Actuator.

도 1은 팬틸트 장치에 구비된 TULA의 동작원리를 설명하기 위해 TULA의 압전구동부를 개략적으로 도시한 측면도이다.1 is a side view schematically showing a piezoelectric drive unit of a TULA to explain the operation principle of the TULA included in the pan tilt device.

도 1에 도시한 바와 같이 압전구동부는 크게 탄성소자와 압전소자가 서로 마주하여 부착되며 전계가 인가되었을 때 수축 및 팽창운동을 하는 진동체(3), 진동체(3)의 전면 중심에 수직 방향으로 부착되고 하부 디스크판(7)과 상부 디스크스프링(6) 사이에 마찰 삽입되는 구동축(4) 및 구동축(4)의 전진 또는 후진운동을 회전운동으로 변환하는 회전축(5)을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, the piezoelectric driving part is largely attached to the elastic element and the piezoelectric element facing each other, and is perpendicular to the front center of the vibrating body 3 and the vibrating body 3 which contract and expand when an electric field is applied. It consists of a drive shaft (4) attached to the lower disk plate 7 and the upper disk spring (6) and the rotation shaft (5) for converting the forward or backward movement of the drive shaft (4) into a rotary motion.

보다 자세하게 설명하자면, 전계의 방향에 따라 수축과 팽창이 일어나는 진동체(3)는 전계가 인가되었을 때 진동체(3)의 중심에 수직 방향으로 부착된 구동축(4)을 밀게 되는데 이때, 구동축(4)는 하부 디스크판(7)과 상부 디스크스프링(6)에 마찰 삽입되어 있어, 결과적으로 하부 디스크판(7)과 상부 디스크스프링(6)이 회전축(5)을 중심으로 회전하게 된다. In more detail, the vibrating body 3, which contracts and expands along the direction of the electric field, pushes the drive shaft 4 attached to the center of the vibrating body 3 in a vertical direction when an electric field is applied. 4) is frictionally inserted into the lower disk plate 7 and the upper disk spring 6, so that the lower disk plate 7 and the upper disk spring 6 is rotated about the rotation axis (5).

한편, 인가되던 전계가 사라지면, 구동축(4)은 상부 디스크스프링(6)에 의한 마찰력으로 현재 위치에 머물게 되는데 이때, 진동체(3)에 인가되는 전기적 신호의 제어를 통해 구동축(4)의 전진 또는 후진 운동의 힘을 조절하고 회전방향을 바꿀 수 있다.On the other hand, when the applied electric field disappears, the drive shaft (4) stays in the current position by the friction force by the upper disk spring (6), at this time, the advance of the drive shaft (4) through the control of the electrical signal applied to the vibrating body (3) Or you can adjust the force of reverse motion and change the direction of rotation.

이렇듯, 본 출원인은 전술한 TULA를 이용한 팬틸트 장치를 발명하여 전술한 스테핑모터의 단점을 해결하였다.As such, the present inventors invented the pan tilt apparatus using the above-described TULA to solve the above-mentioned disadvantages of the stepping motor.

그러나, 한국등록특허 제1023819호의 팬틸트 장치에 사용된 TULA는 동작할 때 이론적으로 구동축(4)이 하부 디스크판(7)과 상부 디스크스프링(6) 사이에서 전진 또는 후진 운동을 하면서 회전축(5)을 중심으로 회전하는데, 이때 마찰력과 관성력간의 힘의 차를 이용하기 때문에 항상 어느 정도의 미끌어지고 딸려오는 문제점이 있었다.However, the TULA used in the pan tilting device of Korean Patent No. 1023819 theoretically rotates when the drive shaft 4 moves forward or backward between the lower disk plate 7 and the upper disk spring 6 when operating. Rotation around the center, there was always a certain amount of slipping and accompanying because the difference between the friction force and the inertia force is used.

이를 스틱슬립(Stick-slip)이라 하는데, 이와 같이 발생하는 스틱슬립은 관성을 이용하여 움직이는 장치에 발생하는 일반적인 문제로서, 문제점을 완벽하게 회피할 방법은 없다. 회전속도를 높이기 위해서 가해진 압착력을 줄일 경우 토크가 감소하고, 토크를 증대하기 위해서는 압착력을 크게 할 경우 회전속도의 저하 및 구동축(4)의 내마모성이 심각하게 떨어지는 단점이 있다. 결과적으로 성능개선의 한계 및 스틱슬립 구동원리에 의한 저효율성으로, 사용되는 시장에 제한이 크고 또한 회전속도가 제한적이라 빠르게 구동할 수 없다는 문제점이 있었다.
This is called stick slip, which is a common problem that occurs in a moving device using inertia, and there is no way to completely avoid the problem. When the compression force applied to increase the rotational speed is reduced, the torque is reduced, and when the compression force is increased to increase the torque, the rotational speed decreases and the wear resistance of the drive shaft 4 is seriously deteriorated. As a result, due to the limitation of performance improvement and low efficiency due to the stick slip driving principle, there is a problem in that it cannot be driven quickly because the market is limited and the rotation speed is limited.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 높은 내마모성을 가지며 낮은 전력으로도 작동하며 미끄러짐에 의한 비효율성을 크게 개선하며, 구조가 간단하며 빠른 속도로 동작하는 CCTV용 카메라 회전장치를 제공함을 목적으로 한다.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a camera rotation apparatus for CCTV that has high wear resistance, operates at low power, greatly improves inefficiency by sliding, and has a simple structure and operates at a high speed. For the purpose.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 CCTV용 카메라 회전장치는 CCTV카메라와 연결되는 회전판; 링 형상으로 이루어지며 상기 회전판의 하면에 부착되는 마찰재 및 상기 마찰재와 접촉되는 접촉 팁과 상기 접촉 팁을 사이에 두고 나란히 배치되어 상기 접촉 팁을 타원운동시키는 한 쌍의 압전소자를 갖는 액추에이터를 구비한 회전모듈;을 포함한다.CCTV camera rotating apparatus of the present invention to achieve the above object is a rotating plate connected to the CCTV camera; And an actuator having a ring shape and a friction material attached to the lower surface of the rotating plate, and a contact tip contacting the friction material and a pair of piezoelectric elements disposed side by side with the contact tip interposed therebetween to ellipse the contact tip. Rotation module; includes.

전술한 구성에서, In the above-described configuration,

상기 회전판의 하부에는 결합부가 돌출되어 있고, 상기 결합부와 결합하여 상대회전 하는 패닝 판을 구비하는 패닝 기구부;를 더 포함한다.And a panning mechanism part protruding from a lower portion of the rotating plate, the panning mechanism part having a panning plate to rotate relative to the coupling part.

전술한 구성에서,In the above-described configuration,

상기 회전판의 중심에는 홀이 형성되어 있고, 상기 홀에 결합하는 틸트 프레임 및 상기 틸트 프레임이 고정되는 PCB를 구비한 틸팅 기구부;를 더 포함한 것을 특징으로 한다.A hole is formed in the center of the rotating plate, and a tilting mechanism unit having a tilt frame coupled to the hole and a PCB to which the tilt frame is fixed.

전술한 구성에서,In the above-described configuration,

상기 마찰재와 접촉되는 상기 접촉 팁과 상기 접촉 팁을 사이에 두고 나란히 배치되어 상기 접촉 팁을 타원운동시키는 한 쌍의 압전소자, 상기 압전소자가 안착되는 한 쌍의 안착부; 상기 한 쌍의 안착부를 중심으로 연결하며 상기 접촉 팁이 고정되는 중심부 및 상기 상부 프레임에 결합하는 결합부 및 상기 결합부에 대해서 상기 안착부를 탄성지지하는 탄성지지부;로 이루어진 액추에이터 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.A pair of piezoelectric elements arranged in parallel with the contact tip and the contact tip in contact with the friction material to ellipse the contact tip, and a pair of seating parts on which the piezoelectric element is seated; And an actuator frame consisting of a central portion to which the pair of seating portions are connected and the contact tip is fixed, a coupling portion coupled to the upper frame, and an elastic support portion elastically supporting the mounting portion with respect to the coupling portion. It is done.

전술한 구성에서, 상기 회전모듈은 상기 액추에이터를 두 개 이상 구비하며 상기 마찰재의 하부에서 상기 마찰재를 회전시키는 것을 특징으로 한다.In the above configuration, the rotation module is provided with two or more actuators, characterized in that for rotating the friction material in the lower portion of the friction material.

전술한 구성에서,In the above-described configuration,

상기 접촉 팁은 세라믹으로 이루어지며 상기 마찰재와 두 점 이상의 점접촉, 선접촉 또는 면접촉을 특징으로 한다.The contact tip is made of ceramic and is characterized by at least two points of contact with the friction material, line contact or surface contact.

전술한 구성에서,In the above-described configuration,

상기 마찰재는 지르코니아로 이루어지고 상기 접촉 팁은 알루미나로 이루어지거나, 상기 마찰재는 알루미나로 이루어지고 상기 접촉 팁은 지르코니아로 이루어진 것을 특징으로 한다.
The friction material is made of zirconia and the contact tip is made of alumina, or the friction material is made of alumina, and the contact tip is made of zirconia.

본 발명의 CCTV용 카메라 회전장치에 따르면, 팬틸트 장치를 구동하는 액추에이터의 크기가 현저하게 줄어들고 장치의 구성이 복잡하다는 문제점과 내마모성이 낮다는 문제점을 해결하는 효과가 있으며, 낮은 전력으로도 작동하여 큰 출력을 낼 수 있고 액추에이터가 동작하는 속도가 빨라 팬틸트 장치의 회전속도 또한 빨라지는 효과가 있다.
According to the CCTV camera rotating apparatus of the present invention, the size of the actuator for driving the pan tilt device is significantly reduced and the effect of solving the problem of the configuration of the device and the problem of low wear resistance, and operates at a low power It can produce a large output and the actuator can operate at a high speed, so that the rotation speed of the pan tilt device is also increased.

도 1은 팬틸트 장치에 구비된 TULA의 동작원리를 설명하기 위해 TULA의 압전구동부를 개략적으로 도시한 측면도
도 2는 본 발명의 회전모듈 2개를 장착한 CCTV용 카메라 회전장치의 사시도
도 3a 및 3b는 본 발명의 회전모듈의 사시도 및 회전모듈이 분해된 상태의 사시도
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 액추에이터의 측면도 및 사시도
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 액추에이터 중심에 구비될 수 있는 접촉 팁의 형태를 나타낸 사시도
도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 액추에이터를 사용한 회전모듈이 패닝 기구부와 틸팅 기구부에 장착된 실시 예를 나타낸 사시도
도 7은 본 발명의 CCTV용 카메라 회전장치의 회전판, 베어링 및 받침판을 따로 떼어서 본 분해사시도
도 8의 (a) 및 (b)는 본 발명의 액추에이터가 회전판에 접촉되는 위치를 나타낸 사시도1 is a side view schematically showing a piezoelectric driving unit of the TULA to explain the operation principle of the TULA provided in the pan tilt device
Figure 2 is a perspective view of a CCTV camera rotating device equipped with two rotating modules of the present invention
3a and 3b is a perspective view of the rotary module and the disassembled state of the rotary module of the present invention
Figure 4 (a) and (b) is a side view and a perspective view of the actuator of the present invention
5 (a) and (b) are perspective views showing the form of the contact tip that can be provided in the center of the actuator of the present invention
6 (a) and 6 (b) are perspective views showing an embodiment in which a rotating module using an actuator of the present invention is mounted to a panning mechanism part and a tilting mechanism part;
Figure 7 is an exploded perspective view of separating the rotating plate, the bearing and the support plate of the CCTV camera rotating apparatus of the present invention
8 (a) and (b) are perspective views showing the position where the actuator of the present invention is in contact with the rotating plate

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 CCTV용 카메라 회전장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the CCTV camera rotating apparatus of the present invention.

도 2는 본 발명의 회전모듈을 2개 장착한 CCTV용 카메라 회전장치의 사시도이다.Figure 2 is a perspective view of a CCTV camera rotating device equipped with two rotary modules of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 CCTV용 카메라 회전장치는 크게 CCTV카메라를 상하로 동작시키는 틸팅 기구부(100)와 틸팅 기구부(100)를 좌우로 회전시키는 패닝 기구부(300)로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the CCTV camera rotating apparatus of the present invention includes a tilting mechanism part 100 for operating the CCTV camera vertically and a panning mechanism part 300 for rotating the tilting mechanism part 100 from side to side.

보다 자세하게 설명하자면 틸팅 기구부(100)는 사진 또는 영상을 찍는 카메라(150), 카메라의 양 측면과 상면을 감싸는 형태로 이루어지며 양 측면의 중심부에 수직으로 결합 된 회전축을 포함하는 틸트 프레임(160), 틸트 프레임(160)의 회전축에 축결합 되어 상대회전 하며 틸트 운동을 담당하는 틸트 회전모듈(110) 및 틸트 회전모듈(110)과 틸트 프레임(160)의 사이에 위치하여 축결합되며 후술하는 PCB(130) 상면에 수직으로 세워져 나사 등에 의해 고정 결합되는 한 쌍의 브라켓(170)을 포함하여 이루어진다.More specifically, the tilting mechanism unit 100 includes a camera 150 for taking a picture or an image, and a tilt frame 160 including a rotation axis vertically coupled to both sides and an upper surface of the camera and vertically coupled to the centers of both sides. , The shaft is coupled to the axis of rotation of the tilt frame 160 and rotates relative to the tilt rotation module 110 and the tilt rotation module 110 and the tilt frame 160 and the axis of rotation coupled to the axis to be described later PCB 130 consists of a pair of brackets 170 which are vertically erected on the top surface and fixedly coupled by screws or the like.

패닝 기구부(300)는 중앙에 홀이 생성되어 있으며 전기적으로 연결되어 동작하고 상면에 한 쌍의 브라켓(170)이 수직으로 세워져 나사 등에 의해 고정결합되는 PCB(130), PCB(130)하부에 위치하며 패닝 운동을 담당하는 패닝 회전모듈(110'), 원판형태로 이루어지고 패닝 회전모듈(110') 하부 중간에 위치하며 상면에는 패닝 회전모듈(110')의 각 모서리와 고정결합되는 고정부(320)가 융기되어 있고 중심에생성된 홀에 베어링이 삽입되는 패닝 판(310) 및 원판형태로 이루어지고 패닝 판(310)의 하부에 위치하며 중심에 융기된 연결부가 패닝 회전모듈(110')의 하부와 연결되어 본 발명의 팬틸트 장치를 지지하는 역할을 하는 받침판(380)을 포함하여 이루어진다.The panning mechanism part 300 has a hole in the center and is electrically connected and operated, and a pair of brackets 170 are vertically mounted on the upper surface and are fixed to the PCB 130 and the lower part of the PCB 130. And a panning rotation module 110 ', which is responsible for the panning movement, is formed in a disc shape and is positioned in the middle of the bottom of the panning rotation module 110', and a fixing portion fixedly coupled to each corner of the panning rotation module 110 'on the upper surface thereof. The panning plate 310 is raised and the bearing is inserted into the center-generated hole and the disc is formed in the form of a pan and the lower portion of the panning plate 310, the connecting portion is raised in the center panning rotation module 110 ' It is connected to the lower portion of the support plate 380, which serves to support the pan tilt device of the present invention is made.

이는 패닝 기구부(300)위에 틸팅 기구부(100)가 올려 놓여지는 형태이며 틸팅 기구부(100)의 브라켓(170)은 PCB(130)위에 고정되며 PCB(130)는 패닝 판(310)에 고정결합된다.This is a form in which the tilting mechanism 100 is placed on the panning mechanism 300 and the bracket 170 of the tilting mechanism 100 is fixed on the PCB 130 and the PCB 130 is fixedly coupled to the panning plate 310. .

전술한 구성에서 각 회전모듈(110,110')은 구조적으로 동일하나, 고정되거나 결합되는 위치에 따라 틸트 운동 또는 패닝 운동을 하며, 이러한 팬틸트 운동의 설명은 도 3 및 도 4를 통해 더욱 상세히 설명한다.In the above-described configuration, each of the rotation modules 110 and 110 'is identical in structure, but performs a tilting motion or a panning motion according to a fixed or coupled position, which will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4. .

도 3a 및 3b는 본 발명의 회전모듈 사시도 및 회전모듈이 분해된 상태의 사시도이다.Figure 3a and 3b is a perspective view of the rotary module perspective and the disassembled state of the present invention.

도 3a 및 3b를 참조하여 본 발명의 회전모듈(110)을 보다 자세하게 설명하자면, 회전모듈(110)은 원판의 형태로 이루어지며 그 가운데에 회전축이 삽입될 수 있는 회전축 삽입공(116c)이 천공되고 그 하부에는 후술하는 베어링(119)과 결합하는 회전판 결합구(도 7의 116a)를 구비한 회전판(116), 링 모양으로서 회전판(116)의 하부에 부착되어 회전판(116)과 같이 회전하는 마찰재(115), 회전모듈(110)의 전체적인 외형을 형성하되 H형태로 이루어지며 가운데에 홀이 천공된 상부 프레임(117), 상부 프레임(117)의 하측에 위치하며 중심부에는 마찰재(115)와 접촉하는 접촉 팁(220)을 구비한 액추에이터(200), 회전판(116)의 하부에 돌출된 결합부와 상부 프레임(117)의 홀에 삽입되는 구조로 이루어진 베어링(119) 및 하부 프레임(118)의 상부에 위치하며 회전하는 각도를 측정할 수 있는 로터리 엔코더(113)를 포함하여 이루어진다.3A and 3B, the rotary module 110 of the present invention will be described in more detail. The rotary module 110 is formed in a disk shape, and a rotary shaft insertion hole 116c through which a rotary shaft can be inserted is drilled. And a rotating plate 116 having a rotating plate coupling hole (116a in FIG. 7) coupled to a bearing 119 to be described later, attached to a lower portion of the rotating plate 116 as a ring shape, and rotating like the rotating plate 116. Form the overall shape of the friction material 115, the rotary module 110, but formed in the H shape and located in the lower side of the upper frame 117, the upper frame 117 with a hole in the center and in the center of the friction material 115 and Actuator 200 having a contact tip 220 in contact, a bearing 119 and a lower frame 118 having a structure that is inserted into a hole of the upper frame 117 and a coupling portion protruding from the lower portion of the rotating plate 116. It is located at the top of the and can measure the angle of rotation It may comprise a rotary encoder (113).

이로써, 액추에이터(200)에 전원이 인가되면 액추에이터(200)의 중심에 위치한 접촉 팁(220)이 마찰재(115)를 회전시켜 회전판(116)을 회전시키게 되고, 회전판(116)의 회전속도와 회전각도는 로터리 엔코더(113)에서 측정하여 제어되는 구조로 결합된다.Thus, when power is applied to the actuator 200, the contact tip 220 located in the center of the actuator 200 rotates the friction material 115 to rotate the rotating plate 116, the rotational speed and rotation of the rotating plate 116 The angle is combined into a structure that is measured and controlled by the rotary encoder 113.

마찰재(115)는 지르코니아(Zirconia) 등의 마찰력 있는 소재로 이루어지며, 베어링(119)은 회전판(116)의 중심부에 구비된 회전판 결합구와 결합할 뿐만 아니라, 받침판(380)의 중심부에 융기된 받침판 결합구(도 7의 385)와도 결합된다.The friction material 115 is made of a friction material such as zirconia (Zirconia), the bearing 119 is coupled to the rotating plate coupling hole provided in the center of the rotating plate 116, as well as the supporting plate raised in the center of the support plate 380 It is also coupled to the coupler (385 in FIG. 7).

베어링(119)과 회전판(116) 및 받침판(380)이 결합한 구조는 도 7에서 자세하게 후술한다.The structure in which the bearing 119, the rotating plate 116, and the supporting plate 380 are combined will be described in detail later with reference to FIG. 7.

액추에이터(200)가 회전판(116) 및 마찰재(115)를 회전시키는 방법은 도 4에서 자세하게 설명한다.How the actuator 200 rotates the rotating plate 116 and the friction material 115 will be described in detail in FIG.

도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 액추에이터의 측면도 및 사시도이다.4A and 4B are side and perspective views of the actuator of the present invention.

도 4의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명하면 본 발명의 액추에이터(200)는 크게 전원을 인가하면 기계적 변형이 일어나는 한 쌍의 압전소자(210), 압전소자(210)가 올려 놓여지며 기계적 변형이 일어난 압전소자(210)를 원상태로 복원시키는 한 쌍의 액추에이터 프레임(250), 액추에이터 프레임(250) 사이에 위치하여 다리형태로 한 쌍의 액추에이터 프레임(250)를 연결하는 중심부(257) 및 원기둥 형태로 누워져 중심부(257)위에 부착되는 접촉 팁(220)을 포함하여 이루어진다.Referring to (a) and (b) of FIG. 4, the actuator 200 of the present invention has a pair of piezoelectric elements 210 and piezoelectric elements 210 on which mechanical deformation occurs when a large power is applied. The center portion 257, which is located between the actuator frame 250 and the actuator frame 250 for restoring the piezoelectric element 210 in which the mechanical deformation has occurred, connects the pair of actuator frames 250 in the form of legs. And a contact tip 220 lying in a cylindrical shape and attached to the central portion 257.

액추에이터 프레임(250)는 압전소자(210)가 올려 놓여지는 안착부(252)와 상부 프레임(117)과 나사 등으로 결합되는 결합부(259) 그리고 결합부(259)에 대해서 안착부(252)를 탄성지지하는 탄성지지부(258)로 이루어질 수 있다.The actuator frame 250 may include a seating portion 252 on which the piezoelectric element 210 is placed, a coupling portion 259 coupled to the upper frame 117 with screws, and a mounting portion 252 with respect to the coupling portion 259. It may be made of an elastic support 258 to elastically support.

탄성지지부(258)는 압전소자(210)로부터 전달되는 진동이 손실 없이 직접적으로 전달되고 동작할 수 있는 일정한 두께의 탄성소자라면 특정한 물체에 제한받지 않고 사용가능하며, 접촉 팁(220)은 세라믹 등의 합금으로 이루어지며 마찰재(150)와 접촉할 때 두 점이상으로 점접촉 하거나 선접촉 또는 면접촉하는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.The elastic support 258 may be used without limitation to a specific object as long as the elastic element having a constant thickness capable of directly transmitting and operating vibrations transmitted from the piezoelectric element 210 without loss, and the contact tip 220 may be a ceramic or the like. It is preferably made of an alloy made of a structure that is in point contact or line contact or surface contact at two or more points when in contact with the friction material 150.

압전소자(210)는 인가되는 전기적 신호에 따라 위 또는 아래로 볼록해지는 변형을 일으키게 되는데, 이때 인가된 전원을 제거하면 압전소자(210)는 액추에이터 프레임(250)의 탄성에 의해 원래의 상태, 즉 평평한 상태로 돌아오게 된다. The piezoelectric element 210 causes a deformation to be convex up or down according to an applied electrical signal. At this time, when the applied power is removed, the piezoelectric element 210 is in an original state by the elasticity of the actuator frame 250. You will return to a flat state.

이하에서는 액추에이터(200)의 구동방법을 보다 더 자세하게 설명한다. Hereinafter, the driving method of the actuator 200 will be described in more detail.

좌측 압전소자(210)를 수축시키고 우측 압전소자(210)를 팽창시키는 전기적 신호를 각각의 압전소자(210)에 인가하면 좌측 압전소자(210)는 아래로 볼록해지고 우측 압전소자(210)는 위로 볼록해지게 되는데 그때, 중심에 위치한 접촉 팁(220)은 좌측으로 기울게 된다.When the left piezoelectric element 210 is contracted and an electric signal for expanding the right piezoelectric element 210 is applied to each piezoelectric element 210, the left piezoelectric element 210 is convex downward, and the right piezoelectric element 210 is upward. When it is convex, the centered contact tip 220 is tilted to the left.

반면에 각각의 압전소자(210)에 이와 반대의 전기적 신호를 인가하면, 좌측 압전소자(210)는 팽창되어 위로 볼록해지고 우측 압전소자(210)는 수축하여 아래로 볼록해져서 중심에 위치한 접촉 팁(220)이 우측으로 기울게 된다.On the other hand, when the opposite electric signal is applied to each piezoelectric element 210, the left piezoelectric element 210 is expanded and convex, and the right piezoelectric element 210 is contracted and convex downward so that the centered contact tip ( 220 is tilted to the right.

이러한 성질을 이용하여 각각의 압전소자(210)에 서로 다른 신호를 인가하고 제거하여 압전소자(210)를 변형시키면 중심부에 있는 접촉 팁(220)이 노를 젓는 듯한 타원운동을 하게 된다. Using this property, when the piezoelectric element 210 is deformed by applying and removing a different signal to each piezoelectric element 210, the contact tip 220 in the center of the paddle performs an elliptic motion as if rowing.

그 결과 타원운동을 하는 접촉 팁(220)은 마찰재(115)를 한쪽 방향으로 회전시킬 수 있게 되고 마찰재(115)와 부착되어 있는 회전판(116)역시 회전하게 된다.As a result, the contact tip 220 having an elliptic motion can rotate the friction material 115 in one direction and also rotate the rotating plate 116 attached to the friction material 115.

단, 액추에이터(200)의 안착부(252)와 결합부(259)가 이어지는 부분은 압전소자(210)가 수축 또는 팽창할 때 진동이 발생하기 때문에, 그 진동을 흡수할 수 있는 형상으로 구비되는 것이 바람직할 것이며, 그 형상은 진동을 용이하게 흡수할 수 있는 형상이라면 크게 구애받지 않을 것이다.However, since the vibration portion occurs when the piezoelectric element 210 contracts or expands, the portion where the seating portion 252 and the coupling portion 259 of the actuator 200 extend is provided in a shape capable of absorbing the vibration. It will be preferable, and the shape will not be greatly affected as long as it is a shape that can easily absorb vibration.

도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 액추에이터 중심에 구비될 수 있는 접촉 팁의 형태를 나타낸 사시도이다.5 (a) and 5 (b) are perspective views showing the shape of a contact tip that may be provided at the center of the actuator of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 액추에이터의 중심에 위치하는 접촉 팁(220)은 다양한 형태로 구현될 수 있는데 예를 들어 원기둥 형태의 팁을 가로로 눕힘으로써 마찰재(115)와 접촉되는 부위를 선 접촉 하는 형태로 구현될 수도 있으며, 원기둥 형태의 접촉 팁(220)을 세워놓아 접촉 팁(220)의 상면 전체가 마찰재(115)와 접촉하는 형태일 수도 있을 것이다. 마찰재(115)와의 접촉 면적을 늘림으로써, 압전소자(210)에서 생성되는 진동변위가 증폭되는 효과가 있다.As shown in FIG. 5, the contact tip 220 positioned at the center of the actuator of the present invention may be implemented in various forms. For example, a contact portion of the contact tip 220 with the cylindrical tip is laid horizontally. It may be implemented in the form of a line contact, the contact tip 220 of the cylindrical shape to stand up may be in the form of the entire upper surface of the contact tip 220 in contact with the friction material 115. By increasing the contact area with the friction material 115, there is an effect that the vibration displacement generated in the piezoelectric element 210 is amplified.

도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 액추에이터를 사용한 회전모듈이 패닝 기구부와 틸팅 기구부에 장착된 실시 예를 나타낸 사시도이다.6 (a) and 6 (b) are perspective views showing an embodiment in which a rotating module using an actuator of the present invention is mounted to a panning mechanism part and a tilting mechanism part.

도 6의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이 회전모듈(110,110')은 패닝 기구부(300)와 틸팅 기구부(100)에 마련되는데 먼저 틸팅 기구부(100)는 카메라(150)가 상하로 움직이는 틸팅운동을 하며 이는 회전모듈(110)의 회전축 삽입공(116c)과 한 쌍의 브라켓(170)에 수직으로 붙어있는 틸트 프레임(160)의 회전축에 결합됨으로써 가능해진다.As shown in (a) and (b) of FIG. 6, the rotation modules 110 and 110 ′ are provided in the panning mechanism 300 and the tilting mechanism 100. First, the tilting mechanism 100 includes the camera 150 up and down. The moving tilting motion is made possible by being coupled to the rotating shaft insertion hole 116c of the rotating module 110 and the rotating shaft of the tilt frame 160 which is vertically attached to the pair of brackets 170.

회전모듈(110)에 구비된 액추에이터(200)에 전압이 인가되면 회전판(116)이 회전하고 이때, 회전판(116)의 중심에 천공된 회전축 삽입공(116c)에는 틸트 프레임(160)의 회전축이 축결합 되어 있으므로 회전판(116)이 움직이면 틸트 프레임(160)도 같이 움직이게 된다.When voltage is applied to the actuator 200 provided in the rotating module 110, the rotating plate 116 rotates, and at this time, the rotating shaft of the tilt frame 160 is inserted into the rotating shaft insertion hole 116c drilled in the center of the rotating plate 116. Since the rotating plate 116 is axially coupled, the tilt frame 160 is also moved together.

회전모듈(110)과 브라켓(170) 사이에는 원활한 회전을 위해 베어링 등의 마찰 감소재가 구비되는 것이 바람직하다.A friction reducing material such as a bearing is preferably provided between the rotation module 110 and the bracket 170 for smooth rotation.

패닝 기구부(300)는 카메라를 좌우로 회전시키는 패닝운동을 한다.The panning mechanism part 300 performs a panning motion of rotating the camera from side to side.

회전모듈(110')의 상부 프레임(117)의 각 모서리는 패닝 판(310)에 융기된 고정부(320)와 나사 등에 의해 고정결합되고 상부 프레임(117)의 상부에 위치하는 회전판(115)은 받침판(380)과 결합되는데, 이는 결국 회전모듈(110')의 회전판(116)과 받침판(380)이 서로 결합되고 회전모듈(110')의 상부 프레임(117)과 패닝 판(310)이 결합되어 서로 상대회전하는 형태가 된다. 패닝 기구부(300)의 결합구조는 후술하는 도 7에서 더 자세하게 설명한다.Each corner of the upper frame 117 of the rotary module 110 ′ is fixedly coupled to the fixing part 320 raised by the panning plate 310 by a screw or the like and is positioned on the upper part of the upper frame 117. Is combined with the support plate 380, which is the rotary plate 116 and the support plate 380 of the rotary module 110 'is coupled to each other and the upper frame 117 and the panning plate 310 of the rotary module 110' Combined to form a relative rotation to each other. The coupling structure of the panning mechanism part 300 will be described in more detail with reference to FIG.

도 7은 본 발명의 CCTV용 카메라 회전장치의 회전판, 베어링 및 받침판을 따로 떼어서 본 분해사시도이다.7 is an exploded perspective view of the rotating plate, the bearing and the support plate of the CCTV camera rotating apparatus of the present invention separately.

도 7을 참조하여 설명하면 회전판(116)은 중심부에 하부 방향으로 회전판 결합구(116a)가 돌출되어 있으며 돌출된 회전판 결합구(116a)에는 회전판 결합공(116b)이 생성되어 있다.Referring to FIG. 7, the rotating plate coupling hole 116a protrudes downward from the center of the rotating plate 116, and the rotating plate coupling hole 116b is formed in the protruding rotating plate coupling hole 116a.

회전판(116)의 하부에 위치되는 베어링(119)은 링 형상이되 내부에 베어링 돌출구(119a)가 형성되어 회전판 결합구(116a)에 생성된 회전판 결합공(116b)과 맞춤삽입 되며 베어링 돌출구(119a)의 중심에는 나사 등으로 체결할 수 있는 홀이 형성되는 것이 바람직하다.The bearing 119 located at the bottom of the rotating plate 116 has a ring shape, and a bearing protrusion 119a is formed therein so that the bearing 119 is fitted with the rotating plate coupling hole 116b generated in the rotating plate coupling hole 116a. In the center of 119a), a hole that can be fastened with a screw or the like is preferably formed.

받침판(380)의 중심에는 받침판 결합구(385)가 융기되어 있으며 받침판 결합구(385)는 반으로 갈라져 받침판 결합공(389)을 형성하며 형성된 받침판 결합공(389)에 회전판 결합구(116a)와 나사 등으로 체결된 베어링 돌출구(119a)가 삽입되어 고정된다. 이로써 회전판(116)이 회전하게 되면 받침판(380)도 같이 회전하게 된다.At the center of the support plate 380, a support plate coupling hole 385 is raised, and the support plate coupling hole 385 is divided in half to form a support plate coupling hole 389, and the rotating plate coupling hole 116a in the support plate coupling hole 389 formed. And a bearing protrusion 119a fastened with a screw or the like is inserted and fixed. As a result, when the rotating plate 116 rotates, the supporting plate 380 also rotates together.

다시 도 6을 참조하여 설명하면, 회전판(116)이 회전하게 되면 받침판(380)도 같이 회전하게 되는데 이때 받침판(380)이 고정되게 되면, 받침판(380)과 고정 결합된 회전판(116)이 고정되게 되고, 이로써 상부 프레임(117)이 회전하게 되는데 그 결과 상부 프레임(117)과 고정된 패닝 판(310) 역시 상대회전하게 된다. Referring to FIG. 6 again, when the rotating plate 116 is rotated, the supporting plate 380 is also rotated. At this time, when the supporting plate 380 is fixed, the rotating plate 116 fixed to the supporting plate 380 is fixed. As a result, the upper frame 117 is rotated, so that the upper frame 117 and the fixed panning plate 310 also rotate relative.

결과적으로 회전모듈(110')에 전원이 인가될 때 받침판(380)이 고정된다면, 받침판(380)위에 올려져 있는 패닝 판(310)과 그 패닝 판(310)위에 결합된 틸팅 기구부(100)가 좌우로 상대회전 하게 될 것이다.As a result, if the support plate 380 is fixed when power is applied to the rotary module 110 ′, the panning plate 310 mounted on the support plate 380 and the tilting mechanism unit 100 coupled to the panning plate 310 are provided. Will rotate relative to the left and right.

도 8의 (a) 및 (b)는 본 발명의 액추에이터가 회전판에 접촉되는 위치를 나타낸 사시도이다. 8 (a) and 8 (b) are perspective views showing a position where the actuator of the present invention is in contact with the rotating plate.

도 8에 도시된 바와 같이, 두 개 이상의 액추에이터(200)가 원판 형태의 마찰재(115)를 회전시키기 위해 마찰재(115)의 외주면에 위치하거나 상부면에 위치할 수 있다. 외주면에 액추에이터(200)가 위치하여 마찰재(115)를 회전시키는 방식을 라디얼(Radial) 방식이라 하며, 상부면에 위치하여 마찰재(115)를 회전시키는 방식을 액시얼(Axial) 방식이라고 부르는데 본 발명의 CCTV용 카메라 회전장치는 두 가지 방법으로 액추에이터(200)를 위치시킬 수 있으나, 본 실시 예에서는 Axial방식의 실시 예에 대해서만 설명하였다. As shown in FIG. 8, two or more actuators 200 may be located on the outer circumferential surface or the upper surface of the friction material 115 to rotate the disk-shaped friction material 115. The method of rotating the friction material 115 by positioning the actuator 200 on the outer circumferential surface is called a radial method. The method of rotating the friction material 115 by being located on the upper surface is called an axial method. CCTV camera rotation apparatus of the present invention can position the actuator 200 in two ways, this embodiment has been described only for the embodiment of the Axial method.

라디얼 방식으로 위치한 액추에이터(200)는 동작할 때 마찰재(115)의 중심에 삽입된 회전축을 미세하게 흔들면서 마모시킬 수 있다.The actuator 200 positioned in the radial manner may wear while shaking the rotation shaft inserted in the center of the friction material 115 when operating.

본 발명의 CCTV용 카메라 회전장치는 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
CCTV camera rotation apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment can be carried out in a variety of modifications within the range allowed by the technical idea of the present invention.

3 : 진동체 4 : 구동축
5 : 회전축 6 : 상부 디스크스프링
7 : 하부 디스크판 100 : 틸팅 기구부
110,110' : 회전모듈 113 : 로터리 엔코더
115 : 마찰재 116 : 회전판
116a : 회전판 결합구 116b : 회전판 결합공
116c : 회전축 삽입공 117 : 상부 프레임
118 : 하부 프레임 119 : 베어링
119a : 베어링 돌출구 120 : 전원커넥터
130 : PCB 150 : 카메라
160 : 틸트 프레임 170 : 브라켓
200 : 액추에이터 210 : 압전소자
220 : 접촉팁 250 : 액추에이터 프레임
252 : 안착부 257 : 중심부
258 : 탄성지지부 259 : 결합부
300 : 패닝 기구부 310 : 패닝 판
320 : 고정부 380 : 받침판
385 : 받침판 결합구 389 : 받침판 결합공3: vibrating body 4: driving shaft
5: axis of rotation 6: upper disk spring
7: lower disc plate 100: tilting mechanism part
110,110 ': Rotary module 113: Rotary encoder
115: friction material 116: rotating plate
116a: rotary plate coupling hole 116b: rotary plate coupling hole
116c: rotating shaft insertion hole 117: upper frame
118: lower frame 119: bearing
119a: bearing protrusion 120: power connector
130: PCB 150: camera
160: tilt frame 170: bracket
200: actuator 210: piezoelectric element
220: contact tip 250: actuator frame
252: seating portion 257: central portion
258: elastic support 259: coupling portion
300: panning mechanism portion 310: panning plate
320: fixed portion 380: support plate
385: support plate coupling hole 389: support plate coupling hole

Claims (7)

CCTV카메라와 연결되는 회전판;
링 형상으로 이루어지며 상기 회전판의 하면에 부착되는 마찰재 및
상기 마찰재와 접촉되는 접촉 팁과 상기 접촉 팁을 사이에 두고 나란히 배치되어 상기 접촉 팁을 타원운동시키는 한 쌍의 압전소자를 갖는 액추에이터를 구비한 회전모듈;을 포함하고,
상기 액추에이터는
상기 마찰재와 접촉되는 상기 접촉 팁과 상기 접촉 팁을 사이에 두고 나란히 배치되어 상기 접촉 팁을 타원운동시키는 한 쌍의 압전소자,
상기 압전소자가 안착되는 한 쌍의 안착부;
상기 한 쌍의 안착부를 중심으로 연결하며 상기 접촉 팁이 고정되는 중심부 및 상기 안착부를 탄성지지하는 탄성지지부;로 이루어진 액추에이터 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 CCTV용 카메라 회전장치.
A rotating plate connected to the CCTV camera;
A friction material made of a ring shape and attached to a lower surface of the rotating plate;
And a rotary module having an actuator having a pair of piezoelectric elements arranged in parallel with the contact tip contacting the friction material and the contact tip interposed therebetween to ellipse the contact tip.
The actuator
A pair of piezoelectric elements arranged side by side with the contact tip and the contact tip in contact with the friction material to ellipse the contact tip,
A pair of seating parts on which the piezoelectric element is mounted;
And an actuator frame configured to connect the center of the pair of seating portions and an elastic support portion elastically supporting the seating portion and the center portion at which the contact tip is fixed.
제 1항에 있어서, 상기 회전판의 하부에는 결합부가 돌출되어 있고,
상기 결합부와 결합하여 상대회전 하는 패닝 판을 구비하는 패닝 기구부;를 더 포함하는 CCTV용 카메라 회전장치.
The method of claim 1, wherein the lower portion of the rotating plate protruding the engaging portion,
And a panning mechanism part having a panning plate to rotate relative to the coupling part.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 회전판의 중심에는 홀이 형성되어 있고,
상기 홀에 결합하는 틸트 프레임 및 상기 틸트 프레임이 고정되는 PCB를 구비한 틸팅 기구부;를 더 포함한 것을 특징으로 하는 CCTV용 카메라 회전장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
A hole is formed in the center of the rotating plate,
And a tilting mechanism unit having a tilting frame coupled to the hole and a PCB to which the tilting frame is fixed.
삭제delete 제 3항에 있어서,
상기 회전모듈은 상기 액추에이터를 두 개 이상 구비하며 상기 마찰재의 하부에서 상기 마찰재를 회전시키는 것을 특징으로 하는 CCTV용 카메라 회전장치.
The method of claim 3, wherein
The rotating module is provided with two or more actuators for rotating the camera CCTV camera, characterized in that for rotating the friction material under the friction material.
제 3항에 있어서,
상기 접촉 팁은 세라믹으로 이루어지며 상기 마찰재와 두 점 이상의 점접촉, 선접촉 또는 면접촉을 특징으로 하는 CCTV용 카메라 회전장치.
The method of claim 3, wherein
The contact tip is made of ceramic and the friction material and the CCTV camera, characterized in that two or more points of contact, line contact or surface contact.
제 3항에 있어서,
상기 마찰재는 지르코니아로 이루어지고 상기 접촉 팁은 알루미나로 이루어지거나, 상기 마찰재는 알루미나로 이루어지고 상기 접촉 팁은 지르코니아로 이루어진 것을 특징으로 하는 CCTV용 카메라 회전장치.The method of claim 3, wherein
The friction material is made of zirconia and the contact tip is made of alumina, or the friction material is made of alumina and the contact tip is made of zirconia camera rotation apparatus for CCTV.
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