KR100308654B1 - 진동을 이용한 경화 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동을 이용한 경화 측정장치에 관한 것으로서, 특히 경화 측정장치 전체를 제어하고, 피드백(feedback)된 데이터를 저장한 후 그 저장데이타와 기저장된 데이터를 비교하여 판단된 시료의 경화정도에 따라, 경화측정을 위한 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서(20); 그 마이크로프로세서(20)에 전원을 공급하는 전원공급부(21); 상기 마이크로프로세서(20)에서 설정된 진동이 발생되도록 그 전원공급부(21)로부터 공급된 전원을 조절하여 출력하는 진동제어부(22); 그 진동제어부(22)로부터 공급된 전원에 의하여 구동되어 진동을 발생시키는 진동발진부(23); 시료에 자외선을 조사하고 상기 진동발진부(23)에 의하여 발생된 진동을 시료가 놓여진 시편에 가하는 시험측정부(24); 그 시험측정부(24)의 시료를 통하여 전달되는 진동을 감지하여 그 감지된 진동에 해당하는 아날로그신호를 발생하는 반응감지부(25); 및 그 반응감지부(25)로부터 인가된 아날로그신호를 디지털화하여 증폭시킨 다음 상기 마이크로프로세서(20)로 출력하는 반응증폭부(26);로 구성된다. 본 발명은 접착제나 도료 등과 같은 시료에 진동 또는 소리를 가한 후 그 진동흡수 정도를 측정할 수 있도록 하여, 각종 시료의 종류에 따라 자외선에 의한 경화정도를 측정할 수 있도록 함으로써, 자외선을 응용한 제품생산 공정을 최적화할 수 있다.

Description

진동을 이용한 경화 측정장치{Apparatus for measuring hardening by vibration}

본 발명은 진동을 이용한 경화 측정장치에 관한 것으로서, 특히 접착제나 도료 등과 같은 시료에 진동 또는 소리를 가한 후 그 진동흡수 정도를 측정할 수 있도록 하여, 각종 시료의 종류에 따라 자외선에 의한 경화정도를 측정할 수 있도록 함으로써, 자외선을 응용한 제품생산 공정을 최적화할 수 있는 진동을 이용한 경화 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 접착제 또는 도료는 경화되지 않은 원료로서 액체상태 또는 겔 형상을 하고 있으나, 자외선(UV : Ultraviolet)을 이에 조사하면 고형화, 즉 경화되는 현상이 있다.

이러한 자외선을 이용한 경화시스템은 예를 들어, 자동차나 고급 금속제품의 분체 도장 또는 고가품의 도장에 자주 사용되는 UV형 도료를 경화시키기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 상기와 같은 경화시스템은 반도체 공정에서 사용되는 도료의 UV경화를 조절함으로써, 공정조건을 최적화할 수 있다.

이와 같은 자외선을 조사하여 원료를 경화시키는 방법은, 예를 들어 농업용 멀칭비닐(mulching)에 사용되는 접착제를 경화시키기 위하여 사용될 수 있다.

즉, 일반적으로 멀칭비닐은 농작물을 재배할 경우 토양의 보온, 보습 및 보양을 위하여 밭고랑을 덮어주는 비닐로서, 잡초 및 병충해의 발생을 억제하여 작물의 생장을 촉진시킬 수 있기 때문에 최근에 많이 사용되고 있다. 이러한 멀칭비닐을 이용한 영농의 경우, 멀칭비닐에 접착제 등을 이용하여 종자를 미리 부착하고, 그 부착된 종자에 자외선을 조사하여 경화시킨 후 종자가 부착된 비닐을 로울러로 말아두어, 종자파종시 밭고랑에 그 비닐을 펼치기만 하면 파종이 자동적으로 이루어지게 된다.

이러한 자외선을 이용한 경화장치에는 그 자외선을 조사하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 광반사수단이 구비된다.

도 1을 참조하면, 상기 광반사수단은 공급되는 전원에 따라 자외선을 발생하는 램프(10)와, 그 램프(10)에서 발생된 자외선을 모아서 상측으로 반사시키는 제1반사경(11)과, 그 제1반사경(11)으로부터 입사된 자외선을 그 기하학적 형태에 따라 여러 방향으로 전달시키는 다방향반사체(12)와, 그 다방향반사체(12)로부터 입사된 자외선을 모아서 조사면(14)에 조사하는 2반사경(13)으로 구성된다.

상기 램프(10)는 제논(Zenon)램프나 수은램프에 의하여 구현될 수 있고, 상기 제1 및 제2반사경(11),(13)은 오목거울 형태이며, 상기 다방향반사체(12)는 볼록거울형태를 갖는다. 또한 상기 다방향반사체(12)는 입사된 자외선을 3방향으로 굴절시키기 위하여는 마름모꼴의 형태를 가지고, 4방향으로 굴절시키기 위하여는오각형의 기하학적 형태를 갖게 된다.

도 2는 전술한 광반사수단을 구비하여, 멀칭비닐에 종자를 접착시키기 위한 접착제를 경화시키는 장치의 단면도를 보인 것이다.

이러한 종래의 접착제 경화장치는 본 발명의 출원인과 동일한 출원인에 의하여 이미 특허출원(특허출원번호 : 10-1999-0017864호)된 명세서에 게재되어 있다.

즉, 도 2를 참조하면, 종래의 접착제 경화장치는 케이스(15)내부에 전술한 램프(10), 제1반사경(11), 다방향반사체(12) 그리고 제2반사경(13)이 구비되는데, 상기 램프(10)에 전원을 공급하기 위한 도전지지체(18)이 연결되고, 그 도전지지체(18)는 고정나사(17)에 의하여 상기 케이스(15) 하부의 절연지지체(16)에 고정되어 있다. 상기 다방향반사체(12)는 상기 케이스(15)에 고정된 지지체(19)에 의하여 상기 케이스(15) 상부에 형성된다.

이와 같이 구성되는 종래의 접착제 경화장치에 있어서, 도전지지체(18)를 통하여 전원이 램프(10)에 공급되면 램프(10)에서 자외선이 발생되고, 그 발생된 자외선은 제1반사경(11)에서 집광되어 케이스(15) 상부에 설치된 다방향반사체(12)로 반사된다. 또한 다방향반사체(12)는 제1반사경(11)로부터 입사된 자외선을 굴절시켜 제2반사경(13)측으로 반사하고, 제2반사경(13)은 입사된 자외선을 조사면(14), 즉 접착제에 의하여 종자를 부착시킨 멀칭비닐 표면에 조사함으로써, 그 접착제를 경화시키게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 접착제나 도료 등과 같은 경화 목적물질들은 그 종류에 따라 반응시간이 다르기 때문에 경화 종료시간이 각기 다르고, 이에 따라경화반응에 대한 조절이 어려웠다. 특히, 종래의 접착제 경화장치에 의하면, 경화 반응시간이 짧고 그 경화반응의 조절이 어려운 물질에 대한 정확한 경화 종료시간을 설정할 수 없어, 경화 목적물질에 따른 램프의 작동시간 등을 적절하게 조절할 수 없었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 접착제나 도료 등과 같은 시료에 진동 또는 소리을 가한 후 그 진동흡수 정도를 측정할 수 있도록 하여, 각종 시료의 종류에 따라 자외선에 의한 경화정도를 측정할 수 있도록 함으로써, 자외선을 응용한 제품생산 공정을 최적화할 수 있는 진동을 이용한 경화 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 진동을 이용한 경화장치에 구비되는 광반사수단의 구성을 보인 개략도.

도 2는 도 1의 광반사수단을 구비한 종래의 접착제 경화장치의 구성을 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 진동을 이용한 경화 측정장치의 구성을 보인 블록도.

도 4는 도 3의 진동발진부의 일실시예에 의한 구성을 보인 도면.

도 5는 도 3의 시험측정부에 있어서 진동을 이용한 경화 측정과정을 보인 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:램프 11:제1반사경

12:다방향반사체 13:제2반사경

14:자외선조사면 15:케이스

16:절연지지체 17:고정나사

18:도전지지체 19:지지체

20:마이크로프로세서 21:전원공급부

22:진동제어부 23:진동발진부

24:시험측정부 25:반응감지부

26:반응증폭부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 경화 측정장치 전체를 제어하고, 피드백된 데이터를 저장한 후 그 저장데이타와 기저장된 데이터를 비교하여 판단된 시료의 경화정도에 따라, 경화측정을 위한 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서; 그 마이크로프로세서에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 마이크로프로세서에서 설정된 진동이 발생되도록 그 전원공급부로부터 공급된 전원을 조절하여 출력하는 진동제어부; 그 진동제어부로부터 공급된 전원에 의하여 구동되어 진동을 발생시키는 진동발진부; 시료에 자외선을 조사하고 상기 진동발진부에 의하여 발생된 진동을 시료가 놓여진 시편에 가하는 시험측정부; 그 시험측정부의 시료를 통하여 전달되는 진동을 감지하여 그 감지된 진동에 해당하는 아날로그신호를 발생하는 반응감지부; 및 그 반응감지부로부터 인가된 아날로그신호를 디지털화하여 증폭시킨 다음 상기 마이크로프로세서로 출력하는 반응증폭부;로 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 액체류들은 외부의 진동 또는 충격에 대하여 고체보다 흡수를 잘하기 때문에 상대적으로 그 진동을 잘 전달하지 못하는 특성을 갖는다. 즉, 외부의 충격을 고체가 액체보다 잘 전달하게 된다.

이와 같은 액체와 고체의 진동특성에 착안한 본 발명은 도 3에 도시한 바와 같이 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 진동을 이용한 경화 측정장치는 경화 측정장치 전체를 제어하고, 피드백된 데이터를 저장한 후 그 저장데이타와 기저장된 데이터를 비교하여 판단된 시료의 경화정도에 따라, 경화측정을 위한 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서(20)와; 그 마이크로프로세서(20)에 전원을 공급하는 전원공급부(21)와; 상기 마이크로프로세서(20)에서 설정된 진동이 발생되도록 그 전원공급부(21)로부터 공급된 전원을 조절하여 출력하는 진동제어부(22)와; 그 진동제어부(22)로부터 공급된 전원에 의하여 구동되어 진동을 발생시키는 진동발진부(23);를 구비한다.

또한, 본 발명에 따른 진동을 이용한 경화 측정장치는 시료에 자외선을 조사하고 상기 진동발진부(23)에 의하여 발생된 진동을 시료가 놓여진 시편에 가하는시험측정부(24)와; 그 시험측정부(24)의 시료가 흡수하는 진동정도를 감지하여 그 감지된 진동흡수정도에 해당하는 아날로그신호를 발생하는 반응감지부(25)와; 그 반응감지부(25)로부터 인가된 아날로그신호를 디지털화하여 증폭시킨 다음 상기 마이크로프로세서(20)로 출력하는 반응증폭부(26);를 구비한다.

상기 전원공급부(21)는 공급전원의 변화의 폭이 적도록 하여 안정된 전원이 공급되도록 제어하는 제어회로 및 외부전원공급부로 구성된다.

또한, 상기 진동제어부(22)는 상기 마이크로프로세서(20)에서 설정된 진동이 진동발진부(23)에서 발생되도록 상기 전원공급부(21)로부터의 전원을 자동조절하여 출력하는 자동전원조절 및 제어회로를 구비한다.

또한, 상기 진동발진부(23)는 상기 진동제어부(22)로부터 인가된 전원에 의하여 구동되어 소정 주파수의 소리를 발생하는 스피커와; 시료가 놓여진 시편을 고정시키는 부분;으로 구성된다. 여기서, 상기 스피커 대신에 도 4에 도시된 바와 같이, 모터(23)를 이용하여 진동을 발생할 수 있다. 즉, 모터(23)에 연결된 회전축(231)에는 탭(tap)이 형성되어 있어, 상기 전원공급부(21)로부터 공급된 전원에 의하여 모터(23)가 구동되면 회전축(231)의 탭에서 진동이 발생된다. 상기 모터(230)에는 4각 또는 6각형의 편심축이 연결되어 진동을 발생할 수도 있다.

또한, 상기 시험측정부(24)는 자외선을 발생시켜 시료에 조사하는 자외선공급부와; 그 자외선공급부로부터 발생된 자외선 이외의 다른 빛은 모두 차단하는 암실형차단챔버와; 그 암실형차단챔버 내에 각각 고정설치되어 안정된 설정 외력만을 고려할 수 있도록, 다른 외부의 진동을 차단하는 방진받침판 및 그 방진받침판 위에는 도 5에 도시된 바와 같은 시편(240)이 고정설치되고 그 시편(240) 위에는 시료(241)가 놓여진다. 여기서, 상기 시편(240)은 전술한 직사각형의 얇은 평판의 금속판재로 이루어진다.

또한, 상기 반응감지부(25)는 도 5에 도시된 바와 같이 시편(240)에 진동을 가하는 쪽의 그 반대쪽에 설치되어 시편(241)에 놓인 시료를 통하여 전달되는 진동을 감지하는 센서(242)와; 그 센서(242)를 고정하기 위한 센서고정대와; 그 센서(242)의 반응을 감지하여 아날로그신호를 출력하는 회로기판;으로 구성된다. 여기서, 상기 센서(242)는 압전센서 또는 진동센서로 구현될 수 있다.

상기 마이크로프로세서(20)로 피드백된 진동감지 데이터는 모니터나 오실로스코프를 통하여 외부에 표시될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 진동을 이용한 경화 측정장치의 동작을 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 원하는 시료(241)를 시험측정부(24)의 시편(240)에 올려놓거나 도포한 후 경화측정을 위한 명령을 마이크로프로세서(20)에 입력하면, 마이크로프로세서(30)는 진동제어부(22)에 제어신호를 인가한다,

이에 따라 진동제어부(22)는 측정에 적합한 진동이 발생되도록 전원공급부(21)로부터 인가된 전원을 조절하여 진동발진부(23)에 공급한다. 그러므로 진동발진부(23)에 구비된 스피커 또는 모터(230)가 구동되어 일정한 주파수의 진동 또는 소리가 발생된다,

이러한 외력은 도 5에 도시된 바와 같이, 시험측정부(24)의 시편(240) 일측면, 예를 들어 왼쪽에 전달되고, 이때 자외선공급부는 시료(241)에 자외선을 조사한다. 처음에는 액상의 시료(241)가 외부에서 가해지는 진동 또는 소리와 같은 외력을 많이 흡수하기 때문에 그 외력이 가해진 시편(240) 왼쪽의 반대측면, 즉 시편(240) 오른쪽에는 약한 힘이 전달된다. 그러나, 자외선의 조사에 의하여 액체시료가 점차 고체화되어감에 따라 시편(240)의 오른쪽면에 전달되는 힘이 증가되고 시료(241)가 완전히 고형화되면 시편(240) 왼쪽면에 가해진 외력은 시편(240)의 오른쪽면에 그대로 전달된다.

그러므로 시료(241)에 가해진 외력과 반응감지부(25)에서 감지된 외력이 일치하게되면 그 시점이 바로 시료의 경화종료시간이 된다.

한편, 반응증폭부(26)는 굴절각측정부(25)로부터 인가된 아날로그신호를 샘플링하여 디지탈화한 후 증폭시켜 마이크로프로세서(20)로 출력한다.

마이크로프로세서(20)는 반응증폭부(26)로부터 인가된 데이터를 저장하여 피드백제어를 수행하는데, 기저장된 데이터와 반응증폭부(26)로부터 피드백된 데이터를 비교하여 시료(240)의 경화정도를 판단하게 된다.

즉, 액체상태의 시료(240)가 점점 경화됨에 따라 시료(240)를 통하여 전달되는 외력은 점차 증가하므로, 마이크로프로세서(20)에 기저장된 데이터와 피드백된 데이터의 차이가 점차 감소하게 된다. 이와 같이, 기저장된 데이터와 피드백된 데이터사이의 차이가 있을 경우 마이크로프로세서(20)는 자외선이 시료(240)에 계속 조사되도록 한다.

그 후, 시료(240)의 경화가 완료되면, 전술한 바와 같이 기저장된 데이터와피드백된 데이터는 같아지게 되고, 이때 마이크로프로세서(20)는 이를 해당 시료(240)의 경화 종료시간으로 간주함으로써, 각종 시료(240)의 정확한 경화 종료시간을 측정할 수 있게 된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 접착제나 도료 등과 같은 시료에 진동 또는 소리를 가한 후 그 진동흡수 정도를 측정할 수 있도록 하여, 각종 시료의 종류에 따라 자외선에 의한 경화정도를 측정할 수 있도록 함으로써, 자외선을 응용한 제품생산 공정을 최적화할 수 있다.

Claims (6)

1. 경화 측정장치 전체를 제어하고, 피드백된 데이터를 저장한 후 그 저장데이타와 기저장된 데이터를 비교하여 판단된 시료(241)의 경화정도에 따라, 경화측정을 위한 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서(20);

   그 마이크로프로세서(20)에 전원을 공급하는 전원공급부(21);

   상기 마이크로프로세서(20)에서 설정된 진동이 발생되도록 그 전원공급부(21)로부터 공급된 전원을 조절하여 출력하는 진동제어부(22);

   그 진동제어부(22)로부터 공급된 전원에 의하여 구동되어 진동을 발생시키는 진동발진부(23);

   시료(241)에 자외선을 조사하고 상기 진동발진부(23)에 의하여 발생된 진동을 시료(241)가 놓여진 시편(240)에 가하는 시험측정부(24);

   그 시험측정부(24)의 시료(241)를 통하여 전달되는 진동을 감지하여 그 감지된 진동에 해당하는 아날로그신호를 발생하는 반응감지부(25); 및

   그 반응감지부(25)로부터 인가된 아날로그신호를 디지털화하여 증폭시킨 다음 상기 마이크로프로세서(20)로 출력하는 반응증폭부(26);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진동을 이용한 경화 측정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 진동발진부(23)는

   상기 진동발진부(23)로부터 인가된 전원에 의하여 각각 구동되어, 초음파에 의한 진동을 발생하는 압전센서 또는 음파를 발생하는 스피커 또는 진동을 발생하는 모터(230)를 구비한 것을 특징으로 하는 진동을 이용한 경화 측정장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 시험측정부(24)는

   자외선을 발생시켜 시료(241)에 조사하는 자외선공급부와;

   그 자외선공급부로부터 발생된 자외선 이외의 다른 빛은 모두 차단하는 암실형차단챔버와;

   그 암실형차단챔버 내에 각각 고정설치되어 안정된 설정 외력만을 고려할 수 있도록, 다른 외부의 진동을 차단하는 방진받침판 및 그 방진받침판 위에 고정설치되고 시료(241)가 놓여지는 시편;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진동을 이용한 경화 측정장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 시편(240)은

   직사각형의 얇은 평판의 금속판재인 것을 특징으로 하는 진동을 이용한 경화 측정장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 반응감지부(25)는

   진동이 가해지는 시편(240) 면의 반대쪽 면에 설치되어 시편(240)에 놓인 시료(241)를 통하여 전달되는 진동을 감지하는 압전센서 또는 진동센서를 구비한 것을 특징으로 하는 진동을 이용한 경화 측정장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 마이크로프로세서(20)는

   상기 반응증폭부(26)로부터 피드백된 데이터와 기저장된 데이터사이의 차이가 점차 감소하다가 같아질 경우 그 시점을 해당 시료의 경화 종료시점으로 간주하는 것을 특징으로 하는 진동을 이용한 경화 측정장치.