KR101323267B1 - 스페이스를 함유한 접착제를 이용한 마그네틱 센 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일한 두께의 접착면을 이루도록 하는 마그네틱 센서는 판재와 판재 사이에 접착제층이 매개되어 판재의 적층이 이루어지되,상기 접착제층은, 비전도성 재질로 이루어지는 고상분말로 이루어진 스페이스가 접착제에 혼합되어 도포되고 상기 스페이스의 고른 분포에 의해 접착제층의 두께가 조절되되, 상기 스페이스는, 1 내지 1.5 마이크로미터의 직경을 가지고, 접착제와 스페이스의 혼합부피비가 10 : 1 내지 2로 이루어지도록 혼합되는 세라믹 또는 글래스이도록 한다.

Description

스페이스를 함유한 접착제를 이용한 마그네틱 센{a magnetic sensor using spacer}

본 발명은 마그네틱 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스페이서를 함유한 접착제를 이용하여 균일한 두께의 접착면을 이루도록 하는 스페이스를 함유한 접착제를 이용한 마그네틱 센서에 관한 것이다.

일반적으로 로드 셀(load cell)은 무게를 측정하기 위한 무게 측정 소자이며, 하중을 받는 소재의 스트레인(strain)을 통해서 하중을 측정한다.

특히, 마그네틱 로드 셀은 외부 하중에 의해서 변형되는 자기장의 변화에 의해서 하중을 측정하는 로드 셀의 종류이다.

도 1은 종래의 마그네틱 로드 셀의 작동 원리를 설명하는 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 수직으로 작용하는 하중은 블럭에 스트레인(strain)을 일으키게 되고, 이러한 스트레인(strain)은 자기탄성(magneticelastic) 특성에 근거한 외부 인장응력에 따른 투자율의 변화를 가져와서 이러한 투자율의 변화에 근거하여 걸리는 하중을 측정하게 된다.

이러한 마그네틱 로드 셀에 관련된 선행 기술에는 미국 특허청에 출원된 특허번호 제6,508,115호(transfer roll), 대한민국 특허청에 출원된 출원 번호 제10-1992-0025532호(로드셀과 로드셀의 제작 방법, 로드셀을 이용한 계량장치) 등이 있다.

한편, 마그네틱 로드 셀에 사용되는 중요부분인 마그네틱 센서의 경우 통상 접착제를 이용하여 얇은 판재를 적층하여 제작하는 것이 일반적이다. 이러한 마그네틱 센서의 제작과정을 이하 간략히 살펴보기로 한다.

도 2는 종래의 마그네틱 로드 셀에 사용되는 마그네틱 센서의 접착제를 이용한 적층의 모습을 도시하는 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 마그네틱센서의 경우 얇은 박판이나 열처리로 인하여 접합 본딩이 되지 않는 재질의 판재(1)를 사용할 경우 구조용 접착제(2)를 사용하여 적층하게 된다. 이 경우 도시된 바와 같이, 판재(1) 사이에 매게되는 접착제층은 균일한 도포가 되지 않을 경우 균일한 수평면을 유지할 수 없으며, 계속적인 적층으로 인하여 이러한 불균일한 적층이 계속되어 제품 자체의 불량을 야기할 뿐아니라 무게에 따른 하중 등으로 인하여 상대적으로 구조적 강도가 취약한 부분이 발생되어 균열이나 버클링의 원인이 되기도 한다.

실질적으로 접착제(2)를 도포하여 판재(1)의 적층으로 이루어지는 마그네틱 센서를 제작하고, 센서특성을 측정하여 제품특성을 테스트하게 되면, 오차범위 이외가 나와 폐기하여야 할 제품이 거의 40%에 이르는 불량률이 발생하여 제품 자체의 가격상승 요인이 될 뿐만 아니라 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 마그네틱 센서는 접착제층의 두께가 균일하게 이루어 지도록 하여 적층되는 판재면이 고른 접착이 될 수 있도록 하여 불량율의 감소 및 생산공정의 개선이 이루어지도록 하는 마그네틱 센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스페이스를 함유한 접착제를 이용하여 판재를 적층하여 이루어지는 마그네틱 센서는, 판재와 판재 사이에 접착제층이 매개되어 판재의 적층이 이루어지되,상기 접착제층은, 비전도성 재질로 이루어지는 고상분말로 이루어진 스페이스가 접착제에 혼합되어 도포되고 상기 스페이스의 고른 분포에 의해 접착제층의 두께가 조절되되, 상기 스페이스는, 1 내지 1.5 마이크로미터의 직경을 가지고, 접착제와 스페이스의 혼합부피비가 10 : 1 내지 2로 이루어지도록 혼합되는 세라믹 또는 글래스이도록 한다.

본 발명에 따른 마그네틱 센서의 제작 방법은 일정한 고른 크기를 가지는 스페이스가 접착면의 두께를 결정하므로 전체 접착면의 고른 두께가 이루어지므로 불량율의 획기적 감소가 이루어져 제품 생산성의 확대 뿐만 아니라 균일한 성능을 가지는 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 마그네틱 로드 셀의 작동 원리를 설명하는 개념도.
도 2는 종래의 마그네틱 센서의 적층 모습을 도시하는 예시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마그네틱 센서의 적층 모습을 도시하는 예시도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마그네틱 센서의 적층 모습을 도시하는 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마그네틱 센서의 적층 방법의 가장 큰 특징은, 피접착물을 이루는 판재(10) 사이에 매게되어 피접착물을 접착하는 접착제층(20)이 균일한 두께면을 가지도록 하는 것이다. 이를 위하여 접착제층(20)의 균일한 두께면이 형성되도록 접착제(22) 사이 사이에 일정한 고른 크기를 가지는 스페이스(24)를 첨가하도록 한다. 이러한 스페이스(24)는 일정한 모양을 가지고 높이가 균일한 형태이므로 상기 판재(10)가 적층될 시 스페이스(24) 높이 만큼의 고른 두께를 이루어 적층될 수 있게 된다.

상기와 같은 판재(10)의 고른 두께를 유지한 적층이 이루어지도록 하는 스페이스(24)가 갖추어야할 조건은 비전도성, 일정한 정도의 강도, 균일한 크기 및 접착성능의 저하방지의 요건을 만족하여야 한다.

본 발명에서 사용되는 스페이스(24)는 접착제(22)에 혼합되어 사용되고, 접착제층(20)은 비전도성을 이루어야 하므로 스페이스(24) 역시 당연히 비전도성을 가져야 하므로 이를 고려하여야 한다. 또한, 판재(10)의 적층시 가해지는 판재(10) 자체의 하중과 계속적인 적층으로 인한 하중에도 부셔짐 등이 없어야 한다. 그리고 통상 접착제층은 약 2 내지 3마이크로 미터 정도의 두께를 가지므로 이러한 크기보다 적어야 하고, 쉽게 구입할 수 있어야 한다. 이러한 제반 조건을 고려한 결과, 세라믹이나 글래스의 분말을 사용하는 것이 적당하다. 세라믹 또는 글래스는 시중에서 다양한 크기의 형태로 나와 있으며, 대개 구형의 균일한 형상을 이루고 있으며, 시중에서 쉽게 구입할 수 있는 분말 형태로 이루어져 사용의 편리성 및 보관의 용이성이 있다.

상기 스페이스(24)의 크기는 지름이 약 1 내지 1.5 마이크로 미터 정도되는 것을 사용하여 접착제층(20)의 두께가 두꺼워지는 것이 방지되도록 한다. 즉, 통상적으로 접착제층(20)의 두께는 약 2 마이크로미터 정도이고, 스페이스(24) 표면에도 접착제(22)가 도포되어 적층되는 판재(10) 사이에서 두께조절 기능 및 접착 기능을 유지하여야 하므로 2마이크로미터보다 적은 직경을 가지는 스페이스(24)를 사용하도록 한다.

또한, 스페이스(24)와 접착제(22)함께 혼합되어 접착제층(20)을 이루므로 스페이스(24) 자체는 접착성능이 없다. 따라서 접착제층(20) 자체의 접착 능력을 고려하여야 한다. 많은 양의 스페이스(24)가 함유될 경우 판재(10) 사이의 접착제층(20)에 매개되어 적층되는 판재(10)의 고른 두께를 유지하도록 하는 것이 용이하나, 사용되는 접착제(22)의 양이 적어 판재(10)의 접착력이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 너무 적은 양을 사용할 경우 균일한 도포에 따른 고른 적층을 유지할 수 없는 문제점이 있다. 이를 충분히 고려하여 사용되는 스페이스(24)의 양이 결정되도록 하여야 한다.

본 발명자들은 충분한 실험을 한 결과, 사용되는 접착제와 스페이스의 부피비가 약 10 : 1 내지 2 정도 되도록 하는 것이 적당함을 알 수 있었다. 접착제와 스페이스의 혼합부피비가 10 : 1 이하의 적은 양의 스페이스(24)가 사용될 경우, 스페이스(24)에 의한 충분한 고른 두께면을 가지는 접착제층(20)의 형성이 어려울 뿐만 아니라 계속적인 판재(10)의 적층에 따른 하중에 의하여 고른 접착제층(20)의 형성이 어려움을 가지는 것을 알 수 있었다. 접착제(22)와 스페이스(24)의 혼합부피비가 10 : 2를 넘도록 스페이스(24)가 첨가될 경우 접착력의 저하가 발생됨을 알 수 있었다. 즉, 판재(10)의 적층이 완전히 이루어진 후, 사용도중 접착력의 저하로 인하여 판재의 들뜸현상 및 분리가 일어나 마그네틱 센서의 오작동이 발생되는 현상이 일어남을 날 수 있었다. 따라서 접착제(22)와 스페이스(24)의 혼합부피비는 10 : 1 내지 2 정도가 적당하며, 상기 부피비로 혼합될 경우, 접착제층(20)의 고른 두께 분포 및 접착성능 저하 방지가 달성되는 판재(10)의 적층이 가능함을 알 수 있었다.

한편, 스페이스(24) 자체는 아주 적은 수 마이크로미터의 크기이고, 이러한 스페이스(24)는 접착제(22)사이에서 뭉침이 없이 고른 분포를 이루어야 한다. 즉, 각 개별 스페이스(24) 자체가 판재(10)사이에서 고른 분포를 이루어 각 개별 스페이스(24)의 직경에 의하여 고른 두께를 유지할 수 있다. 따라서 이러한 스페이스(24)가 뭉쳐져 있을 경우 고른 두께의 유지가 불가능하므로 접착제(22)와 고른 혼합이 이루어져야 한다. 이를 위해 스페이스(24)가 함유된 접착제는 충분한 교반을 통하여 전체적으로 고른 분포가 이루어지도록 한다.

다음 상기와 같은 접착제(22)와 스페이스(24)를 이용하여 판재(10)의 적층방법을 설명하기로 한다.

먼저, 1.5 마이크로 미터의 직경을 가지는 세라믹 분말(스페이스)을 시중에서 구입하여 준비한다. 상기 스페이스(24)를 미리 준비된 접착제(10)에 혼합하되, 접착제(22)와 스페이스(24)가 약 10 : 1의 부피비를 이루도록 스페이스(24)를 접착제(22)에 혼합하고, 교반한다. 이때, 상기 스페이스(24)가 뭉침이 없이 고른 분포를 이루도록 하고, 또한 급격한 교반에 의한 열 발생으로 인한 접착제의 화학적 변성이 없도록 충분히 천천히 교반하도록 한다.

다음, 상기와 같이 스페이스(24)가 접착제(22)에 고른 분포를 이루도록 한 상태에서 판재(10) 면에 접착제층(20)을 도포한다. 이때, 상기 접착제층(20)이 도포된 상태에서는 상기 스페이스(24)가 고른 분포를 이루고 있고, 이러한 스페이스(24)의 직경만큼 판재(10) 사이에서 접착제층(20)의 두께를 나타낼 수 있게 된다. 따라서 접착제층(20)의 상면에 다른 판재(10)가 적층될 경우 판재(10)와 판재(10) 사이에 형성되는 접착제층(20)은 각 스페이스(24) 입자의 고른 분포에 따른 균일한 높이를 유지할 수 있게 된다. 또한, 이러한 스페이스(24)는 판재(10)의 적층에 따른 하중에도 부서러짐이 없는 정도의 강성을 가지므로 균일한 접착제층(20)의 형성에 아무런 문제가 없다. 또한, 접착제층(20)을 좀 더 상세히 살펴보면, 스페이스(24) 자체의 외면에도 접착제(22)가 도포된 상태를 이룬다. 따라서, 스페이스(24) 자체의 직경이 1.5 마이크로미터일 경우, 외면에 도포된 접착제(22)에 의해 접착제층(20) 자체의 높이는 약 2마이크로미터 정도로 이루어지고, 스페이스(24) 외면에 도포된 접착제(22) 성분이 판재(10)와 판재(10) 사이에 매개되어 접착력의 저하는 전혀 발생하지 않게 된다. 따라서 스페이스(24)에 의해 균일한 두께를 가지는 접착제층(20)의 형성이 가능하므로 계속적인 판재(10)의 적층에도 균일한 형상을 유지할 수 있어며, 실지 이러한 방식으로 마그네틱 센서를 제작한 후, 센서특성을 테스트 해본 결과 불량율이 10% 이하로 떨어져 종래의 40% 정도의 불량율에 비하면 약 4 내지 5배의 불량율 감소가 나타남을 알 수 있었다.

10: 판재
20: 접착제층
22: 접착제
24: 스페이스

Claims (4)

1. 접착제를 이용하여 판재를 적층하여 이루어지는 마그네틱 센서에 있어서,
   판재와 판재 사이에 접착제층이 매개되어 판재의 적층이 이루어지되,
   상기 접착제층은, 비전도성 재질로 이루어지는 고상분말로 이루어진 스페이스가 접착제에 혼합되어 도포되고 상기 스페이스의 고른 분포에 의해 접착제층의 두께가 조절되되,
   상기 스페이스는 1 내지 1.5 마이크로미터의 직경을 가지고, 접착제와 스페이스의 혼합부피비가 10 : 1 내지 2로 이루어지도록 혼합되는 세라믹 또는 글래스임을 특징으로 하는 스페이스를 함유한 접착제를 이용한 마그네틱 센서.
   
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