KR101518800B1 - 금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본체의 선단에 결합되고 도선을 통하여 감지신호를 전달하는 비접촉 센서; 상기 센서의 상면에 적층되고 높이방향으로 내부에 삽입구멍이 형성된 비금속 비자성체 재질의 스페이서; 상기 삽입구멍에 슬라이드 가능하게 삽입되는 금속 가동자; 상기 스페이서 위에 적층되는 영구자석; 및 상기 센서와 상기 스페이서 및 상기 영구자석을 수용하는 수용공간이 내부에 형성된 하우징을 포함하며, 상기 수용공간은 상기 영구자석이 상하로 이동하는 공간을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리가 개시된다.

Description

금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리{Non-contact sensor assembly for sensing metal}

본 발명은 비접촉 센서 어셈블리에 관한 것으로, 특히 영구자석을 이용하여 금속과 접촉하지 않고 감지할 수 있는 비접촉 센서 어셈블리에 관한 것이다.

비접촉 센서는 대상물체와 접촉하지 않고도 감지할 수 있는 기능을 구비한 센서로, 가령 초음파 센서나 광섬유 센서 또는 고주파 발진형 센서와 같은 근접센서가 이에 해당한다.

도 1은 종래의 비접촉 센서 어셈블리(50)의 일 예를 나타낸다.

센서(54)는 센서모듈(52) 내에 수납되어 전면으로 돌출되어 대상물체를 감지하여 발생한 감지신호를 후면으로 연장되는 도선(56)을 통하여 전달한다.

이러한 비접촉 센서는 일정한 감지거리를 갖는데, 가령 대상물체가 금속인 경우 대상물체에 일정 거리 근접함으로써 원활하게 작동하게 된다.

그러나, 금속이 플라스틱 사출물 내에 끼워진 경우, 플라스틱 사출물의 살 두께에 의하여 금속을 감지하지 못한다는 문제점이 있다.

가령, 자동차용 사출 부품에 일정한 간격으로 다수의 볼트를 체결하는 경우, 볼트가 정확한 위치에 체결되었는지를 검사하기 위해서는 비접촉 센서 어셈블리를 해당 위치에 근접시켜 볼트가 존재하는 지를 체크하는데, 상기한 것처럼, 플라스틱 사출물 자체의 두께때문에 비접촉 센서 어셈블리로는 볼트를 감지할 수 없게 된다.

또한, 대부분의 검사가 볼트 체결작업이 완료된 후에 이루어지기 때문에 그만큼 조립공정에 많은 시간이 소요된다는 문제점도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 플라스틱 사출물에 인서트되거나 매립되는 금속을 정확하게 검사할 수 있는 비접촉 센서 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조립작업을 수행하면서 동시에 검사를 진행함으로써 조립시간을 단축할 수 있도록 하는 비접촉 센서 어셈블리를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 본체에 결합하여 금속을 감지하는 비접촉 센서; 상기 센서의 단부면에 위치하고 높이방향으로 내부에 삽입구멍이 형성된 비금속 비자성체 재질의 스페이서; 상기 삽입구멍에 슬라이드 가능하게 삽입되는 금속 가동자; 상기 스페이서 위에 위치하는 영구자석; 및 상기 센서와 상기 스페이서 및 상기 영구자석을 수용하는 수용공간이 내부에 형성된 하우징을 포함하며, 상기 금속 가동자가 자기 결합된 상기 영구자석은 상기 높이방향을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리에 의해 달성된다.

상기의 목적은, 본체에 결합하여 금속을 감지하는 비접촉 센서; 상기 비접촉 센서의 단부면 위에 위치하는 비금속 비자성체 재질의 스페이서; 상기 스페이서의 일단에 부착된 영구자석; 상기 스페이서의 타단에 부착된 금속 가동자; 및 상기 센서와 상기 스페이서 및 상기 영구자석을 수용하는 수용공간이 내부에 형성된 하우징을 포함하며, 상기 영구자석과 상기 스페이서 및 상기 금속 가동자는 높이방향을 따라 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 센서는 근접 센서일 수 있다.

바람직하게, 상기 영구자석이 이동하는 거리는 상기 센서의 최대 감지거리보다 크다.

바람직하게, 상기 영구자석과 상기 스페이서의 직경은 동일하면서 상기 센서의 직경보다 작고, 상기 수용공간은 상기 영구자석과 상기 스페이서를 수용하는 제1수용공간과, 상기 센서를 수용하는 제2수용공간으로 나뉘어 서로 연통하며, 상기 제1 및 제2수용공간 사이의 경계 턱에 의해 상기 센서는 미리 설정된 위치를 유지한다.

바람직하게, 상기 센서의 외면에 나사산이 형성되고, 상기 제2수용공간의 내측면에 나사산이 형성되어 서로 나사 결합한다.

바람직하게, 상기 금속 가동자는 상기 스페이서의 하면에 금속 도금에 의해 형성된다.

상기한 구성에 의하면, 감지거리가 짧은 비접촉 센서를 적용하면서도 강력한 자력을 갖는 영구자석을 이용함으로써 비접촉 센서의 감지거리를 실질적으로 늘릴 수 있다.

또한, 볼트와 같은 부품의 조립과 동시에 체결여부에 대한 검사가 이루어지기 때문에 별도의 검사공정이 필요없어 조립시간을 대폭적으로 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 비접촉 센서 어셈블리의 일 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비접촉 센서 어셈블리를 나타낸다.
도 3은 비접촉 센서 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 비접촉 센서 어셈블리의 동작을 설명한다.
도 5는 비접촉 센서 어셈블리를 실제 적용하는 예를 보여준다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비접촉 센서 어셈블리를 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비접촉 센서 어셈블리(100)를 나타내고, 도 3은 도 2의 비접촉 센서 어셈블리(100)의 단면도이다.

본체(110)

본체(110)는 파이프 형상으로 형성되며, 전단에 근접센서(120)가 설치된다. 본체(110)의 내부에는 도선(112)이 삽입되어 근접센서(120)에서 감지된 감지신호를 외부에 전달한다.

센서(120)

센서(120)는 본체(110)의 선단에 결합되어 설치되며, 가령 외벽에는 커버(160)와의 결합을 위해 나사가 설치될 수 있지만, 결합 구조는 이에 한정되지 않는다.

이 실시 예에서, 센서(120)는 원기둥 형상을 갖지만, 이에 한정되지 않으며, 다만 후술하는 스페이서(130)를 지지하기 위해 상면이 편평한 것이 바람직하다.

이 실시 예에서 사용되는 센서(120)는 금속을 감지하는 것으로 비접촉 센서가 사용되며, 가령 근접 센서가 적용될 수 있다.

스페이서(130)

스페이서(130)는 센서(120)와 영구자석(150) 사이에 일정한 간격을 유지하도록 하며, 센서(120)가 감지할 수 없고 영구자석(150)의 자력의 영향을 받지 않는 재질, 다시 말해 비금속이면서 비자성체 재질로 가령 플라스틱으로 구성된다.

스페이서(130)에는 높이방향으로 관통하는 삽입구멍(132)이 형성되어 후술하는 것처럼 금속 가동자(140)가 삽입구멍(132)에 끼워져 슬라이드 된다.

스페이서(130)의 형상과 크기에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게 스페이서(130)의 직경보다 작을 수 있다.

이 실시 예에서는 스페이서(130)와 센서(120)가 분리된 구성을 보여주고 있으나, 스페이서(130)를 센서(120)에 상면에 접착하여 고정함으로써 스페이서(130)의 유동을 방지할 수 있다.

금속 가동자(140)

금속 가동자(140)는 스페이서(130)의 삽입구멍(132)에 삽입되는 직경의 기둥 형상으로 스페이서(130)와 대략 동일한 높이를 갖는다. 이 실시 예에서는 원기둥 형상이지만, 다각 기둥형상으로 형성함으로써 금속 가동자(140)의 회전을 방지할 수 있다.

금속 가동자(140)의 직경은 스페이서(130)의 삽입구멍(132) 내에서 원활하게 슬라이드 되는 정도이면 충분하며, 센서(120)에 의한 금속 가동자(140)의 감지성능을 좋게 하기 위해서 직경이 작을수록 좋다.

영구자석(150)

영구자석(150)은 스페이서(130)와 같은 형상과 크기로 제작될 수 있는데, 금속 가동자(140)를 자력으로 끌어당겨 부착시킨 상태에서 대상물체의 존재에 따라 상하 이동한다.

하우징(160)

하우징(160)은 스페이서(130)와 영구자석(150) 및 센서(120)의 일부를 수용하면서 본체(110)와 결합한다.

도 3을 참조하면, 하우징(160)의 내부에는 센서(120)를 수용하는 수용공간(162)과 스페이서(130)와 영구자석(150)을 한꺼번에 수용하는 수용공간(164)이 연통하여 형성된다.

상기한 것처럼, 일 예로, 하우징(160)의 수용공간(162)의 내측벽에 나사산을 형성하여 외면에 나사산이 형성된 센서(120)와 나사 결합할 수 있다.

이 실시 예에서는 수용공간(162)의 직경은 수용공간(164)의 직경보다 다소 크게 형성되어 있지만, 이는 상기한 것처럼 센서(120)의 직경을 스페이서(130)나 영구자석(150)의 직경보다 크게 형성한 결과이기 때문에 이에 한정되지 않는다.

수용공간(164)의 높이는 스페이서(130)와 영구자석(150) 각각의 높이를 합한 높이에 영구자석(150)의 이동거리를 합하여 결정된다. 여기서, 영구자석(150)의 이동거리는 센서(120)의 최대 감지거리 이상으로 설정될 필요가 있다.

이하, 상기한 구성을 갖는 비접촉 센서 어셈블리의 동작에 대해 도 2 내지 5를 참조하여 설명한다.

도 4는 도 2의 비접촉 센서 어셈블리(100)의 동작을 설명하고, 도 5는 비접촉 센서 어셈블리를 실제 적용하는 예를 보여준다.

하우징(160)의 수용공간(164)에 영구자석(150)과 스페이서(130)를 각각 삽입하는데 스페이서(130)의 삽입구멍(132)에는 금속 가동자(140)를 끼워둔다.

이어 수용공간(162)에 센서(120)를 삽입하여 가령 나사 결합하는데, 수용공간(162)과 수용공간(164) 사이에 형성된 경계 턱에 의해 수용공간(162)의 깊이가 일정하게 정해져 있어 센서(120)는 미리 설정된 위치를 유지하게 된다.

도 5를 참조하면, 이와 같이 조립된 각 센서 어셈블리(100, 200, 300)는 몰드 성형된 자동차용 사출 부품(10)에서 볼트(12, 14, 16)가 결합되는 부분의 하부에 위치한다. 이때, 볼트(12, 14, 16)의 하단은 외부로 노출되지 않고 사출 부품(10) 내부에 매립된 상태가 된다.

그 결과, 자동화 지그에 의해 볼트(12, 14, 16)가 각각 정해진 위치에 결합되면, 볼트(12, 14, 16)의 하부에 위치한 센서 어셈블리(100, 200, 300)의 영구자석(150)은 그 자신의 자력에 의해 금속 재질인 볼트(12, 14, 16)에 달라붙게 되어 영구자석(150)이 도 4(b)와 같이 상승하게 된다.

따라서, 영구자석(150)에 붙어 있던 금속 가동자(140)도 영구자석(150)과 함께 상승하게 되어 센서(120)로부터 이격된다.

상기한 것처럼, 영구자석(150)의 이동거리는 센서(120)의 최대 감지거리 이상으로 설정되기 때문에 센서(120)는 이격된 금속 가동자(140)를 더 이상 감지하지 못하며, 따라서 센서(120)는 감지신호를 제어부(미도시)에 전달하지 못하게 된다.

제어부가 감지신호를 수신하지 못하는 경우, 가령 LED를 점등하도록 회로를 구성함으로써 볼트(12, 14, 16)가 정상적으로 삽입되어 체결된 경우 체결과 동시에 LED 점등을 통하여 검사가 이루어진다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비접촉 센서 어셈블리를 나타낸다.

이 실시 예의 비접촉 센서 어셈블리(200)에 의하면, 영구자석(250) 하면에 비금속 비자성체 재질의 스페이서(230)가 결합되고, 스페이서(230)의 하면에 시트 형상의 금속 가동자(240)가 결합된다.

스페이서(230)와 영구자석(250)의 결합 및 금속 가동자(240)와 스페이서(230)의 결합은 특별히 한정되지 않지만, 가령 접착제에 의한 접착이 있을 수 있다.

또한, 금속 가동자(240)를 별도로 구성하지 않고 스페이서(230)의 하면에 금속 도금층을 형성하여 금속 가동자(240)를 대신할 수 있다.

이 실시 예에 의하면, 사출 부품에 볼트와 같은 금속 부품이 체결에 의해 매립되면, 금속 부품에 영구자석(250)이 달라붙는데, 영구자석(250)에 접착된 스페이서(230)와, 스페이서(230)에 접착된 금속 가동자(240)가 일체로 함께 상승함으로써 금속 가동자(240)가 센서(220)로부터 이격된다.

그 결과, 센서(220)는 이격된 금속 가동자(240)를 더 이상 감지하지 못하여 감지신호를 제어부(미도시)에 전달하지 못하게 되고, 회로 구성에 의하여 LED가 점등됨으로써 금속 부품이 정상적으로 체결 조립된 것을 확인하게 된다.

상기의 실시 예와 같이, 사출 부품 내에 볼트가 매립되어 사출 부품의 살 두께로 인하여 근접센서가 볼트를 감지하지 못하는 경우, 강력한 자력을 갖는 영구자석이 볼트에 달라붙도록 하고 영구자석에 연결된 금속 가동자를 근접센서가 감지하거나 감지하지 못하도록 함으로써 감지거리를 실질적으로 늘리는 효과를 갖는다.

또한, 상기의 실시 예와 같이, 볼트를 조립함과 동시에 체결 여부에 대한 검사가 이루어지기 때문에 별도의 검사공정이 필요없어 조립시간을 대폭적으로 줄일 수 있다.

상기의 실시 예에서는 감지대상 금속으로 볼트를 예로 들었지만, 다른 금속 부품에 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 사출 부품의 살 두께뿐만 아니라 근접센서가 접근하기 어려운 위치에 금속 부품이 존재하는 경우에도, 자력이 강력하면서도 사이즈가 작은 영구자석을 이용함으로써 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있으며, 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

100, 200, 300: 센서 어셈블리
110: 본체
120: 센서
130: 스페이서
132: 삽입구멍
140: 금속 가동자
150: 영구자석
160: 하우징
162, 164: 수용공간

Claims (7)

1. 본체에 결합하여 금속을 감지하는 비접촉 센서;
   상기 센서의 단부면에 위치하고 높이방향으로 내부에 삽입구멍이 형성된 비금속 비자성체 재질의 스페이서;
   상기 삽입구멍에 슬라이드 가능하게 삽입되는 금속 가동자;
   상기 스페이서 위에 위치하는 영구자석; 및
   상기 센서와 상기 스페이서 및 상기 영구자석을 수용하는 수용공간이 내부에 형성된 하우징을 포함하며,
   상기 금속 가동자가 자기 결합된 상기 영구자석은 상기 높이방향을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리.
2. 본체에 결합하여 금속을 감지하는 비접촉 센서;
   상기 비접촉 센서의 단부면 위에 위치하는 비금속 비자성체 재질의 스페이서;
   상기 스페이서의 일단에 부착된 영구자석;
   상기 스페이서의 타단에 부착된 금속 가동자; 및
   상기 센서와 상기 스페이서 및 상기 영구자석을 수용하는 수용공간이 내부에 형성된 하우징을 포함하며,
   상기 영구자석과 상기 스페이서 및 상기 금속 가동자는 높이방향을 따라 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 센서는 근접 센서인 것을 특징으로 하는 금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 영구자석이 이동하는 거리는 상기 센서의 최대 감지거리보다 크도록 설정된 것을 특징으로 하는 금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리.
5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 영구자석과 상기 스페이서의 직경은 동일하면서 상기 센서의 직경보다 작고,
   상기 수용공간은 상기 영구자석과 상기 스페이서를 수용하는 제1수용공간과, 상기 센서를 수용하는 제2수용공간으로 나뉘어 서로 연통하며,
   상기 제1 및 제2수용공간 사이의 경계 턱에 의해 상기 센서는 미리 설정된 위치를 유지하는 것을 특징으로 하는 금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 센서의 외면에 나사산이 형성되고, 상기 제2수용공간의 내측면에 나사산이 형성되어 서로 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 금속 가동자는 상기 스페이서의 하면에 금속 도금에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 금속을 감지하는 비접촉 센서 어셈블리.
   

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