KR101924546B1 - 압력 계측 장치 - Google Patents

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KR101924546B1 KR1020170013220A KR20170013220A KR101924546B1 KR 101924546 B1 KR101924546 B1 KR 101924546B1 KR 1020170013220 A KR1020170013220 A KR 1020170013220A KR 20170013220 A KR20170013220 A KR 20170013220A KR 101924546 B1 KR101924546 B1 KR 101924546B1
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Abstract

본 발명은 푸싱 플레이트(30)의 누름압력을 일측 탄성 바(21) 및 타측 탄성 바(22)를 통해 한 쌍의 일측 캔틸레버 및 한 쌍의 타측 캔틸레버에 간단히 전달시켜 각 스트레인게이지 센서(S)로 하여금 저항값으로 용이하게 변위토록 하여 간단 구성 및 간단 조립에 의한 압력 계측을 더욱 편리하게 가능할 수 있도록 한 압력 계측 장치에 관한 발명이다.

Description

압력 계측 장치{APPARATUS FOR MEASURING PRESSURE}
본 발명은 압력 계측 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 푸싱 플레이트의 누름압력을 일측 탄성 바 및 타측 탄성 바를 통해 한 쌍의 일측 캔틸레버 및 한 쌍의 타측 캔틸레버에 간단히 전달시켜 각 스트레인게이지 센서로 하여금 저항값으로 용이하게 변위토록 하여 간단 구성 및 간단 조립에 의한 압력 계측을 더욱 편리하게 가능할 수 있도록 하는 압력 계측 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스트레인게이지(Strain Gauge)는 금속 또는 반도체의 저항체에 변형이 가해지면 그 저항값이 변화하는 압력저항 효과를 이용한 것으로, 용도로서는 하중, 압력, 토크(Torque계), 기타 실응력(實應力)의 측정 등과 같은 각 분야에 사용되고 있다.
초기의 금속 박막 스트레인게이지는 단순한 응력 측정 수단으로 사용되었으나, 현재는 재료, 구조물의 응력, 힘, 변형, 압력, 변위 등 외력에 의한 변화를 측정할 뿐만 아니라, 공업 프로세스에서 제조 공정 자동화 기기에도 널리 응용되고 있으며, 스트레인게이지를 이용한 각종 계측기도 수백 종류에 달하고 있다.
특히, 금속 박막 스트레인게이지는 소형이면서도 내구성과 정밀도가 우수하고 측정 범위가 넓어 고하중, 고압력 측정용 트랜스듀스로 사용되고 있으며, 최근에는 반도체 집접회로와 컴퓨터 기술의 진보에 힘입어 고감도, 초소형, 저가격의 스트레인게이지의 제작이 가능하게 되어 그 응용 범위가 전 산업뿐만 아니라 가전 분야로까지 확대되고 있는 추세에 있고, 이에 따라 다종 다양한 스트레인게이지가 개발되고 있다.
도 1은 선행기술문헌 1(대한민국 공개특허공보 제1998-0084451호; 고하중 고압력 측정용 금속 박막 스트레인게이지)에 소개된 스트레인게이지의 구조를 나타낸 단면도이다.
선행기술문헌 1에 소개된 고하중 고압력 측정용 금속 박막 스트레인게이지는 도 1a에 도시된 바와 같이 일측의 표면이 경면처리된 스테인리스 다이어프램(10)과, 이 스테인리스 다이어프램(10)의 상면에 증착된 폴리이미드(14)와, 이 폴리이미드(14) 상면에 Cu-Ni의 조성을 갖고 일정형상의 패턴이 형성된 스트레인게이지(12)와, 이 스트레인게이지(12)에서 연장되어 일정형상을 갖고 양측으로 형성된 전극 접촉부(18)와, 보호막(20)으로 이루어진다.
상기 구성을 이루는 선행기술문헌 1에 소개된 고하중 고압력 측정용 금속 박막 스트레인게이지의 제조공정을 설명하면 다음과 같다.
선행기술문헌 1에 소개된 고하중 고압력 측정용 금속 박막 스트레인게이지의 제조공정은 스테인리스 다이어프램(10)의 상면에 폴리이미드(14)를 적층하여 증착시키고, 이어서 Cu-Ni의 조성을 갖고 일정형상의 패턴이 형성되며 일단의 양측에 전극 접촉부(18)가 형성된 스트레인게이지(12)를 포토 에칭으로 형성하고, 보호막(20)을 형성하여 그 조립을 완료하게 된다.
도 2a는 선행기술문헌 2(대한민국 등록특허공보 제1675274호)에 따른 스마트폰 케이스를 나타내는 스마트폰을 포함한 사용 상태도이고, 도 2b는 선행기술문헌 2에 따른 스마트폰 케이스를 나타내는 스마트폰을 분리한 사시도이며, 도 2c는 선행기술문헌 2에 따른 스마트폰 케이스를 나타내는 분해 사시도이다.
선행기술문헌 2에 따른 스마트폰 케이스는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 스마트폰(P)을 내장하여 보호하는 케이스(C)를 기본으로 하고, 이 케이스(C)는 누름압력의 유무에 따라 시그널을 발생시켜 스마트폰(P)에 전송하는 압력감지 센서모듈(100)을 핵심 구성으로 포함한다.
스마트폰(P)은 정전용량 터치, 펜 터치 또는 키 터치로 시그널을 입력하면서 운영체계를 동작시켜 전화통화를 하거나 데이터 전송을 하거나 웹 페이지를 열람할 수 있도록 하는 데 반하여 케이스(C)는 단지 스마트폰(P)을 보호하거나 데코레이션으로 활용되어 왔다.
선행기술문헌 2에서는 케이스(C)에 가해지는 누름압력의 유무를 시그널로 발생시켜 스마트폰(P)에 전송토록 하는 압력감지 센서모듈(100)을 구비시켜 스마트폰(P)의 운영체계를 동작토록 함으로써, 스마트폰(P) 자체의 시그널 입력수단이외에 케이스(C)의 압력감지 센서모듈(100)로서 더욱 편리하고 신속하게 스마트폰(P)을 운영할 수 있도록 하는 것이고, 이를 위하여 압력감지 센서모듈(100)과 스마트폰(P)을 케이블로 접속시키거나 블루투스에 의한 근거리 무선통신으로 연결될 수 있도록 할 수 있다.
더욱 구체적으로, 압력감지 센서모듈(100)은 케이스(C)에 장착되어 누름압력의 유무에 따라 휨상태 또는 평형상태로 변환되면서 저항값을 변위시키는 스트레인게이지 센서부(10)와, 스트레인게이지 센서부(10)의 저항값을 시그널로 연산처리하여 스마트폰(P)에 전송하는 시그널 처리 회로기판(50)을 포함한다.
스트레인게이지 센서부(10)는 플렉시블필름(12)에 패터닝되어 누름압력의 유무에 따라 휨상태 또는 평형상태로 변환되면서 저항값을 변위시켜 시그널 처리 회로기판(50)에 전송하는 스트레인게이지 센서(11)를 구비하여 그 평형상태 및 휨상태에 따라 저항값을 변위시키는데, 예를 들어 평형상태에서는 1000Ω, 휨상태에서는 1200Ω으로 각각 다르게 나타날 수 있고, 바로 이러한 점을 선행기술문헌 2의 스마트폰 케이스에 적용하여 시그널로 활용토록 하는 것이고, 필요에 따라 스트레인게이지 센서(11)의 휨 정도에 맞추어 저항값의 선형변위를 활용하여 스마트폰(P)의 볼륨 업 또는 볼륨 다운과 같은 동작으로 활용토록 할 수 있음은 물론이다.
이때, 스트레인게이지 센서부(10)는 케이스(C)에 서로 다른 좌표로 포지션닝되어 누름압력의 유무에 따라 서로 다른 좌표의 저항값으로 변위되고, 시그널 처리 회로기판(50)은 스트레인게이지 센서부(10)의 서로 다른 좌표의 저항값을 서로 다른 좌표의 시그널로 연산처리하여 스마트폰(P)에 전송토록 하여, 스트레인게이지 센서부(10)의 각 위치, 즉 각 좌표에 가해지는 누름압력을 각각 구분하여 스마트폰(P)의 운영체계를 더욱 다양하게 제어할 수 있도록 한다.
한편, 시그널 처리 회로기판(50)은 케이스(C)의 배면에 구비되고, 스트레인게이지 센서부(10)는 스마트폰(P)에 맞닿으면서 케이스(C)를 경유하여 시그널 처리 회로기판(50)에 접속되도록 하여, 누름압력이 스마트폰(P)의 앞쪽을 통해 가해지거나 시그널 처리 회로기판(50)의 뒤쪽을 통해 가해지더라도 모두 반응되어 동작될 수 있도록 한다.
그리고, 시그널 처리 회로기판(50)을 사이에 두고 케이스(C)에 고정되는 백 커버(60)를 포함할 수 있음은 물론이며, 이러한 백 커버(60)는 부착되거나 나사(61) 결합으로 시그널 처리 회로기판(50)과 함께 고정시킬 수 있도록 한다.
또한, 케이스(C)는 스트레인게이지 센서부(10)를 안착시키는 안착홀(C1)을 구비하여 스트레인게이지 센서부(10)의 견고한 조립과 더불어 안정된 동작을 보장케 한다.
구체적으로, 안착홀(C1)은 스트레인게이지 센서부(10)를 지지하는 안착턱(C2)과, 스트레인게이지 센서부(10)를 시그널 처리 회로기판(50)에 접속할 수 있도록 통과시키는 쓰루홀(C3)을 구비하여, 안착턱(C2)에 의해 스트레인게이지 센서부(10)를 견고하게 지지하면서도 스트레인게이지 센서부(10) 및 시그널 처리 회로기판(50) 상호간의 연결 또한 보장토록 한다.
더욱 구체적으로, 스트레인게이지 센서부(10)는 플렉시블필름(12)에 패터닝되어 누름압력의 유무에 따라 휨상태 또는 평형상태로 변환되면서 저항값을 변위시켜 시그널 처리 회로기판(50)에 전송하는 스트레인게이지 센서(11)와, 안착턱(C2)에 지지되어 스트레인게이지 센서(11)를 센터링시켜 받쳐주면서 누름압력의 유무에 따라 휘어지거나 평형상태로 복원되는 탄성 받침판(20)과, 누름압력을 받아 스트레인게이지 센서(11)를 눌러주는 액추에이터(30)를 포함한다.
액추에이터(30)를 통해 누름압력을 줄 때 탄성 받침판(20)이 휘어지고, 다시 액추에이터(30)에 가해진 누름압력을 해제할 때 탄성 받침판(20)이 복원될 수 있도록 하여, 스트레인게이지 센서(11)의 휨상태와 평형상태로 하여금 탄성 받침판(20)에 의존되어 변환될 수 있도록 함으로써 스트레인게이지 센서(11)의 휨 및 평형에 대한 스트레스를 줄여 그 수명을 보장토록 하는 것이며, 나아가 탄성 받침판(20)이 안착턱(C2)에 의해 지지될 수 있도록 하여 그 휨 및 평형에 대한 탄성적 동작을 보장케 하고, 이때 탄성 받침판(20)은 아크릴수지 또는 합성수지로 제작할 수 있음은 물론이다.
나아가, 스트레인게이지 센서(11)를 커버링하여 보호할 수 있도록 탄성 받침판(20) 위에 놓여지면서 액추에이터(30)로 하여금 탄성 받침판(20)의 중심을 눌러줄 수 있도록 받아들이는 작동홀(41)을 지닌 덮개(40)를 포함한다.
본원 출원인은 하중, 압력, 토크(Torque계), 기타 실응력(實應力)의 측정 등과 같은 각 분야에 사용되고 있는 스트레인게이지를 활용한 압력 계측 장치를 본 발명으로 제안하고자 한다.
대한민국 공개특허공보 제1998-0084451호 대한민국 등록특허공보 제1675274호
본 발명의 목적은 푸싱 플레이트의 누름압력을 일측 탄성 바 및 타측 탄성 바를 통해 한 쌍의 일측 캔틸레버 및 한 쌍의 타측 캔틸레버에 간단히 전달시켜 각 스트레인게이지 센서로 하여금 저항값으로 용이하게 변위토록 하여 간단 구성 및 간단 조립에 의한 압력 계측을 더욱 편리하게 가능할 수 있도록 하는 압력 계측 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 일측 탄성 바 및 타측 탄성 바를 통해 푸싱 플레이트의 누름압력을 민감하게 스트레인게이지 센서에 전달케 하여 압력 계측의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있는 압력 계측 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 누름압력이 일측 하부턱 및 타측 하부턱에 맞닿아 고정된 일측 직선부 및 타측 직선부를 경유하여 스트레인게이지 센서에 민감하게 전달될 수 있도록 하는 압력 계측 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 조립성을 보장할 수 있고, 압력 계측을 더욱 정밀하게 이루어질 수 있도록 하는 압력 계측 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
일측 양 코너턱 및 타측 양 코너턱을 지닌 베이스 플레이트와,
스트레인게이지 센서를 탑재하면서 상기 일측 양 코너턱에 고정됨과 동시에 상기 베이스 플레이트 위에 종방향으로 배치되어 탄성적으로 상하 변형되는 일측 탄성 바와,
스트레인게이지 센서를 탑재하면서 상기 타측 양 코너턱에 고정됨과 동시에 상기 베이스 플레이트 위에 종방향으로 배치되어 탄성적으로 상하 변형되는 타측 탄성 바와,
상기 일측 탄성 바 및 타측 탄성 바에 얹혀져 상기 스트레인게이지 센서에 누름압력을 전달하는 푸싱 플레이트를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
본 발명은 푸싱 플레이트의 누름압력을 일측 탄성 바 및 타측 탄성 바를 통해 한 쌍의 일측 캔틸레버 및 한 쌍의 타측 캔틸레버에 간단히 전달시켜 각 스트레인게이지 센서로 하여금 저항값으로 용이하게 변위토록 하여 간단 구성 및 간단 조립에 의한 압력 계측을 더욱 편리하게 가능할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 일측 탄성 바 및 타측 탄성 바를 통해 푸싱 플레이트의 누름압력을 민감하게 스트레인게이지 센서에 전달케 하여 압력 계측의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 누름압력이 일측 하부턱 및 타측 하부턱에 맞닿아 고정된 일측 직선부 및 타측 직선부를 경유하여 스트레인게이지 센서에 민감하게 전달될 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 조립성을 보장할 수 있고, 압력 계측을 더욱 정밀하게 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 선행기술문헌 1에 소개된 스트레인게이지의 구조를 나타낸 단면도.
도 2a는 선행기술문헌 2에 따른 스마트폰 케이스를 나타내는 스마트폰을 포함한 사용 상태도.
도 2b는 선행기술문헌 2에 따른 스마트폰 케이스를 나타내는 스마트폰을 분리한 사시도.
도 2c는 선행기술문헌 2에 따른 스마트폰 케이스를 나타내는 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 압력 계측 장치를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 압력 계측 장치를 나타내는 평면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 압력 계측 장치를 나타내는 분해 사시도.
본 발명에 따른 압력 계측 장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 압력 계측 장치를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 압력 계측 장치를 나타내는 평면도이며, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 압력 계측 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 압력 계측 장치는 도 3 내지 도 5b에 도시된 바와 같이 일측 양 코너턱(11) 및 타측 양 코너턱(12)을 지닌 베이스 플레이트(10)와, 스트레인게이지 센서(S)를 탑재하면서 일측 양 코너턱(11)에 고정됨과 동시에 베이스 플레이트(10) 위에 종방향으로 배치되어 탄성적으로 상하 변형되는 일측 탄성 바(21)와, 스트레인게이지 센서(S)를 탑재하면서 타측 양 코너턱(12)에 고정됨과 동시에 베이스 플레이트(10) 위에 종방향으로 배치되어 탄성적으로 상하 변형되는 타측 탄성 바(22)와, 일측 탄성 바(21) 및 타측 탄성 바(22)에 얹혀져 스트레인게이지 센서(S)에 누름압력을 전달하는 푸싱 플레이트(30)[Pushing Plate; 휴대폰이나 네비게이션, 테블릿 PC, 가전제품, 자동차 등과 같은 다양한 기기의 디스플레이부가 푸싱 플레이트(30)에 해당될 수 있고, 나아가 체중계 등의 디딤판이 푸싱 플레이트(30)에 해당될 수 있음은 물론임]를 포함한다.
푸싱 플레이트(30)의 누름압력을 일측 탄성 바(21) 및 타측 탄성 바(22)를 통해 한 쌍의 일측 캔틸레버 및 한 쌍의 타측 캔틸레버에 간단히 전달시켜 각 스트레인게이지 센서(S)로 하여금 저항값으로 용이하게 변위토록 하여 간단 구성 및 간단 조립에 의한 압력 계측을 더욱 편리하게 가능할 수 있도록 한다.
일측 탄성 바(21)는 일측 양 코너턱(11)에 고정되어 베이스 플레이트(10)의 중심을 향하여 뻗쳐지는 일측 사선부(21a)들 및 일측 사선부(21a)들을 종방향으로 이어주는 일측 직선부(21b)를 구비하고, 타측 탄성 바(22)는 타측 양 코너턱(12)에 고정되어 베이스 플레이트(10)의 중심을 향하여 뻗쳐지는 타측 사선부(22a)들 및 타측 사선부(22a)들을 종방향으로 이어주는 타측 직선부(22b)를 구비한다.
일측 사선부(21a)들에 의해 일측 직선부(21b)를 중심 쪽에 위치될 수 있도록 일측 탄성 바(21)를 구성하고, 타측 사선부(22a)들에 의해 타측 직선부(22b)를 중심 쪽에 위치될 수 있도록 타측 탄성 바(22)를 구성하여, 일측 탄성 바(21) 및 타측 탄성 바(22)를 통해 푸싱 플레이트(30)의 누름압력을 민감하게 스트레인게이지 센서(S)에 전달케 하여 압력 계측의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.
이때, 푸싱 플레이트(30)는 일측 직선부(21b) 및 타측 직선부(22b)에 각각 맞닿아 고정되는 일측 하부턱(31) 및 타측 하부턱(32)을 구비하여 누름압력이 일측 하부턱(31) 및 타측 하부턱(32)에 맞닿아 고정된 일측 직선부(21b) 및 타측 직선부(22b)를 경유하여 스트레인게이지 센서(S)에 민감하게 전달될 수 있도록 한다.
그리고, 푸싱 플레이트(30)는 일측 직선부(21b) 및 타측 직선부(22b)에 맞닿는 일측 하부턱(31) 및 타측 하부턱(32)에 각각 나사(N) 고정되도록 하여 조립성을 보장한다.
한편, 일측 양 코너턱(11) 및 타측 양 코너턱(12)에 고정되어 푸싱 플레이트(30)의 누름압력에 따라 가장 민감하게 변형되는 일측 사선부(21a)들 및 타측 사선부(22a)들에 스트레인게이지 센서(S)를 탑재시켜 압력 계측을 더욱 정밀하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하게 된다.
본 발명은 휴대폰이나 네비게이션, 테블릿 PC, 가전제품, 자동차 등과 같은 다양한 기기에 시그널을 입력할 수 있도록 하는 산업분야에 이용될 수 있다.
10 : 베이스 플레이트 11 : 일측 양 코너턱
12 : 타측 양 코너턱 S : 스트레인게이지 센서
21 : 일측 탄성 바 21a : 일측 사선부
21b : 일측 직선부 22 : 타측 탄성 바
22a : 타측 사선부 22b : 타측 직선부
30 : 푸싱 플레이트 31 : 일측 하부턱
32 : 타측 하부턱 N : 나사

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 일측 양 코너턱 및 타측 양 코너턱을 지닌 베이스 플레이트와, 스트레인게이지 센서를 탑재하면서 상기 일측 양 코너턱에 고정됨과 동시에 상기 베이스 플레이트 위에 종방향으로 배치되어 탄성적으로 상하 변형되는 일측 탄성 바와, 스트레인게이지 센서를 탑재하면서 상기 타측 양 코너턱에 고정됨과 동시에 상기 베이스 플레이트 위에 종방향으로 배치되어 탄성적으로 상하 변형되는 타측 탄성 바와, 상기 일측 탄성 바 및 타측 탄성 바에 얹혀져 상기 스트레인게이지 센서에 누름압력을 전달하는 푸싱 플레이트를 포함하는 압력 계측 장치에 있어서,
    상기 일측 탄성 바는 상기 일측 양 코너턱에 고정되어 상기 베이스 플레이트의 중심을 향하여 뻗쳐지는 일측 사선부들 및 상기 일측 사선부들을 종방향으로 이어주는 일측 직선부를 구비하고,
    상기 타측 탄성 바는 상기 타측 양 코너턱에 고정되어 상기 베이스 플레이트의 중심을 향하여 뻗쳐지는 타측 사선부들 및 상기 타측 사선부들을 종방향으로 이어주는 타측 직선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 계측 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 푸싱 플레이트는 상기 일측 직선부 및 타측 직선부에 각각 맞닿아 고정되는 일측 하부턱 및 타측 하부턱을 가지는 것을 특징으로 하는 압력 계측 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 푸싱 플레이트는 상기 일측 직선부 및 타측 직선부에 맞닿는 상기 일측 하부턱 및 타측 하부턱에 각각 나사 고정되는 것을 특징으로 하는 압력 계측 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트레인게이지 센서는 상기 일측 사선부들 및 타측 사선부들에 탑재되는 것을 특징으로 하는 압력 계측 장치.
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