KR102390899B1 - 유연성 도전 요소 및 유연성 도전 요소의 형상화 방법 - Google Patents

유연성 도전 요소 및 유연성 도전 요소의 형상화 방법 Download PDF

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아이. 알. 씨. 에이. -에스.피.에이.-인더스트리아 레지스텐제 코라짜테 에 아피니
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Abstract

유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 방법이 개시되며, 상기 요소의 체적을 팽창시키도록 구성된 형상화 장치(11)가 제공되고, 상기 방법은 유연성 도전 요소(1)를 상기 형상화 장치(11)의 둘레에 적어도 부분적으로 배치하는 단계; 형상화 장치(11)의 체적을 미리 결정된 값으로 팽창시키는 단계를 포함하고, 그에 의하여 형상화 장치(11)의 팽창 동안에 형상화 장치(11)와 접촉되어 있는 유연성 도전 요소(1)의 적어도 일부분(8)은 소성 변형된다.

Description

유연성 도전 요소 및 유연성 도전 요소의 형상화 방법
본 발명은 유연성 도전 요소 및 그것의 형상화 방법에 관한 것이다.
유연성 평탄 레지스터(flexible flat resistor)들은 상이한 적용 분야에서 점증적으로 사용된다. 전형적으로, 유연성 도전 요소들인 상기 레지스터들은 가열 수단 또는 센서로서 사용된다.
일반적으로, 유연성 평탄 레지스터들은 금속 트랙이 포함되는 절연 재료의 2 개 층들을 포함한다. 저항성 금속 트랙 또는 포일은 통상적으로 전기 전원에 연결된다. 유연성 팽창 레지스터들의 전체적인 두께는 매우 제한되어, 일반적으로 수십분의 몇 마이크론 내지 수백분의 몇 마이크론 사이이다. 이러한 이유로, 이들 레지스터들은 "평탄"한 것으로 지칭되며, 다른 2 개의 치수보다 훨씬 작은 치수를 가진다. 더욱이, 휴지 조건(resting condition)에서, 특히 외력을 겪지 않을 때, 이들 레지스터들은 실질적으로 평탄한 형상을 가진다.
일부 적용예에서, 유연성 평탄 레지스터로 제품(item)을 코팅하는 것은 흥미롭다. 그러나, 특히 코팅되어야 하는 제품이 상대적으로 복잡한 기하 형상을 가질 때, 그러한 제품을 유연성 평탄 레지스터로 코팅하는 것은 불리하다. 예를 들어, 상대적으로 작은 곡률 반경을 가진 제품은 유연성 평탄 레지스터로 최적 코팅될 수 없다. 특히, 레지스터가 제품을 감쌀 때, 여러가지 주름 및 굴곡이 형성된다. 더욱이, 코팅 작용 동안에 금속 트랙은 파괴를 겪는다. 더욱이, 현재 기술과 관련하여 더 수행될 유연성 평탄 레지스터를 가지는 것이 유리하다.
따라서, 그러한 단점을 극복할 필요성이 있다.
한편, 본원 발명의 종래 기술로서, 미국 특허 출원 US 2012/279762 A1, 미국 특허 US 5,385,785 A 및 유럽 출원 EP 0 874 374 A1 등이 공지되어 있다.
본 발명의 목적은, 심지어 복잡한 형상도 가지는 제품을 코팅하기 위하여, 예를 들어 유연성 레지스터와 같은 유연성 도전 요소를 변형시키는 방법을 제공하여, 유연성 도전 요소의 주름 또는 굴곡의 형성을 제거하거나 최소화시키는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 금속 트랙의 파괴를 일으키지 않는, 예를 들어 유연성 레지스터와 같은 유연성 도전 요소를 변형시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 대량 생산 이론에 적절한 유연성 레지스터의 변형 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 현재 기술과 관련하여 더 우수한, 예를 들어 유연성 레지스터와 같은 유연성 도전 요소를 제공하는 것이다.
본 발명은 상세한 설명에 비추어 명백해질 상기 목적 및 다른 목적들을 달성하는데, 이것은 적어도 하나의 절연 층 및, 상기 적어도 하나의 절연층에 고정된 적어도 하나의 도전성 트랙을 포함하는 유연성 도전 요소를 소성 변형시키는 형상화 방법을 제공하며,
여기에서 유연성 도전 요소와 접촉하도록 정해진 외측 표면을 가진 장치로서, 체적을 팽창시키도록, 바람직스럽게는 반경 방향 외측으로 체적을 팽창시키도록 구성된 장치가 제공되며,
상기 방법은,
(a) 유연성 도전 요소를 상기 장치 둘레에 적어도 부분적으로 배치하는 단계;
(b) 장치의 체적을 미리 결정된 값까지 팽창시킴으로써, 장치의 팽창 동안에 장치와 접촉하게 되는 유연성 도전 요소의 적어도 일부가 소성 변형되는 단계;
(c) 유연성 도전 요소를 장치로부터 분리하는 단계를 포함한다.
일 양상에 따르면, 본 발명은 본 발명의 방법으로 소성 변형되도록 구성된 유연성 도전 요소를 제공하며, 이것은 적어도 하나의 절연층 및, 상기 적어도 하나의 절연층에 고정된 적어도 하나의 도전성 트랙을 포함하고, 도전성 트랙은 복수개의 스트레칭을 가지고, 상기 복수개의 스트레칭들중 인접한 스트레칭들은 서로에 대하여 상이한 방위를 가진다.
다른 양상에 따르면, 본 발명은, 가열 요소 및/또는 센서로서 작용하는, 상기 유연성 도전 요소로 코팅된, 예를 들어 유연성 레지스터로 코팅된 조향 휘일을 제공한다.
유리하게는, 본 발명에 의하여, 유연성 도전 요소로 제품을 최적으로 코팅할 수 있다. 유연성 레지스터는 사실상 적절하게 변형되어 제공됨으로써, 유연성 레지스터가 제품을 감쌀 때, 획득된 코팅은 최적이어서, 유연성 레지스터상의 굴곡의 형성을 제거하거나 또는 최소화시킨다. 본 발명의 방법으로써 복잡한 형상의 제품들을 코팅하도록 특히 적합화될 수 있게 하는 형상을 유연성 레지스터에 제공할 수 있다. 예를 들어, 유연성 레지스터를 변형시킴으로써, 적어도 부분적으로 환원형의 형상을 가지도록, 차량의 조향 휘일, 예를 들어 자동차 조향 휘일을 최적으로 코팅할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 방법은 대량 생산 논리에 완벽하게 양립 가능하다. 사실상, 이것은 최적의 결과를 제공하고, 특히 재생산성, 신뢰성, 실행 속도 및 자동화와 관련하여 그러하다. 유연성 평탄 레지스터는 유연성 레지스터의 길이 방향 전개를 따라서, 바람직스럽게는 그러한 전개를 따라서 전체적으로, 제어된 방식으로 뻗어서, 하나 이상의 특정 영역들에서 균일하고 그리고/또는 국부화된 변형을 보장한다.
다른 유리한 양상은, 금속 트랙이, 또는 다수가 제공된다면 금속 트랙들이 변형중에 파괴되지 않으면서, 복잡한 형상의 유연성 레지스터가 얻어진다는 점에 의해 주어진다.
내부적으로, 본 발명에 의해 제공된 것과 관련하여 유연성 평탄 레지스터가 상이한 방법들로 변형되도록 시도되는 시험들이 수행되었다. 그러나, 그러한 시험들의 결과는 만족스럽지 않았다. 사실상, 유연성 레지스터의 스트레칭은 균일하지도 신속하지도 않으며, 특히 레지스터가 조향 휘일에 적용될 때, 주름의 존재 때문에 그리고 저항성 트랙들의 비자발적 파괴 때문에 상당한 결합이 도입되었다.
본 발명은 또한 현재 기술에 대하여 향상될 뿐만 아니라, 특히 본 발명의 방법에 의해 변형되도록 적합화되기도 한 유연성 레지스터를 제공하기도 한다. 사실상, 이를 위하여, 금속 트랙들상에서 발생되는, 심지어는 부분적이지도 않은 중단(interruption) 또는 기계적인 파괴 없이, 유연성 레지스터의 3 차원의 변형을 허용하는, 저항성 트랙의 설계, 또는 형상을 선택하는 것이 바람직스럽다. 이를 위하여, 유연성 레지스터의 주 변형 축에 평행한 저항성 트랙 스트레칭(resistive track stetching)들의 전체적인 백분율은 금속 트랙 스트레칭들의 전체 개수에 대하여 50 % 보다 작은 것이 바람직스럽다.
대안으로서, 트랙의 스트레칭(3)들의 주 변형 축에 평행한 성분들의 합은 그러한 스트레칭들의 주 변형 축에 직각인 성분들의 합에 대하여 50 % 보다 낮은 것이 바람직스럽다.
이러한 특징들에 추가하여 또는 대안으로서, 상이한 방위를 가지는 인접한 저항성 트랙 스트레칭들은 0.5 mm 보다 큰 곡률 반경으로, 바람직스럽게는 1 mm 보다 큰 곡률 반경으로, 더욱 바람직스럽게는 2 mm 보다 큰 곡률 반경으로 서로 접합된다.
전형적으로, 본 발명은 금속 트랙, 또는 금속 트랙들이 상대적으로 복잡한 형상을 가지는 것으로 제공된다. 예를 들어, 각각의 금속 트랙은 실질적으로 구불 구불한(serpentine) 형상을 가질 수 있다.
각각의 금속 트랙에는 복수개의 측부 가지부들 또는 연장부들이 제공되고, 바람직스럽게는 반경 방향 가지부들이 제공되는데, 이것은 통상적으로 전류에 의해 가로질러지지 않으며, 금속 트랙 없이 절연층의 영역들로 금속 트랙에 의해 발생된 열을 전달하는 역할을 한다.
즉, 그러한 가지부들의 기능은 분산 핀(dissipating fins)으로서 작용하는 것으로서, 이것은 유연성 레지스터의 표면에서 저항성 트랙을 통해 흐르는 전류에 의해 발생된 열적 유동을 더욱 균일하게 하고 분산시키는데 기여한다. 바람직스럽게는, 가지부들은 개별적인 저항성 트랙이 만들어지는 것과 동일한 재료로 만들어지며, 가지부들은 바람직스럽게는 개별의 저항성 트랙과 일체이다.
종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 유연성 도전 요소의 형상화 방법에 대한 바람직하지만 배타적이지 않은 실시예들에 대한 상세한 설명에 비추어 명백해질 것이다. 또한 본 발명의 방법을 수행할 수 있는 장치의 실시예가 설명되고, 또한 그러한 방법에 의해 변형되도록 특히 적합화된 유연성 도전 요소의 적어도 하나의 실시예가 설명된다. 상세한 설명은 첨부된 도면을 첨부하여 예시적으로 그리고 비제한적으로 제공되며, 또한 첨부된 도면도 예시적으로 그리고 비제한적으로 제공된다.
도 1 은 본 발명의 방법의 단계를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 도 1 의 단계에서 유연성 도전 요소의 일부에 대한 이미지를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 단계의 다른 단계를 개략적으로 도시한다.
도 4 는 도 3 의 단계에서 유연성 도전 요소의 일부의 이미지를 도시한다.
도 5 는 본 발명에 따라서 변형된 요소를 개략적으로 도시한다.
도 6 은 도 5 의 요소의 일부에 대한 이미지를 도시한다.
도 7 은 본 발명에 따라서 변형되는 요소의 평면도를 도시한다.
도 8 은 도 7 의 확대 상세도를 도시한다.
도 9 는 본 발명에 따라서 장치의 예에 대한 측면도를 도시한다.
도 10 은 도 9 의 장치에 대한 사시도를 도시한다.
도 11 은 도 9 의 장치에 대한 측면도를 도시한다.
도 12 는 도 11 의 장치에 대한 단면도를 도시한다.
도면에서의 동일한 참조 번호들은 동일하거나 또는 유사한 요소들 또는 구성 요소들을 식별한다.
도면을 참조하면, 실질적으로 평탄한 유연성의 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법이 도시되어 있다. 유연성 도전 요소(1)는 유연성 저항 요소 또는 유연성 레지스터(flexible resistor) 또는 유연성 평탄 레지스터(flexible flat resistor)로 지칭될 수도 있다.
간단하게, 유연성 도전 요소(1)와 접촉하도록 정해진 외측 표면(12)을 가진 형상화 장치(11)가 제공된다. 유연성 도전 요소(1)는 적어도 하나의 절연층(2) 및 상기 절연층(2)에 고정된 적어도 하나의 도전성 트랙(4)을 포함한다. 형상화 장치(11)는 적어도 반경 방향 외측으로, 그것의 부피를 팽창시키도록 구성된다.
상기 방법은,
(a) 상기 형상화 장치(11) 둘레에 적어도 부분적으로, 특히 외측 표면과 접촉되게 외측 표면(12) 둘레에 적어도 부분적으로, 유연성 도전 요소(1)를 배치하는 단계;
(b) 미리 결정된 값까지 형상화 장치(11)의 체적을 팽창시킴으로써, 상기 형상화 장치(11)의 팽창 동안에 형상화 장치(11)와 접촉하는 유연성 도전 요소(1)의 적어도 일 부분(8)이 소성적으로(plastically) 변형되는 단계;
(c) 변형된 유연성 도전 요소(1)를 형상화 장치(11)로부터 분리하는 단계;를 포함한다.
일 예로서, 유연성 도전 요소(1)는 유연성 평탄 레지스터(1)이다.
바람직스럽게는, 적어도 하나의 절연층(2)은 90 내지 500 마이크로미터의 두께를 가진다.
유연성 평탄 레지스터(1)의 전체적인 두께는 바람직스럽게는 0.1 내지 1.4 mm 사이, 또는 0.1 내지 1.2 mm 사이, 또는 0.1 내지 0.8 mm 사이, 또는 0.2 내지 0.8 mm 사이, 또는 0.1 내지 0.4 mm 사이, 또는 0.2 내지 0.4 mm 사이이다. 전형적으로, 두께는 유연성 평탄 레지스터(1)의 길이 및 폭 보다 훨씬 작다. 예를 들어, 길이는 900 내지 1200 mm 사이일 수 있고, 폭은 80 내지 160 mm 사이, 또는 80 내지 100 mm 사이일 수 있다. 유연성 평탄 레지스터(1)는 예를 들어 절연층(2) 위에 적어도 하나의 금속 트랙(metal track) 또는 금속 포일(metal foil, 4), 또한 상기 저항성 트랙(resistive track) 또는 포일, 또는 도전성 트랙이 제공된 절연 재료의 적어도 하나의 층(2)을 포함한다. 바람직스럽게는, 유연성 평탄 레지스터(1)는 금속 트랙(4)이 결합된 절연 재료(2)의 오직 하나의 층을 포함한다. 대안으로서, 유연성 평탄 레지스터(1)는 다층(multilayer)일 수 있으며, 이것은 2 개 또는 그 이상의 절연 재료 층들을 포함한다는 의미이며 절연 재료 층들 사이에 금속 트랙이 포함된다. 일반적으로, 유연성 평탄 레지스터는 단일의 것일 수 있거나, 또는 2 개 또는 그 이상의 절연 층들을 겹침으로써 형성될 수 있으며, 각각의 층에는 적어도 하나의 개별적인 금속 트랙이 제공된다. 예를 들어, 단일의 유연성 평탄 레지스터는 절연 층에 의해 형성되는데, 상기 절연층상에 적어도 하나의 저항 트랙(resistive track)이 고정된다. 다층의 유연성 평탄 레지스터의 예에 따라서, 제 1 절연층이 제공되고 상기 제 1 절연층상에 적어도 하나의 제 1 금속 트랙이 배치된다; 적어도 하나의 제 1 금속 트랙 및 제 1 절연층 상에는 제 2 절연층이 제공되는데, 그 위에 적어도 하나의 제 2 금속 트랙이 제공된다; 적어도 하나의 제 2 금속 트랙은 제 2 절연층의 면상에 있을 수 있으며, 이것은 적어도 하나의 제 1 금속 트랙에 대하여 원위에 있을 수 있거나 근위에 있을 수 있다. 오직 설명만을 위하여, 제 1 금속 트랙은 가열 수단으로서 사용될 수 있고, 제 2 금속 트랙은 용량성(capacitive) 또는 저항성(resistive) 센서 수단으로서 사용될 수 있다.
전형적으로, 각각의 금속 트랙은 그것이 결합되는 개별의 절연층 또는 절연층들보다 작은 표피상의 연장(superficial extension)을 가진다.
바람직스럽게는, 적어도 하나의 금속 트랙(4)은 1 내지 8 mm 사이의 폭을 가진다.
지지 절연 재료는, 즉 절연 층(2)의 재료는, 통상적으로 폴리머 재료이다. 오직 일 예로서 그리고 제한적이지 않게, 절연 재료는 PVC, PTFE, PS, PP, PE, PC, ABS, PET, PA, PU (팽창되기도 함), PUR, NBR, 실리콘, EPDM 등이며, 선택적으로 첨가제를 가진다. 일반적으로, 열가소성 및 엘라스토머 재료들이 사용될 수 있으며, 이들은 적절한 신장 성능(elongation capabilities)을 가진다. 바람직스럽게는, 적어도 하나의 절연층(2)이 제공되며 이것은 폴리머 비 엘라스토머(polymer non-elastomeric) 재료로 만들어지고, 바람직스럽게는 비 엘라스토머 및 비 실리콘(non-silicone) 재료로 만들어진다. 바람직스럽게는, 적어도 하나의 절연층(2)이 제공되는데, 이것은 폴리비닐 클로라이드(Polyvinyl chloride) 또는 폴리스티렌(Polystyrene) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene) 또는 폴리에틸렌(Polyethylene) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate) 또는 폴리우레탄(Polyurethane)으로 만들어진다.
복잡한 기하 형상을 가질 수 있는 적어도 하나의 금속 트랙(4)은 통상적으로 하나 이상의 커넥터(7a, 7b)들에 의하여 전기 전원에 연결되도록 적합화된다. 오직 하나의 예로서 그리고 제한적이지 않게, 금속 트랙이 만들어질 수 있는 재료는 알루미늄, 콘스탄탄(constantan), 구리, 저먼 실버(German Silver), 강철, 인코넬(Inconel), 황동(brass)등이다. 바람직스럽게는, 금속 트랙(4)이 알루미늄으로 만들어진다. 바람직스럽게는, 금속 트랙(4)이 10 내지 200 마이크로미터 사이의 두께를 가진다.
평탄한 레지스터(flat resistor)는 유연성이 있으며, 외력이 가해질 때 평탄한 레지스터(1)가 탄성적으로 변형될 수 있다는 점에서 그러하다.
더욱이, 적절한 힘을 받을 때, 유연성 평탄 레지스터(1)는 소성 변형에 의하여 변형될 수 있으며, 예를 들어 스트레칭(stretching)을 겪을 수 있다.
본 발명의 방법은 형상화 장치(11)의 사용을 제공하며, 이것은 상기 성형 장치이기도 하며, 상기 소성 변형을 얻도록 유연성 도전 요소(1) 또는 유연성 레지스터와 접촉하도록 정해진다. 그러한 형상화 장치(11)는 특히 반경 방향 외측으로, 부피를 팽창시키도록 구성된다.
오직 하나의 예로서, 성형 방법에 적합화된 형상화 장치(11)는 유체를 위한 챔버(14)를 포함한다. 챔버(14)는 팽창 가능하며, 특히 반경 방향 외측으로 팽창 가능하다. 챔버(14)의 상기 외측 표면(12)은, 적어도 챔버가 팽창될 때, 미리 결정된 형상을 가지며, 이것은 실질적으로 유연성 레지스터(1)에게 주어지도록 의도된 형상과 실질적으로 같다.
바람직스럽게는, 그러한 표면(12)의 형상은 환상면(toroid)이고, 이것과 상이한 형상들도 제공될 수 있음이 이해된다. 특히, 환상면의 경우에, 팽창된 챔버(14)의 외측 표면(12)은 만곡되며, 보다 엄밀하게는, 환상면의 외측 표면으로서 형상화된다. 바람직스럽게는, 곡률 반경이 10 내지 20 mm 사이이고, 보다 바람직스럽게는 12.5 내지 17.5 mm 사이이다. 선택적으로는 환상면의 형상이 타원형으로 제공된다.
더욱이, 챔버(14)는 탄성적으로 변형되도록 적합화된 재료로 만들어지고, 예를 들어 엘라스토머 재료로 만들어지는 것이 바람직스럽다. 챔버(14)를 팽창시키도록, 예를 들어 공기와 같은 기체 또는 액체인 유체가 챔버(14) 안으로 진입한다. 이를 위하여, 챔버에는 예를 들어 밸브와 같은 특정의 유체 진입부가 제공된다. 유체가 형상화 장치(11)의 챔버(14)로부터 추출될 때, 챔버(14)는 체적이 감소되며, 따라서 형상화 장치(11)의 체적이 감소된다.
상기 방법은 유연성 레지스터(1)가 적어도 부분적으로 성형 장치 둘레에 배치되는 단계를 포함한다. 상기 배치는 유연성 레지스터의 2 개 단부들이 서로 접촉하지 않도록(실질적으로 개방 링을 형성함), 또는 레지스터의 2 개 단부들이 서로 접촉하도록 (실질적으로 폐쇄 링을 형성함) 이루어질 수 있다. 후자의 경우에, 상기 단부들은 서로 고정될 수 있다. 예를 들어, 유연성 레지스터는 성형 장치 둘레에 감싸이고, 다음에 대향하는 단부들의 2 개 에지(edge)들은 예를 들어 접착제 수단에 의해, 또는 가열 밀봉에 의해, 또는 플라이어즈(pliers)와 같은 클램핑 수단에 의해 서로 겹쳐지고 고정됨으로써, 접합 영역(6)이 형성된다(도 5).
더욱이, 형상화 장치(11)에 대하여 근위의, 유연성 레지스터(1)의 내측 표면은 형상화 장치(11)의 외측 표면(12)과 접촉하도록 배치가 이루어지는 것이 바람직스럽다. 대안으로서, 유연성 레지스터(1)의 내측 표면은 형상화 장치(11)의 외측 표면(12)으로부터 처음에 분리될 수 있고, 유연성 레지스터(1)는 형상화 장치(11)가 미리 결정된 팽창 정도에 도달할 때 형상화 장치(11)와 접촉하게 된다.
바람직스럽게는, 전적으로 그러한 것은 아니지만, 유연성 레지스터(1)의 폭의 일부(8) 만이 (도 4) 변형되도록 형상화 장치(11)의 크기가 이루어진다. 예를 들어, 그러한 치수 결정에 의해, 유연성 레지스터(1)의 오직 중심 부분(8)이 변형되는 반면에, 2 개의 측부 부분(9)들은 실질적으로 변화되지 않고 유지된다. 또는 중심 영역과 측부 영역들 사이에 차별화된 신장(elongation)이 얻어질 수 있다. 레지스터의 폭은 통상적으로 길이에 대하여 작은 치수를 나타낸다.
차후에, 장치의 체적, 특히 팽창 가능 챔버의 체적은 제어된 방식으로 팽창된다. 형상화 장치(11)의 팽창은 바람직스럽게는 미리 결정된 변형 값에 도달할 때까지 수행됨으로써, 유연성 레지스터(1)가 디자인에 따라서 변형된다. 형상화 장치(11)의 팽창 동안에, 형상화 장치(11)와 접촉하는 유연성 레지스터(1)의 부분(8)은 소성적으로 변형되고, 특히 스트레칭(stretching) 된다.
선택적으로, 미리 결정된 값을 지나서 장치의 체적이 팽창하는 것을 방지하도록 변형 제어 수단을 제공하는 것이 바람직스럽다.
일 실시예에 따르면, 유연성 도전 수단(1)의 둘레에 배치된, 바람직스럽게는 실질적으로 원형의 형상인, 맞닿음 동체(21)를 포함한다. 특히, 형상화 장치(11)와 맞닿음 동체(21) 사이에 유연성 도전 요소(1)가 제공된다. 형상화 장치(11)의 팽창 동안에, 유연성 도전 요소(1)가 맞닿음 동체(21)에 대하여 맞닿을 때, 형상화 장치(11)의 팽창이 중단된다. 상기 중단은 수동적이거나 또는 자동적일 수 있다. 형상화 장치(11)는 맞닿음 동체(21)가 고정되는 프레임을 가질 수 있다.
변형 제어 수단의 다른 예는 적절하게 지향된 레이저 비임(laser beam)을 가진 레이저 포인터(laser pointer)에 의해 제공된다. 레이저 포인터와 조합되어 사용되는, 적절한 기준 마크(reference mark)들은 유연성 레지스터에 적용될 수 있다.
바람직스럽게는, 본 발명은 장치에 대하여 유연성 레지스터를 적절하게 위치시키고 그리고/또는 중심 잡히게 하도록 정렬 수단을 제공한다. 그러한 정렬 수단은 기계적인 유형일 수 있으며, 예를 들어, 하나 이상의 플레이트들이 제공될 수 있다. 대안으로서, 적절하게 지향된 레이저 비임을 가진 레이저 포인터가 제공될 수 있는데, 레이저 비임은 바람직스럽게는 장치의 중간 축에 맞춰지며, 이것은 유연성 레지스터의 정확한 위치 선정 및 중심 선정을 위한 광학적 안내부로서 작용한다. 또한 이러한 경우에, 레이저 포인트와 조합되어 사용되는 적절한 기준 마크들은 유연성 레지스터에 적용될 수 있다.
유연성 레지스터의 위치 선정 및 중심 선정을 위한 정렬 수단 및/또는 변형 제어 수단의 다른 예는 광학적, 자기적 및/또는 전기적 및/또는 용량성일 수 있다.
바람직스럽게는, 장치의 팽창 동안에 또는 직전 또는 직후에, 도전성 요소(1)의 변형 및 변형 자체의 유지를 향상시키기 위하여 유연성 도전 요소에 열이 가해진다. 예를 들어, 유연성 도전 요소(1)가 섭씨 20 도 또는 25 도 보다 높은 온도에서, 예를 들어 섭씨 60 도 내지 130 도 사이의 온도에서 가열될 때, 변형이 향상될 수 있다.
열은 온도 조절 수단에 의해 부여될 수 있다. 예를 들어, 오븐, 고온 공기의 유동을 발생시키는 수단 또는 예를 들어 저항 수단에 의해 가열된 고온 표면들을 가진 직접 접촉에 의하여 또는 이들의 조합에 의하여 열이 가해질 수 있다.
대안으로서, 또는 부가하여, 유체는 섭씨 20 도 또는 25 도 보다 높은 온도에서, 예를 들어 섭씨 60 도 내지 130 도 사이의 온도에서 형상화 장치(11)의 팽창 가능 챔버(14)로 진입할 수 있다.
일반적으로, 조절 수단이 제공될 수 있으며 이것은 온도를 예를 들어 섭씨 25 도에 대하여 높이거나 또는 낮출 수 있다.
일부 경우에, 일단 형상화 장치(11)가 소망의 변형을 달성하도록 미리 결정된 체적에 도달했다면, 변형된 도전성 요소(1)는 미리 결정된 유지 시간 동안 팽창된 형성화 장치(11)와 접촉되어 유지된다. 이러한 방식으로, 도전성 요소(1)의 마지막 형상은 안정화된다. 더욱이, 변형 이후에, 변형된 도전성 요소(1)의 냉각이 유리할 수 있다. 이를 위하여, 자연적이거나 또는 강제된 공기 대류 냉각 수단 또는 냉 저장고(cold stores)가 제공될 수 있다. 냉각 온도는 도전성 요소를 바람직스럽게는 5 분 미만의 시간에 주위 온도로 가져가도록 하는 것이 바람직스럽다.
오직 하나의 예로서 그리고 제한적이지 않게, 다음의 표는 예를 들어 절연 재료가 PVC 또는 유사한 재료일 때 타당한 프로세스 파라미터들의 가능한 조합을 포함한다.
예 가열 지속시간
[minutes]		 가열 온도
[℃]		 냉각 지속시간
[minutes]		 냉각 온도
[℃]
1 2 + 60 1 - 30
2 1 + 60 2 + 25 (주위)
3 2 + 90 1 - 30
4 1 + 90 2 + 25 (주위)
5 2 + 120 1 - 30
6 1 + 120 2 + 25 (주위)
일단 변형되면, 유연성 도전 요소(1)는 형상화 장치(11)로부터 분리된다. 분리를 용이하게 하도록, 형상화 장치(11)는 그 안에 포함된 유체를 바람직스럽게는 적어도 부분적으로 비운다.
도 9 내지 도 12 는 본 발명에 따른 형상화 장치(11)의 예를 도시한다.
형상화 장치(11)는 그것이 팽창된 형상으로 도시되어 있다. 유연성 레지스터(1)는 장치 둘레에 배치되어 있다. 카운터몰드(countermold, 31)가 제공되어, 레지스터(1)의 변형을 제어하는 맞닿음 동체로서 작용한다. 카운터몰드(31)는 개방 가능하도록 2 개의 부분들에 의하여 형성될 수 있다. 비록 개시된 실시예에서 카운터몰드(31)가 형상화 장치(11)의 중심 평면의 일 측부상에만 배치되어 제공될지라도, 다른 상보적인 카운터몰드(complementary countermold)가 제공되어 중심 평면의 다른 측에 배치될 수 있다. 형상화 장치(11) 및 카운터몰드(31)는 개별적인 온도조절 수단(33,35)에 연결되며, 온도 조절 수단은 유연성 레지스터(1)를 가열 및/또는 냉각시키도록 온도를 조절할 수 있다.
본 발명의 방법은 유연성 평탄 레지스터(1)의 소성 변형을 얻도록 설계되었다. 유리하게는, 상기 방법이 실질적으로 균일한 소성 변형을 얻을 수 있다.
소성 변형에 의하여, 유연성 레지스터(1)는 구체적으로는 복잡한 제품(item)에 부착되도록 적합화되며, 특히 자동차(미도시)의 조향 휘일에 부착되도록 적합화된다. 이를 위하여, 유연성 레지스터(1)의 변형 부분(8)은 사실상 만곡되도록 형상화되는데, 조향 휘일의 만곡과 같거나 실질적으로 유사한 만곡을 가지기 위하여 만곡되며, 특히 조향 휘일의 원환체(torus)와 같거나 실질적으로 유사하게 된다. 바람직스럽게는, 변형된 표면의 원환체의 반경은 10 내지 20 mm 사이이고, 보다 바람직스럽게는 12.5mm 내지 17.5 mm 사이이다.
변형된 유연성 레지스터(1)는 주름 또는 굴곡의 형성 없이 조향 휘일의 원환체를 최적으로 코팅할 수 있다.
일 양상에 따르면, 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 변형된 레지스터로 코팅된 조향 휘일을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 유연성 레지스터는 PVC 의 절연층(2)으로 제조되고, 그 위에 적어도 하나의 금속 트랙(metal track, 4)이 고정된다. 금속 트랙(4)이 제공된 절연층(2)의 면은 조향 휘일의 외측 표면과 접촉되게 배치된다. 절연층의 대향면은 바람직스럽게는 예를 들어 천연 가죽 또는 인공 가죽과 같은 조향 휘일 코팅 재료로 코팅되며, 사람의 손이 그 위에 놓인다. 조향 휘일을 가열하도록 적어도 하나의 금속 트랙이 사용된다. 금속 트랙도 센서로서 사용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 샌드위치 구조가 제공되는데, 이것은 바람직스럽게는 PVC 로 만들어진 2 개의 절연층들에 의해 형성되고, 그 사이에 적어도 하나의 도전성 트랙이 배치되는데, 예를 들어 하나 또는 2 개의 도전성 트랙들이 배치된다. 이러한 경우에, 각각의 PVC 층은 100 내지 300 마이크로미터 사이의 두께를 가지며, 예를 들어 대략 200 마이크로미터의 두께를 가진다. 도전성 트랙, 또는 도전성 트랙들은 10 내지 200 마이크로미터의 두께를 가지며, 예를 들어, 대략 60 마이크로미터의 두께를 가진다.
도시되지 않은 실시예는 가열을 위한 저항성 트랙(resistive track) 및, 용량성 센서(capacitive sensor) 또는 저항성 센서(resistive sensor)로서 작용하는 트랙을 가진 절연층을 제공한다.
본 발명은 또한 유연성 레지스터(flexible resistor, 1)를 제공하는데, 이것은 종래 기술에 대하여 향상될 뿐만 아니라, 본 발명의 방법에 의해 변형되도록 특히 적합화된다. 사실상 이를 위하여, 금속 트랙에서 발생되는 기계적인 파괴 또는 중단 없이, 심지어는 부분적인 파괴 또는 중단 없이, 3 차원의 유연성 레지스터의 변형을 허용하는 금속 트랙(4)의 디자인 또는 형상을 선택하는 것이 바람직스럽다. 이를 위하여, 유연성 레지스터(1)의 주 변형 축에 평행한 금속 트랙의 스트레칭(stretching)의 백분율은 금속 트랙 스트레칭의 전체 수에 대하여 50 % 보다 작다. 주 변형 축(main deformation axis)은 바람직스럽게는 유연성 평탄 레지스터의 길이 방향 축(X)이다. 예를 들어, 주 변형 축(X)에 평행한 일부 스트레칭은 도 8 에서 도면 번호 3' 로 표시되어 있다.
스트레칭(3)의 방위와 관련된 그러한 특징에 추가적으로 또는 대안으로서, 서로 상이한 방향을 가지는, 서로 인접한 저항성 트랙 스트레칭(3)은 0.5 mm 보다 큰 곡률 반경을 가지고 서로 접합되고, 바람직스럽게는 1 mm 보다 큰 곡률 반경, 더욱 바람직스럽게는 2 mm 보다 큰 곡률 반경을 가지고 서로 접합된다.
통상적으로, 본 발명에서 금속 트랙(4) 또는 금속 트랙들이 상대적으로 복잡한 형상을 가지고 제공된다. 예를 들어, 각각의 금속 트랙(4)은 실질적으로 구불구불한 형상을 가질 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이 지향되고 접합된 복수개의 스트레칭(3) 또는 부분들에 의하여 구불구불함(serpentine)이 형성된다.
바람직스럽게는, 각각의 금속 트랙(4)에는 복수개의 가지부(branches, 5) 또는 측부 연장부(side extension)들이 제공되는데, 이것은 통상적으로 전류가 가로지르지 않도록 설계된다. 전류가 그러한 가지부(5)들에서 흐르지 않으므로, 가지부들은 가열되지 않으며, 이는 저항성 트랙에서 저항이 덜한 곳을 전류가 통과하는 경향이 있기 때문이다. 이것의 기능은 방산 핀(dissipating fin)으로서 작용하는 것이며, 이는 유연성 레지스터의 표면상에서 저항성 트랙(4)을 통해 흐르는 전류에 의해 발생되는 열 유동(thermal flow)을 분산시키고 더 균일하게 하는데 기여한다. 가지부(5)들은 저항성 트랙(4)이 만들어지는 것과 동일한 재료로 만들어지는 것이 바람직스러우며, 그리고 바람직스럽게는, 가지부(5)들은 개별의 저항성 트랙(4)과 일체이다. 바람직스럽게는, 각각의 분기부(5)는 실질적으로 직선형이다.
바람직스럽게는, 절연층(2)의 재료는 적어도 15 %, 바람직스럽게는 적어도 30 % 의 스트레칭 변형을 허용한다. 유연성 평탄 레지스터(1)의 전체 두께는 0.1 내지 1.4 mm 사이, 0.1 내지 1.2 mm 사이, 0.1 내지 0.8 mm 사이, 또는 0.2 내지 0.8 mm 사이, 또는 0.1 내지 0.4 mm 사이, 또는 0.2 내지 0.4 mm 사이인 것이 더욱 바람직스럽다.
특히 절연층이 되는 재료는 PVC 이고, 바람직스럽게는 접착제(additives) 및/또는 가소제(plasticizes)를 포함한다.
일반적으로, 오직 하나의 예로서, 아래에 설명되는 과정은 유연성 평탄 레지스터(1)를 제조하도록 이어질 수 있다.
절연 재료의 하나 이상의 시트들은 2 개의 롤러들 사이에서 도전성 재료의 시트와 함께 통과된다. 따라서 시트들은 서로 결합된다. 적어도 하나의 금속 트랙 및 있을 수 있는 가지부들은 예를 들어 포토레지스트에 의하여 도전성 시트상에서 디자인된다. 트랙의 부분이 아닌 도전성 시트의 부분들은 예를 들어 화학적 에칭에 의해 제거된다.
대안으로서, 도전성 트랙은 절연층상의 하나 이상의 도전성 잉크들의 증착(deposition) 또는 인쇄 또는 스크린 인쇄에 의하여 만들어지며, 그에 의하여 도전성 트랙은 도전성 잉크를 포함하거나 또는 도전성 잉크에 의하여 형성된다.
1. 유연성 도전 요소 2. 절연층
4. 도전성 트랙 12. 외측 표면

Claims (22)

  1. 적어도 하나의 절연층(2) 및, 상기 적어도 하나의 절연층(2)에 고정된 적어도 하나의 도전성 트랙(4)을 포함하는 유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법으로서,
    유연성 도전 요소(1)와 접촉하도록 정해진 외측 표면(12)을 가지고 체적이 팽창되도록 구성된 형상화 장치(11)가 제공되고,
    상기 형상화 방법은,
    (a) 상기 형상화 장치(11) 둘레에 적어도 부분적으로 유연성 도전 요소(1)를 배치하는 단계;
    (b) 형상화 장치(11)의 체적을 미리 결정된 값까지 팽창시킴으로써, 상기 형상화 장치(11)의 팽창 동안에 형상화 장치(11)와 접촉하는 유연성 도전 요소(1)의 적어도 하나의 부분(8)이 소성 변형되는, 팽창 단계; 및,
    (c) 유연성 도전 요소(1)를 형상화 장치(11)로부터 분리하는 분리 단계;를 포함하는, 유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 형상화 장치(11)의 상기 외측 표면(12)은 만곡됨으로써,
    유연성 도전 요소(1)의 상기 부분(8)은 적어도 부분적으로 만곡된 표면을 가지도록 변형되는, 유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 형상화 장치(11)의 상기 외측 표면(12)은 원환체(toroid)의 외측 표면으로서 형상화됨으로써,
    유연성 도전 요소(1)의 상기 부분(8)은 적어도 부분적으로 원환형 표면을 가지도록 변형되는, 유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 팽창 단계(b) 이전, 팽창 단계(b) 도중 또는 팽창 단계(b) 이후에, 온도 조절 수단(thermoregulation means)에 의해 유연성 도전 요소(1)에 열이 투여되는, 유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 유연성 도전 요소(1)는 섭씨 25 도보다 높은 온도까지 가열되는, 유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 형상화 장치(11)의 체적이 상기 미리 결정된 값에 도달할 때, 변형된 유연성 도전 요소(1)는 미리 결정된 유지 시간(keeping time) 동안 형상화 장치(11)와 접촉을 유지하는, 유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 형상화 장치(11)는 유체를 위한 챔버(14)를 포함하고, 상기 형상화 장치(11)의 팽창은 유체를 상기 형상화 장치의 상기 챔버(14) 안에 진입시킴으로써 수행되는, 유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 유체는 섭씨 25 도보다 높은 온도에서 챔버(14) 안에 진입하는, 유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 변형 제어 수단이 제공되어 상기 미리 결정된 값을 넘어서는 형상화 장치(11)의 부피 팽창이 방지됨으로써, 팽창 단계(b) 동안 유연성 도전 요소(1)의 변형이 제어되는, 유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 변형 제어 수단은 유연성 도전 요소(1)의 둘레에 배치된 동체(21)이고, 팽창 단계(b) 동안에, 형상화 장치(11)의 팽창은 유연성 도전 요소(1)가 상기 동체(21)와 접촉하게 될 때 억제되는, 유연성 도전 요소(1)를 소성 변형시키는 형상화 방법.
  11. 제 1 항의 방법에 의해 소성 변형되거나 또는 제 1 항의 방법에 의해 소성 변형되도록 구성된 유연성 도전 요소(flexible conductive element, 1)로서, 적어도 하나의 절연 층(2) 및, 상기 적어도 하나의 절연 층(2)에 고정된 적어도 하나의 도전성 트랙(conductive track, 4)을 포함하고,
    상기 도전성 트랙(4)은 복수개의 스트레칭(stretching, 3)을 가지고, 상기 복수개의 스트레칭(3)들중 인접한 스트레칭들은 서로 상이한 방위(orientation)를 가지고, 상기 절연층(2)은 열가소성 폴리머 재료로 만들어지는, 유연성 도전 요소(1).
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 절연층(2)은 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리우레탄으로부터 선택된 열가소성 폴리머 재료로 만들어지는, 유연성 도전 요소(1).
  13. 제 11 항에 있어서, 0.1 내지 1.4 mm 사이의 전체 두께를 가지는, 유연성 도전 요소(1).
  14. 제 11 항에 있어서, 적어도 하나의 도전성 트랙(4)은 10 내지 200 마이크로미터 사이의 두께를 가지는, 유연성 도전 요소(1).
  15. 제 11 항에 있어서, 적어도 하나의 도전성 트랙(4)은 알루미늄, 콘스탄탄(Constantan), 구리, 저만 실버(German Silver), 스틸, 인코넬(Inconel) 및 황동(Brass)으로부터 선택된 재료로 만들어지는, 유연성 도전 요소(1).
  16. 제 11 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 인접한 스트레칭(3)들은 0.5 mm 보다 큰 곡률 반경으로 접합되는, 유연성 도전 요소(1).
  17. 제 11 항에 있어서, 유연성 도전 요소(1)의 길이 방향 축(X)에 평행한 상기 적어도 하나의 도전성 트랙(4)의 스트레칭(stretching)의 전체적인 백분율은, 적어도 하나의 도전성 트랙(4)의 스트레칭의 전체 개수의 50 % 보다 작은, 유연성 도전 요소(1).
  18. 제 11 항에 있어서, 도전성 트랙(4)으로부터 연장된 열 전도 재료(thermally conductive material)의 복수개의 가지부(branches, 5)들이 제공되는, 유연성 도전 요소(1).
  19. 제 11 항에 있어서, 도전성 트랙은 금속 포일(metal foil)로 형성되거나, 또는 도전성 트랙은 도전성 잉크(conductive ink)로 형성되는, 유연성 도전 요소(1).
  20. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 절연층(2)은 열가소성 폴리머의 비 엘라스토머 재료(thermoplastic polymeric non-elastomeric material)로 만들어지는, 유연성 도전 요소(1)
  21. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 절연층(2)은 90 내지 500 마이크로미터 사이의 두께를 가지는, 유연성 도전 요소(1).
  22. 제 11 항에 따른 유연성 도전 요소(1)로 코팅된, 차량의 조향 휘일.
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