KR20160112562A - 부하감지센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부하감지센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가요성과 신축성을 가지면서 센싱 작용을 수행할 수 있도록 함으로써 이동성, 활동성 및 착용감이 요구되는 물품이나 장치에 효과적으로 적용할 수 있고, 구조와 제조공정이 간결, 단순하여 생산성이 향상되고 제조원가를 절감할 수 있는 부하감지센서에 관한 것이다.
본 발명에 따른 부하감지센서는 도전성을 갖는 도전성선재로 구성되는 부하감지센서에 있어서, 일측 신호전달선이 접속되는 제1 전극; 타측 신호전달선이 접속되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 부하감지부를 포함하되; 상기 부하감지부는 상기 도전성선재에 의해 형성된 복수의 굴곡부가 서로 접촉되게 배치되고, 상기 굴곡부는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부하감지센서에 의하면, 충분한 가요성과 어느 정도의 신축성을 갖는 직물지 형태의 센서베이스에 부하를 감지하는 부하감지부가 신축 가능하게 구성되어 있으므로 국부적인 집중하중이 인가되거나 충격력이 인가될 경우에도 쉽게 손상되지 않아서 내구성을 향상시킬 수 있고, 이동성 및 활동성이 요구되는 장치나 물품, 착용감이 요구되는 의복, 침구 등과 같이 인체에 착용하거나 인체가 접촉되는 물품의 부하감지용 센서로서 효과적으로 적용할 수 있는 장점이 있다. 그리고, 본 발명에 따른 부하감지센서는 직물지의 직조방식으로 제1 및 제2 전극과 부하감지부를 배치하는 것이므로 구조와 제조공정이 간결, 단순하여 생산성이 향상되고 제조원가가 절감되는 효과가 있다.

Description

부하감지센서{LOAD SENSOR}

본 발명은 부하감지센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 가요성과 신축성을 가지면서 센싱 작용을 수행할 수 있도록 함으로써 이동성, 활동성 및 착용감이 요구되는 물품이나 장치에 효과적으로 적용할 수 있고, 구조와 제조공정이 간결, 단순하여 생산성이 향상되고 제조원가를 절감할 수 있는 부하감지센서에 관한 것이다.

일반적으로, 외부로부터 인가되는 압력이나 충격 등의 외력을 측정하는 감지장치로는 통상 압력센서라고 호칭되는 다양한 종류의 감지장치들이 개시되어 있다.

예컨대, 대한민국 등록특허 등록번호 제10-009264호로 개시된 압력센서장치, 대한민국 등록특허 등록번호 제10-0088122호로 개시된 압력센서, 대한민국 등록특허 등록번호 제10-0071444호 개시된 압력센서 등이 개시되어 있다.

그러나, 전술한 압력센서들은 기계장치 등의 압력 감지용으로는 활용할 수 있지만, 전고가 높고 딱딱한 소재의 하우징에 전극이나 다이아프램 등의 부품들이 내장된 구조이므로 의복, 침구 등과 같이 인체에 착용하거나 인체가 접촉되는 물품에 적용할 수 없는 한계점이 있다.

그리고 대한민국 등록특허 등록번호 제10-0286854호에는 압력 감지부 및 가열부를 포함하는 압력 센서에 있어서, 상기 실리콘 기판 상에 증착되는 제1 실리콘 질화막과, 상기 제1 실리콘 질화막 상에 적층된 폴리 실리콘층과, 상기 폴리 실리콘층 내에 형성되는 붕소 과잉 첨가층과, 상기 폴리 실리콘층 및 붕소 과잉 첨가층상에 증착된 제2 실리콘 질화막과, 상기 제2 실리온 질화막 상에 형성된 상기 압력 감지부와 가열부 상에 증착된 절연막과, 상기 절연막이 증착된 상기 가열부의 상단에 형성되는 제1 열전재 금속과, 상기 제1 열전재 금속 가장자리에 형성되는 제2 열전재 금속과, 상기 제1 열전재 금속 및 제2 열전재 금속을 보호하기 위해 적층된 보호막과, 상기 보호막과 절연막 및 제2 실리콘 질화막을 건식 식각 공정을 통해 차례로 식각한 후 상기 폴리 실리콘층을 식각하여 형성된 식각공과, 상기 붕소 과잉층과 제1, 2 실리콘 질화막을 습식 식각 공정을 통해 식각하여 형성된 공동과, 상기 보호막 위에 적층된 플라즈마 산화물층을 구비한 압력센서가 개시되어 있다.

상기한 등록특허 제10-0286854호는 얇은 기판상에 증착방식으로 압력감지부와 가열부 등을 형성하고 절연막을 형성한 것이므로 압력센서의 두께가 얇지만 여전히 가요성이 없는 딱딱한 소재로 형성되어 의복, 침구 등과 같이 인체에 착용하거나 인체가 접촉되는 물품에 적용할 수 없는 한계점이 있다.

그리고, 국부적인 집중하중이 인가되거나 충격력이 인가될 경우 크랙 등이 발생되므로 쉽게 파손되는 등 내구성이 취약한 문제점이 있다.

또한, 전술한 종래 압력센서는 유체의 압력 등을 측정할 수는 있지만 외부로부터 인가되는 인장력과 같은 부하는 측정할 수 없는 등 측정 또는 감지할 수 있는 물리적 부하의 종류에 한계점이 있었다.

아울러, 전술한 종래 압력센서는 제조공정이 복잡하고 제조에 많은 시간과 공수가 요구되어 제조원가가 높고 생산성이 낮은 단점이 있다.

한국공개특허 공개번호 제10-2012-0098684호 "시트 형상 촉각 센서 시스템" 한국특허 등록번호 제10-0286854호 "압력 센서"

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 가요성과 신축성을 가지면서 센싱 작용을 수행할 수 있도록 함으로써 이동성, 활동성 및 착용감이 요구되는 물품이나 장치에 효과적으로 적용할 수 있도록 한 부하감지센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 구조와 제조공정이 간결, 단순하여 생산성이 향상되고 제조원가를 절감할 수 있도록 한 부하감지센서를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 부하감지센서는 도전성을 갖는 도전성선재로 구성되는 부하감지센서에 있어서, 일측 신호전달선이 접속되는 제1 전극; 타측 신호전달선이 접속되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 부하감지부를 포함하되; 상기 부하감지부는 상기 도전성선재에 의해 형성된 복수의 굴곡부가 서로 접촉되게 배치되고, 상기 굴곡부는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 부하감지센서는 도전성을 갖는 도전성선재로 구성되는 부하감지센서에 있어서, 일측 신호전달선이 접속되는 제1 전극; 타측 신호전달선이 접속되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 부하감지부를 포함하고, 상기 부하감지부는 상기 도전성선재에 의해 형성된 복수의 굴곡부가 서로 접촉되게 배치되고, 상기 굴곡부는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 구성되되, 상기 도전성선재가 코일 형태로 감김된 상태에서 파형구조로 배치된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 부하감지센서는 도전성을 갖는 도전성선재로 구성되는 부하감지센서에 있어서, 일측 신호전달선이 접속되는 제1 전극; 타측 신호전달선이 접속되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 부하감지부를 포함하고, 상기 부하감지부는 상기 도전성선재에 의해 형성된 복수의 굴곡부가 서로 접촉되게 배치되고, 상기 굴곡부는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 구성되되, 상기 부하감지부를 구성하는 도전성선재에 비해 단위길이당 전기저항값이 서로 다른 도전성선재로 형성되어 상기 부하감지부에 겹쳐지게 배치되는 보조부하감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 부하감지센서는 도전성을 갖는 도전성선재로 구성되는 부하감지센서에 있어서, 일측 신호전달선이 접속되는 제1 전극; 타측 신호전달선이 접속되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 부하감지부를 포함하고, 상기 부하감지부는 상기 도전성선재에 의해 형성된 복수의 굴곡부가 서로 접촉되게 배치되고, 상기 제1 및 제2 전극과 상기 부하감지부가 배치되는 센서베이스가 구비된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 센서베이스는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 신축성고분자사가 포함되어 직조된 직물지로 구성될 수 있다. 이때, 상기 신축성고분자사는 상기 굴곡부가 서로 접촉되게 탄성력을 인가하기 위해 상기 굴곡부에 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 센서베이스는 위사 및 경사로서 섬유사가 공급, 직조된 직물지로 구성되고, 상기 위사 또는 상기 경사의 일부로서 상기 도전성선재가 공급, 직조되되 상기 부하감지부의 형성구간에서 상기 도전성선재가 상기 위사 및 경사에 구속되는 구속구간으로 직조되고, 상기 제1 및 제2 전극의 형성구간에서 상기 도전성선재가 상기 위사 및 경사에 구속되지 않고 외부로 노출되는 노출구간을 갖도록 직조될 수 있다.

상기 센서베이스는 위사 및 경사로서 섬유사가 공급, 직조된 직물지로 구성되고, 상기 위사 또는 상기 경사의 일부로서 상기 도전성선재가 공급, 직조되되 상기 도전성선재가 외부로 노출되지 않도록 상기 도전성선재의 배치부위에 위사 및 경사에 의해 직조되는 보호층이 더 형성될 수 있다.

한편, 상기 센서베이스는 위사 및 경사로서 섬유사가 공급, 직조된 직물지로 구성되되, 상기 직물지는 위사 및 경사에 의해 직조되는 상부센싱면상부, 위사 및 경사에 의해 직조되고 상부센싱면상부와 대응되게 이격공간을 갖도록 이격, 배치되는 하부센싱면상부, 및 상기 상부센싱면상부와 하부센싱면상부와의 사이에 연결되는 연결사에 의해 형성된 연결센싱부를 포함하고, 상기 위사, 상기 경사, 및 상기 연결사 중에서 적어도 하나 이상의 일부로서 상기 제1 및 제2 전극과 상기 부하감지부를 구성하는 상기 도전성선재가 공급되어 배치될 수 있다.

여기서, 상기 부하감지부는 상기 도전성선재가 경사 방향으로 배치되어 형성되는 X축부하감지부, 상기 도전성선재가 위사 방향으로 배치되어 형성되는 Y축부하감지부, 상기 도전성선재가 연결사 방향으로 배치되어 형성되는 Z축부하감지부를 포함하고, 상기 X축부하감지부와 상기 Y축부하감지부는 상기 상부센싱면상부와 하부센싱면상부 중에서 적어도 한 곳 이상에 배치될 수 있다.

상기 부하감지부는 단위길이당 상기 굴곡부의 수량이 조밀하게 배치된 굴곡부조밀구간과, 상기 굴곡부조밀구간에 비해 단위길이당 상기 굴곡부가 작은 수량으로 배치된 굴곡부비조밀구간을 갖도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 굴곡부는 진폭이 큰 대진폭부와, 상기 대진폭부에 비해 진폭이 낮은 소진폭부를 갖도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 굴곡부는 소용돌이 형태로 감김된 나선구조로 배치될 수 있다.

상기한 본 발명에 따른 부하감지센서에는 상기 도전성선재와 동반 배치되고 상기 도전성선재의 최대 팽창거리보다 길이가 짧은 길이로 형성된 스토퍼선, 및 상기 도전성선재와 동반 배치되고 상기 도전성선재의 팽창시에 함께 팽창되는 신축선 중에서 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다.

한편, 상기한 도전성선재는 중심에 배치되는 감지부중심사, 및 상기 감지부중심사의 외면에 감김 또는 엮임 되고 도전성물질을 포함하는 도전사가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 감지부중심사는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되는 신축선으로 구성될 수 있다.

한편, 상기한 도전성선재는 상기 도전사의 외면에 도전성물질에 의해 적층되는 도전층을 구비하되, 상기 도전층은 적층된 상태에서 상기 도전사에 비해 단위길이당 전기저항값이 낮은 도전성물질로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 도전성선재는 내부 중심에 배치되는 감지부중심사, 상기 감지부중심사에 감김 또는 엮임되는 제1 도전사, 상기 제1 도전사에 감김되는 적어도 하나 이상의 제2 도전사를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 도전사 및 제2 도전사는 서로 다른 방향으로 감김되어 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 도전성선재는 도전성물질을 포함하는 도전사를 구비하고, 상기 도전사는 다수의 카본 필라멘트의 집합체로 이루어진 카본사, 도전성 금속으로 형성된 금속사, 다수의 필라멘트로 이루어지고 도전성물질이 포함된 섬유사, 도전성물질이 코팅된 섬유사 중에서 어느 하나가 선택되어 구성될 수 있다.

전술한 부하감지부의 상기 굴곡부는 코일구조 또는 파형구조로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 부하감지센서에 의하면, 충분한 가요성과 어느 정도의 신축성을 갖는 직물지 형태의 센서베이스에 부하를 감지하는 부하감지부가 신축 가능하게 구성되어 있으므로 국부적인 집중하중이 인가되거나 충격력이 인가될 경우에도 쉽게 손상되지 않아서 내구성을 향상시킬 수 있고, 이동성 및 활동성이 요구되는 장치나 물품, 착용감이 요구되는 의복, 침구 등과 같이 인체에 착용하거나 인체가 접촉되는 물품의 부하감지용 센서로서 효과적으로 적용할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명에 따른 부하감지센서는 직물지의 직조방식으로 제1 및 제2 전극과 부하감지부를 배치하는 것이므로 구조와 제조공정이 간결, 단순하여 생산성이 향상되고 제조원가가 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 부하감지센서는 인장력, 수축력, 충격력 등의 다양한 외부 부하를 감지할 수 있고, x축방향, y축방향 뿐만 아니라 z축방향으로 인가되는 부하를 감지할 수 있어서 입체적인 감지작용을 수행할 수 있는 센서를 구현할 수 있는 장점이 있다.

도1a 및 도1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부하감지센서를 나타낸 도면,
도2a 내지 도2c은 본 발명의 제1 실시예에 따른 부하감지센서의 소재로 적용될 수 있는 도전선선재를 설명하기 위한 도면,
도3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부하감지센서의 제1 변형예를 설명하기 위한 개략적인 사시도,
도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부하감지센서의 제2 변형예를 설명하기 위한 개략적인 사시도,
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부하감지센서를 설명하기 위한 개략적인 사시도,
도5a 및 도5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서를 나타낸 개략적인 도면,
도6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서의 제조과정을 설명하기 위한 도면,
도7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서의 제1 변형예를 나타낸 개략적인 사시도,
도7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서의 제2 변형예를 나타낸 개략적인 사시도,
도7c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서의 제3 변형예를 설명하기 위한 개략적인 사시도,
도7d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서의 제4 변형예를 나타낸 개략적인 사시도,
도8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 부하감지센서를 나타낸 개략적인 사시도,
도9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 부하감지센서의 제1 변형예를 나타낸 요부의 개략적인 단면도,
도10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 부하감지센서를 나타낸 개략적인 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1a 내지 도10에 의거하여 상세히 설명하고, 도1a 내지 도10에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

도1a 및 도1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부하감지센서를 나타낸 도면으로서, 도1a는 수축된 상태를 나타낸 개략적인 사시도, 도1b는 팽창된 상태를 나타낸 개략적인 사시도이다.

도1a 및 도1b를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 부하감지센서는 전기의 통전이 가능한 도전성을 갖는 도전성선재(w)로 구성되고, 일측 신호전달선(미도시, 부하감지부의 변형시 변화되는 전기저항값을 제어부에 전달하기 위해 제1 전극과 제어부 사이에 연결되는 전선을 의미함)이 접속되는 제1 전극(11), 타측 신호전달선(미도시, 부하감지부의 변형시 변화되는 전기저항값을 제어부에 전달하기 위해 제2 전극과 제어부 사이에 연결되는 전선을 의미함)이 접속되는 제2 전극(12), 및 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 형성되는 부하감지부(13)로 구성되어 있다.

특히, 부하감지부(13)는 도전성선재(w)에 의해 복수의 굴곡부(131)가 서로 접촉되게 형성된 것으로, 상기 굴곡부(131)는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 구성되어 팽창 및 수축 정도에 따라 변화되는 전기저항값에 의해 압력과 같은 부하의 정도를 감지하는 기능을 수행한다.

예컨대, 제1 및 제2 전극(11,12)을 신호전달선을 매개로 전기신호검출을 위해 마련된 제어부(미도시)에 연결한 다음 적은 양의 전류를 흘려주면 동작 대기상태가 된다. 이때, 부하감지부(13)에 외력이 작용되지 않은 최초의 상태에서는 도1a에 도시된 바와 같이 복수의 굴곡부가 서로 접촉되어 있는 상태에 있으므로 널리 알려진 전기저항 공식에 따르면 전류가 흐르는 도전체인 도전성선재의 단면적이 상대적으로 커서 전기저항값이 작고, 반대로 도1b에 도시된 바와 같이 외력의 인가로 인해 굴곡부(131)의 접촉된 상태가 점차적으로 벌어질 경우 도전성선재의 단면적이 점차 작아지게 되면서 전기 저항값이 증가 되므로 이러한 전기신호를 인가받아 압력과 같은 부하의 정도로 검출할 수 있다.

도전성선재(w)는 도1a의 확대부에 도시된 바와 같이 도전성을 갖는 도전사(w1)로만 구성될 수 있지만, 후술되는 바와 같이 도전사와 함께 감지부중심사가 추가로 구성된 구조로 형성될 수 있다.

상기 도전사(w1)는 전기의 통전이 가능한 도전성 물질을 포함하여 선형으로 형성된 부재라면 특별한 제한 없이 선택하여 적용할 수 있는 것으로 예컨대, 동(Cu) 등과 같은 도전성 금속으로 형성된 금속사, 다수의 카본 필라멘트의 집합체로 이루어진 카본사, 도전성 물질(도전성 금속나노입자, 금속산화물 입자, 그래핀 등)을 포함하고 다수의 필라멘트사로 이루어진 섬유사, 도전성폴리머와 같은 도전성 물질이 코팅된 섬유사 등이 적용될 수 있지만, 스테인레스, 티타늄, 동(Cu) 등으로 형성된 도전성 금속사가 대표적으로 적용될 수 있다. 여기서, 도전사는 절연피막층이 형성되어 있지 않은 것을 적용한다.

도전사(w1)는 10 내지 500 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 것을 적용하는 것이 바람직하다. 그리고 도전사로서 상기한 직경 범위의 도전성 금속사를 적용하는 이유는 도전성 금속사와 감지부중심사 등이 포함되어 도전성선재(w)로 구성된 상태에서의 그 전체 직경이 1000마이크로미터(㎛) 이하가 되어야 직기에 원활하게 공급하여 직조할 수 있고, 자수기의 자수사로서 용이하게 공급할 수 있기 때문이다.

도전사(w1)는 그 직경이 500 마이크로미터(㎛) 이상일 경우 직조에 어려움이 있고, 10 마이크로미터(㎛) 이하의 도전성 금속사는 현재의 생산기술로는 대량 생산이 곤란하여 품질의 실질적인 검증이 어려운 상황이기 때문에 본 실시예에서는 도전성, 내구성 및 품질이 검증된 20 내지 100 마이크로미터(㎛) 범위의 직경을 갖는 것을 적용하는 것이 더욱 바람직하다.

도2a 내지 도2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부하감지센서의 소재로 적용될 수 있는 도전선선재를 설명하기 위한 도면으로서, 일 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.

도2a를 참조하면 도전성선재(w)는 중심에 배치되는 감지부중심사(w2)와, 이 감지부중심사(w2)의 외면에 감김(또는 엮임될 수 있음)되는 도전사(w1)로 구성되어 있다.

여기서 감지부중심사(w2)는 외력에 대한 안정된 강성을 확보할 수 있도록 하기 위해 인장강도 20 g/d(denier) 이상이고, 열화온도가 250℃ 이상이며, 굵기가 100 내지 2000 데니어인 아라미드 섬유사(두퐁사 상품명)나, 케브라사(두퐁사 상품명) 등으로 호칭되는 아라미드계 섬유사를 적용하여 구성한다.

한편, 도전성선재(w)는 외력의 인가시에 신축될 수 있도록 구성한 것을 적용할 수 있다. 예컨대 감지부중심사(w2) 및 도전사(w1)로 구성되되, 감지부중심사(w2)는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되는 신축선으로 구성될 수 있다.

신축선은 외력의 인가시에 늘어나고 외력의 해제시에 줄어들 수 있도록 코일구조로 감김된 선을 적용할 수 있지만, 스판사 등으로 호칭되는 신축성고분자사를 적용하여 구성하는 것이 바람직하다.

여기서 신축성고분자사는 실리콘 수지(Silicone resin)가 선택되어 적용되거나, 신축성 고분자 수지로서 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레트탈레이트 또는 이들의 공중합체 등이 적용될 수 있다.

도2b를 참조하면 도전성선재(w)는 도전사(w1)의 외면에 도전성물질에 의해 적층되는 도전층(w3)을 구비하되, 이 도전층(w3)은 도전사(w1)에 비해 단위길이당 전기저항값이 낮은 도전성물질로 형성된 것을 적용할 수 있다. 예컨대 도전성선재(w)는 도전사(w1)로서 스테인레스(stainless)로 제작된 스테인레스사를 적용하고, 도전층(w3)으로서 은이나 동을 적용하여 구성할 수 있다. 이러한 형태의 도전성선재는 내부에 배치된 스테인레스사가 강성이 우수하여 충분한 인장강성을 유지할 수 있고, 은이나 동으로 형성된 도전층(w3)의 전기저항값이 낮아 안정된 감지작용을 수행할 수 있다. 또한, 센서용 도전성선재의 제조시에 고가의 금속재료인 은이나 동만을 이용하여 제조하는 것이 아니라 비교적 저렴한 스테인레스와 같은 재료를 이용함으로 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

도2c를 참조하면 도전성선재(w)는 내부 중심에 배치되는 감지부중심사(w2), 감지부중심사(w2)에 감김 또는 엮임되는 도전사를 구비하되, 이 도전사는 감지부중심사(w2)에 감김되는 제1 도전사(w11), 이 제1 도전사(w11)에 감김되는 적어도 하나 이상의 제2 도전사(w12)로 구성되어 있다.

그리고, 상기 제1 도전사(w11) 및 제2 도전사(w12)는 서로 다른 방향으로 감김 되어있다. 이와 같이 제1 및 제2 도전사가 서로 다른 방향으로 감김될 경우 제1 및 제2 도전사가 서로 엉키지 않고 안정적으로 감김되는 장점이 있다.

도3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부하감지센서의 제1 변형예를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

도3a를 참조하면, 제1 변형예에 따른 부하감지센서는 제1 전극(11), 제2 전극(12), 및 부하감지부(13)를 구성하는 도전성선재(w)와 동반 배치되고 도전성선재의 최대 팽창거리보다 길이가 짧은 길이로 형성된 스토퍼선(2)이 더 구성되어 있다. 이때, 스토퍼선(2)의 양단부는 제1 및 제2 전극(11,12)에 엮여져 고정되어 있다.

이와 같이 부하감지센서에 스토퍼선(2)이 동반하여 배치되면 외력에 의해 부하감지부(13)가 늘어나는 과정에서 길이가 짧은 스토퍼선(2)이 먼저 일자형으로 펼쳐지게 되어 부하감지부가 필요이상으로 늘어나지 않도록 잡아주는 제어선의 기능을 수행하게 된다. 이에 따라 부하감지센서에 과도한 부하가 인가되어 부하감지부(13)가 파단되거나 손상되는 문제점을 사전에 방지하게 되므로 제품의 안정성과 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부하감지센서의 제2 변형예를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

도3b를 참조하면, 제1 변형예에 따른 부하감지센서는 제1 전극(11), 제2 전극(12), 및 부하감지부(13)를 구성하는 도전성선재(w)와 동반 배치되고 도전성선재의 팽창시에 함께 팽창되는 신축선(3)이 더 구성되어 있다.

신축선(3)은 외력의 인가시에 늘어나고 외력의 해제시에 줄어들 수 있도록 코일구조로 감김된 선을 도전성선재(w)와 동반, 배치할 수도 있지만, 도3b에서는 소재 자체가 탄성을 갖는 신축성고분자사를 이용하여 구성한다.

제2 변형예에 따른 부하감지센서는 인장력과 같은 외력의 작용시에 부하감지부(13)와 함께 신축선(3)이 늘어나게 되고 외력의 해제시에 수축되어 복원될 수 있도록 하는 탄성력을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 제2 실시예 내지 제5 실시예를 설명하되, 전술한 제1 실시예와 그 변형예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 제2 내지 제5 실시예에서는 제1 실시예와 그 변형예 등에 나타난 구성요소 중 채용 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.

도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부하감지센서를 설명하기 위한 개략적인 사시도로서 확대부는 지시된 부분을 확대하여 나타낸 사시도이다.

도4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 부하감지센서는 일측 신호전달선(미도시)이 접속되는 제1 전극(11), 타측 신호전달선(미도시)이 접속되는 제2 전극(12), 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 부하감지부(13)로 구성되고, 부하감지부(13)는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 도전성선재(w)에 의해 서로 접촉되는 복수의 굴곡부(131)를 갖는 구조로 형성되되, 부하감지부(13)에 겹쳐지게 배치되는 보조부하감지부(5)로 구성되어 있다.

여기서, 보조부하감지부(5)는 부하감지부(13)와 마찬가지로 도전성선재로 구성되되 전술한 부하감지부(13)에 비해 단위길이당 전기저항값이 큰 도전성선재로 형성되어 있다.

예컨대, 제1 및 제2 전극(11,12)과, 부하감지부(13)를 구성하는 도전성선재는 동으로 제작된 금속사로 구성되고, 보조부하감지부(5)는 도4의 확대부에 도시된 바와 같이 도전성물질(도전성 폴리머 등을 의미함)을 포함하고 다수의 필라멘트사로 이루어진 섬유사로 구성될 수 있다. 이와 같이 보조부하감지부(5)가 도전성물질을 포함하는 섬유사로 구성되면 외부로 노출되는 부분이 섬유 고유의 촉감을 가지게 되므로 인체와 접촉되는 의복이나 침구 등에 부착하는 부하감지센서로 적용할 경우 피부 트러블을 줄일 수 있는 장점이 있다.

도5a 및 도5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서를 나타낸 개략적인 도면으로서, 도5a는 부하감지부가 팽창되기 전 상태, 즉 수축된 상태를 나타낸 개략적인 사시도이고, 도5b는 팽창된 상태를 나타낸 개략적인 사시도이다.

도5a 및 도5b를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서는 도전성선재에 의해 형성되는 것으로, 일측 신호전달선이 접속되는 제1 전극(11), 타측 신호전달선이 접속되는 제2 전극(12)과, 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 부하감지부(13), 상기 제1 및 제2 전극(11,12)과 부하감지부(13)가 배치되는 센서베이스(6)로 구성되고, 상기 부하감지부(13)는 도전성선재(w)에 의해 형성되는 복수의 굴곡부(131)가 서로 접촉된 구조로 되어 있다.

센서베이스(6)는 위사(a) 및 경사(b)에 의해 직조된 직물지로 구성되고, 제1 및 제2 전극(11,12)과 부하감지부(13)는 자수 방식 또는 박음질 방식에 의해 배치하여 고정할 수도 있지만, 본 실시예에서는 도전성선재(w)를 위사 및 경사의 일부로 공급하여 직물지에 배치되도록 하여 구성한다.

그리고 센서베이스(6)는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 경사(b)의 일부로서 신축성고분자사(b1)가 포함되어 직조된다. 이때, 상기 신축성고분자사는 굴곡부(131)를 형성하는 도전성선재(w)가 서로 겹쳐지도록 굴곡부 형성부위에 경사방향(부하감지부의 길이방향)을 따라 배치된다.

한편, 첨부도면 도6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서의 제조과정을 설명하기 위한 도면으로서 복수의 부하감지센서가 직물지의 직조방식으로 직조된 상태를 나타낸 개략적인 사시도이다.

도6을 참조하면, 센서베이스(6)가 위사(a) 및 경사(b)로서 공급되는 섬유사에 의해 직물지로 구성되고, 위사 또는 경사의 일부로서 도전성선재(w)가 파형 구조로 직조되되 부하감지부(13)의 형성구간에서 도전성선재(w)는 위사 및 경사에 구속되는 구속구간(d1)으로 직조되고, 제1 및 제2 전극(11,12)의 형성구간에서 위사 및 경사에 구속되지 않고 외부로 노출되는 노출구간(d2)을 갖도록 직조된다. 그리고, 도6에 도시된 형태로 제조된 상태에서 노출구간(d2)의 폭방향(컷팅라인(x))을 가로질러 절단하게 되면 도5a에 도시된 형태의 부하감지센서를 다량으로 제조할 수 있다.

또한, 도6에 도시된 바와 같이 노출구간(d2)에서는 도전성선재(w)가 직조물의 표면 상방으로 이격, 노출되어 있으므로 직조물에 혼합되어 직조된 제1 및 제2 전극(11,12)을 수많은 섬유사들 사이에서 일일이 찾아낼 필요없이 손쉽게 찾아내 신호전달선과 연결할 수 있는 장점이 있다.

한편, 부하감지센서를 구성하는 직조물는 섬유분야에서 이용되고 있는 통상의 직기를 이용하여 제직 프로그램을 적절하게 변경하는 등의 방법으로도 직조할 수 있겠지만 도전성선재(w)가 직조물(6)의 외부로 노출되는 노출구간(d2)을 간편하게 형성할 수 있도록 위해서는 본 출원인에 의해 개발된 등록특허 제10-1325817호로 개시된 직기를 이용하는 것이 바람직하다.

도7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서의 제1 변형예를 나타낸 개략적인 사시도로서, 팽창된 상태에서 나타나는 형상을 도시한 것이다.

도7a를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예의 제1 변형예에 따른 부하감지센서는 센서베이스(6)가 위사 및 경사로 공급되는 섬유사에 의해 직물지로 구성되고, 위사 또는 경사의 일부로서 도전성선재(w)가 공급되어 복수의 굴곡부로 형성된 부하감지부(13)를 구비하되, 부하감지부(13)는 단위길이당 굴곡부(131)의 수량이 조밀하게 배치된 굴곡부조밀구간(13a)과, 이 굴곡부조밀구간(13a)에 비해 단위길이당 굴곡부가 작은 수량으로 배치된 굴곡부비조밀구간(13b)을 갖는 구조로 형성되어 있다.

도7a에 도시된 바와 같이 부하감지부(13)가 굴곡부조밀구간(13a)과 굴곡부비조밀구간(13b)을 갖는 구조로 형성되면 다양한 형태의 부하를 감지할 수 있는 장점이 있다.

예컨대, 제1 전극(11)과 접한 굴곡부조밀구간(13a)에만 인장력이 작용되어 늘어난 경우, 제2 전극(12)과 접한 굴곡부조밀구간(13a)에만 인장력이 작용되어 늘어난 경우, 또는 제1 및 제2 전극(11,12)과 접한 양쪽 굴곡부조밀구간(13a)이 모두 늘어난 경우는 전기저항값을 형성하는 도전체인 도전성선재(w)의 단면적이 서로 다르게 변화되는 것으로서 각각의 굴곡부가 접촉 또는 분리된 상태에서 감지되는 전기저항값이 서로 다르고 이에 따라 이러한 전기저항값의 변화 형태를 통해 부위별 부하의 변화를 감지할 수 있는 부하감지센서를 구현할 수 있다.

도7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서의 제2 변형예를 나타낸 개략적인 사시도로서, 팽창된 상태에서 나타나는 형상을 도시한 것이다.

도7b를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예의 제2 변형예에 따른 부하감지센서는 센서베이스(6)가 위사 및 경사로 공급되는 섬유사에 의해 직물지로 구성되고, 위사 또는 경사의 일부로서 도전성선재(w)가 공급되어 복수의 굴곡부(131)로 형성된 부하감지부(13)를 구비하되, 상기 굴곡부(131)는 굴곡부의 진폭이 큰 대진폭부(13c)와, 이 대진폭부(13c)에 비해 진폭이 낮은 소진폭부(13d)를 갖는 구조로 형성되어 있다.

도7b에 도시된 바와 같이 부하감지부(13)가 대진폭부(13c)와 소진폭부(13d)를 갖는 구조로 형성된 경우에도 다양한 형태의 부하를 감지할 수 있는 장점이 있다. 다시 말해서, 대진폭부(13c) 및 소진폭부(13d)가 모두 접촉된 경우, 대진폭부(13c) 및 소진폭부(13d)가 부분적으로 벌어진 경우는 전기저항값과 비례관계에 있는 도전체의 단면적이 서로 다르게 변화되는 것으로서 각각 감지되는 전기저항값이 서로 다르고 이러한 전기저항값의 변화 형태를 통해 부위별로 세밀하게 부하의 변화를 감지할 수 있다.

도7c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서의 제3 변형예를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

도7c를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예의 제3 변형예에 따른 부하감지센서는 센서베이스(6)가 위사 및 경사로 공급되는 섬유사에 의해 직물지로 구성되고, 위사 또는 경사의 일부로서 도전성선재(w)가 공급되어 복수의 굴곡부(131)로 형성된 부하감지부(13)를 구비하되, 도전성선재가 외부로 노출되지 않도록 도전성선재의 배치부위에 위사 및 경사에 의해 직조되는 보호층(6a)이 더 형성되어 있다.

보호층(6a)은 두꺼운 직물의 직조시와 마찬가지로 센서베이스(6)를 형성하는 위사 및 경사에 꿰어지는 위사 및 경사를 추가로 공급하여 직조한다. 그리고, 도7c에서는 이해를 돕기 위해 보호층(6a)을 센서베이스(6)로부터 분리하여 도시하였으나 실제로는 직조시 센서베이스(6)와 보호층(6a)을 형성하는 위사 및 경사가 서로 엮여져 하나의 몸체를 형성하게 된다.

도7d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부하감지센서의 제4 변형예를 나타낸 개략적인 사시도로서, 부하감지부가 수축된 상태를 나타낸 것이고 확대부는 요부를 확대하여 도시한 것이다.

도7d를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예의 제4 변형예에 따른 부하감지센서는 센서베이스(6)가 위사 및 경사로 공급되는 섬유사에 의해 직물지로 구성되고, 위사 또는 경사의 일부로서 도전성선재(w)가 공급되어 복수의 굴곡부로 형성된 부하감지부(13)를 구비하되, 부하감지부(13)는 도7d의 확대부에 도시된 바와 같이 도전성선재가 코일 형태로 감김된 상태에서 파형구조로 배치되어 있다.

그리고, 상기 부하감지부(13)를 구성하는 복수의 굴곡부(131)가 직물지에 파형구조로 배치되어 신축성고분자사(미도시)의 수축력에 의해 당겨져 서로 접촉되어 있는 동시에 코일 형태로 감김된 도전성선재들 또한 서로 접촉되어 있다.

전술한 제3 실시예의 제4 변형예에 따른 부하감지센서는 센서베이스(6)에 인장력이 인가되면 먼저 파형구조로 배치된 굴곡부(131)들이 벌어지면서 1차적인 전기저항값의 변화가 발생되고, 이후 인장력의 크기가 커지면서 굴곡부를 구성하는 세부 도전성선재가 당겨져 코일 형태로 감김된 부분이 벌어지게 되어 2차적으로 전기저항값의 변화가 발생 되므로 압력과 같은 부하의 센싱 범위를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

도8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 부하감지센서를 나타낸 개략적인 사시도로서, 확대부는 요부 확대단면도이다.

도8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 부하감지센서는 센서베이스(6)가 위사 및 경사로 공급되는 섬유사에 의해 직물지로 구성되고, 위사 또는 경사의 일부로서 도전성선재(w)가 공급되어 복수의 굴곡부(131)로 형성된 부하감지부(13)를 구비하되, 상기 직물지는 위사(a) 및 경사(b)에 의해 직조되는 상부센싱면상부(61), 위사(a) 및 경사(b)에 의해 직조되고 상부센싱면상부(61)와 대응되게 이격공간을 갖도록 배치되는 하부센싱면상부(62), 및 상부센싱면상부(61)와 하부센싱면상부(62)와의 사이에 연결되는 연결사(c)에 의해 형성된 연결센싱부(63)로 구성되어 있다.

그리고, 상기 제1 및 제2 전극(11,12)과 부하감지부(13)를 구성하는 도전성선재(w)는 위사(a), 경사(b), 및 연결사(c) 중에서 적어도 하나 이상의 일부로서 공급되어 배치될 수 있다.

예컨대, 도8에 도시된 바와 같이 도전성선재(w)는 상부센싱면상부(61) 및 하부센싱면상부(62)를 형성하는 위사(a) 및 경사(b)의 일부로 섬유사와 함께 공급되어 서로 교차되게 직조된다. 그리고, 도8에서는 상부센싱면상부(61) 및 하부센싱면상부(62)에 각각 도전성선재(w)가 배치되어 있지만 이에 제한되지 않고 상부센싱면상부(61) 또는 하부센싱면상부(62) 중에서 어느 한 곳에만 배치, 구성될 수도 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 부하감지센서는 상부센싱면상부(61) 및 하부센싱면상부(62)에 제1 및 제2 전극(11,12)과 부하감지부(13)를 구성하는 도전성선재가 각각 배치되어 있으므로 단일 센서베이스(6)에 복수의 부하를 감지할 수 있는 부하감지센서를 구현할 수 있다.

그리고, 상부센싱면상부(61) 및 하부센싱면상부(62) 사이에 배치된 연결센싱부(63)에 의해 완충작용을 수행할 수 있으므로 부하감지부(13)의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다. 이때, 연결사(c;파일사라고 호칭됨)는 쿠션작용을 수행할 수 있도록 상부센싱면상부(61) 및 하부센싱면상부(62)를 형성하는 선사(위사 및 경사)에 비해 탄성력이 큰 선사로 형성된다. 이와 같이 연결사(c)를 탄성력이 큰 선사로 적용할 경우 상부센싱면상부(61)에 인가되는 하중을 지탱하면서도 쿠션작용을 수행할 수 있다. 예컨대, 연결사(c)는 모노필라멘트사와 같은 합성섬유사 계열의 섬유사가 적용되거나, 위사 및 경사에 비해 데니어(굵기)가 큰 섬유사가 공급되어 직조된다.

한편, 제4 실시예에 따른 부하감지센서는 통상의 편직기나 제직기 등 다양한 직기를 이용하여 직조할 수 있는 것으로 직기의 세부 구조나 제직방법에 관한 구체적인 설명을 생략한다.

도9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 부하감지센서의 제1 변형예를 나타낸 요부의 개략적인 단면도이다.

제4 실시예의 제1 변형예에 따른 부하감지센서는 위사 및 경사에 의해 직조되는 상부센싱면상부(61), 위사(a) 및 경사(b)에 의해 직조되고 상부센싱면상부(61)와 대응되게 이격공간을 갖도록 배치되는 하부센싱면상부(62), 및 상부센싱면상부(61)와 하부센싱면상부(62)와의 사이에 연결되는 연결사(c)에 의해 형성된 연결센싱부(63)를 구비한 센서베이스(6)와, 위사 또는 경사의 일부로서 도전성선재(w)가 공급되어 복수의 굴곡부(131)로 형성된 부하감지부(13)를 구비하되, 상기 부하감지부(13)는 도전성선재(w)가 경사 방향으로 배치되어 형성되는 X축부하감지부(13x), 도전성선재(w)가 위사 방향으로 배치되어 형성되는 Y축부하감지부(13y), 도전성선재(w)가 연결사(c) 방향으로 배치되어 형성되는 Z축부하감지부(13z)로 구성되어 있다.

그리고, X축부하감지부(13x), Y축부하감지부(13y), 및 Z축부하감지부(13z)는 전술한 실시예에 나타난 바와 같이 파형구조 또는 코일구조의 굴곡부를 갖는 구조로 형성되어 있다. 예컨대, 도9에서는 X축부하감지부(13x) 및 Y축부하감지부(13y)는 도전성선재가 경사 및 위사의 일부로 공급되어 파형구조로 배치되어 있고, Z축부하감지부(13z)는 코일구조로 감김된 도전성선재가 연결사의 일부로 배치되어 있는 상태가 도시되어 있다.

또한, 상기 X축부하감지부(13x)와 Y축부하감지부(13y)는 상부센싱면상부(61)와 하부센싱면상부(62) 중에서 적어도 한 곳 이상에 배치, 구성될 수 있다.

예컨대, 제4 실시예의 제1 변형예에 따른 부하감지센서는 상부센싱면상부(61) 경사(b)의 일부로 도전성선재가 공급되어 X축부하감지부(13x)로 직조되고, 하부센싱면상부(62)를 구성하는 위사(a)의 일부로 도전성선재가 공급되어 Y축부하감지부(13y)로 직조되고, 연결사(c)의 일부로서 도전성선재가 공급되어 Z축부하감지부(63)로 구성되어 있다.

전술한 제4 실시예의 제1 변형예에 따른 부하감지센서는 상부센싱면상부(61) 및 하부센싱면상부(62)에 각각 X축부하감지부(13x) 및 Y축부하감지부(13y)가 배치되어 있어서 X축 방향과 Y축 방향에서 인장력이 인가될 경우 전기저항값의 변화에 따른 전기신호를 생성할 뿐만 아니라 상부센싱면상부(61) 또는 하부센싱면상부(62)에서 충격력이나 압력과 같은 Z축 방향 부하가 인가될 경우 Z축부하감지부(13z)에 의해 전기신호를 생성하게 되므로 보다 입체적인 감지기능을 갖는 부하감지센서를 구현할 수 있다.

도10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 부하감지센서를 나타낸 개략적인 사시도로서, (A) 부분은 늘어나기 전 상태를 나타낸 것이고, (B) 부분은 외력이 인가되어 늘어난 상태를 나타낸 것이다.

도10을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 부하감지센서는 센서베이스(6)가 위사 및 경사로 공급되는 섬유사에 의해 직물지로 구성되고, 위사 또는 경사의 일부로서 도전성선재가 공급되어 복수의 굴곡부(131)로 형성된 부하감지부(13)를 구비하되, 상기 굴곡부(131)는 소용돌이 형태로 감김된 나선구조로 배치되어 있다.

그리고, 부하감지부(13)를 구성하는 도전성선재(w)는 나선구조로 배치되면서 인접하는 동심원에 전기적으로 접촉되도록 요철부(131c;또는 코일구조로도 형성될 수 있음)로 형성되어 있다. 이때, 제1 전극(11)은 부하감지부(13)를 형성하는 최외곽 동심원과 연결되어 직물지의 상면에 배치되고, 제2 전극(12)은 부하감지부(13)의 중심에서 연결되어 직물지의 하면에 배치되어 있다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 부하감지센서는 직물지의 상면 또는 하면에서 외부 부하가 인가될 경우 도10의 (A) 부분에 도시된 상태에서 (B) 부분에 도시된 상태로 직물지가 하방향 또는 상방향으로 늘어나게 되고 나선구조로 배치된 굴곡부(13)의 요철부(131a)들 사이에 형성되어 있던 전기적 접촉관계 또한 해제되므로 전기저항값의 변화가 발생되고 이를 통해 압력과 같은 부하의 인가 여부나 크기를 검출할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 부하감지센서를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

11:제1 전극 12:제2 전극
13:부하감지부 13a:굴곡부조밀구간
13b:굴곡부비조밀구간 13c:대진폭부
13d:소진폭부 131:굴곡부
131c:요철부 2:스토퍼선
3:신축선 5:보조부하감지부
6:센서베이스 6a:보호층
61:상부센싱면상부 62:하부센싱면상부
63:연결센싱부 w:도전성선재
w1:도전사 w2:감지부중심사
w3:도전층

Claims (21)

1. 도전성을 갖는 도전성선재로 구성되는 부하감지센서에 있어서,
   일측 신호전달선이 접속되는 제1 전극;
   타측 신호전달선이 접속되는 제2 전극; 및
   상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 부하감지부를 포함하되;
   상기 부하감지부는 상기 도전성선재에 의해 형성된 복수의 굴곡부가 서로 접촉되게 배치되고, 상기 굴곡부는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 구성된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
2. 도전성을 갖는 도전성선재로 구성되는 부하감지센서에 있어서,
   일측 신호전달선이 접속되는 제1 전극;
   타측 신호전달선이 접속되는 제2 전극; 및
   상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 부하감지부를 포함하고,
   상기 부하감지부는 상기 도전성선재에 의해 형성된 복수의 굴곡부가 서로 접촉되게 배치되고, 상기 굴곡부는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 구성되되,
   상기 도전성선재가 코일 형태로 감김된 상태에서 파형구조로 배치된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
3. 도전성을 갖는 도전성선재로 구성되는 부하감지센서에 있어서,
   일측 신호전달선이 접속되는 제1 전극;
   타측 신호전달선이 접속되는 제2 전극; 및
   상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 부하감지부를 포함하고
   상기 부하감지부는 상기 도전성선재에 의해 형성된 복수의 굴곡부가 서로 접촉되게 배치되고, 상기 굴곡부는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 구성되되,
   상기 부하감지부를 구성하는 도전성선재에 비해 단위길이당 전기저항값이 서로 다른 도전성선재로 형성되어 상기 부하감지부에 겹쳐지게 배치되는 보조부하감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
4. 도전성을 갖는 도전성선재로 구성되는 부하감지센서에 있어서,
   일측 신호전달선이 접속되는 제1 전극;
   타측 신호전달선이 접속되는 제2 전극; 및
   상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 부하감지부를 포함하고
   상기 부하감지부는 상기 도전성선재에 의해 형성된 복수의 굴곡부가 서로 접촉되게 배치되고,
   상기 제1 및 제2 전극과 상기 부하감지부가 배치되는 센서베이스가 구비된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
5. 제4항에 있어서,
   상기 센서베이스는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되도록 신축성고분자사가 포함되어 직조된 직물지인 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
6. 제5항에 있어서,
   상기 신축성고분자사는 상기 굴곡부가 서로 접촉되게 탄성력을 인가하기 위해 상기 굴곡부에 배치된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
7. 제4항에 있어서,
   상기 센서베이스는 위사 및 경사로서 섬유사가 공급, 직조된 직물지로 구성되고, 상기 위사 또는 상기 경사의 일부로서 상기 도전성선재가 공급, 직조되되 상기 부하감지부의 형성구간에서 상기 도전성선재가 상기 위사 및 경사에 구속되는 구속구간으로 직조되고, 상기 제1 및 제2 전극의 형성구간에서 상기 도전성선재가 상기 위사 및 경사에 구속되지 않고 외부로 노출되는 노출구간을 갖도록 직조된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
8. 제4항에 있어서,
   상기 센서베이스는 위사 및 경사로서 섬유사가 공급, 직조된 직물지로 구성되고, 상기 위사 또는 상기 경사의 일부로서 상기 도전성선재가 공급, 직조되되 상기 도전성선재가 외부로 노출되지 않도록 상기 도전성선재의 배치부위에 위사 및 경사에 의해 직조되는 보호층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
9. 제4항에 있어서,
   상기 센서베이스는 위사 및 경사로서 섬유사가 공급, 직조된 직물지로 구성되되, 상기 직물지는 위사 및 경사에 의해 직조되는 상부센싱면상부, 위사 및 경사에 의해 직조되고 상부센싱면상부와 대응되게 이격공간을 갖도록 이격, 배치되는 하부센싱면상부, 및 상기 상부센싱면상부와 하부센싱면상부와의 사이에 연결되는 연결사에 의해 형성된 연결센싱부를 포함하고,
   상기 위사, 상기 경사, 및 상기 연결사 중에서 적어도 하나 이상의 일부로서 상기 제1 및 제2 전극과 상기 부하감지부를 구성하는 상기 도전성선재가 공급되어 배치된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
10. 제9항에 있어서,
    상기 부하감지부는 상기 도전성선재가 경사 방향으로 배치되어 형성되는 X축부하감지부, 상기 도전성선재가 위사 방향으로 배치되어 형성되는 Y축부하감지부, 상기 도전성선재가 연결사 방향으로 배치되어 형성되는 Z축부하감지부를 포함하고,
    상기 X축부하감지부와 상기 Y축부하감지부는 상기 상부센싱면상부와 하부센싱면상부 중에서 적어도 한 곳 이상에 배치된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하감지부는 단위길이당 상기 굴곡부의 수량이 조밀하게 배치된 굴곡부조밀구간과, 상기 굴곡부조밀구간에 비해 단위길이당 상기 굴곡부가 작은 수량으로 배치된 굴곡부비조밀구간을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 진폭이 큰 대진폭부와, 상기 대진폭부에 비해 진폭이 낮은 소진폭부를 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
13. 제1항, 제3항, 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 소용돌이 형태로 감김된 나선구조로 배치된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성선재와 동반 배치되고 상기 도전성선재의 최대 팽창거리보다 길이가 짧은 길이로 형성된 스토퍼선, 및 상기 도전성선재와 동반 배치되고 상기 도전성선재의 팽창시에 함께 팽창되는 신축선 중에서 적어도 하나 이상이 배치된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성선재는 중심에 배치되는 감지부중심사, 및 상기 감지부중심사의 외면에 감김 또는 엮임 되고 도전성물질을 포함하는 도전사가 구비된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
16. 제15항에 있어서,
    상기 감지부중심사는 외력의 인가시에 팽창되고 외력의 해제시에 수축되는 신축선으로 구성된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
17. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전사의 외면에 도전성물질에 의해 적층되는 도전층을 구비하되, 상기 도전층은 적층된 상태에서 상기 도전사에 비해 단위길이당 전기저항값이 낮은 도전성물질로 형성된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
18. 제1항, 제2항, 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성선재는 내부 중심에 배치되는 감지부중심사, 상기 감지부중심사에 감김 또는 엮임되는 제1 도전사, 상기 제1 도전사에 감김되는 적어도 하나 이상의 제2 도전사를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 도전사 및 제2 도전사는 서로 다른 방향으로 감김되어 구성된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
20. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성선재는 도전성물질을 포함하는 도전사를 구비하고,
    상기 도전사는 다수의 카본 필라멘트의 집합체로 이루어진 카본사, 도전성 금속으로 형성된 금속사, 다수의 필라멘트로 이루어지고 도전성물질이 포함된 섬유사, 도전성물질이 코팅된 섬유사 중에서 어느 하나가 선택되어 구성된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.
21. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 코일구조 또는 파형구조로 형성된 것을 특징으로 하는 부하감지센서.

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