KR20230145745A - Force sensor devise for detecting deformation of product surface - Google Patents

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KR20230145745A
KR20230145745A KR1020220044498A KR20220044498A KR20230145745A KR 20230145745 A KR20230145745 A KR 20230145745A KR 1020220044498 A KR1020220044498 A KR 1020220044498A KR 20220044498 A KR20220044498 A KR 20220044498A KR 20230145745 A KR20230145745 A KR 20230145745A
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김봉기
유동현
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암페놀센싱코리아 유한회사
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Abstract

본 발명은 압축유체용기나 배터리 셀과 같은 제품의 표면 변형을 감지함으로써 한계범위 이상의 변형으로 제품이 손상되는 것을 미연에 방지 할 수 있도록 한 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치에 관한 것이다.The present invention relates to a force sensor device for detecting deformation of the surface of a product such as a compressed fluid container or battery cell, which detects deformation of the surface of a product to prevent damage to the product due to deformation exceeding a limit range.

Description

제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치{FORCE SENSOR DEVISE FOR DETECTING DEFORMATION OF PRODUCT SURFACE}Force sensor device for detecting deformation of the product surface {FORCE SENSOR DEVISE FOR DETECTING DEFORMATION OF PRODUCT SURFACE}

본 발명은 표면의 변형을 감지하는 포스센서장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축유체용기나 배터리 셀과 같은 제품의 표면 변형을 감지함으로써 한계범위 이상의 변형으로 제품이 손상되는 것을 미연에 방지 할 수 있도록 한 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치에 관한 것이다.The present invention relates to a force sensor device that detects surface deformation. More specifically, by detecting surface deformation of products such as compressed fluid containers or battery cells, it is possible to prevent the product from being damaged due to deformation exceeding a limit range. This relates to a force sensor device for detecting deformation of the surface of a product.

일반적으로 압축유체 저장장치를 포함하는 차량의 연료탱크 또는 배터리 모듈 내의 배터리 셀은 충전하는 동안 용량 및 압력(전압), 유량(전류)의 변화 등에 의해 팽창이 가능하며, 이를 둘러싸고 있는 커버의 변형을 야기하게 된다.In general, battery cells in a fuel tank or battery module of a vehicle containing a compressed fluid storage device can expand due to changes in capacity, pressure (voltage), and flow rate (current) during charging, and the cover surrounding them can be deformed. It causes.

상기 커버의 변형은 제품 손상으로 이어지며, 이는 막대한 경제적 손실을 주게 된다.Deformation of the cover leads to product damage, which causes enormous economic loss.

등록특허공보 등록번호 10-1985946 등록일자 2019년05월29일Registered Patent Publication Registration No. 10-1985946 Registration Date May 29, 2019 공개특허공보 공개번호 10-2013-0087431 공개일자 2013년08월06일Public Patent Publication No. 10-2013-0087431 Publication date August 6, 2013 등록특허공보 등록번호 10-0177910 등록일자 1998년11월19일Registered Patent Publication Registration No. 10-0177910 Registration Date November 19, 1998 등록특허공보 등록번호 10-1597130 등록일자 2016년02월18일Registered Patent Publication Registration No. 10-1597130 Registration Date February 18, 2016

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 압축유체용기나 배터리 셀과 같은 제품의 표면 변형을 감지함으로써 한계범위 이상의 변형으로 제품이 손상되는 것을 미연에 방지 할 수 있도록 한 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치를 제공하는 것에 있다.The present invention was created to solve the above problems. The purpose of the present invention is to detect surface deformation of products such as compressed fluid containers or battery cells to prevent damage to the product due to deformation beyond the limit range. The goal is to provide a force sensor device for detecting deformation of the surface of a product.

또한 본 발명의 다른 목적은 제품을 변형을 감지하는 센서칩 및 PCB를 압력센서 내부에 배치하고 외부의 변형을 푸셔 및 스프링을 통해 검지할 수 있도록 하여, 변형되는 힘의 세기와 관계없이 변형에 대한 변위로 제품 변형을 검지함으로써 센서에 대한 손상이 없도록 한 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치를 제공하는 것에 있다.In addition, another object of the present invention is to place a sensor chip and a PCB that detect product deformation inside the pressure sensor and to detect external deformation through a pusher and spring, so that the deformation can be detected regardless of the strength of the deforming force. The aim is to provide a force sensor device for detecting deformation of the product surface to prevent damage to the sensor by detecting deformation of the product through displacement.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 변형감지대상 제품의 표면에 밀착 설치되어 상기 제품의 표면 변형을 상부로 직접 전달하는 제1푸셔; 상기 제1푸셔 및 제2푸셔 사이에 개재되어 상기 제1푸셔의 변위에 따른 가압력을 상기 제2푸셔로 전달하는 스프링부재; 상기 스프링부재를 통해 전달 받은 제1푸셔의 변위 가압력을 멤브레인부로 가압 전달하는 제2푸셔; 상기 제1푸셔, 스프링부재 및 제2푸셔의 결합구조인 탄성감지부를 내측에 수용하고 상단에는 멤브레인부가 일체로 형성되는 센서포트부; 상기 센서포트부의 상단부에 일체로 형성되고 탄성감지부의 변위 이동에 대응되는 변위 동작을 수행하는 멤브레인부; 상기 멤브레인부의 상부에 부착되어 상기 멤브레인부의 변위 이동을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 제품의 변형을 감지하는 센서칩; 및 상기 센서포트부를 고정시키며 내측으로 PCB부가 안착되어 상기 센서칩과 연결되도록 한 하우징부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving this purpose includes: a first pusher that is installed in close contact with the surface of a product to be sensed for deformation and directly transmits the surface deformation of the product to the top; a spring member interposed between the first pusher and the second pusher and transmitting a pressing force according to the displacement of the first pusher to the second pusher; a second pusher that pressurizes and transmits the displacement pressure of the first pusher received through the spring member to the membrane unit; A sensor port portion that accommodates an elastic sensing portion, which is a combination structure of the first pusher, a spring member, and a second pusher, inside, and has a membrane portion integrally formed at the top; a membrane unit formed integrally with the upper part of the sensor port unit and performing a displacement operation corresponding to the displacement movement of the elastic sensing unit; A sensor chip attached to the top of the membrane unit to detect displacement and movement of the membrane unit and convert it into an electrical signal to detect deformation of the product; And a housing part that fixes the sensor port part and has a PCB part seated on the inside so that it is connected to the sensor chip.

또한 본 발명에 따르면 상기 센서포트부는 본체와, 상기 본체의 내측에 형성되어 탄성감지부가 삽입되는 중공부와, 상기 본체의 상부에 형성되어 하우징부의 결합홈부에 고정 결합되는 결합턱부와, 하우징부의 삽입공에 삽입 결합되는 삽입결합부로 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the sensor port part includes a main body, a hollow part formed on the inside of the main body into which the elastic sensing part is inserted, a coupling jaw part formed on the upper part of the main body and fixedly coupled to the coupling groove of the housing part, and an insertion portion of the housing part. It is characterized by consisting of an insertion coupling part that is inserted and coupled to the ball.

또한 본 발명에 따르면 상기 하우징부는 베이스부와, 상기 베이스부의 내측에 형성되어 상기 센서포트부의 삽입결합부가 삽입 결합되는 삽입공와, 상기 센서포트부의 결합축부와 결합 고정되는 결합홈부와, 상기 베이스부의 상단부에 형성되어 PCB부가 안착되는 안착부와, 상기 베이스부의 상단 테두리에 돌출 형성되어 커버부를 수용할 수 있도록 한 상단테두리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the housing part includes a base part, an insertion hole formed inside the base part into which the insertion coupling part of the sensor port part is inserted and coupled, a coupling groove part coupled and fixed to the coupling shaft part of the sensor port part, and an upper end of the base part. It is characterized by including a seating portion formed on the PCB portion and an upper edge portion protruding from the upper edge of the base portion to accommodate the cover portion.

또한 본 발명은 변형감지대상 제품의 표면에 밀착 설치되어 상기 제품 표면 변형을 상부로 직접 전달하는 감지부; 상기 감지부를 저면에 장착하고 상단에는 제2멤브레인부가 일체로 형성되는 제2센서포트부; 상기 제2센서포트부의 상단부에 일체로 형성되고 감지부의 변위 이동에 대응되는 변위 동작을 수행하는 제2멤브레인부; 상기 제2멤브레인부의 상부에 부착되어 상기 제2멤브레인부의 변위 이동을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 제품의 변형을 감지하는 제2센서칩; 및 상기 제2센서포트부를 고정시키며 상부로 제2PCB부가 안착되어 제2센서칩과 연결되도록 한 제2하우징부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention includes a detection unit that is installed in close contact with the surface of a product to be detected for strain and directly transmits the strain on the surface of the product to the top; a second sensor port unit in which the detection unit is mounted on the bottom and a second membrane unit is integrally formed at the top; a second membrane unit formed integrally with the upper end of the second sensor port unit and performing a displacement operation corresponding to the displacement movement of the sensing unit; A second sensor chip attached to the top of the second membrane unit to detect the displacement and movement of the second membrane unit and convert it into an electrical signal to detect deformation of the product; And a second housing portion that fixes the second sensor port portion and has a second PCB portion mounted on the upper portion to be connected to the second sensor chip.

또한 본 발명에 따르면 상기 감지부는 고무재질의 탄성체로 형성되는 것을 특징으로 한다.Additionally, according to the present invention, the sensing unit is formed of an elastic body made of rubber.

또한 본 발명에 따르면 상기 제2센서포트부는 외관부와, 상기 외관부의 내측으로 제2관통공이 중앙에 형성되고 하단부가 감지부의 결합홈에 결합되는 내관부와, 외관부의 하단 측면으로 돌출 형성되어 제2하우징부의 내측 결합공 하부에 결합되는 걸림턱부로 구성하되, 상기 내관부는 하부에 결합된 감지부의 변위 동작을 전달 받아 상부의 제2멤브레인부로 전달하여 주고, 상기 외관부 보다 하부로 더 돌출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the second sensor port portion has an outer tube portion, a second through hole is formed inside the outer portion at the center, a lower end portion is coupled to the coupling groove of the sensing portion, and the second sensor port portion is formed to protrude from the bottom side of the outer portion. 2 It consists of a locking protrusion part coupled to the lower part of the inner coupling hole of the housing part, wherein the inner tube part receives the displacement motion of the sensing part coupled to the lower part and transmits it to the second membrane part at the top, and is configured to protrude further downward than the outer part. It is characterized by

또한 본 발명에 따르면 상기 제2하우징부는 본체부와, 상기 본체부의 내측에 형성되어 상기 제2센서포트부의 외관부가 삽입 결합되는 결합공과, 상기 본체부의 상단부에 형성되어 제2PCB부가 안착되는 PCB안착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the second housing part includes a main body part, a coupling hole formed inside the main body part into which the outer part of the second sensor port part is inserted and coupled, and a PCB seating part formed at the upper end of the main body part and into which the second PCB part is seated. It is characterized by including.

이와 같이 본 발명은 압축유체용기나 배터리 셀과 같은 제품의 변형을 감지함으로써 한계범위 이상의 변형으로 제품이 손상되는 것을 방지 할 수 있는 장점을 제공한다.In this way, the present invention provides the advantage of detecting deformation of products such as compressed fluid containers or battery cells, thereby preventing damage to the product due to deformation exceeding a limit range.

또한 본 발명은 제품을 변형을 감지하는 센서칩 및 PCB를 압력센서 내부에 배치하고 외부의 변형을 푸셔 및 스프링을 통해 검지할 수 있도록 하여, 변형되는 힘의 세기와 관계없이 변형에 대한 변위로 제품 변형을 검지함으로써 센서에 대한 손상이 없도록 한 장점을 제공한다.In addition, the present invention places a sensor chip and PCB that detects deformation of the product inside the pressure sensor and detects external deformation through a pusher and spring, so that the product can be measured by displacement in response to the deformation regardless of the strength of the deforming force. By detecting deformation, it provides the advantage of preventing damage to the sensor.

또한 본 발명은 단순한 하중(변형) 전달 메커니즘의 단순하고 간단한 구조로 가격 경쟁력을 확보하였고, 컴팩트한 사이즈로 다양한 변형 발생에 따른 제품의 모니터링이 가능한 장점을 갖는다.In addition, the present invention secures price competitiveness through a simple and simple structure of a simple load (deformation) transfer mechanism, and has the advantage of being able to monitor the product according to the occurrence of various deformations due to its compact size.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치의 사시도,
도 2는 상기 도 1의 분해 사시도,
도 3은 상기 도 1의 측면 구성도,
도 4는 상기 도 3의 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치의 사시도,
도 6는 상기 도 5의 분해 사시도,
도 7은 상기 도 5의 측면 구성도,
도 8는 상기 도 5의 단면도이다.1 is a perspective view of a force sensor device for detecting deformation of the surface of a product according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1;
Figure 3 is a side configuration diagram of Figure 1,
Figure 4 is a cross-sectional view of Figure 3,
Figure 5 is a perspective view of a force sensor device for detecting deformation of the surface of a product according to another embodiment of the present invention;
Figure 6 is an exploded perspective view of Figure 5;
Figure 7 is a side configuration diagram of Figure 5;
Figure 8 is a cross-sectional view of Figure 5.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.

우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.First, it should be noted that when adding reference numerals to components in each drawing, the same components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Also, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치의 사시도, 도 2는 상기 도 1의 분해 사시도, 도 3은 상기 도 1의 측면 구성도, 도 4는 상기 도 3의 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a force sensor device for detecting deformation of the surface of a product according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1, FIG. 3 is a side configuration view of FIG. 1, and FIG. 4 is a view of the force sensor device of FIG. 1. This is a cross-sectional view of 3.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치(100)는, As shown, the force sensor device 100 for detecting deformation of the product surface according to an embodiment of the present invention,

제1푸셔(110), 스프링부재(120), 제2푸셔(130), 센서포트부(140), 멤브레인부(150), 센서칩(160), 하우징부(170), PCB부(180) 및 커버부(190)를 포함한다.First pusher 110, spring member 120, second pusher 130, sensor port portion 140, membrane portion 150, sensor chip 160, housing portion 170, PCB portion (180) and a cover portion 190.

상기 제1푸셔(110)는 변형감지대상 제품(G)의 표면에 밀착 설치되어 상기 제품(G)의 표면 변형을 상부로 직접 전달하는 구성요소로, 상기 제품(G)표면에 밀착되는 접촉부(111)와, 상기 접촉부(111)의 상부로 돌출 형성되어 스프링부재(120)의 일측에 끼움 결합되는 제1결합부(112)로 구성된다.The first pusher 110 is a component that is installed in close contact with the surface of the product (G) to be detected for strain and directly transmits the surface deformation of the product (G) upward, and is a contact part that is in close contact with the surface of the product (G). 111) and a first coupling portion 112 that protrudes upward from the contact portion 111 and is fitted to one side of the spring member 120.

상기 스프링부재(120)는 제1푸셔(110) 및 제2푸셔(130) 사이에 개재되어, 상기 제1푸셔(110)의 변위에 따른 가압력을 상기 제2푸셔(130)으로 전달한다.The spring member 120 is interposed between the first pusher 110 and the second pusher 130 and transmits the pressing force according to the displacement of the first pusher 110 to the second pusher 130.

상기 제2푸셔(130)는 상기 스프링부재(120)를 통해 전달 받은 제1푸셔(110)의 변위 압력을 멤브레인부(150)로 가압 전달하는 구성요소로, 상기 스프링부재(120)의 타측에 끼움 결합되는 제2결합부(131)와, 상기 제2결합부(131)의 상부에 형성되어 상기 멤브레인부(150)를 가압하는 상단부(132)로 구성된다.The second pusher 130 is a component that pressurizes and transmits the displacement pressure of the first pusher 110 received through the spring member 120 to the membrane portion 150, and is located on the other side of the spring member 120. It consists of a second coupling part 131 that is fitted and an upper part 132 formed on the upper part of the second coupling part 131 to press the membrane part 150.

상기 제1푸셔(110), 스프링부재(120) 및 제2푸셔(130)의 결합구조는 이하 편의 상 탄성감지부라고도 한다. The combined structure of the first pusher 110, the spring member 120, and the second pusher 130 is hereinafter also referred to as an elasticity sensing unit for convenience.

상기 센서포트부(140)는 상기 탄성감지부를 내측에 수용하고 상단에는 멤브레인부(150)가 일체로 형성되는 구성요소로, 본체(141)와, 상기 본체(1411)의 내측에 형성되어 탄성감지부가 삽입되는 중공부(142)와, 상기 본체(141)의 상부에 형성되어 하우징부(170)의 결합홈부(173)에 고정 결합되는 결합턱부(143)와, 하우징부(170)의 삽입공(172)에 삽입 결합되는 삽입결합부(144)로 구성된다.The sensor port unit 140 is a component that accommodates the elastic sensing unit inside and has a membrane unit 150 integrally formed at the top, and is formed inside the main body 141 and the main body 1411 to detect elasticity. A hollow part 142 into which the part is inserted, a coupling shoulder 143 formed on the upper part of the main body 141 and fixedly coupled to the coupling groove 173 of the housing part 170, and an insertion hole of the housing part 170. It consists of an insertion coupling portion 144 that is inserted and coupled to (172).

또한 상기 센서포트부(140)는 중공부(142)에 삽입되는 탄성감지부의 제1푸셔(110)가 하부로 노출되도록 장착되어 변형감지대상 제품(G)의 표면을 일정한 탄성력으로 가압 밀착되는 상태로 장착될 수 있도록 구성된다.In addition, the sensor port portion 140 is mounted so that the first pusher 110 of the elastic sensing portion inserted into the hollow portion 142 is exposed downward, and is pressed and adhered to the surface of the product (G) to be detected by strain with a certain elastic force. It is configured so that it can be installed as.

상기 멤브레인부(150)는 상기 센서포트부(140)의 삽입결합부(144)의 상단부에 일체로 형성되는 구성요소로, 상기 제2푸셔(130)의 변위 이동에 대응되는 변위 동작을 수행하고 이 움직임을 상부에 부착된 센서칩(160)으로 전달하여 준다. The membrane portion 150 is a component formed integrally with the upper end of the insertion coupling portion 144 of the sensor port portion 140, and performs a displacement operation corresponding to the displacement movement of the second pusher 130. This movement is transmitted to the sensor chip 160 attached to the top.

상기 센서칩(160)은 상기 멤브레인부(150)의 상부에 부착되어 상기 멤브레인부(150)의 변위 이동을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 제품(G)의 변형을 감지하게 된다.The sensor chip 160 is attached to the upper part of the membrane unit 150 to detect the displacement and movement of the membrane unit 150 and converts this into an electrical signal to detect deformation of the product (G).

또한 상기 센서칩(160)은 감지된 제품(G)의 변형 신호를 PCB부(180)의 제어부(도시되지 않음)로 전송하여 준다.Additionally, the sensor chip 160 transmits the detected deformation signal of the product G to the control unit (not shown) of the PCB unit 180.

상기 하우징부(170)는 상기 센서포트부(140)를 고정시키며 내측으로 PCB부(180)가 안착되어 센서칩(160)과 연결되도록 한 구성요소로, 베이스부(171)와, 상기 베이스부(171)의 내측에 형성되어 상기 센서포트부(140)의 삽입결합부(144)가 삽입 결합되는 삽입공(172)와, 상기 센서포트부(140)의 결합축부(143)와 결합 고정되는 결합홈부(173)와, 상기 베이스부(171)의 상단부에 형성되어 PCB부(180)가 안착되는 안착부(174)와, 상기 베이스부(171)의 상단 테두리에 돌출 형성되어 커버부(190)를 수용할 수 있도록 한 상단테두리부(175)와, 상기 상단테두리부(175)의 일측을 절개하여 커버부(190)의 개방부(192)가 안착되도록 한 절개부(178)를 포함한다.The housing part 170 is a component that fixes the sensor port part 140 and allows the PCB part 180 to be seated inside and connected to the sensor chip 160, and includes a base part 171 and the base part. An insertion hole 172 formed on the inside of (171) into which the insertion coupling portion 144 of the sensor port portion 140 is inserted and coupled is fixed to the coupling shaft portion 143 of the sensor port portion 140. A coupling groove 173, a seating portion 174 formed at the upper end of the base portion 171 on which the PCB portion 180 is seated, and a cover portion 190 protruding from the upper edge of the base portion 171. ) and an upper edge portion 175 to accommodate the upper edge portion 175, and a cut portion 178 to allow the opening portion 192 of the cover portion 190 to be seated by cutting one side of the upper edge portion 175. .

상기 PCB부(180)는 상기 하우징부(170)의 안착부(174)에 안착 고정되며, 상기 센서칩(160)와 와이어로 연결된다.The PCB unit 180 is seated and fixed on the seating part 174 of the housing unit 170 and is connected to the sensor chip 160 with a wire.

또한 상기 PCB부(180)는 중앙에 상기 센서포트부(140)가 노출 결합되는 관통공(181)이 형성되고, 상기 노출공(181)의 일측에는 센서포트부(140)의 구조와 대응되는 편평부(182)가 형성되어 상기 센서포트부(140) 장착 시 좌우 유동되지 않도록 구성된다.In addition, the PCB unit 180 has a through hole 181 formed in the center through which the sensor port unit 140 is exposed and coupled, and a structure corresponding to the structure of the sensor port unit 140 is formed on one side of the exposed hole 181. A flat portion 182 is formed so that the sensor port portion 140 does not move left or right when mounted.

상기 커버부(190)는 상기 하우징부(170)의 상단테두리부(175) 내측에 결합되는 구성요소로, 측면(191)의 일측에는 개방부(192)가 형성된다.The cover part 190 is a component coupled to the inside of the upper edge part 175 of the housing part 170, and an opening part 192 is formed on one side of the side surface 191.

상기 커버부(190)의 개방부(192) 및 하우징부(170)의 절개부(178)는 PCB부(180)에 연결되는 케이블이 통과되는 구멍이다. The opening portion 192 of the cover portion 190 and the cut portion 178 of the housing portion 170 are holes through which a cable connected to the PCB portion 180 passes.

미설명 부호 176은 하우징부(170)의 공간부, 177은 커버부(190)가 안착되는 고정부다.The unexplained symbol 176 is a space part of the housing part 170, and 177 is a fixing part on which the cover part 190 is seated.

이와 같이 구성된 본 발명 일실시예에 따른 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치(100)의 작동 및 작용을 이하 설명한다.The operation and action of the force sensor device 100 for detecting deformation of the surface of a product according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described below.

먼저, 포스센서장치(100)는 변형 감지대상제품(G)의 표면에 탄성감지부의 제1푸셔(110)의 접촉부(111)가 일정한 탄성력을 가지고 가압 접촉된 상태가 되도록 별도의 브래킷(도시되지 않음)을 통해 장착될 수 있다.First, the force sensor device 100 is equipped with a separate bracket (not shown) so that the contact portion 111 of the first pusher 110 of the elasticity sensing portion is in pressurized contact with the surface of the deformation detection target product (G) with a certain elastic force. (not included) can be installed.

이와 같은 포스센서장치(100)의 장착이 완료되고, 상기 제품(G)의 표면에 변형이 발생되면(주로 상승), 상기 제1푸셔(110)는 변위되고 동시에 상기 제1푸셔(110)는 스프링부재(120)를 상방으로 가압하게 된다. When the installation of the force sensor device 100 is completed and the surface of the product G is deformed (mainly raised), the first pusher 110 is displaced and at the same time, the first pusher 110 The spring member 120 is pressed upward.

따라서 상기 스프링부재(120)는 상기 제1푸셔(110)의 변위에 따른 가압력을 상기 제2푸셔(130)로 전달한다.Accordingly, the spring member 120 transmits the pressing force according to the displacement of the first pusher 110 to the second pusher 130.

상기 제2푸셔(130)는 상기 스프링부재(120)를 통해 전달 받은 제1푸셔(110)의 변위 압력을 멤브레인부(150)로 가압한다.The second pusher 130 presses the displacement pressure of the first pusher 110 received through the spring member 120 to the membrane unit 150.

상기 멤브레인부(150)는 상기 제2푸셔(130)의 변위 이동에 대응되는 변위 동작을 수행하고 이 움직임을 상부에 부착된 센서칩(160)으로 전달하여 준다. The membrane unit 150 performs a displacement operation corresponding to the displacement movement of the second pusher 130 and transmits this movement to the sensor chip 160 attached to the top.

상기 센서칩(160)은 상기 멤브레인부(150)의 변위 이동을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 제품(G)의 변형신호를 생성하고, 생성된 제품(G)의 변형신호를 PCB부(180)로 전송하여 준다.The sensor chip 160 detects the displacement movement of the membrane unit 150 and converts it into an electrical signal to generate a deformation signal of the product (G), and transmits the generated deformation signal of the product (G) to the PCB unit (180). ) and send it to.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치의 사시도, 도 6는 상기 도 5의 분해 사시도, 도 7은 상기 도 5의 측면 구성도, 도 8는 상기 도 5의 단면도이다.Figure 5 is a perspective view of a force sensor device for detecting deformation of the surface of a product according to another embodiment of the present invention, Figure 6 is an exploded perspective view of Figure 5, Figure 7 is a side configuration view of Figure 5, and Figure 8 is a diagram of the force sensor device for detecting deformation of the surface of a product according to another embodiment of the present invention. This is a cross-sectional view of 5.

도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치(200)는, As shown, the force sensor device 200 for detecting deformation of the product surface according to another embodiment of the present invention,

감지부(210), 제2센서포트부(220), 제2멤브레인부(230), 제2센서칩(240), 제2하우징부(250), 제2PCB부(260) 및 제2커버부(270)를 포함한다.Sensing unit 210, second sensor port unit 220, second membrane unit 230, second sensor chip 240, second housing unit 250, second PCB unit 260, and second cover unit. Includes (270).

상기 감지부(210)는 변형감지대상 제품(G)의 표면에 밀착 설치되어 상기 제품(G)의 표면 변형을 상부로 직접 전달하는 구성요소로, 내측으로 제2센서포트부(220)의 내관부(223)에 삽입 결합되는 결합홈(211)이 형성되며, 상기 제품(G) 표면 변형에 따른 변위 동작을 제2센서포트부(220)의 내관부(223)로 전달하여 준다.The detection unit 210 is a component that is installed in close contact with the surface of the product (G) to be detected for strain and directly transmits the surface deformation of the product (G) upward, and is located inside the second sensor port unit (220). A coupling groove 211 inserted into the tube portion 223 is formed, and the displacement action due to surface deformation of the product (G) is transmitted to the inner tube portion 223 of the second sensor port portion 220.

또한 상기 감지부(210)는 고무재질의 탄성체로 형성되는 것이 바람직하다.Additionally, the sensing unit 210 is preferably formed of an elastic material made of rubber.

상기 제2센서포트부(220)는 상기 감지부(210)를 저면에 장착하고 상단에는 제2멤브레인부(230)가 일체로 형성되는 구성요소로, 외관부(221)와, 상기 외관부(221)의 내측으로 제2관통공(222)이 중앙에 형성되고 하단부가 감지부(210)의 결합홈(211)에 결합되는 내관부(223)와, 외관부(221)의 하단 측면으로 돌출 형성되어 제2하우징부(250)의 내측 결합공(251) 하부에 결합되는 걸림턱부(224)로 구성된다.The second sensor port portion 220 is a component in which the sensing portion 210 is mounted on the bottom and the second membrane portion 230 is formed integrally with the top, and includes an exterior portion 221 and the exterior portion ( A second through hole 222 is formed at the center inside the 221), and the lower end protrudes to the lower side of the inner tube part 223, which is coupled to the coupling groove 211 of the sensing part 210, and the outer part 221. It consists of a locking protrusion 224 that is formed and coupled to the lower part of the inner coupling hole 251 of the second housing part 250.

여기서 상기 내관부(223)는 하부에 결합된 감지부(210)의 변위 동작을 전달 받아 상부의 제2멤브레인부(230)로 전달하여 준다.Here, the inner tube part 223 receives the displacement motion of the sensing part 210 coupled to the lower part and transmits it to the second membrane part 230 at the upper part.

또한 상기 제2센서포트부(220)의 내관부(223)는 외관부(221) 보다 하부로 더 돌출되도록 구성된다.Additionally, the inner tube portion 223 of the second sensor port portion 220 is configured to protrude further downward than the outer portion 221.

상기 제2멤브레인부(230)는 상기 제2센서포트부(220)의 상단부에 일체로 형성되는 구성요소로, 상기 상기 제2센서포트부(220)의 내관부(223)의 변위 이동에 대응되는 변위 동작을 수행하고 이 움직임을 상부에 부착된 제2센서칩(240)으로 전달하여 준다. The second membrane part 230 is a component formed integrally with the upper part of the second sensor port part 220, and corresponds to the displacement and movement of the inner pipe part 223 of the second sensor port part 220. A displacement operation is performed and this movement is transmitted to the second sensor chip 240 attached to the top.

상기 제2센서칩(240)은 상기 제2멤브레인부(230)의 상부에 부착되어 상기 제2멤브레인부(230)의 변위 이동을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 제품(G)의 변형을 감지하게 된다.The second sensor chip 240 is attached to the top of the second membrane portion 230, detects the displacement and movement of the second membrane portion 230, and converts this into an electrical signal to detect deformation of the product (G). I do it.

또한 상기 제2센서칩(240)은 감지된 제품(G)의 변형 신호를 제2PCB부(260)의 제어부(도시되지 않음)로 전송하여 준다.Additionally, the second sensor chip 240 transmits the detected deformation signal of the product G to the control unit (not shown) of the second PCB unit 260.

상기 제2하우징부(250)는 상기 제2센서포트부(220)를 고정시키며 상부로 제2PCB부(260)가 안착되어 제2센서칩(240)과 연결되도록 한 구성요소로, 본체부(252)와, 상기 본체부(252)의 내측에 형성되어 상기 제2센서포트부(220)의 외관부(221)가 삽입 결합되는 결합공(251)과, 상기 본체부(252)의 상단부에 형성되어 제2PCB부(260)가 안착되는 PCB안착부(253)와, 상기 본체부(252)의 상단부에 형성되어 제2커버부(270)의 삽입돌기부(272)가 삽입 결합되는 요홈부(254)를 포함한다.The second housing part 250 is a component that fixes the second sensor port part 220 and connects the second sensor chip 240 by seating the second PCB part 260 on the top, and the main body part ( 252), a coupling hole 251 formed inside the main body 252 and into which the exterior part 221 of the second sensor port 220 is inserted and coupled, and an upper end of the main body 252. A PCB seating portion 253 in which the second PCB portion 260 is seated, and a groove portion formed at the upper end of the main body 252 into which the insertion protrusion 272 of the second cover portion 270 is inserted and coupled ( 254).

상기 제2PCB부(260)는 상기 제2하우징부(250)의 PCB안착부(253)에 안착 고정되며, 상기 제2센서칩(240)과는 와이어로 연결된다.The second PCB part 260 is seated and fixed on the PCB seating part 253 of the second housing part 250, and is connected to the second sensor chip 240 with a wire.

또한 상기 제2PCB부(260)의 일측에는 제2멤브레인부(230)의 센서칩(240)이 위치하는 부위를 절개한 제2절개부(261)가 형성된다.In addition, a second cut part 261 is formed on one side of the second PCB part 260 by cutting the area where the sensor chip 240 of the second membrane part 230 is located.

상기 제2커버부(270)는 상기 제2하우징부(250)의 상단에 결합되는 구성요소로, 하부에는 제2하우징부(250)의 상부에 안착되는 걸림턱부(271)와, 제2하우징부(250)의 요홈부(254)에 끼움 결합되는 삽입될기부(272)와, 제2PCB부(260)의 케이블이 통과되는 인출공(273)이 형성된다.The second cover part 270 is a component coupled to the upper part of the second housing part 250, and at the lower part, there is a locking protrusion part 271 seated on the upper part of the second housing part 250, and a second housing part 270. A base portion 272 to be inserted is fitted into the groove 254 of the portion 250, and an outlet hole 273 through which the cable of the second PCB portion 260 passes is formed.

이와 같이 구성된 본 발명 다른 실시예에 따른 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치(200)의 작동 및 작용을 이하 설명한다.The operation and action of the force sensor device 200 for detecting deformation of the surface of a product according to another embodiment of the present invention configured as described above will be described below.

먼저, 포스센서장치(200)는 변형 감지대상제품(G)의 표면에 감지부(210)가 일정한 탄성력(고무재질)을 가지고 가압 접촉된 상태가 되도록 별도의 브래킷(도시되지 않음)을 통해 장착될 수 있다.First, the force sensor device 200 is mounted on the surface of the deformation detection target product (G) through a separate bracket (not shown) so that the sensing unit 210 is in pressurized contact with a certain elastic force (rubber material). It can be.

이와 같은 포스센서장치(200)의 장착이 완료되고, 상기 제품(G)의 표면에 변형이 발생되면(주로 상승), 상기 감지부(210)는 변위되고 동시에 상기 감지부(210)는 제2센서포트부(220)의 내관부(223)를 상방으로 가압하게 된다. When the installation of the force sensor device 200 is completed and the surface of the product G is deformed (mainly raised), the sensing unit 210 is displaced and at the same time, the sensing unit 210 is moved to the second The inner pipe portion 223 of the sensor port portion 220 is pressed upward.

따라서 상기 내관부(223)는 상기 감지부(210)의 변위에 따른 가압력을 제2멤브레인부(230)로 전달한다.Accordingly, the inner pipe portion 223 transmits the pressing force according to the displacement of the sensing portion 210 to the second membrane portion 230.

상기 제2멤브레인부(230)는 상기 내관부(223)의 변위 이동에 대응되는 변위 동작을 수행하고 이 움직임을 상부에 부착된 제2센서칩(240)으로 전달하여 준다. The second membrane unit 230 performs a displacement operation corresponding to the displacement movement of the inner pipe unit 223 and transmits this movement to the second sensor chip 240 attached to the top.

상기 제2센서칩(240)은 상기 제2멤브레인부(230)의 변위 이동을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 제품(G)의 변형신호를 생성하고, 생성된 제품(G)의 변형신호를 제2PCB부(260)로 전송하여 준다.The second sensor chip 240 detects the displacement movement of the second membrane portion 230 and converts it into an electrical signal to generate a deformation signal of the product (G), and the generated deformation signal of the product (G) It is transmitted to the second PCB unit (260).

이와 같이 본 발명은 압축유체용기나 배터리 셀과 같은 제품의 변형을 감지함으로써 한계범위 이상의 변형으로 제품이 손상되는 것을 방지 할 수 있는 장점을 제공한다.In this way, the present invention provides the advantage of detecting deformation of products such as compressed fluid containers or battery cells, thereby preventing damage to the product due to deformation exceeding a limit range.

또한 본 발명은 제품을 변형을 감지하는 센서칩 및 PCB를 압력센서 내부에 배치하고 외부의 변형을 푸셔 및 스프링을 통해 검지할 수 있도록 하여, 변형되는 힘의 세기와 관계없이 변형에 대한 변위로 제품 변형을 검지함으로써 센서에 대한 손상이 없도록 한 장점을 제공한다.In addition, the present invention places a sensor chip and PCB that detects deformation of the product inside the pressure sensor and detects external deformation through a pusher and spring, so that the product can be measured by displacement in response to the deformation regardless of the strength of the deforming force. By detecting deformation, it provides the advantage of preventing damage to the sensor.

또한 본 발명은 단순한 하중(변형) 전달 메커니즘의 단순하고 간단한 구조로 가격 경쟁력을 확보하였고, 컴팩트한 사이즈로 다양한 변형 발생에 따른 제품의 모니터링이 가능한 장점을 갖는다.In addition, the present invention secures price competitiveness through a simple and simple structure of a simple load (deformation) transfer mechanism, and has the advantage of being able to monitor the product according to the occurrence of various deformations due to its compact size.

이상에서는 본 발명에 대한 한정된 실시예들을 설명한 것이나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시예가 예상됨을 당업자는 주의해야 한다.Although limited embodiments of the present invention have been described above, those skilled in the art should note that the present invention is not limited thereto and various embodiments are expected.

100, 200: 포스센서장치
110: 제1푸셔 120: 스프링부재
130: 제2푸셔 140: 센서포트부
150: 멤브레인부 160: 센서칩
170: 하우징부 180: PCB부
190: 커버부 210: 감지부
220: 제2센서포트부 230: 제2멤브레인부
240: 제2센서칩 250: 제2하우징부
260: 제2PCB부 270: 제2커버부100, 200: Force sensor device
110: first pusher 120: spring member
130: Second pusher 140: Sensor port part
150: Membrane part 160: Sensor chip
170: Housing part 180: PCB part
190: cover part 210: detection part
220: second sensor port part 230: second membrane part
240: second sensor chip 250: second housing part
260: 2nd PCB part 270: 2nd cover part

Claims (7)

변형감지대상 제품의 표면에 밀착 설치되어 상기 제품의 표면 변형을 상부로 직접 전달하는 제1푸셔;
상기 제1푸셔 및 제2푸셔 사이에 개재되어 상기 제1푸셔의 변위에 따른 가압력을 상기 제2푸셔로 전달하는 스프링부재;
상기 스프링부재를 통해 전달 받은 제1푸셔의 변위 가압력을 멤브레인부로 가압 전달하는 제2푸셔;
상기 제1푸셔, 스프링부재 및 제2푸셔의 결합구조인 탄성감지부를 내측에 수용하고 상단에는 멤브레인부가 일체로 형성되는 센서포트부;
상기 센서포트부의 상단부에 일체로 형성되고 탄성감지부의 변위 이동에 대응되는 변위 동작을 수행하는 멤브레인부;
상기 멤브레인부의 상부에 부착되어 상기 멤브레인부의 변위 이동을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 제품의 변형을 감지하는 센서칩; 및
상기 센서포트부를 고정시키며 내측으로 PCB부가 안착되어 상기 센서칩과 연결되도록 한 하우징부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치.A first pusher that is installed in close contact with the surface of the product to be detected and directly transfers the surface deformation of the product to the top;
a spring member interposed between the first pusher and the second pusher and transmitting a pressing force according to the displacement of the first pusher to the second pusher;
a second pusher that pressurizes and transmits the displacement pressure of the first pusher received through the spring member to the membrane unit;
A sensor port portion that accommodates an elastic sensing portion, which is a combination structure of the first pusher, a spring member, and a second pusher, inside, and has a membrane portion integrally formed at the top;
a membrane unit formed integrally with the upper part of the sensor port unit and performing a displacement operation corresponding to the displacement movement of the elastic sensing unit;
A sensor chip attached to the top of the membrane unit to detect displacement and movement of the membrane unit and convert it into an electrical signal to detect deformation of the product; and
A force sensor device for detecting deformation of the surface of a product, comprising a housing part that fixes the sensor port part and has a PCB part mounted on the inside to connect it to the sensor chip. 청구항 1에 있어서,
상기 센서포트부는 본체와, 상기 본체의 내측에 형성되어 탄성감지부가 삽입되는 중공부와, 상기 본체의 상부에 형성되어 하우징부의 결합홈부에 고정 결합되는 결합턱부와, 하우징부의 삽입공에 삽입 결합되는 삽입결합부로 구성된 것을 특징으로 하는 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치.In claim 1,
The sensor port portion includes a main body, a hollow portion formed on the inside of the main body into which the elastic sensing portion is inserted, a coupling jaw portion formed on the upper part of the main body and fixedly coupled to the coupling groove of the housing portion, and insertion and coupling into the insertion hole of the housing portion. A force sensor device for detecting deformation of the surface of a product, characterized by consisting of an insertion joint. 청구항 1에 있어서,
상기 하우징부는 베이스부와, 상기 베이스부의 내측에 형성되어 상기 센서포트부의 삽입결합부가 삽입 결합되는 삽입공와, 상기 센서포트부의 결합축부와 결합 고정되는 결합홈부와, 상기 베이스부의 상단부에 형성되어 PCB부가 안착되는 안착부와, 상기 베이스부의 상단 테두리에 돌출 형성되어 커버부를 수용할 수 있도록 한 상단테두리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치.In claim 1,
The housing portion includes a base portion, an insertion hole formed inside the base portion into which the insertion coupling portion of the sensor port portion is inserted and coupled, a coupling groove portion coupled and fixed to the coupling shaft portion of the sensor port portion, and a PCB portion formed at the upper end of the base portion. A force sensor device for detecting deformation of the surface of a product, comprising a seating portion that is seated, and an upper edge portion that protrudes from the upper edge of the base portion to accommodate the cover portion. 변형감지대상 제품의 표면에 밀착 설치되어 상기 제품 표면 변형을 상부로 직접 전달하는 감지부;
상기 감지부를 저면에 장착하고 상단에는 제2멤브레인부가 일체로 형성되는 제2센서포트부;
상기 제2센서포트부의 상단부에 일체로 형성되고 감지부의 변위 이동에 대응되는 변위 동작을 수행하는 제2멤브레인부;
상기 제2멤브레인부의 상부에 부착되어 상기 제2멤브레인부의 변위 이동을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 제품의 변형을 감지하는 제2센서칩; 및
상기 제2센서포트부를 고정시키며 상부로 제2PCB부가 안착되어 제2센서칩과 연결되도록 한 제2하우징부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치.A detection unit installed in close contact with the surface of a product to be detected to detect deformation and directly transmitting the deformation of the product surface to the upper part;
a second sensor port unit in which the detection unit is mounted on the bottom and a second membrane unit is integrally formed at the top;
a second membrane unit formed integrally with the upper end of the second sensor port unit and performing a displacement operation corresponding to the displacement movement of the sensing unit;
A second sensor chip attached to the top of the second membrane unit to detect the displacement and movement of the second membrane unit and convert it into an electrical signal to detect deformation of the product; and
A force sensor device for detecting deformation of the surface of a product, comprising a second housing part that fixes the second sensor port part and has a second PCB part mounted thereon and connected to the second sensor chip. 청구항 4에 있어서,
상기 감지부는 고무재질의 탄성체로 형성되는 것을 특징으로 하는 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치.In claim 4,
A force sensor device for detecting deformation of the surface of a product, wherein the sensing unit is formed of an elastic body made of rubber. 청구항 4에 있어서,
상기 제2센서포트부는 외관부와, 상기 외관부의 내측으로 제2관통공이 중앙에 형성되고 하단부가 감지부의 결합홈에 결합되는 내관부와, 외관부의 하단 측면으로 돌출 형성되어 제2하우징부의 내측 결합공 하부에 결합되는 걸림턱부로 구성하되,
상기 내관부는 하부에 결합된 감지부의 변위 동작을 전달 받아 상부의 제2멤브레인부로 전달하여 주고, 상기 외관부 보다 하부로 더 돌출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치.In claim 4,
The second sensor port portion includes an exterior portion, an inner pipe portion in which a second through hole is formed at the center inside the exterior portion, and a lower end is coupled to a coupling groove of the sensing portion, and a protruding portion is formed on the bottom side of the exterior portion to engage the inside of the second housing portion. It consists of a locking protrusion coupled to the lower part of the ball,
A force sensor device for detecting deformation of the surface of a product, wherein the inner tube part receives the displacement motion of the sensing part coupled to the lower part and transmits it to the second membrane part at the upper part, and is configured to protrude further downward than the outer part. 청구항 4에 있어서,
상기 제2하우징부는 본체부와, 상기 본체부의 내측에 형성되어 상기 제2센서포트부의 외관부가 삽입 결합되는 결합공과, 상기 본체부의 상단부에 형성되어 제2PCB부가 안착되는 PCB안착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 표면의 변형 검지를 위한 포스센서장치.
In claim 4,
The second housing portion includes a main body portion, a coupling hole formed inside the main body portion into which the exterior portion of the second sensor port portion is inserted and coupled, and a PCB seating portion formed at the upper end of the main body portion into which the second PCB portion is seated. A force sensor device for detecting deformation of the surface of a product.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR0177910B1 (en) 1996-09-25 1999-05-15 노관호 A pressure sensor
KR20130087431A (en) 2012-01-27 2013-08-06 센사타 테크놀로지스, 인크 Small form factor microfused silicon strain gage (msg) pressure sensor packaging
KR101597130B1 (en) 2014-06-27 2016-02-25 대양전기공업 주식회사 A spring connection
KR101985946B1 (en) 2018-11-21 2019-06-04 호산엔지니어링(주) Load cell device using micro-fused semiconductor gauge

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