CN106248291B - 压力开关 - Google Patents

Abstract

一种压力开关(10)，配备有压力传感器(12)、容纳压力传感器(12)的壳体(16)、安置在壳体(16)的孔(17)中并介于压力传感器(12)和壳体(16)之间的环状密封构件(18)和固定至壳体(16)的按压构件(24)。按压构件(24)包括面向密封构件(18)的基部分(48)和从基部分(48)延伸的接合臂(50)，该接合臂(50)可弹性变形并且与壳体(16)接合。

Description

压力开关

技术领域

本发明涉及一种包括压力传感器的压力开关，其基于压力传感器检测的压力值输出输出信号。

背景技术

迄今为止，例如，通过将负压流体供应至吸附运输构件，比如吸垫等，在工件在吸垫的吸附作用下被吸住的同时将工件运输至预定位置。在这种情况下，压力开关用于通过供应至吸垫并到达预定压力的负压流体的压力值确定工件是否被可靠地吸住。对于这种压力开关，通常使用半导体压力传感器作为压力传感器，并且基于通过施加于压力传感器的压力而改变的阻抗值，检测流体的压力并判断工件是否被吸住，因此当通过压力传感器检测的压力值匹配事先设定的预设压力值时，输出检测信号。

关于这种压力开关，例如，真空管通过管接头可拆卸地连接至壳体的压力进入端口，该壳体容纳压力传感器，流经真空管的负压流体被引入壳体，借此负压流体的压力被检测(例如，参考日本特开专利公报No.07-037473)。此外，尽管日本特开专利公报No.07-037473没有公开，但是通常，作为维持压力传感器和壳体之间的气密性的密封结构，采用了在压力传感器和壳体之间安置O形环的结构。

发明内容

作为压力开关中传统的密封结构，以下配置(1)至(3)是已知的。

(1)一种密封结构，其中O形环简单地夹在压力传感器和壳体之间。

(2)一种密封结构，其中金属垫圈等通过使金属壳体塑性变形(填塞、滚压填塞等)被固定并且布置在压力传感器和壳体之间的O形环被该固定的金属垫圈等按压。

(3)一种密封结构，其中带齿垫圈等变形并固定至壳体，并且布置在压力传感器和壳体之间的O形环被该固定的带齿垫圈等按压。

然而，根据上述密封结构(1)，当压力传感器在竖直方向上移动时，不能提供密封，并且进一步，当形成大的间隙和接收了压力时，存在O形环突出的可能性。根据上述密封结构(2)，为了实施使用塑性变形例如填塞处理或者滚压填塞处理等构造方法，专用填塞设备等是必要的，需要大的制造负载，并且进一步因为使用塑性变形，壳体局限于由金属制成。根据上述密封结构(3)，固定带齿垫圈等的壳体由于强度或者结构的整体性的原因而局限于由金属制成。

本发明设计考虑了这些类型的问题，其目的在于提供一种压力开关，其中壳体的组成材料并不局限于金属，并且其中用于防止密封构件突出的构造可以通过小负载容易地被装配，而不需要使用专用设备。

为了达到上述目的，根据本发明的压力开关的特征在于包含：压力传感器；壳体，该壳体被构造成包括孔，压力传感器的一部分被插入孔，并且壳体被构造成容纳压力传感器；环状密封构件，密封构件安置在孔中并且介于压力传感器和壳体之间；和按压构件，按压构件包括被构造成面向密封构件的基部分和可弹性变形的接合臂，接合臂从基部分延伸并且被构造成与壳体接合。

根据如上所述方法构造的压力开关，按压构件包括可弹性变形的接合臂，并且按压紧构件通过接合臂与壳体的接合而被固定。因此，不需要使用专用设备例如填塞设备等，并有可以通过小负载容易地将按压构件装配在壳体上。进一步，当按压构件被装配时，由于通过填塞等使金属构件塑性变形不被使用，因此除了金属以外的其他材料(树脂等)可以应用于壳体，因此材料选择的自由度被增加。此外，由于即使压力传感器在竖直方向上移动也能维持密封性能，因此也增加了设计自由度。

在如上所述的压力开关中，第一接合构件可以布置在接合臂上，壳体可以包括被构造成围绕孔的筒状壁，并且第二接合构件可以布置在筒状壁的外周上，并且被构造成与第一接合构件接合。

根据这个构造，通过简单结构，按压构件可以被稳固地固定于壳体。

在如上所述的压力开关中，第一接合构件和第二接合构件中的一个可以为孔或者凹槽的形式，并且第一接合构件和第二接合构件中的另一个可以为插入孔或者凹槽的突出部的形式。

根据这个构造，按压构件可以通过适当的固定力固定于壳体。

在如上所述的压力开关中，孔可以包括在孔的一端的第一开口，并且包括在孔的另一端的第二开口，其中压力传感器的一部分插入该第一开口，该另一端位于一端的相反侧，突出部可以布置在筒状壁的外周上，在突出部上可以形成锥形引导部，从第一开口侧朝向第二开口侧，该锥形引导部倾斜偏离孔的轴线。

根据这个构造，当按压构件装配于壳体时，通过锥形引导部的变锥形动作，按压构件的接合臂的向外弹性变形被增大，借此接合臂可以容易地克服该接合突出部。因此，按压构件的装配可以更加容易地和平滑地实现。

在如上所述的压力开关中，基部分中可以设置通孔，压力传感器的一部分插入该通孔，并且一对接合臂可以设置在基部分的两侧。

根据这个构造，按压构件可以更加稳定地固定于壳体，并且按压构件的功能可以更加适当地呈现。

根据本发明的压力开关，防止密封构件突出的构造可以通过小负载容易地装配，而不需要使用专用设备，与此同时，壳体的组成材料不局限于金属。

本发明的上述及其他目标、特征和优势通过以下描述连同附图将变得更加明显，其中本发明的优选实施例通过说明性的实例来展示。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的压力开关的分解立体图；

图2是图1所示的压力开关的截面视图；和

图3是根据修改例的压力开关的截面视图。

具体实施方式

根据本发明的压力开关的优选实施例将参考附图详细描述。

如图1和2所示的压力开关10包括检测压力流体的压力的压力传感器12，并且该压力开关10是基于压力传感器12检测的压力值输出输出信号的装置。压力流体是例如负压空气或者正压(压缩)空气。可选地，压力流体可以为液体。

根据本实施例的压力开关10配备有电路板14(控制板)、连接到电路板14的压力传感器12、容纳压力传感器12的盒状壳体16、介于压力传感器12和壳体16之间的密封构件18、附接于壳体16的压力进入端口36的管接头20(参见图2)、安置在壳体16的孔17中的保护构件22和固定至壳体16的按压构件24。

压力传感器12电连接至电路板14。此外，未图示的显示器和操作按钮电连接至电路板14。壳体16的开口16a通过电路板14关闭，借此壳体16被气密封。

压力传感器12由半导体压力传感器构成，并且基于通过施加于压力传感器12的压力而改变的阻抗值，可以检测该压力流体的压力。

更具体地说，如图2所示，压力传感器12包括安装在电路板14上的基构件26和从基构件26突出的筒状部分28。检测孔28a形成在筒状部分28中，压力流体流入检测孔28a。压力传感器12的竖直截面总体形成为基本T形。尽管图2中未示，但是更详细地，压力传感器12由作为电子组件的检测器(传感器主体)和传感器支架13组成，传感器支架13构成压力传感器12的外部形状。检测器的图示在图2中省略。

壳体16包括形成压力进入端口36的底部分30、从底部分30的圆周边缘部分竖起的侧壁32和筒状壁34，该筒状壁34在侧壁32的内侧从底部分30向壳体16内部(朝向电路板14侧)突出。尽管壳体16的图示实例在平面图中看时为大致矩形，但是壳体16的形状可以为另一形状，比如在平面图中看时为圆形等。

此外，壳体16包括在其中的孔17。孔17是通孔，由筒状壁34的中空部分和压力进入端口36组成。孔17包括在其一端的第一开口17a并且包括在其另一端的第二开口17b，压力传感器12的一部分(筒状部分28)插入第一开口17a，该另一端位于上述一端的相反侧。

壳体16的开口16a由侧壁32的上边缘部分形成，壳体16的开口16a通过将电路板14吸附至侧壁32的上边缘部分而关闭。

压力传感器12的筒状部分28插入筒状壁34的中空部分。多个接合突出部38(第二接合构件)设置在筒状壁34的外圆周上。根据本实施例，接合突出部38布置在筒状壁34的外圆周表面的相对侧的位置。接合突出部38包括用于卡在按压构件24上的锁定表面38a和锥形引导部38b，相对于沿着孔17的轴线a的方向，该锥形引导部38b形成在锁定表面38a的相对侧(相比于锁定表面38a，更加朝向第一开口17a侧)。在图示的实例中，锁定表面38a由垂直于孔17的轴线a的平面限定。

在从孔17的第一开口17a朝向第二开口17b侧的方向上，锥形引导部38b倾斜远离孔17的轴线a。如稍后将要描述的，关于锥形引导部38b，当按压构件24装配至壳体16时，其装配过程被平滑地执行。

作为壳体16的组成材料，尽管优选硬质材料，但是假定可以确定适当的硬度，其组成材料不用特别地限制。因此，壳体16可以由例如树脂材料形成。此外，壳体16可以由金属构成。

密封构件18安置在压力传感器12的筒状部分28和壳体16的筒状壁34之间。更具体地说，密封构件18安置在筒状壁34的远端部(孔17的第一开口17a侧的一端)的内圆周部分上。

密封构件18例如是由弹性材料，例如橡胶等制成的O形环。密封构件18的内圆周表面和外圆周表面分别被沿着压力传感器12的筒状部分28的外圆周表面和壳体16的筒状壁34的内圆周表面上的整个外周按压并紧密接触，由此，在压力传感器12和壳体16之间形成气密封(和液密封)。

管接头20为环形构件，其安装在壳体16的压力进入端口36上。图未示的管道连接到管接头20，压力流体流经该管道。

保护构件22安置在筒状壁34的内侧，位于密封构件18和管接头20之间，面对压力传感器12的检测孔28a。防碰撞壁40设置在保护构件22的中间部分，用于抑制压力流体中包含的水份和灰尘等进入检测孔28a。沿着轴线a贯穿的多个连通孔42形成在防碰撞壁40的周边。

更具体地说，当从压力进入端口36引入的压力流体流入检测孔28a时，防碰撞壁40安置在压力传感器12的检测孔28a的轴线a的延长线上，从而压力流体不会从压力进入端口36沿直线流向检测孔28a。因此，根据防碰撞壁40，从压力进入端口36引入的压力流体以旁通方式通过连通孔42流入检测孔28a。

此外，保护构件22包括圆筒形的侧周壁46。密封构件18和管接头20分别与侧周壁46的一端表面和另一端表面接触，从而保护构件22夹在密封构件18和管接头20之间。此外，压力传感器12的筒状部分28的远端略微进入侧周壁46的内部。

按压构件24为板状构件，以可弹性变形的方式被弯曲，并且由例如金属材料(不锈钢等)制成。在按压构件24由金属材料制成的情形下，按压构件24可以通过例如冲压成型方式进行模制。按压构件24的组成材料可以是另外的合适材料，例如树脂材料等。

更具体地说，按压构件24包括面向密封构件18的基部分48和接合臂50，接合臂50从基部分48延伸的，可弹性变形，并且与壳体16接合。基部分48在其中间部分包括贯穿厚度方向的通孔48a，压力传感器12的筒状部分28插入通孔48a。密封构件18在通孔48a的外周部分上抵靠基部分48。

根据本实施例，两个接合臂50从基部分48的相对侧的边缘部分沿着轴线a突出。接合臂50为弹性部件，其能够在朝向轴线a的方向上和远离轴线a的方向上(比如：以轴线a为中心的径向方向)弹性变形。在按压构件24附接于筒状壁34的状态下，两个接合臂50大致平行地延伸。

在每一个接合臂50中设置有接合孔52(第一接合构件)，其贯穿接合臂50的厚度方向。在按压构件24附接于筒状壁34的状态下，设置在筒状壁34上的接合突出部38适配到设置在接合臂50中的接合孔52中，借此接合突出部38和接合孔52以互相接合的方式适配。由于接合突出部38和接合孔52，阻止了按压构件24向电路板14侧的移动。

接合臂50和筒状壁34的接合结构并不局限于实施例中显示的结构。例如，接合臂50上可以设置有底的接合凹槽，代替贯穿的接合孔52。此外，例如，向轴线a侧突出的突出部可以布置在接合臂50上，而卡住上述突出部的凹槽可以布置在筒状壁34上。

接下来，将简要地描述用于装配压力开关10的装配方法。

首先，在管接头20已经安装至壳体16的压力进入端口36中之后，保护构件22通过壳体16的开口16a插入筒状壁34的内部，其中该开口16a还未被电路板14关闭。接着，密封构件18插入筒状壁34内部。因此，在筒状壁34的内侧，形成了这样的状态：保护构件22夹在密封构件18和管接头20之间。

接着，按压构件24安装在筒状壁34的外侧。更具体地说，经由壳体16的开口16a，在接合臂50的自由端面向筒状壁34侧的状态下，按压构件24被附接以便覆盖筒状壁34。此时，伴随按压构件24沿着轴线a相对于筒状壁34的相对运动，接合臂50向外弹性变形(远离轴线a的方向)，结果被接合突出部38按压，并克服接合突出部38。进一步，此时，因为接合臂50由于锥形引导部38b的变锥形动作而被向外推动，因此接合臂50平滑地克服或者通过接合突出部38。

此外，在接合臂50的自由端已经克服了接合突出部38的位置，接合臂50通过其弹性恢复力向内位移(沿着靠近轴线a的方向)。因此，接合突出部38插入接合孔52，接合臂50和筒状壁34被置于接合位置，并且形成基部分48按压抵靠密封构件18的状态。

接着，通过将附接有压力传感器12的电路板14安装至壳体16，壳体16的开口16a被电路板14关闭，并且压力传感器12的筒状部分28插入壳体16的筒状壁34，其中安装有密封构件18。此时，筒状部分28经由固定于筒状壁34的按压构件24的基部分48的通孔48a插入密封构件18。因此，压力传感器12(筒状部分28)和壳体16(筒状壁34)之间的间隔以气密封(和液密封)的形式被密封。

通过如上所述的方法，压力开关10如图2所示被装配。

接下来，将描述以上述方法构造的压力开关10的操作和优点。

压力流体通过连接到管接头20的未图示的管道被引入压力开关10的压力进入端口36，并且压力流体流入压力传感器12的检测孔28a。因此，压力流体的压力施加于压力传感器12的未图示的检测器，由此通过压力流体的压力而改变的阻抗值被输出到电路板14，并且压力流体的压力基于阻抗值的变化被计算出。此外，基于计算出的压力值，输出信号被输出到外部。

在这种情况下，压力流体避开了防碰撞壁40，或者换句话说，压力流体绕过了其面向检测孔28a的中间区域，并且在经过多个连通孔42之后，该压力流体被导入检测孔28a。因此，例如，在水份、灰尘等包含在压力流体中的情况下，所述水份、灰尘等碰撞防碰撞壁40，并且所述水份、灰尘等被阻止进入检测孔28a。因此，即使压力流体包含水份、灰尘等，也不会发生压力传感器12的检测精确性的退化，并且可以可靠地且以稳定的方式检测压力流体的压力。

此外，根据压力开关10，按压构件24包括可弹性变形的接合臂50，并且按压构件24通过接合臂50与壳体16的接合而被固定。因此，不需要使用专用设备例如填塞设备等，并且可以容易地，甚至通过小负载将按压构件24装配在壳体16上。此外，当按压构件24被装配时，由于不使用通过填塞方式等金属构件的塑性变形，因此除了金属以外的其他材料(树脂等)也可以应用于壳体16，因此选择材料的自由度被增加。此外，因为可以仅仅通过相对于壳体16在一个方向上移动按压构件24来装配该按压构件24，因此方便了其装配。

此外，由于即使压力传感器12在竖直方向上移动也能维持密封性能，因此也增加了设计自由度。此外，因为通过接受压力而作用在密封构件18上的力可以通过固定至筒状壁34的按压构件24接收，因此可以减少施加于压力传感器12和电路板14(控制板)的负载。

特别地，在本实施例的情况下，接合臂50上设置有第一接合构件(接合孔52)，并且筒状壁34的外圆周上设置有与第一接合构件接合的第二接合构件(接合突出部38)。根据这个构造，通过简单结构，按压构件24可以被稳固地固定于壳体16。

进一步，在本实施例的情况下，第一接合构件和第二接合构件中的一个为孔或者凹槽的形式，并且第一接合构件和第二接合构件中的另一个为插入孔或者凹槽的突出部的形式。根据这个构造，按压构件24可以通过适当的固定力固定于壳体16。

此外，在本实施例的情况下，接合突出部38布置在筒状壁34的外圆周上，并且在接合突出部38上，锥形引导部38b在从第一开口17a侧朝向第二开口17b侧的方向上以远离孔17的轴线a的倾斜方式形成。根据这个构造，当按压构件24装配于壳体16时，通过锥形引导部38b的变锥形动作，按压构件24的接合臂50的向外弹性变形被增大，借此接合臂50可以容易地克服接合突出部38。因此，按压构件24的装配可以更加容易地和平滑地实现。

此外，在本实施例的情况下，插入压力传感器12的一部分(筒状部分28)的通孔48a设置在按压构件24的基部分48中，并且一对接合臂50设置在基部分48的两侧。因此，按压构件24可以更加稳定地固定至壳体16，并且按压构件24的功能可以更加适当地呈现。

在压力开关10中，虽然壳体16和包括防碰撞壁40的保护构件22构造为分离的组件，但是它们可以一体成型。更具体地说，根据图3所示的修改例的压力开关10a，防碰撞壁40可以在壳体16的筒状壁34的内侧一体成型。

本发明并不局限于上述实施例，而可以做出不偏离本发明的基本范围的各种变型。例如，在压力开关10、10a中，保护构件22和防碰撞壁40不是必需设置的。

Claims (3)

1.一种压力开关(10，10a)，其特征在于，包含：

压力传感器(12)；

壳体(16)，所述壳体(16)被构造成包括孔(17)，所述压力传感器(12)的一部分被插入所述孔(17)，并且所述壳体(16)被构造成容纳所述压力传感器(12)；

环状密封构件(18)，所述密封构件(18)安置在所述孔(17)中并且介于所述压力传感器(12)和所述壳体(16)之间；和

按压构件(24)，所述按压构件(24)包括被构造成面向所述密封构件(18)的基部分(48)和可弹性变形的接合臂(50)，所述接合臂(50)从所述基部分(48)延伸并且被构造成与所述壳体(16)接合；

其中，

所述接合臂(50)为能够弹性变形的弹性部件；

第一接合构件(52)布置在所述接合臂(50)上；

所述壳体(16)包括被构造成从所述壳体(16)的底部分(30)突出并且围绕所述孔(17)的筒状壁(34)；

第二接合构件(38)布置在所述筒状壁(34)的外周上，并且被构造成与所述第一接合构件(52)接合；

所述第一接合构件(52)和所述第二接合构件(38)中的一个为孔或者凹槽的形式；

所述第一接合构件(52)和所述第二接合构件(38)中的另一个为插入所述孔或者所述凹槽的突出部的形式；并且

所述第一接合构件和所述第二接合构件之间的接合阻止了所述按压构件沿所述筒状壁突出的方向移动。

2.如权利要求1所述的压力开关(10，10a)，其特征在于：

所述孔(17)包括在所述孔(17)的一端的第一开口(17a)，并且包括在所述孔(17)的另一端的第二开口(17b)，所述压力传感器(12)的所述一部分插入所述第一开口(17a)，所述另一端位于所述一端的相反侧；

第二接合构件(38)为突出部时，其布置在所述筒状壁(34)的所述外周上；并且

在所述第二接合构件(38)上形成锥形引导部(38b)，从所述第一开口(17a)侧朝向所述第二开口(17b)侧，所述锥形引导部(38b)倾斜远离所述孔(17)的轴线(a)。

3.如权利要求1所述的压力开关(10，10a)，其特征在于：

所述基部分(48)中设置有通孔(48a)，所述压力传感器(12)的所述一部分插入所述通孔(48a)；并且

一对接合臂(50)设置在所述基部分(48)的两侧。

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