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Priorität: 21. Juni 2002 Japan
P2002-181126 -
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Näherungssensor
vom Hochfrequenzschwingungstyp, und richtet sich im Besonderen auf
einen Näherungssensor
mit charakteristischer Positionierungsstruktur für einen Spulenkörper und
einen Kern. Die vorliegende Erfindung richtet sich auch auf ein Montage verfahren
für den
Spulenkörper
und den Kern des Näherungssensors.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Bei Näherungsschaltern vom Hochfrequenzschwingungstyp
ist es erforderlich, Unterschiede in der Nachweischarakteristik,
typischerweise dargestellt durch den Nachweisabstand, zwischen verschiedenen
Exemplaren eines Produktes auf nicht mehr als einen spezifischen
Wert einzustellen. Um die Unterschiede in der Nachweischarakteristik
kleiner zu machen, werden in den meisten Fällen Schaltungsanpassungen
unter Verwendung eines veränderbaren
Widerstands oder dergleichen während
des Montagevorgangs des Produkts durchgeführt. Wenn man jedoch die Lageabweichungen
der Elemente am Rand der Nachweisspule, wie etwa eines Spulenkörpers, eines
Kerns und eines Spulengehäuses,
kleiner macht, ist es möglich,
den Justierbereich der Schalung schmäler zu machen oder die Justierungen
der Schaltung zu eliminieren.
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Der Kern wird durch Sintern von Ferritpulver, das
in einer Form geformt worden ist, ausgebildet, und da das Pulver
während
des Sinterns um 10 bis 20% schrumpft, ist es schwierig, die Maßgenauigkeit zu
verbessern. Wenn daher die Positionierung unter Verwendung eines
einfachen Anpassungsaufbaus zwischen dem Kern und dem Spulenkörper oder
zwischen dem Kern und dem Spulengehäuse durchgeführt wird,
ist es, da es erforderlich ist, eine lose Passstruktur mit einem
Spielraum vorzusehen, nicht möglich,
eine Positionierung zwischen Elementen am Rand der Nachweisspule
mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Außerdem
ist es in Bezug auf die Elemente am Rand der Nachweisspule wünschenswert, nicht
nur einfach einen Positioniervorgang mit hoher Genauigkeit vorzusehen,
sondern auch eine bessere Montageverarbeitbarkeit zu schaffen. Die
folgenden Druckschriften beziehen sich auf die Positionierungs- und
Montageverarbeitbarkeit der Elemente am Rand der Nachweisspule eines
Näherungsschalters.
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Bei dem Näherungsschalter, der in der
japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr.
64-21939 beschrieben ist, ist, um die mechanische Kopplung
zwischen einer Spule (Spulenkörper)
und einem Kern zu gewährleisten
und auch um eine Anbringungsvorrichtung zu schaffen, die eine ausgezeichnete
Verarbeitbarkeit erzielt und die Verformung des Spulenkörpers kleiner
macht, ein elastischer Brückenabschnitt
auf dem Zylinderabschnitt des Spulenkörpers ausgebildet und ein Vorsprung,
der elastisch mit dem Mittelabschnitt des Kerns in Berührung gebracht
wird, an einem Zwischenabschnitt des Brückenabschnitts ausgebildet.
Bei der in der Figur gezeigten Ausführungsform ist es jedoch, da
Zweipunktkontakte zwischen dem Vorsprung des Brückenabschnitts und dem Mittelabschnitt
des Kerns hergestellt werden, nicht möglich, eine koaxiale Struktur
zwischen dem Spulenkörper
und dem Kern zu gewährleisten,
und die Spulenkörperachse
hat die Tendenz, gegenüber
der Kernachse zu kippen. Ferner wird einer hochgenauen Positionierung
in axialer Richtung kein Augenmerk geschenkt.
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In Bezug auf das Montageverfahren
für einen Näherungsschalter
ist in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr.
3-99305 ein
Verfahren offenbart, bei welchem die Flanschfläche eines Spulenkörpers auf
einer flachen Platte angeordnet wird, und dieser mit einem Ferritmagnetkern
(Kern) bedeckt wird, so dass die Flanschfläche des Spulenkörpers und
die Endfläche
des Ferritmagnetkerns auf der gleichen Fläche angeordnet werden. Bei
diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich, die Koaxialität zwischen
dem Spulenkörper
und dem Ferritmagnetkern sicherzustellen, und die Montage verwendet
einen Klebstoff, der mit hohem Volumen angeordnet und dann ge härtet wird,
womit kein Verfahren geschaffen wird, das hohe Produktivität hat.
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Bei dem in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr.
1-152431 beschriebenen Näherungsschalter ist ein Erstreckungsabschnitt,
der sich in Durchmesserrichtung erstreckt, an dem Flansch der Nachweisendenseite
des Spulenkörpers ausgebildet
und ein Stufenabschnitt, der die gleiche Dicke hat wie der Erstreckungsabschnitt,
an der Endfläche
des kernseitigen Schenkelabschnitts (Umfangswandabschnitts) ausgebildet.
Die Endfläche der
Nachweisendseite des Spulenkörpers
und die Endfläche
des kernseitigen Schenkelabschnitts sind also auf der gleichen Fläche angeordnet.
Bei dieser Anordnung ist es jedoch nicht möglich, die Koaxialität des Spulenkörpers und
des Kerns sowie die Koaxialität
des Kerns und des Spulengehäuses
zu gewährleisten.
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Bei keiner der oben erwähnten herkömmlichen
Techniken ist es möglich,
gleichzeitig die wechselseitige Koaxialität zwischen Kern, Spulenkörper und
Spulengehäuse
sowie die Positionierung in deren Axialrichtung mit ausreichend
hoher Genauigkeit zu gewährleisten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
einen Näherungssensor
vom Hochfrequenzschwingungstyp mit kleinen Produktabweichungen in
den Nachweiseigenschaften und mit ausgezeichneter Montageverarbeitbarkeit
wegen kleiner wechselseitiger Lageabweichungen wenigstens eines
Kerns und eines Spulenkörpers,
vorzugsweise mit kleinen wechselseitigen Lageabweichungen zwischen
Teilen, darüber
hinaus, ein Spulengehäuse
eingeschlossen, zu schaffen; einen Nachweisendmodul für diesen
zu schaffen; und ein hierfür
verwendetes Montageverfahren eines Spulenkörpers und eines Kerns zu schaffen.
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Ein Näherungssensor gemäß der vorliegenden
Erfindung weist auf: eine Nachweisspule; eine Nachweisschaltung
mit einer Schwingungsschaltung, welche die Nachweisspule als Schwingkreiselement
enthält;
einen Spulenkörper,
welcher eine hohlzylindrische Spulenwickeltrommel enthält, um welche
ein Leiungsdraht der Nachweisspule gewickelt ist, wobei ein Nachweisseitiger
Flansch an einem nachweisseitigen Ende der Drahtwickeltrommel und
ein schaltungsseitiger Flansch auf dem nachweisschaltungsseitigen
Ende der Drahtwickeltrommel vorgesehen ist; einen Kern aus einem
magnetischen Teil, welcher einen in die Drahtwickeltrommel des Spulenkörpers eingesetzten
Schaft und eine plattenförmige
Basis angeordnet zwischen dem Spulenkörper und der Nachweisschaltung
enthält;
ein zylindrisches Spulengehäuse,
welches den Spulenkörper
und den Kern aufnimmt und einen Boden an dem nachweisseitigen Ende
aufweist; und ein Grundkörpergehäuse, das
auf das Spulengehäuse
gesetzt ist, zur Aufnahme der Nachweisschaltung, wobei die Drahtwickeltrommel
des Spulenkörpers
Vorsprünge enthält, die
zur Mitte von nicht weniger als drei Punkten abragen, die in einem
Bereich, der einen Halbkreis auf dem Umfang der Drahtwickeltrommel überschreitet,
verteilt sind und die mit dem Schaft des Kerns jeweils elastisch
in Berührung
gebracht sind, womit der Spulenkörper
und der Schaft des Kerns koaxial positioniert werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
macht es der elastische Kontakt zwischen den Vorsprüngen des
Spulenkörpers
und dem Schaft des Kerns möglich,
den Spulenkörper
und den Kern koaxial zu positionieren. Es ist bevorzugt, Spulenkörper, Kern
und Grundkörpergehäuse (oder
das an das Grundkörpergehäuse anzusetzende
Spulengehäuse)
allesamt wechselseitig ohne Abweichungen zu positionieren; da jedoch
die Koaxialität
des Spulenkörpers
und des Kerns mehr Einfluss haben auf die Nachweiseigenschaften
des Näherungssensors
als auf die Lagebeziehung zwischen diesen und dem Grundkörpergehäuse, ist
es selbst bei alleiniger Erzielung der Koaxialität möglich, Unterschiede bei den
Nachweiseigenschaften zwischen Produkten auf einen deutlich kleinen
Bereich zu beschränken.
Außerdem
macht es die Kombination allein des Spulenkörpers und des Kerns über einen
elastischen Kontakt möglich,
die Koaxialität
zu erzielen, und dieser lagebestimmte Zustand wird sogar bis zu
der Zeit aufrechterhalten, zu der er mit dem Harz ausgehärtet ist.
Daher wird es möglich,
den Vorgang der Beschichtung mit einem Klebemittel und den Vorgang
des Wartens auf die Härtung,
damit der lagebestimmte Zustand aufrechterhalten wird, zu beseitigen
und folglich eine bessere Montageverarbeitbarkeit zu schaffen.
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Neben einem Näherungsschalter zur Ausgabe
eines Binärsignals,
das dem Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein eines Objektnachweises
entspricht, gehört
zu den Näherungssensoren
hier ein solcher, der ein Analogsignal ausgibt, das der Intensität des Objektnachweises
entspricht, sowie ein Digitalsignal, das durch Kodierung dieses
Signals gebildet ist, sowie solche, die die sich ergebenden Signale,
die gewonnen werden, indem diese einer Signalverarbeitung unterworfen
werden, ausgeben. Die Intensität
des Objektnachweises ändert
sich, wenn sich der Abstand zu einem Objekt, die Größe des Objekts
und das Material des Objekts ändern.
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Dieser Näherungssensor hat vorzugsweise eine
Form, die eine Kraft auf den Schaft des Kerns an Stellen aufgibt,
die längs
der Axialrichtung verteilt sind.
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Hierbei bezieht sich das Aufbringen
einer Kraft auf den Schaft des Kerns an Stellen, die längs der
Axialrichtung verteilt sind, auf einen Fall, wo die Stellen des
Kernschafts, an denen die Kraft aufgebracht wird, auf solche Stellen
verteilt sind, die ein Kippen des Kernschafts zum Spulenkörper auch
bei Aufbringen einer externen Kraft verhindern können, und enthält den Fall,
wo die Anzahl von Stellen, an denen die Kraft aufgebracht wird,
nicht kleiner als zwei ist, neben dem Fall, wo der gesamte Abschnitt mit
einer gewissen Länge
in Axialrichtung des Vorsprunges eine Kraft auf den Kernschaft aufbringt.
Die Orte, an den einen Kraft durch die Vorsprünge aufgebracht wird, können auf
verschiedenen Niveaus angeordnet sein. Es kann eine weitere Anordnung
ausgebildet sein, bei welcher, obwohl die Lage, an der irgendeiner
der Vorsprünge
eine Kraft aufbringt, nur eine einzige Lage ist, eine Kraft auf
den Schaft an nicht weniger als zwei Stellen in der Axialrichtung aufgebracht
wird, wenn nicht weniger als drei Vorsprünge insgesamt betrachtet werden.
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Bei diesem Näherungssensor kann der Kern ferner
eine Umfangswand enthalten, die den Außenrand der Nachweisspule abdeckt,
und der nachweisseitige Flansch des Spulenkörpers und die Innenfläche des
Zylinderabschnitts des Spulengehäuses können aneinander
angepasst sein.
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Der Näherungssensor, der mit dem
Umfangswandabschnitt in dem Kern versehen ist, wird als versiegelter
Typ bezeichnet. Zum Zusammenfügen
werden der Spulenkörper
und das Spulengehäuse
in Bezug auf die Mittelachse und die Vertikalrichtung positioniert.
Der Ausdruck "zusammengefügt" bezieht sich auf
einen Zustand, wo der Zwischenraum so klein ist, dass die Positionierung
erzielt wird, oder einen Zustand, wo zwei Elemente ohne Zwischenraum
aneinandergesetzt werden. Da die Koaxialität zwischen dem Spulengehäuse und
dem Kern bereits erzielt worden ist, wird die Lageanordnung zwischen
dem Kern, dem Spulengehäuse
und dem Grundkörpergehäuse ebenfalls
ohne Abweichungen in der Achse und der Vertikalrichtung erzielt.
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Wenn der nachweisseitige Flansch
des Spulenkörpers über einen
Einfügevorgang
im Spulengehäuse
positioniert werden kann, reicht es aus, dass ein Abschnitt desselben
dem Einfügevorgang
zugeordnet ist. Wenn der rohrförmige
Abschnitt des Spulengehäuses
Zylinderform hat, kann der nachweisseitige Flansch mit einer runden
Form oder einer anderen als einer runden Form eingerichtet sein.
In dem Fall, wo der nachweisseitige Flansch keine runde Form hat,
wird ein Abschnitt, der mit dem umschreibenden Kreis des nachweisseitigen
Flansches zusammenfällt,
an den zylinderförmigen
Abschnitt des Spulengehäuses
angesetzt. In diesem Fall ist der Abschnitt des nachweisseitigen
Flansches, der mit dem Einsetzvorgang in Beziehung steht, auf nicht
weniger als drei Orte verteilt, die einen den Halbkreis desselben überschreitenden
Bereich abdecken.
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Ein solcher Abschnitt, der zu dem
Einsetzvorgang in Beziehung steht, wird beispielsweise durch einen
Arm dargestellt, der in einer solchen Weise angebracht ist, dass
er von dem Umfangsabschnitt des nachweisseitigen Flansches des Spulenkörpers herausragt.
In diesem Fall ist der Umfangswandabschnitt des Kerns so ausgelegt,
dass er einen konkaven Abschnitt mit einer Tiefe hat, die der Dicke des
Arms entspricht, wobei der Arm durch den konkaven Abschnitt verläuft.
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Dieser konkave Abschnitt kann als
Positionierreferenz in der kernaxialen Richtung in Bezug auf den
Spulenkörper
verwendet werden, oder ein Anschlag, welcher verhindert, dass die
Positionierung zwischen dem Spulenkörper und dem Kern, die jeweilige
nachweisseitige Endflächen
als identische Fläche
haben, sich stark gegeneinander versetzen.
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In einem weiteren Aspekt des Näherungssensors
dieser Erfindung ist der schaltungsseitige Flansch des Spulenkörpers an
die Innenfläche
des rohrförmigen
Abschnitts des Spulengehäuses
angesetzt, und er nachweisseitige Flansch des Spulenkörpers kann
auf einen mit Zwischenraum passenden Zustand mit einem Spielraum
zur Innenfläche
des rohrförmigen
Abschnitts des Spulengehäuses
eingerichtet sein.
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In diesem Fall wird der Näherungssensor
als nichtversiegelter Typ, ohne die Umfangswand des Kerns, bezeichnet.
Bei diesem Typ kann, wenn das Grundkörpergehäuse aus Metall besteht, ein
Spulengehäuse
aus Kunstharz im Allgemeinen aus dem Grundkörpergehäuse herausragen, wobei kein
Metallgehäuse
an der Seitenfläche
der Spule angeordnet ist. Da keine Umfangswand bei dem Kern vorhanden
ist, ist es möglich,
den schaltungsseitigen Flansch des Spulenkörpers an das Spulengehäuse anzupassen.
In diesem Fall kann vorgesehen werden, dass auch der nachweisseitige
Flansch des Spulenkörpers
an das Spulengehäuse
angepasst wird; diese Anordnung mach jedoch den Widerstand größer, wenn
der Spulenkörper
in das Spulengehäuse
eingesetzt wird. Der nachweisseitige Flansch wird daher in eine
Form und Größe gebracht,
die einen ausreichenden Zwischenraum zum Spulengehäuse liefern,
so dass es möglich
wird, den Spulenkörper einfach
in das Gehäuse
einzusetzen, und folglich die Montageverarbeitbarkeit zu verbessern.
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Bei dem Näherungssensor wird in diesem Fall
bevorzugt, einen Teil des Außenumfangs
des schaltungsseitigen Flansches dem Einsetzvorgang am Spulengehäuse widmen
zu lassen. So ist es möglich,
einen ausreichenden Zwischenraum zur Spulengehäuseinnenfläche in dem anderen Abschnitt
des Außenumfangs
des schaltungsseitigen Flansches vorzusehen, so das Kunstharz, das
in das Spulengehäuse
eingespritzt wird, durch diesen Zwischenraum in die Nachweisspulenseite
fließen
kann.
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Ein Nachweisendenmodul zur Verwendung in
einem Näherungssensor
gemäß der vorliegenden Erfindung
enthält:
eine Nachweisspule; einen Nachweisschaltungsaufbau, welcher eine
Schwingungsschaltung mit der Nachweisspule als Schwingkreiselement
enthält;
einen Spulenkörper,
der eine hohlzylindrische Drahtwickeltrommel, um welche ein Leitungsdraht
der Nachweisspule gewickelt ist, einen an dem nachweisseitigen Ende
der Drahtwickeltrommel vorgesehenen nachweisseitigen Flansch sowie
einen schaltungsseitigen Flansch, der an dem nachweisschaltungsseitigen
Ende der Drahtwickeltrommel vorgesehen ist, enthält; und einen Kern aus einem
magnetischen Teil, welcher einen in die Drahtwickeltrommel des Spulenkörpers eingeführten Schaft sowie
eine zwischen dem Spulenkörper
und der Nachweisschaltung angeordnete plattenförmige Basis enthält; ein
zylindrisches Spulengehäuse,
das den Spulenkörper
und den Kern aufnimmt und einen Boden an dem nachweisseitigen Ende
aufweist, wobei die Elemente integriert darin ausgebildet sind.
Die Drahtwickeltrommel des Spulenkörpers enthält Vorsprünge, die zur Mitte von nicht
weniger drei Punkten abragen, die in einem Bereich, der einen Halbkreis auf
dem Umfang der Drahtwickeltrommel übersteigt, verteilt sind und
elastisch mit dem Schaft des Kerns in Berührung gebracht werden, wodurch
sie den Spulenkörper
und den Schaft des Kerns koaxial positionieren. Der Nachweisschaltungsaufbau
ist so ausgelegt, dass er nach außen ein Signal mit einer bestimmten
Form, die dem Schwingungszustand der Schwingungsschaltung entspricht,
als Objektnachweissignal des Näherungssenors
ausgibt.
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Gemäß diesem Nachweisendmodul wird,
da die Koaxialität
zwischen dem Spulenkörper
und dem Kern hoch ist, die Notwendigkeit von Einstellungen der Nachweischarakteristik
der Schaltung entsprechend kleiner und die Anwendung desselben ermöglicht es,
den Schaltungsaufbau des Näherungssensors
zu vereinfachen und dessen Produktivität zu verbessern. Der Nachweisendenmodul
dieses Typs kann vorzugsweise unabhängig als ein Teil zur Verwendung
für die
Herstellung des Näherungssensors vermarktet
werden.
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Ein Spulenkörper und ein Kern zur Verwendung
in dem Näherungssensor
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann über
die folgenden Schritte unter Verwendung einer Montagebasis mit einer
Referenzfläche
und eines Führungsstifts,
der sich hin- und hergehend durch die Montagebasis bewegen kann, montiert
werden. In einem ersten Schritt wird der von der Montagebasis abrangende
Führungsstift
in die Drahtwickeltrommel des Spulenkörpers so eingeführt, dass
der nachweisseitige Flansch des Spulenkörpers zu der Referenzfläche der
Montagebasis gerichtet ist. In einem zweiten Schritt wird der Führungsstift
aus dem Spulenkörper
herausgezogen, während
der nachweisseitige Flansch des Spulenkörpers mit der Referenzfläche der
Montagebasis in Berührung
gebracht wird, und außerdem
wird der Schaft des Kerns in den Spulenkörper anstelle des Führungsstifts
eingeführt.
In einem dritten Vorgang wird eine Relativlage des Spulenkörpers und
den Kerns bestimmt, indem die nachweisseitige Endfläche des
Kerns mit der Referenzfläche
der Montagebasis in Berührung
gebracht wird.
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Gemäß diesem Verfahren kann die
Montage ausgeführt
werden, indem die Endfläche
des Spulenkörpers
und die Endfläche
des Kerns einfach auf der gleichen Ebene ausgerichtet werden. Außerdem macht
es die Anwendung des Führungsstifts
möglich,
den Schaft des Kerns einfach in den Spulenkörper einzusetzen ohne dass
Abplatzer oder Abrieb am Kernschaft verursacht werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Näherungssensor gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Spulenkörper zeigt;
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3 ist
eine perspektivische Schnittansicht des Spulenkörpers;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Kerns;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, wo der Spulenkörper und
der Kern vereinigt sind;
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6 veranschaulicht
einen Zustand, wo der Spulenkörper
und der Kern in einem Spulengehäuse
aufgenommen sind, wobei eine Bodenfläche des Spulenkörpers entfernt
ist;
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7(1) bis 7(5) veranschaulichen ein Verfahren der
Montage des Spulenkörpers
und des Kerns;
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8 veranschaulicht
eine Anordnung von Elementen in der Umgebung einer Nachweisspule
in einem Näherungssensor
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht eines Spulenkörpers;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht eines Kerns;
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11 veranschaulicht
einen Zustand, wo der Spulenkörper
und der Kern vereinigt sind;
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12 zeigt
einen Zustand, wo der Spulenkörper
und der Kern in einem Spulengehäuse
aufgenommen sind, wobei die Bodenfläche des Spulengehäuses entfernt
ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
einen Querschnitt eines säulenförmigen Näherungssensors 100,
der eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist. Eine Nachweisspule 1 ist
mit einem Leitungsdraht mit einer Nachweisschaltung verbunden, die
auf einem Substrat eines Nachweisschaltungsaufbaus 2 angebracht ist.
Die Nachweisschaltung enthält
eine Schwingungsschaltung mit der Nachweisspule als einem Schwingkreiselement.
Die Nachweisspule 1 ist um einen Spulenkörper 3 gewickelt.
Die Nachweisspule 1 und der Spulenkörper 3 sind mit Ausnahme
von deren Nachweisseite (der linken Seite in der Figur) von einem
Kern 4 umgeben. Das heißt, dieser Näherungssensor 100 ist
von einem versiegelten Typ, bei welchem der Kern 4 ferner
die umfangsseitige Fläche der
Nachweisspule 1 abdeckt. Die Nachweisspule 1, der
Spulenkörper 3 und
der Kern 4 sind in einem zylindrischen Spulengehäuse 5 mit
einem Boden, das ein Kunststoffformprodukt ist, aufgenommen, und
die Nachweisseiten derselben sind mit einer Bodenfläche 51 des
Spulengehäuses 5 abgedeckt.
Außerdem ist
ein Metallring 52 mit L-Form im Querschnitt am Außenrand
auf Seiten der Bodenfläche 51 des
Spulengehäuses 5 vorgesehen.
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Das Spulengehäuse ist in ein Grundkörpergehäuse 6 aus
Metall eingepresst, wobei Gewinde an dessen Außenrand vorgesehen sind, so
dass der Ring 52 gegen die Endfläche der Nachweisseite des Grundkörpergehäuses 6 zur
Anlage kommt.
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Bei diesem Näherungssensor 100 gibt
der Nachweisschaltungsaufbau 2 ein Signal mit einer festen
Form in Übereinstimmung
mit dem Schwingungszustand der darauf angebrachten Schwingungsschaltung
als Objektnachweissignal aus. Ein Ausgangsschaltungsaufbau 7,
welcher mit Erhalt des Objektnachtweissignals das Signal in ein
Ausgangssignal mit geeigneter Form umwandelt und das sich ergebende
Signal aus dem Näherungssensor
ausgibt, ist vorgesehen, indem ein Montagesubstrat, das sich von
demjenigen des Nachweisschaltungsaufbaus 2 unterscheidet,
verwendet wird. Der Nachweisschaltungsaufbau 2 und der
Ausgangsschaltungsaufbau 7 sind miteinander über ein
flexibles Substrat 8 verbunden. Der Ausgangsschaltungsaufbau 7 wird
durch eine Schnurschelle, die in das Grundkörpergehäuse 6 presseingesetzt
ist, geklemmt und gehaltert. Ein Teil des Ausgangsschaltungsaufbaus 7 ragt
aus der Schnurschelle 9 heraus, und ein Leitungsdraht einer
Kabelschnur 10 ist damit verlötet. Der verlötete Abschnitt
wird durch einen Protektor 11 geschützt, der durch Kunststoffguss
in einer solchen Weise geformt ist, dass er den entsprechenden Abschnitt
begräbt.
Der hohle Abschnitt im Inneren des Grundkörpergehäuses 6 ist mit Kunstharz ausgefüllt.
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Das Spulengehäuse 5, die Nachweisspule 1, der
Spulenkörper 3 und
der darin aufgenommene Kern 4 sowie der Nachweisschaltungsaufbau 2 werden
zu einem Nachweisendmodul durch verfestigen des Inneren des Spulengehäuses 5 mit
einem primären
Einspritzharz integriert, bevor das flexible Substrat 8 mit
dem Nachweisschaltungsaufbau 2 verbunden wird. Wenn ein
Hochfrequenzschwingungsstrom in die Nachweisspule 1 fließt, wird
in ihrer Umgebung ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, wodurch ein Wirbelstrom
in dem Ring 52 des Spulengehäuses 5 erzeugt wird.
Das durch diesen Wirbelstrom erzeugte Magnetfeld verhindert, dass
ein Magnetfeld der Nachweisspule außerhalb des Rings 52 erzeugt
wird, mit dem Ergebnis, dass kein Wirbelstrom der in dem Grundkörpergehäuse 6 erzeugt
wird. Daher gibt es kaum eine Änderung
der Nachweischarakeristik vor und nach Anbringung des Grundkörpergehäuses 6. Dementsprechend
macht es der Nachweisendmodul möglich,
die abschließende
Nachweischarakteristik in seinem am Grundkörpergehäuse 6 unangebrachten
Zustand zu justieren. Wegen dieses Vorteils kann dieser Nachweisendmodul
geeignet als unabhängiges
Zwischenprodukt vermarktet werden.
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Es erfolgt nun eine kurze Beschreibung
der Montagevorgänge
nach Ausbildung des Nachweisendmoduls. Der Ausgangsschaltungsaufbau 7 wird mit
dem Nachweisschaltungaufbau 2 über das flexible Substrat 8 verbunden.
Das Spulengehäuse 5 wird in
das Grundgehäuse 6 presseingesetzt.
Die Schnurschelle 9 wird in das Grundkörpergehäuse 6 presseingesetzt,
und es wird auch der Ausgangsschaltungsaufbau 7 durch die
Schnurschelle über
Heissverstemmung befestigt. Danach wird der hohle Teil des Grundkörpergehäuses mit
Kunstharz gefüllt,
das durch ein in der Schnurschelle 9 ausgebildetes Loch zugeführt wird,
und das Harz gehärtet.
Nachfolgend wird die Kabelschnur 10 verlötet und
der Protektor 11 gegossen, so dass ein Näherungssensor 10 fertiggestellt
ist.
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2 ist
ein perspektivische Ansicht des Spulenkörpers 3 und 3 eines perspektivische Ansicht, die seinen
Querschnitt zeigt. Der Spulenkörper 3 enthält: eine
zylindrische Drahwickeltrommel 1, um welche der Leitungsdraht
der Nachweisspule 1 gewickelt ist, einen nachweisseitigen
Flansch 32, der an dem nachweisseitigen Endabschnitt der
Drahtwickeltrommel 31 vorgesehen ist, und einen schaltungsseitigen
Flansch 33, der an dem nachweisschaltungsseitigen Endabschnitt
der Drahtwickeltrommel 31 vorgesehen ist. Ein Schaltungssicherungsstift 34 ist
an dem schaltungsseitigen Flansch 33 vorgesehen, und das
Substrat des Nachweisschaltungsaufbaus ist mit dem Schaltungssicherungsstift 34 verlötet und
daran befestigt. Der Spulenkörper 3 ist
gänzlich
einstöckig
geformt aus Kunstharz, ausgenommen dass der metallerne Schaltungssicherungsstift 34 eingegossen
ist.
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Die Drahtwickeltrommel 31 ist
mit Nuten zur Ausrichtung des Leitungsdrahts der Nachweisspule 1 und
der Anfangswicklung des Leitungsdrahts versehen. Außerdem sind
Vorsprünge 35 an
drei Punkten vorgesehen, die in gleichem Abstand voneinander auf
dem Umfang der Drahtwickeltrommel 31 angeordnet sind und
jeweils zur Mittelachse des Spulenkörpers 3 hin abragen.
Jeder der Vorsprünge 35 hat die
Form einer gekrümmten
Wand, die in einer solchen Weise abragt, dass sie sich an einem
Abschnitt 35a auf der Nachweisseite von der ungefähren Mitte in
der Axialrichtung des Spulenkörpers 3 einwärts krümmt, wobei
ihr Ende auf der Nachweisseite ein freies Ende 35b bildet,
das nicht reguliert ist, so dass der Vorsprung 35 (insbesondere
sein nachweisseitiger Abschnitt 35a) sich leicht elastisch
verformen lässt.
Jeder der Vorsprünge 35 bildet
eine geneigte Fläche,
die in Bezug auf die Mittelachse des Spulenkörpers 3 an einem Abschnitt 35c auf
der Schaltungsseite von ungefähr
der Mitte in der Axialrichtung des Spulenkörpers 3 kippt, so
dass der nachweisseitige Abschnitt 35a des Vorsprungs 35 mit
der Innenfläche
der übrigen
Drahtwinkeltrommel 31, die eine Zylinderform ausbildet,
verbunden ist.
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Vom Außenrand des nachweisseitigen
Flansches 32 ausgehend sind Arme 36 in einer solchen Weise
vorgesehen, dass sie in vier Richtungen unter gleichem Abstand abragen.
Die Mitte des Kreises, welcher die Spitzen der Arme 36 umschreibt,
fällt mit der
Mittelachse (der Mittelachse der Drahtwickeltrommel 31, d.h.,
der Mittelachse der Nachweisspule 1) des Spulenkörpers 3 zusammen.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Kern 4 zeigt. Der
Kern 4 enthält:
einen Schaft 41, der in die Drahtwickeltrommel 31 des
Spulenkörpers 3 einzuführen ist;
eine plattenförmige
Basis 42, die zwischen dem Spulenkörper 3 und dem Nachweisschaltungsaufbau 2 angeordnet
ist; sowie zwei Umfangswände 43,
die den Außenrand
der Nachweisspule 1 abdecken. Der Kern 4 besteht
aus Ferrit. Die Endfläche
des Schafts 41 und die Endfläche einer jeden Umfangswand 43 sind
auf der gleichen Fläche angeordnet.
Konkave Abschnitte 44, durch welche die Arme 36 des
Spulenkörpers 3 verlaufen,
sind in dem nachweisseitigen Endabschnitt der Umfangswand 43 ausgebildet.
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5 zeigt
eine Zustand, in dem der Spulenkörper 3 mit
dem Kern 4 vereinigt ist. Vor der Vereinigung dieser Elemente
wird zur Ausbildung einer Nachweisspule 1 ein Leitungsdraht
um den Spulenkörper 3 gewickelt.
Der Schaft 41 des Kerns 4 wird so in den Spulenkörper 3 eingesetzt,
dass die Schaltungssicherungsstifte 34 des Spulenkörpers 3 aus den
Zwischenräumen
zwischen den Umfangswänden 43 und
den entsprechenden zurückgesetzten Abschnitten
der Basis 42 herausragen.
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Der in die drei Vorsprünge 35 des
Spulenkörpers 3 eingeschriebene
Kreis ist mit der Mittelachse des Spulenkörpers 3 koaxial, und
sein Durchmesser ist so eingerichtet, dass er geringfügig kleiner
als der Durchmesser des Schafts 41 des Kerns 4 an
dem Abschnitt 35a ist, verglichen mit der Nachbarschaft der
Mitte der Axialrichtung des Spulenkörpers 3. Andererseits
nimmt der Durchmesser des in die drei Vorsprünge 35 eingeschriebenen
Kreises an dem Abschnitt 35c (geneigte Fläche) auf
der Schaltungsseite aus der Nachbarschaft der Mitte in axialer Richtung
des Spulenkörpers 3 zur
Schaltungsseite hin auf einen Durchmesser allmählich zu, der größer als
der Durchmesser des Schafts 41 des Kerns 4 ist.
Demgemäß befindet
sich der Schaft
41 des Kerns 4 in einem fest eingesetzten
Zustand, wobei die Vorsprünge 35 des
Spulenkörpers 3 elastisch
nach außen
verformt werden; da die Vorsprünge 35 eine
Kraft auf den Schaft 41 gleichmäßig aus drei Richtungen unter gleichem
Abstand aufbringen, werden also der Spulenkörper 3 und der Kern 4 koaxial
positioniert. Ferner bringen die Vorsprünge 35 eine Kraft
auf den Schaft 41 aus dem gesamten Abschnitt 35a auf
der Nachweisseite aus der Nachbarschaft der Mitte in axialer Richtung
des Spulenkörpers 3 auf,
so dass es möglich
ist, zu verhindern, dass die Achse des Spulenkörpers 3 und die Achse
des Kerns 4 in Bezug aufeinander kippen.
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Die Montage wird in einer solchen
Weise durchgeführt,
dass die nachweisseitige Endfläche des
Spulenkörpers 3 und
die nachweisseitigen Endflächen
der Umfangswände 43 des
Kerns 4 in der gleichen Ebene angeordnet werden. Außerdem wird die
Tiefe eine jeden der konkaven Abschnitte 44 der Umfangswände 43 so
eingestellt, dass sie die gleiche wie die Dicke eines jeden der
Arme 36 des Spulenkörpers 3 ist,
oder so, dass sie geringfügig
größer als deren
Dicke ist; daher ist es nach dem Zusammenführen des Spulenkörpers 3 und
des Kerns 4 auch dann, wenn eine unnötige Kraft von außen darauf aufgebracht
wird, bevor sie mit Harz verfestigt sind, möglich zu verhindern, dass sich
der Spulenkörper 3 in
Bezug auf den Kern 4 zur Schaltungsseite hin verschiebt.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die
Positionierung in der Axialrichtung nicht durch Anordnen der nachweisseitige
Endfläche
des nachweisseitigen Flansches 32 und der nachweisseitigen
Endflächen der
Umfangswände 43 in
der gleichen Ebene durchgeführt
zu werden braucht, sondern auch durchgeführt werden kann, indem die
Arme 36 mit den konkaven Abschnitten 44 in Berührung gebracht
werden.
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6 zeigt
einen Zustand, in dem der Spulenkörper 3 und der Kern 4 in
dem Spulengehäuse 5 aufgenommen
sind, wobei die Bodenfläche 51 des Spulengehäuses 5 nicht
gezeigt ist. Die Spitze eines jeden der vier Arme 36 des
Spulenkörpers
ist gegen die Innenfläche
des zylindrischen Spulengehäuses 5 gesetzt.
Die nachweisseitige Endfläche
des Spulenkörpers 3 und
die nachweisseitige Endfläche
des Kerns 4 liegen gegen die Innefläche der Bodenfläche 51 des
Spulengehäuses 5 an.
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Mit dem oben beschriebenen Aufbau
sind das Grundkörpergehäuse 6,
das Spulengehäuse 5, der
Spulenkörper 3 und
der Kern 4 mit hoher Genauigkeit wechselseitig positioniert.
Im Einzelnen ist das Spulengehäuse 5 in
das Grundkörpergehäuse 6 so presseingepasst,
dass es koaxial angeordnet ist, und auch in der Axialrichtung positioniert
indem die nachweisseitige Endfläche
des Grundkörpergehäuses 6 und
der Ring 52 des Spulengehäuses 5 gegeneinander
anliegen. Der Spulenkörper 3 ist
koaxial zum Gehäuse 5 angeordnet,
indem die Arme 36 gegen die Innenfläche des Spulengehäuses 5 gesetzt
werden, und ist auch in der Axialrichtung positioniert, indem die
nachweisseitige Endfläche
des Spulenkörpers 3 gegen
die Bodenfläche 51 anliegt.
Der Kern 4 ist koaxial zum Spulenkörper 3 angeordnet,
indem die drei Vorsprünge 35 unter
elastischer Verformung aus drei Richtungen mit dem Schaft 41 in
Berührung
gebracht werden, und diese beiden Elemente werden so montiert, dass
der nachweisseitigen Endflächen
in der gleichen Ebene liegen und damit in axialer Richtung positioniert.
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Unter Bezug auf die 7(1) bis 7(5) erfolgt nun eine Beschreibung eines
Montageverfahrens für den
Spulenkörper 3 und
den Kern 4. Bei dieser Montage werden eine Montagebasis 71,
deren obere Fläche
als Referenzebene 72 dient, und ein Führungsstift 73, der
in ein in der Montagebasis 71 vorgesehenes Loch eindringt
und sich in der vertikalen Richtung (in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung)
in Bezug auf die Referenzfläche 72 der
Montagebasis 71 hin und herbewegt, verwendet. Der Durchmesser
des Führungsstifts 73 ist
so ausgelegt, dass er geringfügig größer als
der Durchmesser des Schafts 41 des Kerns 4 ist.
Wie in 7(1) gezeigt, wird bei der
Referenzebene 72 der Montagebasis 71 zugekehrtem nachweisseitigem
Flansch 32 des Spulenkörpers 3 der
aus der Montagebasis 71 abragende Führungsstift 73 in
die Drahtwickeltrommel 31 des Spulenkörpers 3 eingeführt.
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Wie in 7(2) gezeigt,
wird der Kern 4 als nächstes
durch eine Unterdruckspannvorrichtung 74 gehalten und über dem
Spulenkörper 3 angeordnet. Dann
wird der Führungsstift 73 abgesenkt,
damit er sich aus dem Spulenkörper 3 zurückzieht
und der Schaft 41 des Kerns 4 wird in den Spulenkörper 3 im Austausch
gegen den Führungsstift 73 eingesetzt. Mit
dieser Vorgehensweise ist es, da der Führungsstift 73, der
einen Durchmesser hat, der größer als der
Durchmesser des Schafts 41 des Kerns 4 ist, bereits
gegen die drei Vorsprünge 35 des
Spulenkörpers 3 gedrückt worden
ist, und diese aufgeweitet hat, für den Schaft 41 nicht
erforderlich, dass er die Vorsprünge 35 weiter
drückt
und aufweitet. Demgemäß ist bei
der Einführung
des Schafts 41 die Gefahr geringer, dass infolge eines
Abriebs an der Oberfläche
des Schafts 41 Späne
entstehen oder Staub erzeugt wird. Die geneigte Fläche eines
jeden Vorsprungs 35 des Spulenkörpers 3 führt hierbei
die Einführung
des Schafts 41.
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7(3) zeigt
einen Zustand, in dem das Einführen
des von der Unterdruckspannvorrichtung 74 gehaltenen Kerns 4 abgeschlossen
ist. Die Spitze des Führungsstifts 73 ist
auf das gleiche Niveau wie die Referenzfläche 72 oder ein tieferes
Niveau als die Referenzfläche 72 abgesenkt
worden, und der Kern 4 ist nicht mit der Referenzfläche 72 der
Montagebasis 71 in Berührung
gebracht worden, so dass ein Zwischenraum zwischen der nachweisseitigen
Endfläche
(dem unteren Ende) des Kerns 4 und der Referenzfläche 72 besteht.
Dieser Zwischenraum wird bereitgestellt, um zu verhindern, dass
der Kern 4 gegen die Referenzfläche 72 stößt und beschädigt wird. Die
Unterdruckspannvorrichtung 74 wird hierbei aus dem Kern 4 herausgenommen,
der in einen in 7(4) gezeigten Zustand
zu setzen ist, und wie in 7(5) gezeigt,
wird der Kern 4 schließlich
durch einen Drücker 75 in
den Spulenkörper 3 gedrückt, bis die
Endfläche
der Umfangswand 43 des Kerns 4 mit der Referenzfläche 72 in
Berührung
kommt, so dass die Endfläche
des Spulenkörpers 3 und
die Endfläche
des Kerns 4 in der gleichen Ebene angeordnet werden. Die
mit dem Drücker 75 auf
den Kern 4 gegebene Druckkraft wird durch eine an dem Drücker 75 angebrachte
Feder 76 auf ein solches Maß gesteuert, dass der Kern 4 nicht
beschädigt
wird. Es werden mehrere Arten von Stärken (Druckkräfte des Drückers 75)
dieser Feder 76 bereitgestellt, wobei eine optimale nach
Maßgabe
der Größen und
dergleichen des entsprechenden Spulenkörpers 3 und entsprechenden
Kerns 4 ausgewählt
wird. Mit den oben beschriebenen Vorgängen ist es möglich, eine Montage
des Spulenkörpers 3 und
des Kerns 4 zu erzielen, mit der sie mit hoher Genauigkeit
positioniert werden.
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Als nächstes erfolgt eine Beschreibung
einer Ausführungsorm
eines unversiegelten Typs von Näherungssensor 200. 8 zeigt eine Anordnung von Elementen
eines Näherungssensors 200 vom
unversiegelten Typ um die Nachweisspule herum. 8 zeigt eine Nachweisspule 101,
einen Spulenkörper 103,
einen Kern 104, ein Spulengehäuse 105, einen Ring 152 und
ein Grundkörpergehäuse 106 als
die Elemente. Anders als der versiegelte Typ von Näherungssensor,
wie er in 1 gezeigt
ist, hat der ungesiegelte Typ von Näherungssensor die Merkmale, dass
der Kern 104 nicht den Außenrand der Nachweisspule 101 abdeckt
(keine Umfangswände
des Kerns) und dass der Abschnitt des Spulengehäuses 105, der die
Nachweisspule und den Kern 104 aufnimmt, von dem Grundkörpergehäuse 106 abragt.
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9 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Spulenkörpers 103. Ähnlich dem
in 2 gezeigten Spulenkörper 3 ent hält der Spulenkörper 103 eine
Drahwickeltrommel 131, einen nachweis-seitigen Flansch 133,
eine schaltungsseitigen Flansch 133 sowie einen Schaltungssicherungsstift 134,
wobei Vorsprünge 135 an
der Drahtwickeltrommel 131 ausgebildet sind. Anders jedoch
als der in 2 gezeigte
Spulenkörper 3 hat
der Spulenkörper 103 einen
solchen Aufbau, dass keine Arme an dem nachweisseitigen Flansch 132 ausgebildet
sind und konvexe Abschnitte 136 an drei Abschnitten des
Außenrands
des schaltungsseitigen Flansches 133 ausgebildet sind.
Der Durchmesser eines Kreises, der die Spitzen der konvexen Abschnitte 136 umschreibt,
bildet den größten Durchmesser
des Spulenkörpers 103,
wobei die konvexen Abschnitte 136 an der Innenfläche des
zylindrischen Abschnitts des Spulengehäuses 105 eingepasst
sind. Der Durchmesser des nachweisseitigen Flansches 132 ist
kleiner als der Maximaldurchmesser, der durch die konvexen Abschnitte 136 gebildet
wird.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Kern 104 zeigt. Ähnlich dem
in 4 gezeigten Kern 4 enthält der Kern 104 einen
Schaft 141 und eine Basis 142, enthält aber
keine Umfangswände.
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11 zeigt
einen Zustand, in dem der Spulenkörper 103 mit dem Kern 104 vereinigt
ist. Der Durchmesser des schaltungsseitigen Flansches 133, von
welchem der konvexe Abschnitt 136 des Spulenkörpers 103 beseitigt
ist, ist ungefähr
der gleiche wie der Durchmesser der Basis 142 des Kerns 104. Ähnlich zu
dem unter Bezug auf 5 beschriebenen Aufbau
sind der Spulenkörper 103 und
der Kern 104 so koaxial zueinander angeordnet, dass es
möglich ist
zu verhindern, dass die Achse des Spulenkörpers 103 und die
Achse des Kerns 104 in Bezug aufeinander kippen. Die nachweisseitige
Endfläche
des Spulenkörpers 103 und
die Endfläche
des Schafts 141 des Kerns 104 sind so zusammengefügt, dass
sie in der gleichen Ebene angeordnet sind.
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12 zeigt
einen Zustand, in dem der Spulenkörper 103 und der Kern 104 in
dem Spulengehäuse 105 aufgenommen
sind, wobei die Bodenfläche 151 des
Spulengehäuses 105 entfernt
ist. Wenngleich in dieser Figur nicht gezeigt, sind die drei konvexen
Abschnitte 136 des Spulenkörpers 103 an die Innenfläche des
Spulengehäuses 105 angesetzt.
Die nachweisseitige Endfläche
des Spulenkörpers 103 und
die nachweisseitige Endfläche
des Kerns 104 sind gegen die Innenfläche der Bodenfläche 151 des Spulengehäuses 105 angelegt.
Wie in der Figur gezeigt, ist es, das ein Zwischenraum zwischen
dem Außenumfang
des nachweisseitigen Flansches 132 und der Innenfläche des
Spulengehäuses 105 besteht,
ohne Schwierigkeiten möglich,
den Spulenkörper 103 und
den Kern 104 in das Spulengehäuse 105 einzusetzen.
Außerdem
ist ein Zwischenraum zwischen dem Außenumfang des schaltungsseitigen Flansches 133 und
der Innenfläche
des Spulengehäuses 105 an
einem von den konvexen Abschnitten 136 verschiedenen Abschnitt
vorhanden; es kann also ein primäres
Einspritzharz durch diesen Zwischenraum zur Nachweisendenseite fließen.
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Eine ähnliche Vorrichtung wie die
in 6 gezeigte wird auch
zur Montage des Spulenkörpers 103 und
des Kerns 104 verwendet. Da jedoch keine Umfangswände bei
dem Kern 104 vorhanden, ist es nicht möglich, das Ende der Umfangswand
mit der Referenzfläche 72 in
Berührung
zu bringen; daher wird in den 7(3) , 7(4) und 7(5) gezeigten
Zuständen
die Höhe
der Endfläche
des Führungsstifts 73 vorab
auf das gleiche Niveau wie die Höhe
der Referenzfläche 72 eingestellt
und in dem in 7(5) gezeigten Zustand
das Ende des Schafts 141 mit dem Ende des Führungsstifts
in Berührung
gebracht, so dass die Positionierung in der Axialrichtung durchgeführt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden der Spulenkörper
und der Kern so positioniert, dass sie koaxial zueinander an geordnet
sind, so dass es möglich
ist, eine ausgezeichnete Montageverarbeitbarkeit zu schaffen.