DE69202181T2 - Verfahren zum Einbetten des Innenraumes eines elektrischen Apparates, so wie einen Näherungssensor, in Harz und entsprechender elektrischer Apparat. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um die im Innern des Gehäuses eines elektrischen Gerätes, wie zum Beispiel eines Annäherungsdetektors, enthaltenen Bauteile in Harz einzubetten.
• Die Erfindung betrifft auch ein elektrisches Gerät mit einem zur Aufnahme von elektrischen Bauteilen, insbesondere eines Annäherungsdetektors, geeigneten Gehäuse, in welchem an einem Gehäuseende eine empfindliche Sonde angebracht ist, während das andere Gehäuseende isolierte, elektrisch leitende Anschlußmittel aufnehmen soll, um den Detektor mit Spannung zu versorgen und seine Ausgangssignale zu übertragen. Im Innern des Gehäuses werden besagte Bauteile in erhärtetes Isolierharz eingebettet, welches sie ruhigstellt und welches mechanisch an der Innenwand des Gehäuses haftet.
• Das Einspritzen von härtbarem Material zielt auf höchste Zuverlässigkeit ab, dadurch daß die Geräte gegen Stöße oder Schwingungen unempfindlich gemacht, die Bauteile galvanisch isoliert und vollständig vor flüssigen bzw. atmosphärischen Umwelteinflüssen geschützt werden.
• Ein nach dem Dokument FR-A-2 648 745 bekanntes Harzfüllungsverfahren beruht auf dem Zentrifugierungseffekt. Laut diesem Verfahren wird das elektrische Gerät exzentrisch an einem Zentrifugierrotor befestigt, wobei am Gerätegehäuse ein Einspritzorgan angeschlossen wird, welches eine Einfülleitung, die das Gehäuse mit einem Bereich im Zentrum des Rotors verbindet, aufweist. Danach wird der Rotor in Umdrehung versetzt, um eine bestimmte Menge von flüssigem Harz durch Zentrifugierung über die Einfülleitung vom zentralen Bereich ins Innere des Gehäuses zu befördern, wobei die im Gehäuse enthaltene Luft durch Öffnungen entweicht, durch welche das Harz nicht austreten kann. Die Umdrehung wird spürbar bis zum Erstarren des Harzes aufrechterhalten. Die Harzzentrifugierung ergibt befriedigende Ergebnisse, jedoch soll ihr Einsatz vereinfacht und rationalisiert werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die Anforderungen an Güte und Zuverlässigkeit der Endprodukte mit der Zielsetzung einer einfachen Herstellung und eines schnellen Abfüllvorgangs zu vereinbaren.
• Sie zielt auch auf die besondere Kennzeichnung des Produktes in Bezug auf den Einsatz des Verfahrens ab.
• Um die im Gehäuse enthaltenen Bauteile eines elektrischen Gerätes in Harz einzubetten, wird erfindungsgemäß folgendermaßen verfahren:
• a) das Gerät wird exzentrisch an einem Zentrifugierrotor befestigt, wobei am Gerätegehäuse ein Einspritz- und Austrittsorgan angeschlossen wird, welches eine Einfülleitung zur Verbindung des Gehäuses mit dem zentralen Rotorbereich, und eine Austrittsleitung zur Verbindung des Innenraums des Gehäuses mit einer Austrittskammer, aufweist.
• b) der Rotor wird in Umdrehung versetzt, um durch Zentrifugierung eine bestimmte Menge flüssigen Harzes durch die Einfülleitung hindurch vom zentralen Bereich ins Innere des Gehäuses zu befördern, wobei die Luft durch die Austrittsleitung aus dem Gehäuse entweicht, und die Umdrehung wird spürbar bis zum Erstarren des Harzes aufrechterhalten.
• Beim Zentrifugieren dringt das Harz in das Gehäuse ein und begibt sich in den von der Achse des Zentrifugierrotors am meisten entfernten Teil des Gehäuses. Die Luft wird somit zur Achse, also gegen die Austrittsleitung der Einspritzvorrichtung, gedrängt und kann somit ohne nennenswerten Widerstand entweichen.
• Die Erfindung ermöglicht somit eine sehr hohe Abfüllgeschwindigkeit und sorgt gleichzeitig für eine schnelle und wirksame Entlüftung.
• Das Einspritz- und Austrittsorgan wird vorzüglich durch eine einzige Einspritzvorrichtung gebildet, welche eine Einfüll- und eine Austrittsleitung besitzt und durch eine einzige Öffnung in das Gehäuse eingeführt wird. Diese einzige Einspritzvorrichtung ist vorzüglich eine abschneidbare Pipette. Die Einsatzbedingungen des Verfahrens sind vorzüglich so, daß das Harz das Innere des Gehäuses vollständig auffüllt und bis zur Austrittsleitung vordringt.
• Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist das elektrische Gerät von dem am Anfang angegebenen Typ dadurch gekennzeichnet, daß eine im Gerätegehäuse für die Harzeinfüllung und den Luftaustritt während der Herstellung vorgesehe Öffnung nach Einsatz des Verfahrens eine sichtbare Harzoberfläche mit zwei Harzflußansätzen, d.h. einem Einlauf- und einem Auslaufansatz, aufweist.
• Andere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus nachfolgender Beschreibung anhand von die Einsatzmöglichkeiten nicht ausschöpfenden Beispielen hervor.
• Bei den beigefügten Zeichnungen zeigen:
• - Fig.1 bis 3 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Annäherungsdetektor in verschiedenen Phasen des Verfahrens.
• - Fig. 4 einen in großem Maßstab dargestellten Schnitt durch die Einspritzvorrichtung von Fig. 2, vor deren Einbau.
• - Fig. 5 und 6 Ausschnittzeichnungen analog zu Fig. 4, nach Einbau der Einspritzvorrichtung in das Gerät, bzw. nach Füllung des Gerätes mit Harz.
• - Fig. 7 eine Drnufsicfit auf ein Detail des mit Harz gefüllten elektrischen Gerätes.
• - Fig.er 8 und 9 Schnitte analog zu Fig. 1 mit zwei Varianten von erfindungsgemäßen Detektoren.
• Auf den Fig.ern 1, 8 und 9 werden erfindungsgemäße elektrische Geräte anhand des die Einsatzmöglichkeiten nicht ausschöpfenden Beispiels von induktiven Annäherungsdetektoren dargestellt.
• Ein auf Fig. 1 im Zustand vor dem Füllen mit Harz gezeigter erster Detektortyp 1 besitzt ein zylindrisches Futteral 2 mit Achse X-X', sowie eine durch Verbindung einer Spulensonde 4 und einer mit Bauteilen 6 bestückten gedruckten Schaltung 5 gebildete elektronische Vorrichtung 3. Diese Verbindung erfolgt hier mit Hilfe einer geeigneten Harzmasse 7, welche gleichzeitig für den mechanische Zusammenhalt zwischen den vorherigen Elementen 4, 5 und dem mit dem Aufsatz 9 versehenen Endstück 8 sorgt. Das Endstück 8 trägt die Sonde 4, und seine Vorderwand bildet gleichzeitig den Verschluß an einem Ende 10 des Futterals.
• Ein am gegenüberliegenden Ende 2a des Futterals angebrachter Stopfen 11 besitzt einen in das Ende 2a des Futterals eingepaßten inneren Aufsatz 12, sowie eine spürbar zylindrische durchgehende Öffnung 14. Der Stopfen 11 besitzt zudem eine zentrale Öffnung 16, durch welche der Mantel 17 eines elektrischen Kabels 18 passend eingeführt werden kann.
• Der Aufsatz des Stopfens und derjenige des Endstücks passen genau in die zylindrische Innenfläche des Futterals.
• Das elektrische Kabel 18 enthält isolierte Leiter 19, 20, 21, deren abisolierte Enden elektrisch mit den entsprechenden Stellen der Vorrichtung 3 in dem durch das Futteral 2, das Endstück 8 und den Stopfen 11 gebildeten Gehäuse verbunden sind, wobei dieses Gehäuse einen Leerraum 22 abgrenzt.
• Die Öffnung 14 dient einerseits zum Füllen des Gehäuses mit härtbarem Harz 22' (Fig. 3), welches unter von Zentrifugierkräften erzeugtem Druck zugeführt wird, und sorgt anderseits für den Austritt der anfänglich im Leerraum 22 enthaltenen Luft. Zu diesem doppelten Vorgang wird in die Öffnung 14 eine Düse 25 einer Einspritzvorrichtung 13 mit zwei Leitungen in Form einer vorzüglich aus Kunststoff bestehenden Pipette eingesetzt, die mit ihrem anderen Ende 28 an ein Harzeinspeisemittel angeschlossen ist (siehe Fig. 4). Beim Einsetzen dringt die Düse 25 mit ihrem abgefasten Ende 27 in die Öffnung 14 ein, bis eine mit geringer Konvergenz konisch verlaufende Außenfläche 26 an diesem Ende dicht gegen eine die Öffnung 14 begrenzende Qberfläche 15 aufliegt (siehe Fig. 2).
• Für diese doppelte Aufgabe der Harzeinspeisung und der Entlüftung besitzt die Einspritzvorrichtung zwei nebeneinanderliegende, durch eine dünne Wand 43 getrennte Leitungen 41 und 42. Die Einfülleitung 41 dient zum Eingeben des Harzes, die Austrittsleitung 42 zum Abführen der Luft und danach zum Austreten einer kleinen Menge überschüssigen Harzes. Beim Einsatz des Verfahrens liegt die Leitung 42 oberhalb der Leitung 41.
• Nachdem der Detektor beispielsweise waagerecht exzentrisch an einem Zentrifugierrotor 60 mit der Achse Y-Y' senkrecht zu X-X' angebracht wurde (Fig.er 1 und 5), wird der Rotor in Umdrehung versetzt, wobei in einem zentralen Rotorbereich 66 eine bestimmte Harzmenge unter kontrollierten Bedingungen freigegeben wird. Das Harz fließt so vom zentralen Rotorbereich 66 über die Leitung 41 und die Öffnung 14 ins Innere des Gehäuses 11. Die Luft tritt durch die Öffnung 14 und über die Leitung 42 aus.
• Dazu ragt die Leitung 42, welche länger ist als die Einfülleitung 41, in Richtung auf die Rotorachse Y-Y' in den zentralen Rotorbereich 66 hinein. Während des Zentrifugiervorganges fließt das in den zentralen Rotorbereich eingelassene Harz 217 unter die Leitung 41 und bildet an der Peripherie des zentralen Bereiches 66 einen Kranz 218. Die Leitung 42 ragt weiter als die radiale Dimension des Kranzes 218 in die Kammer 66 hinein, so daß sie von Harz freibleibt, während die Luft in den eine Austrittskammer bildenden oberen Teil des Bereiches 66 entweicht (Fig. 5). Nach vollständiger Austreibung der Luft fließt das Harz durch die Leitung 42, bis die auf Fig. 6 dargestellte abschließende Lage eintritt, in welcher die erforderliche Harzmenge vollständig eingegeben und sämtliche Luft ausgetrieben wurde.
• Nach Erhärten des Harzes wird das Ende der Einspritzvorrichtung 13 in der Nähe der Öffnung 14 auf Höhe P durchgeschnitten. Fig. 7 zeigt den Detektor 1 im Bereich der Öffnung 14 mit zwei erhärteten Harzflußansätzen in den abgeschnittenen Teilen der Leitungen 41 und 42 der Einspritzvorrichtung 13.
• Hervorzuheben ist, daß ein erfindungsgemäß mit Harz gefüllter Detektor durch seine zwei Harzflußansätze charakterisiert wird, deren gleichzeitiges Vorhandensein ein Mittel bildet, um zu kontrollieren, daß die Luft vollständig aus dem Behälter ausgetrieben wurde und keine zugänglichen Hohlräume mehr vorhanden sind.
• Ein auf Fig. 8 dargestellter zweiter Detektortyp 31 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie oben, mit Ausnahme des der Sonde 4 gegenüberliegenden Endes 32 des Futterals 33. Dieses Ende 32 besitzt einen Hals 34, in dem ein Stopfen 35 eingesetzt ist, dessen nach außen gerichteter Teil durchgehende, gegeneinander isolierte leitende Stifte wie 36 besitzt, welche eine Buchse 37 bilden, die einen nicht dargestellten Steckverbinder aufnehmen kann.
• Bei einem auf Fig. 9 dargestellten dritten Detektortyp 51 besitzt das Futteral 52 einen Innendurchmesser spürbar gleich dem Außendurchmesser des Kabelmantels 18, so daß nach Einführung des Kabels 18 in das Futteral 52 das entsprechende Ende des Futterals luftdicht abgeschlossen ist. In der Nähe dieses Endes ist im Futteral 52 ein seitliches Loch 56 angebracht, dessen Durchmesser demjenigen der Düse der Einspritzvorrichtung 13 entspricht, damit letztere dicht eingepaßt werden kann. Während der Zentrifugierung kann die Detektorachse X-X' parallel zur Rotorachse gelegt werden.
• Die Verwendung eines Feldes von die Schwerkraft mehrere hundert Mal übersteigenden Zentrifugierkräften erweist sich als äußerst vorteilhaft, da dadurch nicht nur die Luft aus dem Leerraum ausgetrieben und dieser kurzfristig gefüllt wird, sondern auch restliche Luftblasen, welche sich sonst um gewisse Bauteile herum ansetzen könnten, vermieden werden. Weiterhin wird eine perfekte Haftung zwischen der den Leerraum 22 auffüllenden Harzmasse 22' einerseits, der Innenwand des Futterals der vormontierten Baugruppe 3, dem Kabelmantel und dem Stopfen (falls vorhanden) anderseits sichergestellt.
• Erfindungsgemäß wird ein härtbares Harz, eventuell ein Verbundharz, vorgezogen, welches sich gleichzeitig durch eine hohe Güte der elektrischen Isolierung, geringe Viskosität, großes Fließvermögen, kurze Härtungszeit bei Zimmertemperatur, niedrige Herstellungskosten und schwache Volumenminderung in der Härtungsphase auszeichnet und ein gutes Haftvermögen am Plastik- oder Metallwerkstoff des Gehäuses aufweist.

Claims (7)

1. Verfahren um die im Gehäuse eines elektrischen Gerätes enthaltenen Bauteile in Harz einzubetten, laut welchem:

a) das Gerät (1, 31, 51) exzentrisch an einem Zentrifugierrotor (60) befestigt wird, wobei am Gerätegehäuse ein Einspritz- und Austrittsorgan (13) angeschlossen wird, das zwischen dem Gehäuse und einem zentralen Rotorbereich (66) eine Einfülleitung (41), und zwischen dem Innern des Gehäuses und einer Austrittskammer (66) eine Austrittsleitung (42) aufweist.

b) der Rotor in Umdrehung versetzt wird, um durch Zentrifugierung eine bestimmte Flüssigharzmenge vom zentralen Bereich (66) durch die Einfülleitung (41) hindurch in das Innere des Gehäuses zu befördern, und Luft durch die Austrittsleitung (42) aus dem Gehäuse abzuführen, wobei die Umdrehung spürbar bis zum Erstarren des Harzes aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritz- und Austrittsorgan eine einzige Einspritzvorrichtung (13) bildet, welche auf eine einzige Öffnung (14) des Gehäuses paßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erstarren des Harzes die Einspritzvorrichtung (13) in der Nähe der Öffnung (14) des Gehäuses abgeschnitten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsleitung (42) durch die Peripherie eines für die Harzversorgung der Einfülleitung (41) gedachten zentralen Rotorbereiches (66) hindurch in Richtung auf die Zentrifugierachse hervorsteht.

5. Elektrisches Gerät, bestehend aus einem zur Aufnahme der elektrischen Bauteile (5, 6), insbesondere eines Annäherungsdetektors, geeigneten Gehäuse, in welchem an einem Gehäuseende eine empfindliche Sonde (4) angebracht ist, während das gegenüberliegende Gehäuseende isolierte elektrische Anschlußmittel (18, 36) zur Spannungsversorgung des Detektors und Weiterleitung seiner Ausgangssignale aufnehmen soll, wobei besagte Bauteile im Inneren des Gehäuses in erhärtetes Isolierharz eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine Öffnung (14, 46, 56) besitzt, welche sowohl für die Harzzufuhr als auch den Luftaustritt während der Herstellung dient, und nach Abschluß des Herstellungsvorganges eine sichtbare Harzoberfläche mit zwei Harzflußansätzen aufzeigt.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Öffnung auch das abgeschnittene Ende einer Einspritzvorrichtung (13) zur Harzzufuhr und zum Luftaustritt sichtbar ist, wobei besagtes Ende zwei Leitungen (41, 22) aufweist, welche je einen Harzflußansatz enthalten.

7. Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 5 oder 6, in welchem das Gehäuse ein Futteral (2, 33), sowie einen Stopfen (11, 35) umfaßt, durch welchen die Leiter (18, 36) eingeführt werden und welcher in eine Öffnung des Futterals gegenüber der Sonde (4) eingepaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (14) parallel zur Futteralachse (X- X') durch den Stopfen (11, 35) verläuft.