JP2008241557A - Rotation detecting sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば自動車用ABSセンサとして使用される回転検出センサに関する。 The present invention relates to a rotation detection sensor used as, for example, an automobile ABS sensor.
自動車のハブベアリングに取付けて使用するABSセンサ(車軸回転センサ)は、磁石または金属体をハブベアリングの回転輪に設け、それに対向して磁気ピックアップ、ホールセンサやMRセンサ等の磁気式センサを配置した構成をしている。ABSセンサは、機械的強度、防水性、耐候性、耐薬品性等が求められる。そのため、センサ部品を樹脂等でオーバーモールドすることで、センサユニット構造体として使用される。 The ABS sensor (axle rotation sensor) used by mounting on a hub bearing of an automobile is provided with a magnet or a metal body on the rotating ring of the hub bearing, and a magnetic sensor such as a magnetic pickup, a hall sensor, or an MR sensor is arranged opposite to the magnet. The configuration is ABS sensors are required to have mechanical strength, waterproofness, weather resistance, chemical resistance, and the like. Therefore, it is used as a sensor unit structure by overmolding the sensor component with resin or the like.
センサ部品をオーバーモールドする方法として、例えば特許文献1に、予めセンサ固定用ホルダにセンサ部品を固定しておき、これを樹脂でオーバーモールドする方法が提案されている。
上記従来のオーバーモールド方法によるABSセンサ用のセンサユニット構造体には、以下に示す問題があった。
・ モールド材が樹脂であるため、センサ部品やセンサ固定用ホルダ等の内蔵品とモールド材との接着性が期待できない。
・ 電子部品であるセンサ部品の自己発熱や環境温度の変化によって、内蔵品とモールド材間の熱膨張差から両者間に隙間が生じる恐れがあり、防水性に問題がある。
・ センサユニット構造体に外力が加わりモールド材に塑性変形が生じた場合にも、内蔵品とモールド材間に隙間が生じるため、防水性に問題がある。
・ 樹脂からなるモールド材は変形能力が低いため、センサユニット構造体に外力が加わった場合、内蔵品に外力が直接作用して内蔵品が破損または変形する可能性がある。
・ 樹脂からなるモールド材は振動吸収性が乏しいため、外部の振動に対する耐久性に問題がある。
・ センサユニット構造体から外部への信号伝達経路となる信号ケーブル部が湾曲するような外力が加わった場合、センサユニット構造体内部のセンサデバイスにその外力が伝わり、故障する可能性がある。
・ 従来の射出成型によるモールドでは、溶融した樹脂を流入させるノズル、その溶融樹脂を成型品となる空洞部分へ導くランナー、および前記空洞部分への流入口(ゲート)を必要とする。これらを通る溶融樹脂の流れをスムーズにして歩留まりを上げるには、1回の製作個数は数個から10数個程度が適当で、1回の成型個数に制限がある。
The sensor unit structure for an ABS sensor by the conventional overmolding method has the following problems.
-Since the molding material is a resin, it is not possible to expect adhesion between the built-in product such as a sensor component or a sensor fixing holder and the molding material.
-Due to the self-heating of sensor parts, which are electronic parts, and changes in the environmental temperature, there is a risk of a gap between the built-in product and the mold material, resulting in a problem with waterproofness.
-Even when an external force is applied to the sensor unit structure and plastic deformation occurs in the molding material, there is a problem in waterproofness because a gap is formed between the built-in product and the molding material.
-Since the molding material made of resin has a low deformation capacity, when an external force is applied to the sensor unit structure, the built-in product may be damaged or deformed by the external force acting directly on the built-in product.
・ Since the mold material made of resin has poor vibration absorption, there is a problem in durability against external vibration.
-If an external force is applied that causes the signal cable section that is a signal transmission path from the sensor unit structure to the outside to bend, the external force may be transmitted to the sensor device inside the sensor unit structure, resulting in failure.
A conventional mold by injection molding requires a nozzle that allows molten resin to flow in, a runner that guides the molten resin to a hollow portion that becomes a molded product, and an inlet (gate) to the hollow portion. In order to increase the yield by smoothing the flow of the molten resin passing through these, the number of manufactured parts at one time is appropriate from several to about ten, and the number of molded parts at one time is limited.
この発明の目的は、外部からの水の浸入を防ぐシール性能に優れ、内部発熱や外部環境の温度変化による内部の熱歪み、および外力によってセンサ部品やその周辺回路部に損傷が生じず、しかも安価に製作できる回転検出センサを提供することである。 The object of the present invention is excellent in sealing performance to prevent the ingress of water from the outside, the internal heat distortion due to internal heat generation and the temperature change of the external environment, and the external force do not cause damage to the sensor component and its peripheral circuit part. It is to provide a rotation detection sensor that can be manufactured at low cost.
この発明の回転検出センサは、車輪用軸受に取付けるセンサ固定部材に固定され、車輪用軸受の回転輪の回転を検出する回転検出センサであって、前記回転輪に同心に設けられた環状の被検出体を検出する磁気式のセンサ素子と、このセンサ素子の出力信号を外部に取り出すケーブルと、前記センサ素子および前記ケーブルの一端部が取付けられ、かつ前記センサ素子の電極部と前記ケーブルの芯線とを電気的に接続する導電部を有する基板とでセンサユニットを構成し、このセンサユニットを前記基板で前記センサ固定部材に固定し、さらにセンサユニットの周囲に、熱可塑性エラストマまたはゴム材を成型してなるモールディング部を設けたことを特徴とする。 A rotation detection sensor according to the present invention is a rotation detection sensor that is fixed to a sensor fixing member that is attached to a wheel bearing and detects the rotation of a rotating wheel of the wheel bearing, and is an annular cover that is provided concentrically with the rotating wheel. A magnetic sensor element for detecting the detection body, a cable for taking out an output signal of the sensor element to the outside, the sensor element and one end of the cable are attached, and the electrode part of the sensor element and the core wire of the cable The sensor unit is composed of a substrate having a conductive portion that is electrically connected to the sensor unit, the sensor unit is fixed to the sensor fixing member by the substrate, and a thermoplastic elastomer or a rubber material is molded around the sensor unit. It is characterized by providing a molding part.
この発明の構成によれば、以下の作用効果が得られる。
・ センサ素子、ケーブル、基板等のセンサ部品からなるセンサユニットを、弾性を有する熱可塑性エラストマまたはゴム材からなるモールド材でモールドしたため、回転検出センサに振動や外力が作用した場合に、その振動や外力をモールド材が吸収することで、センサ部品に及ぶ影響を少なくして、センサ部品を保護することができる。
・ モールド材が弾性を有する熱可塑性エラストマまたはゴム材であるため、環境温度の変化や電子部品であるセンサ部品の自己発熱によってセンサ部品とモールド材とで程度の異なる熱膨張・熱収縮が発生した場合でも、その差をモールド材の弾性によって吸収することができ、センサ部品とモールド材間に隙間が生じることが防げ、防水性を保てる。
・ 特に、モールド材をゴム材とすると、モールド材とセンサ部品の金属との接着性が良好で、防水性を確保することができる。
According to the configuration of the present invention, the following effects can be obtained.
・ Since the sensor unit consisting of sensor parts such as sensor elements, cables, and substrates is molded with a mold material made of elastic thermoplastic elastomer or rubber material, when vibration or external force is applied to the rotation detection sensor, Since the external force is absorbed by the molding material, the influence on the sensor component can be reduced and the sensor component can be protected.
・ Since the molding material is an elastic thermoplastic elastomer or rubber material, thermal expansion / contraction of the sensor component and the molding material differed due to changes in environmental temperature and self-heating of the sensor component, which is an electronic component. Even in such a case, the difference can be absorbed by the elasticity of the molding material, so that a gap is not generated between the sensor component and the molding material, and waterproofness can be maintained.
-In particular, when the molding material is a rubber material, the adhesion between the molding material and the metal of the sensor component is good, and waterproofness can be ensured.
前記成型は金型を用いた成型とすることができる。その場合、前記金型は上型および下型からなり、これら上型と下型間に前記センサユニットおよび熱可塑性エラストマまたはゴム材を入れ、上型と下型とを加熱しながら両型間に圧力をかけることによって、前記モールディング部を成型するのが良い。
モールディング部の成型を金型を用いた圧縮成型とすると、1回の成型で大量の回転検出センサを製造することができ、コストダウンが図れる。また、金型を上型および下型からなるものとすると、センサユニットの位置決めが容易で、熱可塑性エラストマまたはゴム材に適正な圧力をかけることができる。
The molding can be performed using a mold. In that case, the mold is composed of an upper mold and a lower mold, and the sensor unit and a thermoplastic elastomer or rubber material are placed between the upper mold and the lower mold, and the upper mold and the lower mold are heated while both molds are in between. The molding part may be molded by applying pressure.
If molding of the molding part is compression molding using a mold, a large number of rotation detection sensors can be manufactured by one molding, and the cost can be reduced. If the mold is composed of an upper mold and a lower mold, the sensor unit can be easily positioned and an appropriate pressure can be applied to the thermoplastic elastomer or rubber material.
前記センサ素子としては、ホール素子、または磁気抵抗効果素子(MR素子)、または巨大磁気抵抗効果素子(GMR素子)、またはトンネル磁気抵抗素子(TMR素子)、またはコイルを用いることができる。いずれを用いても、良好な回転検出センサとなる。 As the sensor element, a Hall element, a magnetoresistive effect element (MR element), a giant magnetoresistive effect element (GMR element), a tunnel magnetoresistive element (TMR element), or a coil can be used. Whichever is used, a good rotation detection sensor is obtained.
前記センサ固定部材は、車輪用軸受の固定輪またはその周辺部材に取付けると良い。
センサ固定部材を車輪用軸受の固定輪またはその周辺部材に取付けると、回転検出センサ取付用に別部材を設ける必要がなく、構成が簡略になる。
The sensor fixing member may be attached to a fixed wheel of a wheel bearing or a peripheral member thereof.
When the sensor fixing member is attached to the fixed wheel of the wheel bearing or its peripheral member, it is not necessary to provide another member for attaching the rotation detection sensor, and the configuration is simplified.
前記センサ固定部材は、車輪用軸受のカバーを兼ねても良い。
この場合も、回転検出センサ取付用に別部材を設ける必要がなく、構成が簡略になる。
The sensor fixing member may also serve as a wheel bearing cover.
Also in this case, it is not necessary to provide a separate member for attaching the rotation detection sensor, and the configuration is simplified.
この発明の回転検出センサは、車輪用軸受に取付けるセンサ固定部材に固定され、車輪用軸受の回転輪の回転を検出する回転検出センサであって、前記回転輪に同心に設けられた環状の被検出体を検出する磁気式のセンサ素子と、このセンサ素子の出力信号を外部に取り出すケーブルと、前記センサ素子および前記ケーブルの一端部が取付けられ、かつ前記センサ素子の電極部と前記ケーブルの芯線とを電気的に接続する導電部を有する基板とでセンサユニットを構成し、このセンサユニットを前記基板で前記センサ固定部材に固定し、さらにセンサユニットの周囲に、熱可塑性エラストマまたはゴム材を成型してなるモールディング部を設けたため、外部からの水の浸入を防ぐシール性能に優れ、内部発熱や外部環境の温度変化による内部の熱歪み、あるいは外力によってセンサ部品およびその周辺回路部に損傷が生じない。また、モールディング部の成型を金型を用いた圧縮成型としたため、1回の成型で大量の回転検出センサを製造することができ、コストダウンが図れる。 A rotation detection sensor according to the present invention is a rotation detection sensor that is fixed to a sensor fixing member that is attached to a wheel bearing and detects the rotation of a rotating wheel of the wheel bearing, and is an annular cover that is provided concentrically with the rotating wheel. A magnetic sensor element for detecting the detection body, a cable for taking out an output signal of the sensor element to the outside, the sensor element and one end of the cable are attached, and the electrode part of the sensor element and the core wire of the cable The sensor unit is composed of a substrate having a conductive portion that is electrically connected to the sensor unit, the sensor unit is fixed to the sensor fixing member by the substrate, and a thermoplastic elastomer or a rubber material is molded around the sensor unit. Because of the molding part, it has excellent sealing performance to prevent the ingress of water from the outside, internal heat generation and internal temperature change due to external environment temperature change Thermal distortion or damage does not occur in the sensor part and a peripheral circuit portion by an external force. Further, since the molding of the molding part is compression molding using a mold, a large number of rotation detection sensors can be manufactured by one molding, and the cost can be reduced.
この発明の実施形態を図1および図3と共に説明する。この回転検出センサAは、複数のセンサ部品からなるセンサユニットBをセンサ固定部材7に固定し、センサユニットBの周囲をモールドしてモールディング部8を設けたものである。この回転検出センサAは、磁気エンコーダ45等の被検出体と組み合わせて使用される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the rotation detection sensor A, a sensor unit B composed of a plurality of sensor components is fixed to a
センサユニットBは、磁気式のセンサ素子1と、このセンサ素子1の出力信号を外部に取り出すケーブル10と、これらセンサ素子1およびケーブル10の一端部が取付けられる基板11とでなる。センサ素子1は、例えばホール素子、または磁気抵抗効果素子(MR素子)、または巨大磁気抵抗効果素子(GMR素子)、またはトンネル磁気抵抗素子(TMR素子)、またはコイル、またはその他の磁気式センサ素子からなる。この実施形態の場合、ケーブル10は、2本のケーブル芯線4を有し、各ケーブル芯線4をそれぞれ絶縁被覆5で電気的絶縁状態に被覆し、さらに各絶縁被覆5をケーブルカバー6でカバーしたものとされている。
The sensor unit B includes a
センサ素子1の電極部2は基板11の導電部3に電気的に接続され、かつケーブル10のケーブル芯線4は前記導電部3に電気的に接続されている。導電部3は銅箔等の電気伝導性の良好な金属からなる。つまり、センサ素子1の電極部2とケーブル10の芯線4とが導電部3を介して電気的に接続されている。導電部3は基板11の表面側(図3(A))に貼着され、かつセンサ素子1は基板11の裏面側(図3(B))に取付けられていて、センサ素子1の電極部2は、基板11の裏面側から表面側へ基板11の外側を通って延びている。電極部2と導電部3とは、圧着、または半田付け、または熱圧着、またはその他の接合方法により電気的に接続される。また、ケーブル芯線4と導電部3とは、圧着、または半田付け、またはその他の接合方法により電気的に接続される。
The
前記センサ固定部材7は、車輪用軸受の端面を覆うカバーを兼ねるものであり(図11参照)、例えば板金加工により成形された金属製品とされる。センサ固定部材7は、大径部分7aaおよび小径部分7abを有する段付きの円環部7aと、この円環部7aの小径部分7abの端縁から内径側に延びた鍔部7bとからなる。図2に示すように、このセンサ固定部材7の鍔部7bに、固定具12によって基板11を固定することで、センサユニットBがセンサ固定部材7に固定される。鍔部7bには開口部7cが形成されており、センサ素子1はこの開口部7cを突き抜けて基板11の固定面と反対側に突出している。固定具12としては、ピン、ねじ、リベット等の種々のものを用いることができる。
The
また、図1(A)(C)に示すように、センサ固定部材7の一部には、ケーブル10のセンサユニットB側の端部近くの部分を巻き込んで固定するクランプ部9が設けられている。この実施形態では、クランプ部9はセンサ固定部材7と一体のものとされているが、別部材であってもよい。
As shown in FIGS. 1 (A) and 1 (C), a part of the
センサユニットBのモールドは、モールド材を圧縮成型することによって行われる。モールド材は、ゴム弾性を有する材料からなり、ゴム材または熱可塑性エラストマを用いることができる。ゴム材としては、二トリルゴム、フッ素ゴムが望ましい。これらは、耐熱性、低温特性、および耐油性に優れる。上記以外のゴム材であってもよい。熱可塑性エラストマとしては、塩化ビニル系、エステル系、アミド系が望ましい。これらは耐熱性、耐油性に優れる。 The sensor unit B is molded by compressing a molding material. The molding material is made of a material having rubber elasticity, and a rubber material or a thermoplastic elastomer can be used. As the rubber material, nitrile rubber or fluororubber is desirable. These are excellent in heat resistance, low temperature characteristics, and oil resistance. Rubber materials other than the above may be used. As the thermoplastic elastomer, vinyl chloride, ester and amide are desirable. These are excellent in heat resistance and oil resistance.
モールド材の圧縮成型は、金型による圧縮成型であるのが望ましい。金型による圧縮成型は、例えば図4(A)のように、金型である上型20と下型21間にセンサユニットB、センサ固定部材7、およびモールド材22を入れ、同図(B)のように、上型20と下型21とを加熱しながら両型間に圧力をかけることによって成型する。基板11がセンサ固定部材7に固定されているため、圧縮成型時に、金型20,21内の内圧によりセンサユニットBの位置が動くことがなく、センサユニットBを容易に位置決めすることができる。また、金型を上型20および下型21からなるものとすると、センサユニットBの位置決めが容易で、熱可塑性エラストマまたはゴム材に適正な圧力をかけることができる。さらに、モールディング部8の成型を金型を用いた圧縮成型とすると、1回の成型で大量の回転検出センサAを製造することができ、コストダウンが図れる。
The compression molding of the molding material is preferably compression molding using a mold. For example, as shown in FIG. 4A, the compression molding by the mold is performed by inserting the sensor unit B, the
上記構成の回転検出センサAは、センサユニットBを弾性を有する熱可塑性エラストマまたはゴム材からなるモールド材でモールドしたため、回転検出センサAに振動や外力が作用した場合に、その振動や外力をモールディング部8が吸収することで、センサユニットBの各センサ部品に及ぶ影響を少なくして、センサ部品を保護することができる。また、モールディング部8が弾性を有する熱可塑性エラストマまたはゴム材からなるため、環境温度の変化や電子部品であるセンサ部品の自己発熱によってセンサ部品とモールディング部8とで程度の異なる熱膨張・熱収縮が発生した場合でも、その差をモールディング部8の弾性によって吸収することができ、センサ部品とモールディング部8間に隙間が生じることが防げ、防水性を保てる。特に、モールド材をゴム材とすると、モールディング部8とセンサ部品の金属との接着性が良好で、防水性を確保することができる。
センサ固定部材7が車輪用軸受のカバーを兼ねるため、回転検出センサAの位置決めが容易であり、しかも部品点数を少なくできる。また、センサ固定部材7が金属製であるため、モールド材がゴム材である場合、センサ固定部材7とモールディング部8との接着性が良好で、回転検出センサA全体を強固な構造とすることができる。
ケーブル10のセンサユニットB側の端部近くの部分がクランプ部9によりセンサ固定部材7に固定されているため、ケーブル10に外力が加わった場合でも、クランプ部9が負荷を受けて、センサユニットBやモールディング部8に負荷がかからない。
In the rotation detection sensor A having the above-described configuration, since the sensor unit B is molded with a mold material made of an elastic thermoplastic elastomer or rubber material, when vibration or external force is applied to the rotation detection sensor A, the vibration or external force is molded. The absorption by the
Since the
Since the portion near the end on the sensor unit B side of the
図5ないし図9は、センサ素子1の電極部2とケーブル芯線4との異なる電気的接続方法を示している。図5は、図1ないし図3の実施形態のものに対して導電部3の形状を変形させることで、2本のケーブル芯線4がこのケーブル芯線4の線方向同位置で導電部3に接続されるようにしたものである。図6および図7はいずれも、センサ素子1と導電部3を基板11の同じ面に設けたものである。図8は、センサ素子1に電極部を設けずに、センサ素子1を導電部3に直接に接続したものである。図9は、センサ素子1と導電部3が基板11の互いに異なる面に設けられている場合に、基板11にスルーホール11aを設け、センサ素子1の電極部2を上記スルーホール11aに通して設けたものである。図3および図5〜図9のいずれの方法でセンサ素子1の電極部2とケーブル芯線4とを電気的に接続してもよく、各種条件に合わせて適正な方法を選択すればよい。
5 to 9 show different electrical connection methods between the
図10は、センサ固定部材7に対する基板11の異なる固定方法を示す。この固定方法は、センサ固定部材7に突起25,26を設け、この突起25,26とセンサ固定部材7本体との間で基板11を挟み込んで位置決めかつ固定するものである。この固定方法によれば、固定具12が不要となり、部品点数を減らせるとともに、固定具11を装着する手間を省ける。
FIG. 10 shows different fixing methods of the
図11はこの発明の回転検出センサを設けた車輪用軸受装置を示す。この車輪用軸受装置は、軸受部30に回転検出センサAを取付けたものである。なお、以下の説明では、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。 FIG. 11 shows a wheel bearing device provided with the rotation detection sensor of the present invention. This wheel bearing device has a rotation detection sensor A attached to a bearing portion 30. In the following description, the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.
軸受部30は、内周に複列の転走面33を形成した外方部材31と、これら各転走面33に対向する転走面34を形成した内方部材32と、これら外方部材31および内方部材32の転走面33,34間に介在した複列の転動体35とで構成される。各列の転動体35は保持器36で保持されている。外方部材31と内方部材32との間の軸受空間の両端は、密封装置37,38によりそれぞれ密封されている。
The bearing portion 30 includes an
外方部材31は、固定輪となるものであって、一体の部品からなり、車体の懸架装置から延びるナックル(図示せず)に取付けるためのフランジ31aが外周に設けられている。内方部材32は、回転輪となるものであって、アウトボード側に車輪取付用フランジ39aを有するハブ輪39と、このハブ輪39のインボード側端の外周に嵌合した内輪40とでなる。これらハブ輪39および内輪40に、前記各列の転走面34が形成されている。内方部材32は中心部に軸方向の貫通孔41を有し、この貫通孔41に等速ジョイントの片方の継手部材のステム部(図示せず)が挿通される。
The
前記密封装置37,38におけるインボード側の密封装置38には、被検出体としての磁気エンコーダ45が組み込まれている。磁気エンコーダ45は、断面L字状のリング部材45aの側板部に多極磁石45bを設けたものとされている。リング部材45aは、内方部材2の外周に圧入より取付けられる円筒部と、この円筒部のインボード側端から外径側に拡がる前記側板部とを含む。多極磁石45bは、円周方向に交互の磁極N,Sを形成した部材であり、ゴム磁石、プラスチック磁石、または焼結磁石等からなる。この実施形態では、磁気エンコーダ45が、インボード側密封装置38の構成部品を兼ねており、スリンガとして機能を有する。
In the
前記センサ固定部材7は、円環部大径部分7aaを外方部材1の外周面インボード側に嵌合させ、かつ円環部大径部分7aaと小径部分7abとの段面を外方部材1のインボード側端面に当接させて、外方部材1に取付けられる。センサ固定部材7は、車輪用軸受のインボード側端面のカバーを兼ねている。センサ固定部材7を取付けた状態では、磁気エンコーダ45に対向して回転検出センサAが位置する。
回転輪である内方部材1が回転すると、この内方部材1と共に回転する磁気エンコーダ45の磁極N,Sをセンサ素子1が検出する。その検出信号がケーブル10を介して自動車の電気制御ユニット(図示せず)に送信され、この電気制御ユニットにより、センサ素子1の検出信号から回転数が算出される。
The
When the
この実施形態の回転検出センサは、磁気エンコーダに対してアキシアル方向に対向させるタイプのものであるが、この発明は、磁気エンコーダに対してラジアル方向に対向させるタイプのものにも適用できる。被検出体としては、磁気エンコーダの代わりにパルスコーダを用いても良い。
また、被検出体としての磁気エンコーダまたはパルスコーダを自動車用のホイールに取付けても良い。
さらに、この実施形態は、センサ固定部材7を固定輪に直接取付けているが、別部材を介して固定輪に取付けても良い。
The rotation detection sensor of this embodiment is of a type that faces the magnetic encoder in the axial direction, but the present invention can also be applied to a type that faces the magnetic encoder in the radial direction. As an object to be detected, a pulse coder may be used instead of the magnetic encoder.
Further, a magnetic encoder or pulse coder as a detected object may be attached to a wheel for an automobile.
Furthermore, in this embodiment, the
1…センサ素子
2…電極部
3…導電部
4…ケーブル芯線
7…センサ固定部材
8…モールディング部
9…クランプ部
10…ケーブル
11…基板
20…上型(金型)
21…下型(金型)
22…モールド材
45…磁気エンコーダ(被検出体)
A…回転検出センサ
B…センサユニット
DESCRIPTION OF
21 ... Lower mold (mold)
22 ...
A ... Rotation detection sensor B ... Sensor unit
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