JP5642273B2

JP5642273B2 - センサケーシング

Info

Publication number: JP5642273B2
Application number: JP2013517025A
Authority: JP
Inventors: ランガークリスティアン; トイバートセバスティアン; ガイペルイェアク
Original assignee: Pepperl and Fuchs SE
Current assignee: Pepperl and Fuchs SE
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2030-07-02
Also published as: CN103038021B; JP2013532074A; WO2012000526A1; CN103038021A

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載のプラスチックボディを嵌め込むための方法と、請求項７の上位概念に記載のセンサケーシングに関する。

金属ケーシングへのプラスチックの嵌め込みは、特に、製造プロセスの光学的コントロールが必要な分野において、技術的に重要な要素である。食品技術の分野では、このような結合に関して、物理的特性及び化学的特性に対する高い要求が課されることが多く、特にこのような結合は、確実性、つまり密封性に対する高い要求を満たし、かつ、相応の規格を維持する必要がある。このような結合はさらに、−４０℃から１２０℃の範囲の非常に変化する温度下、及び、数バールの範囲の圧力変動下に置かれている。これらの高い要求を満たすために、従来の方法では、ケーシングとプラスチックボディとの間の結合箇所を、ねじ及びクランプのような機械的な固定手段を用いて、又は、接着剤の形態であることが多い化学的な密閉手段を用いて保護していた。しかしながら、相互に接しているケーシング縁部の側面とプラスチックボディの側面との間に設けられた接着剤及び／又は密閉手段が、望まれない内容物質を含んでおり、この内容物質が放出され、また十分に経年耐性がないことがあるという欠点がある。他方で、機械的な固定手段は製造におけるコストが高く、特に洗浄時に、衛生面に関する種々の不利益を生じさせる。

さらに、特に上面上では、物質の堆積を阻止するために、２つの材料の間の接点においてできる限り平坦かつ隙間の無い移行部を形成することが望ましい。このために一般的には、所要の上面状態を保証するため、組み立てた後に、高コストの機械的な後処理ステップが必要となる。

上述した背景を踏まえて本発明の課題は、それぞれ従来技術の欠点を低減する、プラスチックボディを嵌め込むための方法、及び、センサボディを提供することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有するプラスチックボディを嵌め込むための方法、及び、請求項７に記載の特徴を有するセンサケーシングによって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

請求項１に記載の本発明の対象によれば、
センサケーシングの開口部の中に、プラスチックボディを嵌め込むための方法において、
前記開口部は、縁部を備えた側面を有しており、
前記縁部に、カラー形の隆起部が形成されており、
前記側面に、前記プラスチックボディを載置するために、ショルダ形の段部が形成されており、
前記プラスチックボディを載置する前に、前記段部の上に、ストリップ形のシーリングを設け、
前記プラスチックボディの側面が、前記センサケーシングの前記側面に突き合わされるように並列されるよう、前記プラスチックボディを、前記センサケーシングの前記側面の前記段部の上に載置し、
前記センサケーシングの前記側面の少なくとも一部分と、前記プラスチックボディの前記側面の少なくとも一部分との間に、変形によって、弾性に支援された形状結合を形成し、これによって、前記センサケーシング及び前記プラスチックボディの上面上の結合箇所において、前記センサケーシングと、前記プラスチックボディとの間に、実質的に隙間及び段差の無い移行部が形成される、
ことを特徴とする方法が提供される。

請求項７に記載の本発明の対象によれば、
センサケーシングにおいて、
前記センサケーシングは、縁部及び側面を備えた開口部を有し、
前記センサケーシングは、該センサケーシングの上面に対して垂直に、後方に折り返された断面形状と、ショルダ形の段部とを形成し、
前記センサケーシングは、前記段部の上に載置されたストリップ形のシーリングと、側面を備えたプラスチックボディとを有し、
該側面は、部分的に、前記センサケーシングの前記側面に突き合わされるよう当接しており、前記プラスチックボディの下側は、部分的に前記シーリングの上に載置されており、
前記センサケーシングは、前記センサケーシング及び前記プラスチックボディの上面上において、前記センサケーシングと前記プラスチックボディとの間に、実質的に隙間及び段差の無い移行部を形成している結合箇所を有する、
ことを特徴とするセンサケーシングが提供される。

本発明の方法の利点は、２つの異なる材料を、付加的な機械的又は化学的固定手段を用いることなく、互いにつなぎ合わせることができることにある。さらに、少なくとも前記２つの異なる材料の上面において、隙間及び段差の形成が阻止される。これによって接着剤を使用せずに、大気及び／又は液体に対して可能な限り非透過性の結合を形成することができる。特に食品分野で使用する場合には、上面に隙間ができるだけ無いこと、及び、接着剤が無いことによって、衛生的かつ無菌の結合状態を悪化し得る、物質の不所望な堆積又は接着剤の放出が阻止される。さらには、２つの側面同士が合わさった断面形状の形成に関連した変形プロセスにより、例えば研磨又はフライス加工のような従前必要だった付加的な後処理を行うことなく、センサケーシングの上面と、プラスチックボディの上面との間に、段差の無い移行部が達成される。

本発明の方法の有利な１つの発展形態においては、センサケーシングに対向するプラスチックボディを、垂直方向のずれから保護するために、変形によって、センサケーシングの側面に、後方に折り返された断面形状（ein ruecklaufendes Profil）が形成される。さらに有利には、金属表面に対して実質的に垂直に作用する弾性の形状結合を形成するために、センサケーシングとプラスチックボディとの間に、例えばヴァイトン、ゴム、又は、複合プラスチックからなるシーリングが存在している。この場合、プラスチックボディの外縁部が、センサケーシングの、アンダーカットされた側面の形成を促進するために適切に処理されると有利である。別の１つの発展形態によれば、プラスチックボディの側面にも階段状の段部を設けると有利である。この場合には、段部の断面形状は、変形時にプラスチックボディの段部の下側がシーリングの上に載置されるように、かつ、プラスチックボディの下側の少なくとも一部が変形プロセス時にセンサケーシングの両縁部の間で弾性にバウンドできるように、適切に選択される。

この実施形態によれば、特に光学的に透明なプラスチックを使用すると、化学的又は機械的に攻撃性の材料との直接接触によってセンサを損傷することなく、製造プロセスをコントロールすることができるようになる。さらには、適切なプラスチックを選択することによって、通常に円盤形に形成されているプラスチックボディを貫通して、電場又は磁場を送信又は受信することが可能となる。というのも、このような電場又は磁場は、一般的には、金属によって遮蔽されるからである。

本出願人の研究によれば、プラスチックボディが封入されている本発明のケーシングの場合に、シーリングが弾性の環形ストリップとして形成されると有利であることが判明している。さらに、シーリングの弾性特性及び幾何形状は、要求に応じて、及び、変形時に作用する力に依存して、適切に選択することができる。

以下、本発明を、図面を参照しながらより詳細に説明する。これらの図面では、同様の部分には同一の参照符号を付してある。

図１は、嵌め込まれていない状態における、プラスチックボディが載置されたセンサケーシングの概略断面図である。第１実施形態による、結合された状態における概略断面図である。別の実施形態による、結合された状態における概略断面図である。嵌め込まれた状態において、プラスチックボディが埋め込まれたセンサケーシングを上から見た平面図である。

図１の断面図は、センサケーシング１０の結合されていない状態の配置を図示している。センサケーシング１０は、該センサケーシング１０の縁部２０に形成された隆起部１５を有する。センサケーシング１０はさらに、階段状の段部３５を備えた側面３０を有する。段部３５の上にはシーリング４０が載置されている。センサケーシング１０はさらに、開口部１７を有する。開口部１７は、内側に位置するプラスチックボディ５０を備える。プラスチックボディ５０は、階段状の段部６０を備えた側面５５を有する。さらに、プラスチックボディ５０の上側縁部には、斜角面６５が形成されている。図示した実施形態によれば、プラスチックボディ５０の上面に対して平行な方向における段部６０の長さは、特に金属から形成されているセンサケーシング１０の段部３５の長さよりも若干長くなるよう選択されている。圧入時、乃至、変形プロセス時に、プラスチックボディが弾性にバウンド（durchfedern）できるので、これは有利である。さらに、上面に対して垂直の方向における段部３５の長さは、プラスチックボディ５０の段部５５の厚さと、シーリング４０の厚さとに相当している。図示した実施形態によれば、プラスチックボディ５０の側面５５と、センサケーシング１０の側面とが、突き合わされるように（stossfoermig）配置されている。

図２には、本発明のセンサケーシング１０及びプラスチックボディ５０の実施形態が、結合された状態で、つまり、変形方法の実施後の状態で図示されている。ここでは、センサケーシング１０の側面３０は、プラスチックボディ５０の側面５５と、広範囲に形状結合によって結合されている。センサケーシング１０の上面には、図１で図示したような隆起部１５はもはや存在しない。というのは、センサケーシング１０の側縁部３０において、後方へ折り返された部分７５が形成されることによって、センサケーシング１０の相応の金属が、斜角面６５との形状結合を形成するからである。さらに、プラスチックボディ５０の上面は、センサケーシング１０の上面とともに、結合箇所７０にて、段差及び隙間の無い移行部を形成している。変形によってシーリング４０は弾性に変形しており、ケーシングボディ５０は今や、センサケーシング１０の側面３５における後方へ折り返された部分７５を、上面に対して垂直の方向に押圧している。さらにシーリング４０によって、側面５５に対向する側面３５は、空間７８を形成しつつ密閉される。環状のシーリング４０の大きさ及び弾性に応じて、及び、使用されている金属及びプラスチック面の材料特性及び幾何寸法に基づいて、及び、側縁部における階段状の段部の幾何形状に基づいて、センサケーシングに対するプラスチックボディの押圧力、並びに、側面における空間の大きさを、調整することができる。本出願人の研究によれば、シーリングとセンサケーシングの側縁部との間に垂直方向の空間が存在するにも拘わらず、プラスチックボディとセンサケーシングとの移行部の領域において、確実な密閉性が保証されるということが判明している。

図３の実施形態によれば、センサケーシング１０の側面３０の領域と、ケーシングボディ５０の側面５５の領域とにおける断面図が、これら２つの側面の間に完全な形状結合が形成されている様子を図示している。従って、シーリングによって、段部３５と段部６０との間の空間が完全に充填される。

図４は、本発明の方法によって製造された、プラスチックボディ５０が嵌め込まれたセンサケーシング１０を、上から見た平面図を示している。結合箇所７０において、センサケーシング１０とプラスチックボディ５０とが、ほぼ隙間及び段差の無い移行部を形成している。結合箇所７０に沿った曲率半径が小さいにも拘わらず、センサケーシング１０に使用される金属の相応の延性により、変形によって、上面上の縁部領域においても十分に隙間及び段差の無い移行部が形成されるよう保証することができ、上面を機械的に後処理する必要はなくなる。さらには、機械的又は化学的な固定手段を使用することなく、特に食品技術の分野での用途に適当な、確実かつ機械的負荷耐性のある密封結合が提供される。

Claims

センサケーシング（１０）の開口部（１７）の中に、プラスチックボディ（５０）を嵌め込むための方法において、
前記センサケーシング（１０）の開口部（１７）に向かう側面（３０）に設けられたショルダ形の段部（３５）上に、ストリップ形のシーリング（４０）を設け、
前記プラスチックボディ（５０）を、その側面（５５）の段部（６０）が前記シーリング（４０）上に載置されるように位置決めし、
前記プラスチックボディ（５０）を前記センサケーシング（１０）の前記開口部へ圧入し、さらに、前記センサケーシング（１０）の上面の縁部（２０）に形成されているカラー形の隆起部（１５）を変形させることによって、前記プラスチックボディ（５０）の側面（５５）が前記センサケーシング（１０）の前記側面（３０）に当接するように、弾性の形状結合を形成し、
ただし、前記変形後には前記隆起部はもはや存在せず、前記プラスチックボディ（５０）の上面が前記センサケーシング（１０）の上面とともに結合箇所（７０）において段差及び隙間の無い移行部を形成する
ことを特徴とする方法。
前記変形によって、前記センサケーシング（１０）の前記側面に、後方に折り返された断面形状が形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記シーリング（４０）は、前記プラスチックボディ（５０）を、実質的に前記センサケーシング（１０）の上面の方向へと垂直に押圧する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
前記センサケーシング（１０）と前記プラスチックボディ（５０）との間に、液体に対して非透過性の、接着剤を使用しない結合が形成される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
前記センサケーシング（１０）と前記プラスチックボディ（５０）との間に、大気に対して非透過性の、接着剤を使用しない結合が形成される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
前記センサケーシング（１０）の前記段部（３５）と前記プラスチックボディ（５０）の前記段部（６０）との間が前記シーリング（４０）によって完全に充填される、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
前記プラスチックボディ（５０）の段部（６０）の長さは、前記プラスチックボディ（５０）の上面に対して平行な方向で、前記センサケーシング（１０）の前記段部（３５）の長さより幾分大きい、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
センサケーシング（１０）とストリップ形のシーリング（４０）とプラスチックボディ（５０）とを備えた装置であって、
前記センサケーシング（１０）は、開口部（１７）と、該開口部（１７）に向かう側面（３０）に設けられたショルダ形の段部（３５）と、上面の縁部（２０）に形成されたカラー形の変形可能な隆起部（１５）とを有しており、
前記プラスチックボディ（５０）は側面（５５）に段部（６０）を有しており、
前記変形可能な隆起部（１５）と前記シーリング（４０）とによって、前記センサケーシング（１０）の前記開口部（１７）に嵌め込まれた前記プラスチックボディ（５０）が前記センサケーシング（１０）と弾性の形状結合を形成しており、
前記プラスチックボディ（５０）の側面（５５）は前記センサケーシング（１０）の前記側面（３０）に当接しており、
前記プラスチックボディ（５０）の上面は前記センサケーシング（１０）の上面とともに結合箇所（７０）において段差及び隙間の無い移行部を形成しており、前記隆起部はもはや存在しない、
ことを特徴とする装置。
前記シーリング（４０）は、弾性の環状のストリップとして形成されている、
ことを特徴とする請求項８記載の装置。
前記結合箇所（７０）では、前記センサケーシング（１０）の側面と、前記プラスチックボディ（５０）の側面とが、接着剤を使用しない移行部を形成している、
ことを特徴とする請求項８又は９記載の装置。
前記プラスチックボディ（５０）の段部（６０）の長さは、前記プラスチックボディ（５０）の上面に対して平行な方向で、前記センサケーシング（１０）の前記段部（３５）の長さより幾分大きい、請求項８から１０までのいずれか１項記載の装置。