JP6920248B2 - Ground child - Google Patents
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Description
本発明は、地上子およびその製造方法に係り、例えば、鉄道の列車位置検知を行うための地上子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a ground element and a method for manufacturing the same, for example, a ground element for detecting a train position of a railway and a method for producing the same.
現在、使用されている自動列車停車装置(以下、「ATS」という)は、大きく変周式とトランスポンダ式に分類される。変周式ATSでは、共振回路を有する地上子を通過した場合に、車上子の信号周波数が地上子の共振周波数へ変周する現象により地上子を検知する。停止現示や速度超過の場合にブレーキを動作させることで安全を確保することができる。トランスポンダ式ATSでは、地上子からデジタル伝送を行うため多くの情報を伝送可能であり、車上側で速度パターンを生成することで効率の良い列車制御が可能となる。しかし、トランスポンダ式ATSは、変周式ATSと比較して高価であり、変周式ATSからトランスポンダ式ATSへのシステム更新時には、全ての車上子および地上子を交換する必要が生じる。 The automatic train stop currently in use (hereinafter referred to as "ATS") is roughly classified into a variable frequency type and a transponder type. In the variable frequency ATS, when passing through a ground element having a resonance circuit, the ground element is detected by a phenomenon in which the signal frequency of the on-board element changes to the resonance frequency of the ground element. Safety can be ensured by operating the brake when a stop is indicated or the speed is exceeded. In the transponder type ATS, a lot of information can be transmitted because digital transmission is performed from the ground element, and efficient train control becomes possible by generating a speed pattern on the upper side of the vehicle. However, the transponder type ATS is more expensive than the variable frequency type ATS, and when the system is updated from the variable frequency type ATS to the transponder type ATS, it becomes necessary to replace all the on-board and ground elements.
両方式に使用される地上子について、従来の地上子は、電線を巻いてコイルとし、コイル等の部品の組み立て作業、充填剤の注入作業、封止用の樹脂の注型作業などを行い、地上子を製造する。そのような技術として、ポリプロピレンをベースとし、ガラス繊維を加えた強度を有する合成樹脂に、注型材シリコーンゴムを注入して、部品類を固定・一体化して地上子とする成形方法が知られている(例えば特許文献1参照)。 Regarding the ground element used in both methods, the conventional ground element is made by winding an electric wire to make a coil, and assembling parts such as a coil, injecting a filler, casting resin for sealing, etc. Manufacture ground coils. As such a technique, a molding method is known in which a casting material, silicone rubber, is injected into a synthetic resin based on polypropylene and having strength to which glass fibers are added, and parts are fixed and integrated to form a ground element. (See, for example, Patent Document 1).
ところで、従来の地上子では、その製造工程に示すように多くの工数が掛かっており、製造時間や製造コストの観点で改善が求められており、特許文献1の技術でも同様の課題があった。すなわち、熱硬化性樹脂を使用して地上子の充填剤の注入する作業、封止用樹脂注型作業の一切を省き、地上子成形工程手順を極端に簡略化することで地上子製作に掛かる費用を削減すると同時に、地上子の軽量化と、使用する部品の全てを受動部品として保守性の向上も図り、工事・交換等に掛かる保守作業員への負担を軽減することが求められていた。
By the way, the conventional ground element requires a lot of man-hours as shown in the manufacturing process, and improvement is required from the viewpoint of manufacturing time and manufacturing cost, and the technique of
本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for solving the above problems.
本発明の地上子は、コイルとコンデンサを接続したLC回路を有する地上子であって、パターンコイルを有するパターンコイル基板にコンデンサを実装したLC回路のみを設けた地上子基板と、前記地上子基板を覆う樹脂成形用部材の外殻部材と、を有し、前記パターンコイルはスパイラル形状とされて前記地上子基板に形成され、前記地上子基板において、前記スパイラル形状の中心に、前記地上子基板を厚さ方向で貫通する貫通孔が形成され、前記外殻部材は、前記貫通孔を埋め込んで前記地上子基板の両面側に形成される。 The ground element of the present invention is a ground element having an LC circuit in which a coil and a capacitor are connected, and is provided with only an LC circuit in which a capacitor is mounted on a pattern coil substrate having a pattern coil, and the ground element substrate. The pattern coil has a spiral shape and is formed on the ground element substrate, and in the ground element substrate, the ground element substrate is located at the center of the spiral shape. A through hole is formed so as to penetrate the through hole in the thickness direction, and the outer shell member is formed on both side surfaces of the ground element substrate by embedding the through hole.
本発明によると、地上子において低コストで小型化・軽量化する技術を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a technique for reducing the size and weight of a ground element at low cost.
次に、本発明を実施するための形態(以下、単に「実施形態」という)を、図面を参照して具体的に説明する。 Next, an embodiment for carrying out the present invention (hereinafter, simply referred to as “embodiment”) will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る地上子1を示す図であり、図1(a)が平面図、図1(b)が正面図を示している。地上子1は、直方体の形状を有し、内部の地上子基板10と、それを覆う樹脂外殻40とによって形成されている。
1A and 1B are views showing a
樹脂外殻40は、後述する製造工程によって用いるSMCシート(第1SMCシート41、第2SMCシート42)を圧縮成形(SMC成形)することで、地上子基板10の外殻構造として形成される。SMCシートは、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、硬化剤、増粘剤、内部離型剤、充填材などを混合した樹脂ペーストをチョップドストランドに含浸させ、両面をフイルムで被服したシート状の物を所定の温度条件で加熱し増粘させ、取扱い性を良好にしてシート状にしたものである。SMC成形は、SMCシートを、プレス成形用の金型に投入し、加圧加熱し硬化させ成形品を得る成形法である。
The resin
図2は、地上子基板10を示した図であり、図2(a)が平面図、図2(b)が正面図、図2(c)が底面図を示している。地上子基板10は、板状のプリント基板である基板本体20と、基板本体20に設けられた2組のパターンコイル31(第1及び第2パターンコイル31a、31b)とチップコンデンサ32(第1及び第2チップコンデンサ32a、32b)とを備える。チップコンデンサ32は、例えば、積層セラミックコンデンサであって、温度150度で1000時間放置しても特性に影響がない性能を有する。なお、チップコンデンサ32は、チップ型ではないコンデンサであってもよい。基板本体20の板厚は、例えば2〜5mm程度の薄さにすることができる。
2A and 2B are views showing the
具体的には、基板本体20は、上下に貫通する二つの矩形の開孔部21a、21bが正面視で左右対称に形成されている。図示で表面20aの右側の開孔部21aの周囲に第1パターンコイル31aがスパイラル状に形成されている。それに対になる第1チップコンデンサ32aが裏面20bに第1パターンコイル31aと対向する位置に設けられている。第1パターンコイル31aと第1チップコンデンサ32aとは、それぞれの端部が接続し、いわゆるLC回路を形成している。図示で裏面20bの左側の開孔部21bの周囲に第2パターンコイル31bがスパイラル状に形成されている。それに対になる第2チップコンデンサ32bが表面20aに第2パターンコイル31bと対向する位置に設けられている。第2パターンコイル31bと第2チップコンデンサ32bとも、それぞれの端部が接続し、いわゆるLC回路を形成している。
Specifically, in the substrate
地上子基板10に実装される部品、すなわち地上子1の内部の部品は、パターンコイル31とチップコンデンサ32との受動部品のみであり、地上子1としての故障率を大幅に低減させることができる。
The component mounted on the
図3は、地上子1の製造工程を示した図であり、上型51と下型52とを備えるプレス成形金型を用いて地上子1を製造する。まず、図3(a)の第1SMCシート配置工程に示すように、下型52の上面に形成されたキャビティ状の凹部54に第1SMCシート41を配置する。
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the
つぎに、図3(b)の地上子基板配置工程に示すように、第1SMCシート41の上に地上子基板10を載せる。このとき、凹部54は、地上子基板10を所定の位置に配置できるように位置決め構造が形成されている。
Next, as shown in the ground element substrate arrangement step of FIG. 3B, the
つづいて、図3(c)の第2SMCシート配置工程に示すように、地上子基板10の上に、その下の第1SMCシート41と挟むようにして、第2SMCシート42を配置する。
Subsequently, as shown in the second SMC sheet arranging step of FIG. 3C, the
第1SMCシート41、第2SMCシート42、地上子基板10の配置が終了したら、図3(d)のプレス成形工程に示すように、上型51を下型52に下ろし、上型51の凸部53を下型52の凹部54に嵌め込み、加圧加熱する。加圧加熱の工程は、温度140度、成形時間15〜20分程度である。この工程によって、第1SMCシート41、第2SMCシート42は、所定の外形に成形され、また、地上子基板10の開孔部21a、21bに嵌まり、それによってアンカー効果が発揮される。
After the arrangement of the
最後に、図3(e)の脱型工程に示すように、上型51を下型52から離して、地上子1をプレス成形金型(すなわち下型52)から取り出す。これら工程によって、地上子1の成形が完成する。
Finally, as shown in the demolding step of FIG. 3E, the
図4に、比較例として公知の地上子の製造工程を模式的に示す。ここでは、地上子の断面構造にてその製造工程を示している。この製造工程では、図4(a)のように、まず樹脂外殻(外殻部材)101をプレス成形等により用意する。つぎに図4(b)のように、樹脂外殻(外殻部材)101のキャビティ部(凹部)に基板102を配置し、図4(c)のように、絶縁性合成樹脂の充填剤103を注入する。充填剤103は、硬化に24時間程度必要とされる。その後、図4(d)のように、硬化した充填剤103の上をエポキシ樹脂104で覆い封止する。エポキシ樹脂104の硬化には、1次硬化で12時間、2次硬化で6時間程度必要とされる。最後に、図4(e)のように、ガラスクロス105でエポキシ樹脂104を覆い封止を強化する。
FIG. 4 schematically shows a manufacturing process of a known ground element as a comparative example. Here, the manufacturing process is shown by the cross-sectional structure of the ground element. In this manufacturing process, as shown in FIG. 4A, first, the resin outer shell (outer shell member) 101 is prepared by press molding or the like. Next, as shown in FIG. 4 (b), the
このように、公知の地上子では、1台の製造に2日程度必要とされる。一方で、本実施形態の地上子1では、上述のように、充填剤や接着剤の注入作業が不要であり、1台の製造に15分〜20分程度しか必要とされない。すなわち、大幅な製造時間の削減が可能となり、大量生産へも対応できる。
As described above, with a known ground element, it takes about two days to manufacture one unit. On the other hand, in the
また、公知の地上子では、同程度の機械的性能を実現した場合、例えば、サイズ280×510×40mm、重量5.2kgや、サイズ250×445×40mm、重量6.3kgであった。本実施形態の地上子1では、試作品として、サイズ242×380×15mm、重量2.6kg程度で実現できることを確認済みである。このように、大幅な軽量化、小型化(特に薄板化)が可能となる。その結果、従来と比較して、地上子1の設置の自由度が向上する。例えば、壁面に嵌め込ませて一体化させるような設置が可能となる。また、設置作業や交換・メンテナンス作業が容易になり、保守作業負荷の低減、保守費用の削減、ひいては保守作業に関わる作業員の安全確保を向上させることができる。
Further, in the known ground element, when the same mechanical performance is realized, for example, the size is 280 × 510 × 40 mm and the weight is 5.2 kg, and the size is 250 × 445 × 40 mm and the weight is 6.3 kg. It has been confirmed that the
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. This embodiment is an example, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications are possible in the combination of each of these components and processing processes, and that such modifications are also within the scope of the present invention.
例えば、SMCシート(第1SMCシート41、第2SMCシート42)の代わりに、BMC(Bulk Molding Compound)のように、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂や充填材の混合材をバルク状としたものを用いてプレス成形により樹脂外殻40を形成してもよい。
For example, instead of the SMC sheet (
また、LC回路は2組に限らず、1組や3組以上であってもよい。図5は、変形例の地上子基板210を示している。図5(a)が平面図、図5(b)が正面図、図5(c)が底面図を示している。図示のように、この地上子基板210では、パターンコイル231とチップコンデンサ232が1組のみとなっており、他の構造は、同様となっている。具体的には、基板本体220の中央に形成された矩形の開孔部221の表面220a側の周囲に、パターンコイル231がスパイラル状に形成されている。裏面220bには、開孔部221の左側領域にチップコンデンサ232が設けられている。この構造によって、1組のLC回路が形成されている。
Further, the LC circuit is not limited to two sets, and may be one set or three or more sets. FIG. 5 shows a
1 地上子
10、210 地上子基板
20、220 基板本体
20a、220a 表面
20b、220b 裏面
21a、21b、221 開孔部(貫通孔)
31、231 パターンコイル
31a 第1コイルパターン
31b 第2コイルパターン
32、232 チップコンデンサ
32a 第1チップコンデンサ
32b 第2チップコンデンサ
40 樹脂外殻(外殻部材)
41 第1SMCシート
42 第2SMCシート
51 上型
52 下型
53 凸部
54 凹部
31,231
41
Claims (1)
パターンコイルを有するパターンコイル基板にコンデンサを実装したLC回路のみを設けた地上子基板と、
前記地上子基板を覆う樹脂成形用部材の外殻部材と、
を有し、
前記パターンコイルはスパイラル形状とされて前記地上子基板に形成され、
前記地上子基板において、前記スパイラル形状の中心に、前記地上子基板を厚さ方向で貫通する貫通孔が形成され、
前記外殻部材は、前記貫通孔を埋め込んで前記地上子基板の両面側に形成されたことを特徴とする地上子。 A ground element having an LC circuit in which a coil and a capacitor are connected.
A ground element board provided only with an LC circuit in which a capacitor is mounted on a pattern coil board having a pattern coil,
The outer shell member of the resin molding member that covers the ground element substrate and
Have,
The pattern coil has a spiral shape and is formed on the ground element substrate.
In the ground element substrate, a through hole penetrating the ground element substrate in the thickness direction is formed at the center of the spiral shape.
The outer shell member is a ground element formed on both side surfaces of the ground element substrate by embedding the through hole.
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