JPH08106841A - 近接スイッチおよびその製造方法 - Google Patents

近接スイッチおよびその製造方法

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JPH08106841A JP7188850A JP18885095A JPH08106841A JP H08106841 A JPH08106841 A JP H08106841A JP 7188850 A JP7188850 A JP 7188850A JP 18885095 A JP18885095 A JP 18885095A JP H08106841 A JPH08106841 A JP H08106841A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック部分を有し、高温および侵食性の
環境の下で安全な近接スイッチおよびその安価且つ簡単
な製造方法を提供する。 【解決手段】 セラミック部分（２）が金属製のハウジ
ング筒体に栓体として挿入され、熱収縮によって固定さ
れるようになされる。接合部（４）に柔軟な延性の例え
ば銅製の密封層が蒸着またはメッキされて備えられる。
また接触面には溝が形成されることが好ましい。セラミ
ック部分（２）の収縮によりハウジング筒体とセラミッ
ク部分（２）との間に配置された密封層が気体および液
体を透過させないシールを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック部分を
有する近接スイッチおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】用途に応じて、様々な技術（誘導性、容
量性、超音波、磁性その他）の近接スイッチには環境の
影響で高い応力が作用する。含まれる構造部材の保護の
ために結果的に必要なことは重要な要求である。したが
って、現在利用できる装置は金属または高品質プラスチ
ックで作られたケーシングを有してほとんどが完成され
ており、このケーシングは一般にキャスト樹脂を更に充
填されている。
【０００３】しかしながら、例えば侵食性の化学物質、
高温および高圧の存在の下では、また食品工業において
は、実際にはこれらの対策は不十分である。このような
場合、特殊鋼製のハウジングが使用される。本明細書で
は、作用面に特に関心が持たれる。何故ならば、作用面
は電気的な絶縁材料で作られねばならないからである。
このために選択された材料は、セラミック材料である。
【０００４】困難を伴う問題点はセラミックの作用面と
ハウジングとの間の気密および液密接合にあり、これは
高い要求を満たさねばならない。緊密であるだけでな
く、耐圧、耐振で、広い温度範囲に使用できねばならな
い。更に、温度サイクルに対して非常に高い耐久性が要
求される。優れた化学的安定性が不可欠である。これら
の性質は、典型的に１０年を超える製品の寿命全体を通
じて保持されねばならない。更に、その製造方法は簡
単、安全で、第１に経済的でなければならない。
【０００５】他の問題は、作用面ができるだけ薄くされ
るべきである。何故ならば、センサーの有効スイッチ距
離はこの厚さによって減少されることが普通だからであ
る。装置が高い内部圧力を意図されるならば、これは特
に重要である。
【０００６】上述した問題に対して多くの解決法が知ら
れているが、それらの全ては本質的な不都合を有してい
る。最も安全な方法は連結面の領域においてセラミック
部分に金属を付与し、その後セラミック部分をハウジン
グに緊密に半田付けすることである。得られた結果は非
常に良好であるが、製造工程は複雑であり、したがって
高価となる。他の方法は、部品を適当な接着剤で接着す
ることである。この方法は経済的であるが、特に高温下
において、および侵食性環境の下で安全でない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題および課題を解決するた
めの手段】本発明は説明した問題を簡単且つ経済的に解
決するのであり、ハウジング筒体の内部にセラミック部
分が収縮されて挿入される、また前記ハウジング筒体と
前記セラミック部分との間に配置された密封材料が気体
および液体を透過させないシールを形成している近接ス
イッチによって解決され、またハウジング筒体に対する
セラミック部分の密封接合が、大気温度の下でハウジン
グ筒体における対応する座の直径よりも大きい直径を有
する前記セラミック部分をハウジング筒体を加熱した後
その中に挿入することにより、前記ハウジング筒体が冷
却したときに該ハウジング筒体が収縮して、接合部の面
積部分におけるハウジング筒体の表面被覆によってハウ
ジング筒体とセラミック部分との間に気密および液密シ
ールが得られるように、前記セラミック部分がしっかり
と保持されて達成される製造方法によって解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は図示された具体例を参照
して以下に詳細に説明される。
【０００９】本発明は、他の目的に使用されていてそれ
自体は周知の、且つまたセラミック材料製の対応する内
側部分の上に金属部分を収縮させて成る方法から説明を
始める。この例はＤＥ−Ａ−４０３２８０３、ＤＥ−Ａ
−４０２１２５９、ＥＰ−Ａ−０１９７８９０およびＤ
Ｅ−Ｃ−３５４５１３５に見出される。このために、セ
ラミック部分２の直径はハウジング筒体１における対応
する座３よりも多少大きくされている。ハウジング筒体
１の中にセラミック部分２を挿入するために、ハウジン
グ筒体１の座３の領域では例えば８００°Ｃの温度まで
加熱される。加熱は誘導手段による周知の方法で簡単且
つすばやく行うことができる。これにより、ハウジング
筒体１は膨張する（例えばＶ２Ａの場合には線膨張係数
は約１２×１０-6／°Ｃである）。加熱されない、した
がって膨張しないセラミック部分２はこの時点で挿入さ
れるのであり、ハウジング筒体１における対応する座３
へ嵌入させる力を全く必要としない。その後エネルギー
付与が中断され、これにより構造全体が冷却される。こ
のようにして生じるハウジング筒体１の収縮により、他
の何れの作業もせずにハウジング筒体１とセラミック部
分２との間の強固な連結が得られる。
【００１０】このようにして達成された連結は強力な圧
縮力を特徴とするが、一般には気密および液密でない。
本発明によれば、金属製のハウジング筒体１はそれ故に
既に説明したように処理される、すなわち接合部４（図
３）の領域において典型的に延性の金属、例えば銅、の
数十μｍ程度の厚さの適当な層７（図５）を付与され
る。したがって、被覆の厚さおよび面圧が適切に定めら
れるならば、優れたシールが形成される。ハウジング筒
体全体を先ず第１に処理し、接合が達成された後にもは
や必要でない被覆部分を所望により除去することが最も
有利であり、この被覆は気密および液密のシールにより
接合部の領域においては保存される。
【００１１】材料の選択、および座３の領域におけるハ
ウジング筒体１の壁厚５の選択によって、所望される面
圧は広い範囲で調整される。更に、前記範囲は接触する
面６の相応の設計によって更に拡大することができる。
この例が図４に示されており、環状溝６が接触面６に形
成されている。
【００１２】他の利点はセラミック部分２の予応力から
得られるのであり、この予応力はそれが存在しないであ
ろうときに比べて与えられた形状の下でより高い外圧Ｐ
を支持することができる（図６）。これは、セラミック
材料が張力よりも実質的に高い圧力にさらされるという
事実を利用している。金属製のハウジング筒体１の収縮
により発生する圧力で生じるこの予応力は、セラミック
部分２に圧力Ｆ０を発生させる（図６）。外圧Ｐは圧力
および張力Ｆ１を発生させる。この加算により、外圧Ｐ
によって発生される圧力および張力Ｆ１は、圧力Ｆ０に
よりそれぞれ増大（圧力）および減少（張力）される。
合計値が減少される、結果的に生じた張力は、したがっ
てこの応力の無い場合に可能とされるよりも高い外圧Ｐ
によってセラミック部分２の高応力を許容する。接合部
は、冷却後にハウジング筒体１の材料の弾性限界を接合
部４の領域において超えるように設計されることが有利
である。これは主として機械公差とは無関係な予応力を
得ることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハウジング筒体に連結される部品の側面図。
【図２】ハウジング筒体に連結される部品の前面図。
【図３】収縮により連結された部品の部分的断面図。
【図４】接触圧力を高める面構造を有する代替実施例の
部分的断面図。
【図５】密封材料の層を示す部分的断面図。
【図６】挿入したセラミック部分に作用する力を示す説
明図。
【符号の説明】
１ ハウジング筒体 ２ セラミック部分 ３ 座 ４ 接合部 ５ 壁厚 ６ 接触面 ７ 層

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部にセラミック部分（２）が栓体とし
    て挿入された金属製のハウジング筒体（１）を含み、前
    記セラミック部分（２）は収縮されて前記ハウジング筒
    体（１）の中に挿入され、また前記ハウジング筒体
    （１）と前記セラミック部分（２）との間に配置された
    密封材料（７）が気体および液体を透過させないシール
    を形成することを特徴とする近接スイッチ。
  2. 【請求項２】 銅のような延性材料が密封材料（７）と
    して作用する請求項１に記載の近接スイッチ。
  3. 【請求項３】 前記ハウジング筒体（１）と前記セラミ
    ック部分（２）との間の接触面の一方または両方に対し
    て例えば蒸着またはメッキにより前記密封材料（７）が
    付与された請求項１または請求項２に記載の近接スイッ
    チ。
  4. 【請求項４】 前記ハウジング筒体（１）または前記セ
    ラミック部分（２）に例えば溝が加工される適当な設計
    により、面圧が増大されて規則的または不規則に前記接
    合部（４）に分布される請求項１から請求項３までのい
    ずれか１項に記載の近接スイッチ。
  5. 【請求項５】 請求項１の近接スイッチの製造方法であ
    って、前記ハウジング筒体（１）に対する前記セラミッ
    ク部分（２）の密封接合が、大気温度にて該ハウジング
    筒体（１）における対応する座（３）よりも大きな直径
    を有する前記セラミック部分を、ハウジング筒体を過熱
    した後その中に挿入することで得られ、前記セラミック
    部分（２）はハウジング筒体が冷却した後の収縮でしっ
    かりと保持されて、接合部（４）の面積部分におけるハ
    ウジング筒体の表面被覆によってハウジング筒体とセラ
    ミック部分との間に気密および液密のシールが形成され
    るようになされる近接スイッチの製造方法。
  6. 【請求項６】 表面被覆が柔軟な延性金属被覆（７）を
    付与して得られ、該金属被覆はメッキ装置により付与さ
    れることができ、銅で構成されることができる請求項５
    に記載の近接スイッチの製造方法。
  7. 【請求項７】 表面被覆がハウジング筒体の全面に付与
    された請求項５または請求項６に記載の近接スイッチの
    製造方法。
  8. 【請求項８】 接合面の外側の表面被覆が、接合の終了
    後に速やかに再び除去される請求項７に記載の近接スイ
    ッチの製造方法。
  9. 【請求項９】 外圧（Ｐ）に対する前記セラミック部分
    （２）の抵抗力が、その固定および密封に必要とされる
    よりも高いセラミック部分の圧力予応力（Ｆ０）を付与
    して高められた請求項５から請求項８までの何れか１項
    に記載の近接スイッチの製造方法。
  10. 【請求項１０】 接合面（４）の面積部分における面圧
    は、ハウジング筒体材料の弾性限界をその領域において
    超えるように定められる請求項９に記載の近接スイッチ
    の製造方法。
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