(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機器の状態を監視するためのトランスジューサであって、
中空の内部を有するコイル状の感知要素と、
前記感知要素から伸長する第１及び第２の導線と、
これら導線に接続されたケーブルであって、前記ケーブルは、少なくとも１つの中心導体と、中間導体とを備えており、これら中心導体及び中間導体は、少なくとも１つの誘電体によって互いに分離されており、前記ケーブルの少なくとも一方の端部が、階段状に剥離されていて、少なくとも前記中心導体、誘電体及び中間導体の一部の長さを露出させている、前記ケーブルと、
前記中心導体の直径に実質的に一致する直径を有する孔を備えている前方の口輪と、
前記感知要素の内部並びに外部、前記導線、及び前記ケーブルの一部を安定化する一体物を形成し、前記感知要素、前記導線、及び前記ケーブルの一部を完全に包囲するシームレス体を形成する、硬化された一体構造の成形材料と、
を備えることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項２】
請求項１に記載のトランスジューサにおいて、前記感知要素は、前方面と、後方面と、外側面及び貫通する中空内部を有する本体とを備えており、前記本体は、前記前方面と前記後方面との間で伸長していることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトランスジューサにおいて、前記誘電体は、予めエッチングされていることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかに記載のトランスジューサにおいて、更に、後方の口輪を備えており、前記後方の口輪は、前記中間導体の直径に実質的に一致する直径を有する孔を備えていることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項５】
請求項４に記載のトランスジューサにおいて、前記中心導体の少なくとも一部は、前記前方の口輪の前記孔の中で電気的及び機械的に接続されていることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項６】
請求項５に記載のトランスジューサにおいて、前記中間導体の少なくとも一部は、前記後方の口輪の前記孔の中で電気的及び機械的に接続されていることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項７】
請求項６に記載のトランスジューサにおいて、前記コイルの前記第１の導線は、前記前方の口輪に電気的に接続されており、また、前記コイルの前記第２の導線は、前記後方の口輪に電気的に接続されていることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項８】
請求項７に記載のトランスジューサにおいて、前記コイルは、該コイル、前記導線、及び、前記ケーブルの一部を安定化させる、硬化した成形材料から成るシームレス体の中で対称的に配置されていることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項９】
請求項８に記載のトランスジューサにおいて、硬化した成形材料から成る前記シームレス体は、前記コイルの前方面に接触して該前方面の輪郭に合致していると共に、前記前方面から均一に伸長して、前記コイルの前記前方面と実質的に平行な実質的に均一な厚さを有する壁部を形成していることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項１０】
請求項９に記載のトランスジューサにおいて、前記硬化した成形材料は、該硬化した成形材料と前記ケーブルの前記エッチングされた誘電体との間に浸透する境界面を形成することによって、前記ケーブルの前記エッチングされた誘電体と接合されていることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のトランスジューサにおいて、前記後方の口輪は、前記硬化した成形材料と係合する肩部を有しており、これにより、前記第１及び第２の導線、前記中心導体、並びに、前記中間導体の間の接続が軸方向力により破壊されないように構成されたことを特徴とするトランスジューサ。
【請求項１２】
請求項２ないし１１の何れか一項に記載のトランスジューサにおいて、ディスクが前記コイルの後方面に設けられていて、前記コイルを前記導線に関して支持するように構成されたことを特徴とするトランスジューサ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のトランスジューサにおいて、前記ディスクは、前記導線が通過する穴を有していることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項１４】
請求項１ないし１３の何れか一項に記載のトランスジューサにおいて、前記感知要素及び前記導線は、前記導線が前記コイルに関して変形するのを防止する物質で被覆されていることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項１５】
請求項４ないし１４の何れか一項に記載のトランスジューサにおいて、前記第１及び第２の導線は、前記前方及び後方の口輪に接続されていることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のトランスジューサにおいて、前記前方及び後方の口輪、及び、前記第１及び第２の導線は、前記導線が前記口輪に関して変形するのを防止する物質で被覆されていることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のトランスジューサにおいて、前記物質は、パラリンであり、前記成形材料は、ＰＴＦＥ及びＰＰＳを含んでいることを特徴とするトランスジューサ。
【請求項１８】
回転機器の状態を監視するためのトランスジューサを射出成形法により形成する方法において、
前記射出成形法が、
中空の内部を有するコイルをケーブルの導体に取り付ける工程であって、前記ケーブルの導体の直径に実質的に一致する直径を有する孔を備えた口輪を介して取り付ける、前記工程と、
前記コイルを複数のサポートによってモールドキャビィティの中で中心決めする工程と、
前記ケーブルを前記複数のサポートによって前記モールドキャビィティの中で支持する工程と、
前記ケーブルを前記モールドキャビィティから外方に伸長するように方向付けする工程と、
成形材料を前記モールドキャビィティの中に射出して、前記コイルの内部及び外部の双方、及び前記導体の一部を正確に安定化させ、前記コイルを完全に包囲するシームレス体を形成する工程と、
前記成形材料を前記モールドキャビィティの中に射出した後に、前記複数のサポートを後退させる工程と、
前記サポートの付近に追加の成形材料を射出し、それまで前記複数のサポートが占めていた領域に充填する工程と、
前記成形材料を固化させる工程と、
以上のように形成されたトランスジューサを一体物としてモールドから取り出す工程と、
を備えている、ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８の方法において、前記射出成形法は、更に、軸方向に後退可能なサポートによって前記コイルを中心決め及び支持する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９の方法において、前記射出成形法は、更に、半径方向に後退可能なサポートによって前記ケーブルを支持する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０の方法において、前記射出成形法は、更に、前記キャビティの中に成形材料を射出する前に、前記モールドを予熱する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１の方法において、前記射出成形法は、更に、成形材料を前記キャビィティの中に射出する時に、前記モールドを前記予熱された温度に維持する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２の方法において、前記射出成形法は、更に、前記成形材料を低圧及び低速で射出して、前記コイルの完全性を維持すると共に、前記キャビティの中の成形材料の良好な移動パターンをもたらして、密度の高い封入型トランスジューサを形成する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３の方法において、前記射出成形法は、更に、前記成形材料に結合剤を与えて、前記ケーブルと固化した後の前記成形材料との間の結合を促進させる工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
回転機器の軸に隣接して配置され、該回転機器の状態を監視するためのトランスジューサであって、
前記回転機器の軸の接線が当該トランスジューサの長手方向の軸線に対して直交するように、当該トランスジューサを前記軸からある距離だけ離して取り付けるための手段と、
前記軸に隣接して設けられていて中空の内部を有する感知コイルと、
該感知コイルの前方に設けられていて均一な厚さを有する保護壁を含む前方部分とを備えており、
前記感知コイルは、前記長手方向軸線の周囲で対称的に配置されていると共に、前記前方部分の保護壁から均一に隔置されており、
当該トランスジューサは、更に、
前記均一な厚さを有する前記前方の保護壁と一体に形成された一体物を画成するシームレスの保護封入体を備えており、
前記封入体は、前記感知コイルの内部並びに外部の双方、及び前記感知コイルに接続されたケーブルの前方部分だけを安定化させており、
前記ケーブルは、当該トランスジューサから離れて電気処理装置まで伸長しており、前記ケーブルは、少なくとも１つの中心導体と、中間導体とを備え、これら中心導体及び中間導体は、少なくとも１つの誘電体によって互いに分離され、前記ケーブルの少なくとも一方の端部が、階段状に剥離されていて、少なくとも前記中心導体、誘電体及び中間導体の一部の長さを露出させており、
当該トランスジューサは、更に、前記中心導体の直径に実質的に一致する直径を有する孔を有する前方の口輪を備えている、
ことを特徴とするトランスジューサ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、一般的に、カプセル封入された封入型トランスジューサに関し、より詳細には、周囲環境からの機械的、物理的又は化学的なあらゆる干渉を実質的に遮蔽する封入型トランスジューサ、並びに、回転機器の振動の監視、温度の感知、及び、他の物理的な現象の監視及び感知を行うために使用される、上述のトランスジューサの製造方法に関する。
背景技術
回転機器及び往復動機器の状態の監視作業及び診断作業は、トランスジューサ及びこれに関連する電子機器から正確で信頼性のある測定を行うことから始まり、次に、減算及び表示を行うための他の高度な分析装置を使用する。そのようなトランスジューサの一つは、近接トランスジューサであり、この近接トランスジューサは、特に、機械の回転軸の振動特性を監視するために使用することができる。そのような状況においては、トランスジューサは、極めて劣悪な物理的、化学的及び機械的な条件下で作動しなければならず、そのようなトランスジューサを交換することは極めて困難なことが多い。従って、上述の近接トランスジューサを監視装置の中の極めて信頼性の高い部品の一つにしようとする努力が継続的に行われている。
一般的に、近接トランスジューサは、関連する電子機器と協働して、対象物すなわち「ターゲット」（機械の回転軸）と近接トランスジューサの感知コイルとの間の間隔に相関する信号を出力する。「ターゲット」と近接トランスジューサの感知コイルとの間の距離すなわち間隔を、トランスジューサの直線範囲に維持して、作動時に正確で信頼性のある測定を行うことが重要である。現時点において想起される１つの問題は、総てが同様な特性を有しており、これにより、時間のかかる過度の校正作業を必要とすることのない、交換可能なトランスジューサを製造することである。
また、近接トランスジューサは、周囲環境からの機械的、物理的及び化学的な干渉に耐えることができなければならない。従って、正確で信頼性のある測定を行うという確証は、部品の精度及び品質、並びに、環境の干渉を遮断すると共に過度の直線範囲を必要としないトランスジューサを形成する製造方法に依存する。
下記の従来技術は、本件出願人が認識している当該技術の現状を示しており、出願人が認識している関連する従来技術の開示義務を果たすために掲げられている。しかしながら、下記の参考文献は、単独で又は組み合わせて考えても、後に詳述し特に請求の範囲に記載される本発明に関連性を有するものではない。
0003859717.tif 000002
0003859717.tif 000003
上記Schuttsの２つの米国特許、及び、上記Van Den Berg, et al.の米国特許は、環境の干渉に対して耐久性のある正確なセンサを提供しようとする本件出願人の進行中の方針を反映している。
Jaegerのフランス特許は、一端部にセンサを有する細長い検知器を射出成形する方法及び装置を用いることを教示している。この検知器の一端部は、該センサの端部が中心決めスリーブ（１３０）に係合している間に、モールドによって支持される。上記中心決めスリーブ（１３０）は、ピストン（１３２）で終端しており、このピストンは、シリンダ（１２６）の中で運動可能であると共に、固定ロッド（１３８）の周囲で摺動することができる。熱可塑性プラスチックが、モールドの中に射出され、そのような射出作業が部分的に完了した時に、上記中心決めスリーブは上記センサから移動される。
Kawakamiの日本特許は、トランスファー成形法によって半導体チップをシールすることを教示している。半導体チップ（４）が、キャリア（１）に取り付けられ、可動ピン（１７）、（１８）を介して固定位置に保持される。可動ピン（１７）、（１８）は、これらピンを自由に前進又は後退させてキャビティ（１５）、（１６）に出入りさせるための頂部の力（１１）及び底部の力（１２）に運動可能に取り付けられている。ピン（１７）、（１８）がキャリア（１）に接触している間に、樹脂（２０）がゲート（１３）、（１４）を介してキャビティ（１５）、（１６）の中に射出され、上記ピン（１７）、（１８）は、樹脂（２０）の射出状態に応じて、徐々に後退される。
上記Yokoyamaの米国特許は、プラスチック封入型の半導体電子素子を製造するための装置を用いることを教示している。支持パッド（１１）が、第１及び第２のスライダ（２４Ａ）、（２４Ｂ）及びモールド半部（１９）、（２０）によって、確実に固定されている。第１及び第２のスライダ（２４Ａ）、（２４Ｂ）は、キャビティがプラスチック封入材料で半分充填された時に、上記キャビティから外方に移動される。上記スライダが動いた後に形成される空間が、ゲート（２３）を通じて直接的に注入されるプラスチック封入材料によって充填される。上記スライダ（２４Ａ）、（２４Ｂ）は、キャビティ（２５）の中で２つの機能を果たすことに注意する必要がある。第１の機能は、支持パッド（１１）の薄い端部分をしっかりと把持して、該端部分を適所に固定することであり、また、第２の機能は、ゲート（２３）を通る通路を狭くすることである。
上記Pierpontの米国特許は、半径方向の導線を有する電気部品をカプセル封入するための方法を用いることを教示している。大型のマルチキャビティ・モールドに、半径方向に導かれる複数の横型コンデンサが装填される。上方ピン（２５）が、各部品の本体を所定程度下方に押し、これにより各本体は、対応するモールドキャビィティの中でほぼ同じ位置に残される。次に、下方ピン（２８）が、各部品の本体をモールドキャビィティの中心から若干上方へ押圧し、これにより、下方ピンが後退すると、電気部品の導線の中の応力が、部品の本体をモールドキャビィティの中心位置までバネ作用により戻す。次に、成形樹脂が導入される。
上掲の他の従来技術は、これらについては特に議論しないが、他のセンサ要素及び成形法を教示しており、また、本件出願人が認識している従来技術を掲載している。これらの参考文献は、上で特に説明した参考文献よりも、かなり核心から外れている。
発明の開示
本発明は、多くの点において、周知の従来技術から識別されるものである。一例として、本発明は、堅固で信頼性のある封入型トランスジューサを形成するために必要な部品及びプロセスの数を排除する。例えば、本発明は、特に、コイル、及びその関連する細い導線、並びに、これらコイルの導線とケーブルの対応する導体との間の電気接続部を支持し且つ保護していた複雑な骨組を排除する。また、コイル／ケーブル・アセンブリをモールドキャビィティの中で支持するために使用される複雑な骨組も排除される。
本発明の近接トランスジューサは、該トランスジューサの一端部の感知要素、及び、その他端部のケーブルの一部を包囲する、射出成形された封入体を備えている。上記感知要素は、該感知要素から電気処理装置に信号を伝送するためのケーブルに電気的に接続される。上記電気信号は、例えば、機械の振動と相関性を有することができる。
上記感知要素は、感知コイルの形態であるのが好ましく、この感知コイルは、前方面と、後方面と、外側面及び貫通する中央の空隙を有する本体と、少なくとも第１及び第２の導線とを有している。これら第１及び第２の導線は、コイルの上記後方面から伸長していて互いに隔置されるのが好ましい。コイルの上記本体は、上記前方面と上記後方面との間で伸長している。コイルの上記導線は、十分に堅固にすることができ、あるいは、上記導線には、保護カバー又はコーティングを設け、カプセル封入作業により導線が破壊又は変形して、動作不能の又は信頼性のないトランスジューサを生じさせることを防止することができる。上記導電性の保護コーティング又は保護カバーは、例えば、真空蒸着法によって導線に蒸着されるパリレン（Parylene）コーティングであるのが好ましい。
上記ケーブルは、三軸ケーブルであるのが好ましく、ケーブルの内部を包囲する外側の保護ジャケットを備え、上記内部は、同心円状に配置された３つの導体を含み、これら導体は、同心円状に配置された少なくとも２つの絶縁体によって、互いに分離されている。より詳細に言えば、上記外側の保護ジャケットは、同心円状に配置された外側導体、中間導体及び中心導体を包囲しており、これら導体はそれぞれ、外側導体と中間導体との間、及び、中間導体と中心導体との間にそれぞれ介挿された絶縁体及び誘電体によって、互いに分離されている。上記誘電体は、接合作業を行うためにエッチングされたテフロン（登録商標）から形成されるのが好ましい。
上記ケーブルの少なくとも一方の端部は、階段状に剥離されて、中心導体、誘電体、中間導体、絶縁体及び外側導体をある長さにわたって露出させる。また、封入型トランスジューサは、中心導体の外径に実質的に等しい内径を有する孔を含む前方の口輪と、中間導体の外径に実質的に等しい内径を有する孔を含む後方の口輪とを備えている。これら前方及び後方の口輪は、次に、ケーブルの上記剥離端に被嵌され、上記中心導体及び中間導体にそれぞれ半田付けされる。
上記半田付けにより、前方及び後方の口輪と対応する導体との間の機械的及び電気的な永続的な接続が行われた後に、感知コイルを上記両口輪に抵抗溶接する。この抵抗溶接は、コイルの一方の導線を前方の口輪に抵抗溶接し、また、コイルの他方の導線を後方の口輪に抵抗溶接することにより、行われる。
コイルをケーブルに電気的及び機械的に接続する上述の工程の前に、一対の開口を有する実質的に円筒形のディスクを、上記導線の周囲で摺動させてこれらに接続し、コイルの後方面に当接させる。上記ディスクは、上記導線がコイルの後方面から、当該ディスクの厚さに応じて、上記両口輪に向かって伸長している遷移領域において特に、上記導線のためのサポートを提供する。また、上記ディスクは、少なくとも１つの摺動ピンを収容して、コイル／ケーブル・アセンブリを射出モールドの中で位置決めし且つ支持するための手段として、使用することができる。
コイルをケーブルに電気的及び機械的に接続する上記プロセスが完了した後に、上記コイル／ケーブル・アセンブリは、独自の射出成形法を用いてカプセル封入される準備が整う。射出モールドは、上方キャビィティを有する上方モールドプレートと、下方キャビティを有する下方モールドプレートとによって、画成されている。上部及び下部のキャビティは、閉位置において、モールドキャビィティを形成し、このモールドキャビィティは、コイル／ケーブル・アセンブリの封入体の所望の形態に対して補完的な形状を有している。モールドキャビィティは、上方壁と、下方壁と、前方壁と、貫通する開口を有する後方壁とによって、形成されている。上方モールドプレート及び下方モールドプレートの各々には、少なくとも１つの枢動可能な支持ピンが設けられるのが好ましい。該支持ピンは、モールドの対応する上方又は下方のキャビティの中に伸長しており、後退した時に、モールドキャビィティの対応する上方又は下方の壁部の所望の形状に合致する。また、摺動可能な位置決めピンが、キャビティの前方壁の付近に設けられており、上記位置決めピンは、入れ子式に運動してキャビティに出入りすることができる。上記位置決めピンは、同心円状に配置された一対のピンから構成されていて、内側のピンが、外側のピンよりもキャビティの中に深く伸長するのが好ましい。
コイル／ケーブル・アセンブリは、下方モールドプレートの下方キャビティの中に定置され、コイル／ケーブル・アセンブリのケーブルは、モールドキャビィティの後方壁の上記開口から外方に伸長する。上記アセンブリのコイルは、下方キャビティの中に伸長する上記摺動可能な位置決めピンによって、中心に位置決めされると共に、モールドキャビィティの前方壁から所定距離だけ隔置され、この時に、上記外側ピンは、コイルの前方面に当接しており、また、上記内側ピンは、コイルの空隙の中に収容されている。また、摺動可能な支持ピンが、上記下方キャビティの中に伸長していて、上記両口輪及び／又はケーブルの剥離端の一部に係合し、コイル／ケーブル・アセンブリを支持すると共にこれを位置決めしている。上方モールドプレートの上記摺動可能な支持ピンは、射出モールドが閉じた時に、上方モールドキャビィティの中に伸長して、ケーブルに係合する。これにより、コイル／ケーブル・アセンブリをモールドキャビィティの中で支持すると共に中心決めする追加の手段がもたらされ、これにより、上記アセンブリ（勿論、上記ピンがアセンブリに接触している部分を除いて）を完全に包囲する空隙が存在することになる。上記摺動可能な支持ピンの位置及び数は、キャビティの中でカプセル封入されるアセンブリを最適に支持するように、選択することができることに注意する必要がある。
モードが閉位置にある状態で、成形材料（成形可能な材料）が、ランナー及びゲートを通してモールドキャビィティの中に射出される。このプロセスは、モールドキャビィティが完全に充填されて、コイル／ケーブル・アセンブリが成形材料で完全に安定化されるまで、継続されるのが好ましい。モールドのキャビティには、加熱手段が設けられ、この加熱手段は、摺動可能なピンすなわち摺動ピンが後退してモールドキャビィティの対応する上方及び下方の壁部に合致する前に、成形材料が硬化するのを防止する。このようにすると、成形材料は、摺動ピンが引き抜かれる際に形成される空隙の中に流入することになる。上記ピンが引き抜かれている時に、成形材料の追加の装填物をモールドの中に射出して、以前に伸長していた摺動ピンによって残された空隙を完全に充填するに必要な追加の材料を供給することができる。成形材料をキャビティの中に射出するプロセスが完了し、上記ピンが後退した後に、モールドを開いて、封入型トランスジューサを下方モールドプレートの中で冷却させることができる。封入型トランスジューサが冷却された後に、底部支持ピンを作動させて、封入型トランスジューサを排出することができる。封入型トランスジューサは、取り付けを行うために使用される外ネジ付きの金属ケースによって、包囲されるのが好ましい。
成形材料は、ポリフェニレンスルフイド（ＰＰＳ）、テフロン（登録商標）材料であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むのが好ましい。テフロン（登録商標）は、封入体とケーブルのエッチングされたテフロン（登録商標）誘電体との間に、強固な結合をもたらす。また、後方の口輪は、肩部を含んでおり、この肩部は、コイル／ケーブル・アセンブリを封入体の中で確実に固定して、封入体及び／又はケーブルに与えられる軸方向力に抵抗する。
産業上の応用性
本発明の産業上の応用性は、以下の本発明の目的を説明することにより、示される。
本発明の主要な目的は、新しく新規な封入型トランスジューサ及びその製造方法を提供することである。
本発明の別の目的は、上述の特徴を有する封入型トランスジューサを提供することであり、そのような封入型トランスジューサは、射出成形された封入体を備えており、この封入体は、その一端部の感知コイル、及び、その他端部から外方に伸長するケーブルを安定化させる。このケーブルの一端部は、上記封入体の中の感知コイルに電気的に接続されており、また、上記ケーブルの他端部は、上記封入体の先端側の電気処理装置に接続されている。
本発明の更に別の目的は、上記封入体が、感知コイルの周囲でシームレスの密封ケーシングを形成し、これにより、ケーブルの端部分が、周囲環境からの機械的、物理的又は化学的な干渉に対して十分な耐久性を有するようにする、封入型トランスジューサを提供することである。
本発明の更に別の目的は、回転機器及び往復動機器の状態を監視し且つ診断する際に使用される既存のトランスジューサよりも、かなり廉価に製造することができ、また、迅速な大量生産技術にも適している、上述の特徴を有する封入型トランスジューサを提供することである。
本発明の更に別の目的は、上記感知コイルが、前方及び後方の口輪、及び、ケーブルの対応する導体に対して軸方向において実質的に整合され、また、封入体の中で中心に位置決めされるように構成された、封入型トランスジューサを提供することである。
本発明の更に別の目的は、ケーブルの誘電体に強固に結合されて、耐漏洩性のシールを形成すると共に、軸方向力に抵抗するように構成された、封入型トランスジューサを提供することである。
本発明の更に別の目的は、感知コイルの前方面と封入体の前方面との間の距離、並びに、ケーブルとの接続部に対するコイルの関係が、極めて精密な公差に維持され、該精密な公差が大量生産されるトランスジューサの間で再現性があって均一なトランスジューサを形成することができるように構成された、封入型トランスジューサを提供することである。
本発明の更に別の目的は、感知コイルの少なくとも１つの導線とケーブルの少なくとも１つの導線との間に電気的な接続手段を有しており、該接続手段が、封入体の中でケーブルを係止する内部接続強度を与え、これにより、封入体又はケーブルに与えられて、上記電気的な接続部を完全に又は部分的に破壊し、動作不能な又は信頼性のないトランスジューサを生じさせる原因になる軸方向力に抵抗するように構成された、封入型トランスジューサを提供することである。
本発明の更に別の目的は、作動中に発生される信号を問題となる程度に変化させることのない再現性のある作動特性を有するように大量生産することのできる、封入型トランスジューサを提供することである。
上述の特徴を有する本発明の更に別の目的は、封入体の中で予成形される複雑な骨組を排除することである。
本発明の更に別の目的は、製造された各トランスジューサに関して、所定範囲の直線性を維持することである。
本発明の更に別の目的は、射出成形作業の前に、コイルをモールドキヤビィティの中で中心決めすると共に、コイルの前方面をモールドキャビィティの前方壁から隔置する、摺動可能な位置決めピンを提供することである。
本発明の更に別の目的は、射出成形作業の間に、コイル／ケーブル・アセンブリを支持し且つ中心決めするための、複数の摺動可能な支持ピンを提供することである。
上述の特徴を有する本発明の更に別の目的は、感知コイル及びケーブルの端部分の封入体を形成する、単一の射出成形工程を提供することである。
第１の効果的な観点から見ると、本発明の目的は、回転機器の状態を監視するためのトランスジューサを提供することであり、このトランスジューサは、感知要素と、該感知要素から伸長する第１及び第２の導線と、これら導線に作動的に接続されたケーブルと、上記感知要素、上記導線、及び、上記ケーブルの一部を安定化し、上記感知要素、上記導線、及び、上記ケーブルの一部を包囲するシームレス体を形成する、硬化された成形材料から成る一体構造とを備えている。
第２の効果的な観点から見ると、本発明の目的は、射出成形法によって形成されるトランスジューサを提供することであり、上記射出成形法は、コイルをケーブルの導体に取り付ける工程と、上記コイルを複数のサポーによってモールドキャビィティの中で中心決めする工程と、上記ケーブルを上記複数のサポートによって上記モールドキャビィティの中で支持する工程と、上記ケーブルを上記モールドキャビィティから外方に伸長するように方向付けする工程と、成形材料を上記モールドキャビィティの中に射出して、上記コイル及び上記導体を正確に安定化させる工程と、上記成形材料を上記モールドキャビィティの中に射出した後に、上記複数のサポートを後退させる工程と、上記サポートの付近に追加の成形材料を射出し、それまで上記複数のサポートが占めていた領域に充填する工程と、上記成形材料を固化させる工程と、以上のように形成されたトランスジューサを一体物としてモールドから取り出す工程とを備えている。
第３の効果的な観点から見ると、本発明の目的は、軸を有していて該軸がトランスジューサに露出されている回転機器の状態を監視するためのトランスジューサを提供することであり、このトランスジューサは、上記軸の接線がトランスジューサの長手方向軸線に対して直交するように、トランスジューサを上記軸からある距離だけ離して取り付ける手段と、上記軸の付近に位置する感知コイルとを備えており、トランスジューサの前方部分は、上記感知コイルの最前方の部分に沿って均一な厚さを有する保護壁を有しており、上記感知コイルは、上記長手方向軸線の周囲で対称的に配置されており、当該トランスジューサは、更に、上記前方の保護壁と一体に形成されたシームレスの保護封入体を備えており、この保護封入体は、上記感知コイルと、トランスジューサから電気処理装置まで伸長していて上記感知コイルに作動的に接続されているケーブルの前方部分とを安定化させている。
第４の効果的な観点から見ると、本発明の目的は、トランスジューサを製造するための製造方法を提供することであり、この製造方法は、中心の空隙、前方面及び後方面を有する感知コイル、並びに、該感知コイルから伸長する少なくとも第１及び第２の導線を準備する工程と、少なくとも１つの中心導体を担持する少なくとも１つの絶縁体を包囲する少なくとも１つの外側導体を有するケーブルを準備する工程と、包囲された上記ケーブルを上記コイルに接続してコイル／ケーブル・アセンブリを形成する工程と、上記コイル／ケーブル・アセンブリを少なくとも１つのサポートによってモールドキャビィティの中で支持し且つ中心決めする工程と、上記ケーブルを上記モールドキャビィティから外方に伸長するように方向決めする工程と、自己接合型の成形材料を上記モールドキャビィティの中に射出し、上記コイル／ケーブル・アセンブリを正確に安定化させると共に、上記コイルの上記面を覆う正確な面厚を形成する工程と、上記コイル／ケーブル・アセンブリから上記サポートを後退させて、上記自己接合型の成形材料が、上記摺動可能なサポートによってそれまで占められていた領域の中に流れるようにする工程と、上記成形材料を固化させる工程と、以上のように形成されたトランスジューサを、上記コイル／ケーブル・アセンブリを安定化させる成形材料から成るシームレス体を有する一体物として、上記モールドキャビィティから取り出す工程とを備えている。
第５の効果的な観点から見ると、本発明の目的は、軸を有しており該軸がトランスジューサに露出されている回転機器の状態を監視するためのトランスジューサを提供することであり、このトランスジューサは、上記軸の接線がトランスジューサの長手方向軸線に直交するように、トランスジューサを上記軸からある距離だけ離して取り付ける手段と、上記軸の付近に位置する感知コイルとを備えており、トランスジューサの前方部分は、上記感知コイルの最前方の部分に沿って均一な厚さを有する保護壁を有しており、上記感知コイルは、上記長手方向軸線の周囲で対称的に配置されており、当該トランスジューサは、更に、上記前方の保護壁と一体に形成されたシームレスの保護封入体を備えており、この保護封入体は、上記感知コイルと、トランスジューサから電気処理装置まで伸長していて上記感知コイルに作動的に接続されているケーブルの前方部分とを安定化させている。
上述の及び他の目的は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより、明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、機械の回転軸の振動を監視するために該回転軸に並置された本発明の封入型トランスジューサの立面図である。
図２は、上記封入型トランスジューサの部分断面図である。
図２Ａは、本発明のケースの断面図である。
図３は、図３の一部の分解図であって、特定の部品を断面で示している。
図４は、本発明の組立て工程の説明図、及び、図３の各要素を組み合わぜた状態を示す立面図である。
図４Ａは、支持固定具の説明図である。
図５は、図４の各要素を組み合わせることによって形成された感知コイル／ケーブル・アセンブリの立面図である。
図５Ａは、実質的に円筒形のディスクの立面図である。
図５Ｂは、感知コイルとケーブルとの間に介挿された実質的に円筒形のディスクの立面図である。
図６は、開位置にあるモールドの単純化された断面図であって、このモールドの摺動ピンは総て伸長位置にある状態で示されている。
図７は、図６のモールドの摺動ピンが図５に示すように中心決め、支持及び位置決めを行っている状態を示す図である。
図８は、モールドが閉位置にあって、摺動可能な位置決めピンが感知要素との係合状態から後退している状態を示す単純化された断面図である。
図８Ａは、モールドが閉位置にあって、総ての摺動ピンが伸長位置にある状態を示す単純化された断面図である。
図９は、本発明の射出成形作業の後に、モールドが閉位置にあって、摺動可能な支持ピンが後退している状態を示す単純化された断面図である。
図１０は、複数の封入型トランスジューサを順次大量生産するために使用される射出モールドの立面図である。
発明を実施するための最善の態様
種々の図を通じて同様な参照符号により同様の部品を示している図面を参照すると、参照符号１０は、本発明のカプセル封入された封入型のトランスジューサを示している。
図２を参照すると、封入型トランスジューサ１０は、射出成形されたカプセルの封入体（encapsulation）２０を備えており、この封入体は、前方端２２と、後方端２４とを有している。封入体２０は、硬化された成形材料から成る一体構造であって、前方端２２に隣接する感知要素４０と、後方端２４から伸長している情報伝送媒体すなわちケーブル６０の一部とを安定化させている。封入体２０は、一体形成された保護壁を備えており、この保護壁は、感知要素４０の最前方の部分に沿って実質的に均一な厚さ「Ｔ」を有している。感知要素すなわち感知コイル４０は、関連するケーブル６０の同軸状の中心導体６６、７０に固定されていて適宜な寸法を有する前方及び後方の一対の口輪８０、９０によって、ケーブル６０に電気的及び機械的に接続されていて、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０（図５）を形成している。少なくとも後方の口輪９０は、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０を封入体２０の中に確実に固定するための肩部１００を有している。また、射出成形法により、耐久性のある封入体２０が提供され、この封入体は、該封入体自体を接合するだけではなく、ケーブル６０の絶縁体６８とも接合されて、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０をその中で対称的に固定している。
トランスジューサの外皮の前方部は、コイル４０の付近で円筒形であって、コイルをシールしている前方壁２６を有している。上記外皮は、その後、参照符号３において縮径し、次いで、参照符号４において外側に拡がって円筒形部分５５に移行している。別の縮径部６が、シール溝７及びシール８に繋がっており、次に、上り斜面１５及び下り斜面１１によって挟まれたネジ部９に繋がり、その後、縮小テーパ部１３で終端している長い円筒部１２、円筒形部分１４、及び、ケーブル１２０をしっかりと把持している後方端２４に繋がっている。
より詳細に言えば、図３を参照すると、ケーブル６０は、該ケーブルの内部を包囲する外側ジャケット７６を含む同軸三芯ケーブル（triaxial cable）であるのが好ましい。ケーブルは、同軸状に配置された３つの導体６６、７０、７４を備えており、これら導体は、同軸状に配置された少なくとも２つの誘電体すなわち絶縁体６８、７２によって互いに分離されている。誘電体６８は、中心導体６６を中間導体７０から分離している。一方、同軸の中間導体７０は、絶縁体７２によって、外側導体７４から分離されている。導体７０、７４は、編組導線であるのが好ましい。誘電体６８は、例えば、ナフタレンナトリウムでエッチングされて封入埋込用樹脂との接合力が高められた、テフロン（登録商標）材料から形成されるのが好ましい。図３に示すように、ケーブル６０の少なくとも一方の端部６２は、階段状に剥離されていて、中心導体６６、誘電体６８、中間導体７０、絶縁体７２及び外側導体７４をある長さにわたって露出している。
図３及び図４を参照すると、後方の口輪９０は、孔９２を有しており、この孔は、中間導体７０の外径に実質的に等しい内径を有している。後方の口輪９０は、その端部９４が外側の絶縁体７２に当接するように、中間導体７０に接続されている。前方の口輪８０は、孔８２を有しており、この孔は、中心導体６６の外径に実質的に等しい内径を有している。前方の口輪８０は、その後方端８４がケーブル６０の誘電体６８に当接するように、中心導体６６に接続されている。
前方及び後方の口輪８０、９０をそれぞれの導体６６、７０に電気的及び機械的に接続するプロセスは、以下のように行うことができる。予成形された後方のソルダリング９６をケーブル６０の剥離された端部すなわち剥離端６２に被嵌し、これにより、上記ソルダリングが中間導体７０を包囲して、中間絶縁体７２に圧接するようにする。次に、後方の口輪９０をケーブル６０の剥離された端部すなわち剥離端６２に被嵌し、これにより、上記後方の口輪が、中間導体７０を包囲して、予成形された後方のソルダリング９６に係合するようにする。次に、予成形された前方のソルダリング８６をケーブル６０の剥離端６２に被嵌し、これにより、上記ソルダリングが、中心導体６６を包囲して、誘電体６８に当接するようにする。次に、前方の口輪８０をケーブル６０の剥離端６２に被嵌し、これにより、上記口輪も、中心導体６６を包囲して、予成形された前方のソルダリング８６に係合するようにする。この完成されたケーブルアセンブリを誘電加熱装置の中に置き、ソルダリング８６、９６を融解させて、前方及び後方の口輪８０、９０の孔８２、９２と中心導体６６及び中間導体７０との間のそれぞれの隣接領域に、上記ソルダリングを浸透させる。予成形された前方及び後方のソルダリング８６、９６が融解すると、少量の軸方向力が前方及び後方の口輪に与えられ、これにより、前方の口輪８０の後方端８４が、誘電体６８に当接し、また、後方の口輪９０の端部９４が、中間導体７０に圧接する。上記ソルダ（半田）が冷却されると、該ソルダは、後方の口輪９０を中間導体７０に、また、前方の口輪８０を中心導体６６に、それぞれ同軸状に互いに接近して隔置された状態で固定する。口輪８０、９０は共に、真鍮から形成されるのが好ましい。また、予成形されたソルダリング８６、９６を用いることにより、特に、感知コイル４０のインダクタンス・パラメータに関して、封入型トランスジューサの電磁気特性の効果的な再現性を得ることができる。
前方及び後方の口輪８０、９０と対応する導体６６、７０との間の機械的及び電気的な永続的な接続が行われた後に、感知コイル４０は、前方及び後方の口輪８０、９０に抵抗溶接される。図４、図４Ａ及び図５を参照すると、感知コイル４０は、中央の空隙４２と、前方面４６と、後方面４６と、コイル４０の後方面４６から伸長していて互いに隔置されている第１及び第２の導線４８、５０とを備えている。コイル４０及びケーブル６０は、固定具（図４Ａに図解的に示されている）によって支持されていて、コイル４０の後方面４６及び口輪８０の前方端８８は、互いに固定された関係で保持されている一連のクレードル１１５、１１７によって、一定の距離「Ｘ」（図５）に保持されている。上記固定具は、第１の導線４８が前方の口輪８０に抵抗溶接され、また、第２の導線５０が後方の口輪９０に抵抗溶接された時に、上記距離「Ｘ」をぼぼ維持する。従って、コイル４０の後方面４６とコイル／ケーブル・アセンブリ１１０の残りの金属部分との間の距離「Ｘ」は、正確に固定され、且つ、最少の校正作業を必要とするトランスジューサの標準化に関して再現性を有する、コイル４０の電磁気的な関係を与える。上述のように、抵抗溶接を用いて導線４８、５０をそれぞれの口輪８０、９０に接続しているが、半田溶接又はレーザ溶接を用いることもできる。
コイル４０の少なくとも比較的細い導線４、５０、並びに、恐らくコイル及び口輪には、保護カバー又は保護コーティングを設けて、カプセル封入プロセスがコイル及び口輪に対する導線４８、５０の関係を阻害又は変形するのを防止するのが好ましい。これにより、異常な、動作不能な又は信頼性のないトランスジューサが形成される危険性を最小限にする。仕様外の動作不能な又は信頼性のないトランスジューサは、恐らく、カプセル封入プロセス全体が完了した後にだけ検知されるので、ロスは最も経費がかさむ。
好ましい保護コーティングは、単純な又は置換されたポリ・パラ・キリレンと総称されるポリマー群から選択されるクラスのコーティングから採用される。１又はそれ以上の芳香族水素を置換する元素は、ハロゲン化物特に塩素である。
ポリ・パラ・キリレン化合物から成るコーティングの化学的特性は、水蒸気及び他の化学物質の透過に対する遮断性、並びに、溶媒の浸透に対する耐久性を有している。また、パリレンのコーティングは、γ放射線による劣化に耐久性を有しており、易損性のワイヤボンディングに対する強度をもたらす。最後に、パリレン・コーティングは、化学蒸着塗布プロセスに使用されると、コーティングすべき物体の限定された複雑な表面形状に関して高い浸透性を有していると共に、そのような表面が有機シランで前処理されている場合には特に、表面に対する良好な接着性を有している。
導線４８、５０の好ましい保護コーティング又は保護カバーは、例えば、真空蒸着により導線に堆積されたパリレン・コーティングとすることができる。パリレン、及び、パリレン・コーティングプロセスは、Specialty Coating Systems, Inc.のNOVA TRAN（登録商標）Prylene Coating Services（インディアナ州（46241）インディアナポリスのWest Mnnesota Street 5707）によって提供される。
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、コイル４０をケーブル６０に電気的及び機械的に接続する上述の工程を行う前に、実質的に円筒形のディスク１０２をコイル４０の後方面４６と前方の口輪８０の前方端８８との間に介挿することができる。すなわち、第１の側部１０３と、第２の側部１０６と、第１の側部１０３から第２の側部１０６まで伸長する外周面１０５を有する中央部分１０４とを含む、実質的に円筒形のディスク１０２を準備する。一対の開口１０７、１０８が、ディスクの中央部分並びに第１及び第２の側部１０３、１０６を貫通している。ディスク１０２は、導線の周囲で摺動し、これにより、導線４８は開口１０７を貫通し、また、導線５０は、開口１０８を貫通する（あるいは、導線４８が開口１０８を貫通し、また、導線５０が開口１０７を貫通する）。
ディスク１０２の第１の側部１０３は、コイル４０の後方面４６に当接するのが好ましい。上記ディスクを用いて、導線４８、５０がコイル４０の後方面４６から伸長している遷移領域に、上記導線のサポートを提供する。また、ディスク１０２は、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０を射出モールド１２０の中に位置決めしてその中で支持するための少なくとも１つの摺動可能な支持ピンを収容する手段として用いることができる。この場合には、位置決め穴１０８（例えば、図５Ａ）が、ディスクの中央を貫通して上記ピンを収容する。
コイル４０をケーブル６０に電気的及び機械的に接続する作業が完了した後に、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０は、独特な射出成形法を用いて、カプセル封入される準備が整う。図６及び図８を参照すると、射出モールド１２０は、上方キャビィティ１２４を有する上方モールドプレート１２２と、閉位置において単一のモールドキャビィティ１３０を形成する下方キャビティ１２８を有する下方モールドプレート１２６とによって、画定されている。モールドキャビィティ１３０は、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０のカプセル封入物２０の所望の形態に対して補完的な形状を有している。モールドキャビィティ１３０は、上方壁１３２と、下方壁１３４と、前方壁１３６と、貫通する開口１４０を有する後方壁１３８とによって、画成されている（図８）。
上方モールドプレート１２２には、少なくとも１つのスリーブ１６２ａが設けられており、少なくとも１つの摺動可能な支持ピン１６０ａが、駆動手段１９０ａによって動かされ、上記スリーブを通って上方キャビィティ１２４に出入りすることができる。下方モールドプレート１２６には、一対のスリーブ１６２ｂ、１６２ｃが設けられるのが好ましく、一対の摺動可能な支持ピン１６０ｂ、１６０ｃが、対応する駆動手段１９０ｂ、１９０ｃによって動かされ、それぞれのスリーブを通って下方キャビティ１２８に出入りすることができる。また、射出モールド１２０には、摺動可能な位置決めピン１８０が設けられており、この位置決めピンは、モールドキャビィティ１３０の前方壁１３６に隣接する下方モールドプレート１２６の箇所に設けられるのが好ましい。摺動可能な位置決めピン１８０は、同心円状に配置された一対の摺動ピン１８２、１８４を含むのが好ましく、内側ピン１８２は、外側ピン１８４の中で摺動し、一方、この外側ピンは、スリーブ１８６の中で摺動する。内側ピン１８２及び外側ピン１８４は共に、関連する駆動手段１９０ｄによって動かされて、下方キャビティ１２８に出入りするように伸長することができる。内側ピン１８２は、外側ピン１８４よりも深く、下方キャビティ１２８の中に伸長することができる。実際に、ピン１８２は、穴１０９を介してディスク１０２に整合することができる。
別の実施例においては、内側ピン１８２は、外側ピン１８４の中で後退することができず、外側ピン１８４に対して伸長してしっかりと固定した位置にとどまるようにすることができる。
摺動可能な支持ピン１６０ａ−１６０ｃ、及び、摺動可能な位置決めピン１８０の各々には、別個の駆動手段１９０ａ−１９０ｄがそれぞれ設けられ、プログラム可能な論理制御装置（ＰＬＣ）２１０又は同様な装置によって別個に制御することができるようにするのが好ましい。
各々の駆動手段１９０ａ−１９０ｄは、弁／ソレノイド装置１９２ａ−１９２ｄと、空圧シリンダ１９４ａ−１９４ｄと、突出し板１９６ａ−１９６ｄとを備えている。突出し板１９６ａ−１９６ｃは各々、対応する各々の支持ピン１６０ａ−１６０ｃに接続されており、また、突出し板１９６ｄは、位置決めピン１８０に接続されている。突出し板１９６ａ−１９６ｄは各々、対応する空圧シリンダ１９４ａ−１９４ｄの中に収容されており、これら空圧シリンダは各々、対応する弁／ソレノイド装置１９２ａ−１９２ｄに接続されている。弁／ソレノイド装置１９２ａ−１９２ｄは各々、ＰＬＣ２１０に電気的に接続されていると共に、ガス源２２０に機械的に接続されている。ＰＬＣ２１０は、各々の弁／ソレノイド装置１９２ａ−１９２ｄの各ソレノイドに電気信号を別個に送信する。各々のソレノイドは、信号を受信して、対応する弁を物理的に開閉する。これにより、各々対応する空圧シリンダ１９４ａ−１９４ｄにガスを送り、各々の突出し板１９６ａ−１９６ｄの位置に応じて、各々の支持ピン１６０ａ−１６０ｃ及び位置決めピン１８０をモールドキャビィティ１３０に対して伸長又は後退させることができる。突出し板１９６ｄを内側ピン１８２に接続し、これにより、内側ピン１８２が、短い距離にわたって伸長又は後退して外側ピン１８４を捕獲し、これに応じて該外側ピンを伸長又は後退させるようにすることができる。
特定のアセンブリ１１０の形態及び態様に応じて、溶融プラスチックをアセンブリ１１０の周囲に充填している間に、一方の枢動ピンを他方の摺動ピンよりも早く後退させることができる。上記両方の摺動ピンの後退作業を、ＰＬＣ２１０のタイミングでシーケンス制御し、アセンブリ１１０をモールドキャビィティ１３０の中で半径方向及び軸方向において中心に留めるような態様で総ての摺動ピンが後退するまで、校正することができる。支持ピン１６０ａ−１６０ｃの後退作業が適正にシーケンス制御されない場合には、アセンブリ１１０は、モールドキャビィティ１３０の中で一方又は他方の側に片寄ることになる。これにより、封入型トランスジューサ１０の電気的特性が変化することがある。
図７を参照すると、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０は、伸長した支持ピン１６０ｂ、１６０ｃ、及び、伸長した位置決めピン１８０によって、半径方向及び軸方向において中心に位置決めされている。位置決めピン１８０は、コイル４０の空隙４２の中に収容された内側ピン１８２、及び、コイル４０の前方面４４に当接している外側ピン１８４によって、コイル４０を中心決めし、該コイルをモールドキャビィティ１３０の前方壁１３６から所定距離だけ離している。また、支持ピン１６０ｃは、下方キャビティ１２８の中に伸長していて、誘電体６８及び前方の口輪８０に係合し、これらに対するサポートを提供している。支持ピン１６０ｂも、下方キャビティ１２８の中に伸長して、後方の口輪９０に当接している。第２の支持ピン１６０ｂは、後方の口輪９０に当接して、該後方の口輪９０とコイル４０のコイル導線５０との間の接続を破断しないようにするのが重要である。また、溝又は肩部を設けて、支持ピン１６０ｂを後方の口輪９０に係合させることができる。コイル／ケーブル・アセンブリ１１０を下方キャビティ１２８の中で中心決めした後に、モールド１２０を閉位置（図８）に定置すると、位置決めピン１８０を後退させるか、あるいは、伸長位置に保持することができる。この時点において、コイル４０の前方面４４は、モールドキャビィティ１３０の前方壁１３６から正確に隔置される。これにより、封入型トランスジューサ１０は、実質的に一定の面厚「Ｔ」（図２）を有することができ、従って、所定の直線的な範囲を有することができる。これは、複数の封入型トランスジューサ１０を製造してこれら封入型トランスジューサが総て同じ電気的特性を有するようにする場合に、特に重要である。また、モールドを閉じた後に、ケーブル６０は、モールドキャビィティ１３０の後方壁１３８の開口１４０から外方に伸長する。上方モールドプレート１２２及び下方モールドプレート１２６が係合することにより、ケーブル６０がこれらモールドプレートの間に片持ち梁式に支持され、これにより、追加のサポートが提供される。支持ピン１６０ａは、上方モールドプレート１２２から上方キャビィティ１２４の中に伸長して、ケーブル６０の誘電体６８に係合し、これにより、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０に対する上方サポートを提供する。勿論ピン１６０ａ−１６０ｃがアセンブリ１１０に当接している部分を除いて、空隙がコイル／ケーブル・アセンブリ１１０を完全に包囲する。図８の実施例に対する代替実施例は、より少ない又はより多い支持ピン１６０ａ−１６０ｃを用いて、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０をモールドキャビィティ１３０の中で中心決め及び支持することができる。
一般的に、射出成形法は、成形材料を約３３８℃と約３６０℃との間（６４０°Ｆと６８０°Ｆとの間）の温度でモールドキャビィティに射出するプロセスであるが、上記温度は、使用する材料に応じて、約９３℃（２００°Ｆ）から約５３８℃（１，０００°Ｆ）まで変化させることができる。成形材料を射出する圧力は、その材料の温度の関数として変えることができる。本発明によれば、上記射出成形法は、成形材料が感知コイル４０及びその関連する導線４８、５０を破壊又は機械的に変化させないように、また、上記感知コイル及び導線の上記口輪に対する相対的な関係を変化させないように、変更される。このようにする一つの方法は、上部及び下部のモールドプレート１２２、１２４に加熱手段２３０を設けることである。上部及び下部のモールドプレート１２２、１２４を加熱することにより、成形材料を、比較的低い圧力及び比較的低い速度でモールドキャビィティ１３０に射出することができ、これにより、成形材料に露呈されるコイル／ケーブル・アセンブリ１１０に対する損傷を最小限にしたり除去したりすることができる。モールドプレートの加熱は、室温より若干高い温度から約５３８℃（１，０００°Ｆ）まで変えることができるのが好ましい。一般的に、モールドプレートを、約１２１℃と約１３８℃との間（２５０°Ｆと２８０°Ｆとの間）の温度まで加熱して、サイクル時間を最小限にするが、成形材料にほぼ相当する温度範囲にして、成形材料が射出される圧力及び速度を更に減少させることができる。しかしながら、このようにすると、トランスジューサが硬化するために必要な時間が増大し、これにより、サイクル時間を増大させる傾向がある。
成形材料は、下方モールドプレート及び／又は上方モールドプレートに設けられるランナー２００及びゲート２０２を介してモールドキャビィティに射出される（図６、図８及び図９）。成形材料は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）と、テフロン（登録商標）材料であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のある割合とを含むのが好ましい。テフロン（登録商標）は、成形材料によって形成された封入体２０とケーブル６０のエッチングされたテフロン（登録商標）誘電体６８との間に強固な結合を提供する。ＰＴＦＥの範囲は、０．０１％と５０％との間で変化させることができる（特に、温度に応じて）が、２０％と３０％との間であるのが好ましい。成形材料の射出作業は、モールドキャビィティ１３０が完全に充填されるまで、継続される。モールドキャビィティが充填されると、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０をモールドキャビィティ１３０の中で中心決めさせた状態で、支持ピン１６０ａ−１６０ｃを順次後退させる。上部及び下部のモールドプレート１２２、１２４が加熱されている結果、成形材料は、十分に溶融した状態に維持され、支持ピン１６０ａ−１６０ｃを後退させることにより、左側背後の空隙の中に流入することになる。成形材料の追加の装填物を、支持ピン１６０ａ−１６０ｃを後退させるのと同時に、モールドキャビィティ１３０に導入し、これにより、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０を成形材料の中で完全に安定化させ、総ての空隙を充填することができることに注意する必要がある。摺動可能な位置決めピン１８０は、射出モールドが閉位置に位置する前に、あるいは、射出モールドが閉位置に位置した後の任意の時点において、後退させることができる。成形材料のモールドキャビィティ１３０の中への射出作業が完了する前に、摺動可能な位置決めピン１８０を後退させ、これにより、材料がコイルを自由に安定化するようにするのが好ましい。
図９を参照すると、成形材料をモールドキャビィティ１３０に射出するプロセスが完了し、総てのピンが後退した後に、モールド１２０を開いて、封入型トランスジューサ１０を下方モールドプレート１２６の中で冷却することができる。封入型トランスジューサが冷却した後に、１又はそれ以上の底部支持ピン１６０ｂ、１６０ｃを作動させて、封入型トランスジューサ１０を排出することができる。
射出モールド１２０のモールドキャビィティ１３０は、封入型トランスジューサ１０に対して補完的な形態を有している。図８Ａを参照すると、モールドキャビィティの前方部分は、コイル４０付近の円筒形部分２’を有している。その後、キャビティは、参照符号４’の部分で外方に拡がっている縮径部３’と、円筒形部分５’への遷移部とを有している。別の縮径部６’が、シール溝形成部７’に繋がっており、その後、上昇傾斜面１５’及び下降傾斜面１１’に挟まれたネジ形成部９’に繋がっている。下降傾斜面１１’の後には、減少テーパ部１３’で終端している長い円筒部１２’、円筒形部分１４’、及び、ケーブル１２０を把持する後方端２４’が存在している。
図２Ａを参照すると、単なる例示であって限定する意図はないが、封入型トランスジューサ１０は、実質的に円筒形の金属ケース２５４に包囲されるのが好ましい。このケースは、前方端２８４と、該前方端の下のネック部２８６と、該ネック部の下の肩部２８８と、ケースの後方端２９２に向かって上記肩部の下で伸長しているネジ付きシャフト２９０とを備えている。ケースの後方端２９２の付近には複数のファセット２９４が設けられていて、トルク付与装置が金属ケースに効果的に係合できるようになっている。ケースは、前方端を後方端に連通させる内部通路２９６を有している。
上記内部通路２９６は、ケースの前方端付近の内ネジ２９８を有しており、この内ネジ部は、上記肩部の下方に設けられるのが好ましい。上記内ネジ部は、封入体の外皮に設けられるネジ部９と嵌合し、また、上記ネック部は、封入体の拡大部分すなわち発散部分の周囲でかしめられて、金属ケースを封入型トランスジューサ１０の周囲に固定する。ガスケットシール８が、封入体の溝７に設けられていて、内部通路の中で気密に固定されている。
大量生産を行う場合には、単一の上方モールドプレート１２２と、回転テーブル２４０に設けられた複数の下方モールドプレート１２６とを備える射出成形装置（例えば、図１０）を準備するのが好ましい。各々の下方プレート１２６には、一つのコイル／ケーブル・アセンブリ１１０を予め装填することができる。次に、上方モールドプレート１２２が、インラインの第１の下方モールドプレート１２６の上に降下し、対応するコイル／ケーブル・アセンブリ１１０がカプセル封入される。カプセル封入作業が完了すると、下方モールドプレートを持ち上げて、上記テーブルを回転させ、後続する下方モールドプレート１２６を固定された上方モールドプレート１２２に整合させ、これにより、カプセル封入作業を反復することができる。この作業すなわちプロセスを継続して、一群のすなわち１バッチのコイル／ケーブル・アセンブリをカプセル封入することができる。
上述のように、上部及び下部のモールドプレート１２２、１２６は、加熱手段２３０によって加熱される。従って、カプセル封入作業が完了し、上方モールドプレート１２２が下方モールドプレート１２６から持ち上げられると、テーーブル２４０が回転され、対応する封入型トランスジューサ１０が下方モールドプレート１２６の中に残る。この特定の下方モールドプレート１２６の加熱手段２３０をオフにして、溶融樹脂を固化させる。例えば、カプセル封入作業が、回転テーブル２４０の１２時の位置で完了した場合には、封入型トランスジューサ１０は、下方モールドプレート１２６の中に留まり、上記１２時の位置から上述のように排出される６時の位置までテーブルが回転するまで、冷却される。次に、封入型トランスジューサ１０が下方モールドプレート１２６から排出された後に、下方モールドプレートには、コイル／ケーブル・アセンブリ１１０が再装填され、テーブル２４０が回転されて上記６時の位置から上記１２時の位置に戻る間に、上記下方モールドプレートは再度加熱される。上記特定の下方モールドプレートは、１１時と１２時との間の位置に戻るまでに、所望の温度になっているのが好ましい。
図１及び図２を参照すると、使用及び作動においては、封入型トランスジューサ１０は、例えば、機械２５０の回転軸２５２の振動特性を監視するための近接トランスジューサとして用いることができる。この状況においては、封入型トランスジューサ１０は、渦電流の原理に基づいて動作して、回転軸２５２と封入型トランスジューサ１０の感知コイル４０との間の間隔に相関する信号を出力する。
一般的に、封入型トランスジューサは、機械２５０の回転軸に隣接して取り付けられるネジ付きの金属ケース２５４によって包囲されている。取り付け手段２５６を用いて、封入型トランスジューサ１０を戦略的に取り付け、これにより、封入体２０の前方端２２の付近にある感知コイル４０、及び、回転軸２５２を並置された関係に置く。感知コイル４０は、ケーブル６０に電気的及び機械的に接続されている。ケーブル６０は、封入体２０の後方端２４から外方に伸長して、機械２５０のケーシング２５８を貫通している。上記ケーブルは、電気処理装置２８０に直接的に接続することのできる接続部２６０で、あるいは、上記電気処理装置２８０に接続される延長ケーブルで終端するのが好ましい。
上記ケーブルは、機械ケース２５８に作動的に接続されたアダプタ２６２の内部のゴムグロメット２６４を通って、機械ケース２５４に通されるのが好ましい。上記アダプタ２６２は、外ネジ部及び内ネジ部を有する第１の端部２６６を備えている。上記アダプタの外ネジ部は、機械ケース２５８のネジ孔２７０と嵌合されて、アダプタを機械ケースに確実に接続する。場合によっては、アダプタの上記第１の端部の内ネジ部は、ネジ付きの金属ケース２５４を介して、封入型トランスジューサ１０を取り付けることを許容する。外ネジ部を有するアダプタ２６２の第２の端部２６８を、接続箱２７２のネジ付き開口２７４に接続し、これにより、上記接続箱を機械ケース２５８に取り付けることができる。接続箱２７２は、ケーブル６０を電気処理装置２８０に作動的に接続する総ての電気接続部を、耐候性又は防爆性の環境の中に封入することができる。
本発明は、近接トランスジューサとして使用することに加えて、監視及び診断を行う用途に極めて広範に使用することができる。一例として、ＲＤＴ型の単一のワイヤ熱電対から形成されるコイルを使用する温度トランスジューサとして使用される。上記コイルは、封入体２０の中に鋳込まれており、上述のプロセスにおける唯一の変更は、全体的に薄い封入体を使用することである。これにより、ＲＴＤ温度感知コイルに対して適正な熱電対を行うことになる。
また、本発明を以上に説明したが、上述の及び以下の請求の範囲に記載される本発明の範囲及び公正な趣旨から逸脱することなく、種々の構造的な変更及び適用を行うことができることを理解する必要がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２Ａ】
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【図４Ａ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【図１０】
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