密封式传感器的制造装置 本发明涉及具有使用金属壳体密封结构的密封式传感器的制造装置。具体地说，本发明涉及制造如热敏元件、敏感振器、以及压力传感器等等用于检验各种物理性量于各所定的标准值而产生离合电路的信号的各种传感器的制造装置，其中传感器是为了设定适当的导热特性或者保护维持于理想程度的耐热性、耐污性或耐久性而密封在金属质壳体里的密封结构。
为了保护密封式电动压缩机不被烧坏，装置在压缩机的密封外壳里的电动机线圈等等位置上而可直接检验出异样温度，从而向电动机电路提供控制信号的热继电器，它由于直接装置于电动机上，具有结实耐用的结构，而且根据需要具有良好导热性和耐热性，所以这种热继电器的主体部分装置在金属质的壳筒里。再者，热继电器最好应随着壳筒外面温度的变化而快速地动作，所以在壳筒里装入适当的导热性强的气体，它一般用惰性气体作为其一部份或者全部成分，而形成密封结构，最适于保护这种压缩机。
此外，在煤油取暖炉或煤气燃烧器上设置的用于检验因地震等等而发生地倾斜或振动的传感加速度器，也已众所周知。这种传感加速度器或敏感振器，例如，检验出地震的振动而给上述燃烧器具等等本身具有的信号处理装置提供控制信号，使其动作而得到自动灭火等等适当的保护处置。其一方面一般需要制作为小型，另一方面因该保持安全装置的使命上必需维持长期稳定的特性，所以为了保持清洁充填以惰性气体等等为其一部分或者全部成分的气体而形成的密封结构最适于这种用途。
本发明提供，在充入设定气体而形成为密封结构的密封式传感器的制造上，在金属壳体里装入敏感元件的构成部件及充入所定的气体而进行密封的一系列工序能够在一台制造装置上依次连续地而且高效率地进行的技术。
关于本发明意图解决的技术课题，以下进行说明。为了制作充入设定气体的密封容器，在电焊机的上下电极上各装设的上下封密电极固定传感器金属质壳体和盖板通过焊接紧密相连形成为一个密封容器，这个方法是比较简单的，然而，在这个方法上，因为结构中只能用一套封密电极，生产效率颇低。再者，随着电极末端的消耗，交换封密电极时需要进行交换电焊机的整个电极，以致于交换工作以及调整电极位置的工作非常麻烦。
其次的改良意图是，将封密电极的下部分与电焊机本身的下部电极分离，在一个移动式平台上配备复数套而连续地进行密封工序的方法。然而，在用这种装置将敏感元件的构成部件及所定的气体装入于金属壳体里而进行电焊密封的一系列工序上，在密封之前先作为调换气体的准备需要一次性地排除到高度的真空程度，而且其进行排气所需要的时间，便和其前后的各个工序也就是先在壳体里装入传感器构成主体的工序以及排气后在壳体里充填所定气体并通过电焊进行密封的工序比起来，需要更长的时间。结果由于一部分工序时间快慢不同，使一系列工序全体受到影响，使整个工序速度减慢，生产效率偏低。再者，由于上部封密电极与电焊机本身的电极仍然装设为一体，其装设时，为了使上下封密电极的各个中心轴一致，即是必需在电焊机本身与平台之间调整相互位置，由于在进行对于如有轻微的倾斜或不吻合时的微细调整很不容易，而且，在开始使用后也在上下封密电极的相对面之间的调整定心操作等方面都非常难于进行维修。还有，在上部封密电极消耗时，也和上述同样，交换电极的作业非常麻烦。
为此，本申请人在1994年9月1日的申请发明专利(日本国)中提出了改良这些缺点的技术。即如图7所示，在圆盘101上以均等角度设置复数的电极鞘匣102，随着圆盘101的间歇性旋转，在对应电极鞘匣的设置个数的间歇旋转中的各停留位置，依次首先向电极鞘匣里装入传感器主体部件，接着覆盖封闭电极鞘匣，其次把电极鞘匣里的空气排出，充填所定气体及通过传感器部件之间的焊接而形成密封容器后，把电极鞘匣开盖而拿出密封完毕的成品，本技术就是这一系列工序当中，将排气工序分为复数阶段而进行的制造装置。如此依靠分为复数段而进行排气的方法来改善由于在各个工序之间所需时间不同的偏低的生产效率。但是，在这个装置上为了连续进行阶段性的排气工序，要用一种回转阀来调换从电极鞘匣的排气口103A及充气口104A到真空泵103及储气器104的各个气体通路，而且，在此要用硅润滑剂等等使两个圆盘紧贴而成的回转阀保持封闭而发挥润滑作用。结果可能有在充填气体中混有润滑剂等等而流入到传感器的密封容器里之虞。加之，电极鞘匣102的上部电极鞘102A紧靠枢轴102C被支承在下部电极鞘102B上而可转变于相互闭塞内部空间及解放这空间之间，结果因于可能有电焊机106的上下电极106A、106B的推压力的变动引起上部电极鞘102A和下部电极鞘102B的相对面间的平行状态的变化给维修带来不少麻烦。
本发明为解决上述课题，在本发明的装置上，将部分汽缸形态的鞘体以及容纳在鞘体里并能保持密封而且可滑动的一种活塞似的第一密封电极装设的上部电极鞘与电焊机电极分别设置，对此，将可容纳传感器构成部件的第二密封电极装设的下部电极鞘配设于可以移动的平台上而且在与上部电极鞘的中心轴实质上相互一致的位置设定其各个停留位置，在上部电极鞘和下部电极鞘的中心轴实质上一致而且停止时，上部电极鞘降下而接触于下部电极鞘形成密封空间，接着将所定成分的气体填充于密封空间及其中容纳的传感器内部后，电焊机电极动作，边在两个密封电极之间施加所定压力边接通焊接电流而进行密封焊接，在传感器容器上完成密封容器，因此，使电焊机安装上下部电极鞘时的调整作业简单化，这一点是本发明出色的特征。
再者，本发明还具有其它的特征，即是其中密封电极的最前端可以自由拆装地装设有焊接触点，从而使维修密封电极的作业上简单化，并且由改变密封式传感器形态或者变更焊接条件的拆装密封电极作业都变得得心应手。
加之，由于在一台基座上设置有上部电极鞘与下部电极鞘，所以安装这样形成一体的整个装置时，已不用对上下两个密封电极再次进行定心作业，并且上下电极鞘对电焊机的校整作业也简单化了。
以下根据附图而进行说明，其中各页附图如下：
图1为例示出本发明的一个实施例的密封式传感器制造装置的整体侧视图；
图2为例示出本发明装置中的电极鞘的配备状态的部分平面图；
图3为例示出本发明装置中的电极鞘的一个实施例，而示出一个动作状态的侧剖视图；
图4为类似于图3而示出另一个动作状态的侧剖视图；
图5为类似于图3而示出另一个动作状态的侧剖视图；
图6为在本发明的另一个实施例上示出上部电极鞘的支承方法的部分侧视图；以及
图7为例示本发明以前的一种密封式传感器制造装置的整体侧视图。
现参照附图进行说明。如图1与图2所示，这台装置设有上部电极鞘1及下部电极鞘2，各个电极鞘可设置于电焊机3的上部电极3A和下部电极3B之间。上部电极鞘1装设在支架4上而受到驱动气缸6的动作力沿着导杆5可在所定的升降行程中滑动。本实施例的装置具有四个导杆5，与支架4固定在一起而且其四角部各固定在设有滑动筒5B的基座板5A上沿着导杆5而滑动，使上部电极鞘1呈线性升降动作。复数的下部电极鞘2设置在可动的圆盘7上，例如图2所示，六个下部电极鞘2沿着同一圆周而隔着均等角度配置。圆盘7根据电动机8与编码器9的控制动作能绕着中心7A间歇性旋转，而且具有在至少于上部电极鞘1与下部电极鞘2相互达成准线的位置上能使其停留的关系。下部电极鞘2在与上部电极鞘1不成定心的各个停留位置可以进行对其装入未加工的传感器部件的工序以及拿出完成密封的成品的工序等。上部电极鞘1的内部空间一方经过排气管10A连通到真空储气器11而最终连接于真空泵10，并且另一方经过充气管12A连通到充填气体储气器12。控制装置13能够控制整个设备。
下面参照图3而进行上部电极鞘1与下部电极鞘2构成的说明。图上所示的是表示可动的圆盘7上设有的一个下部电极鞘2正在为进行焊接而停止的状态。此时电动机8根据从编码器9受到的控制信号而使下部电极鞘2正确地停止并使其对上部电极鞘1的轴心实质上一致达到相互定心。上部电极鞘1依靠支架4而在电焊机3的上部电极3A与下部电极3B之间被其支承并在其间形成实质上定心。上部电极鞘1容纳着用铜合金等等导电性材料制造而具有活塞似的形态的一个电极轴21，在电极轴21的顶端固定着具有导电性的上部接头22而使其能接触于电焊机上部电极3A。在电极轴21与上部接头22之间用密封圈般的垫圈21A而使其密封。电极轴21与上部接头22还具有连通的内腔部，凉水经过水管23A、23B流通于这个内腔部而使其构成为水套冷却器，以便于防止上部电极鞘的过度升温。这个措施本来是为了在由于上部电极鞘1依次对复数个下部电极鞘2连续进行焊接时防止它的放热效果恶化的对策。若是能够从上部电极鞘1充分散发热气，当然可以省略这种措施。在电极轴21的下端面上装设有作为焊接触点的上焊嘴24，在本实施例中如图所示，其装设是使用螺钉而可以拆卸的。上焊嘴24的作用是在进行后述的密封焊接时给传感器部件的一个端面加压的。在本实施例上，如此以电极轴21与上部接头22及上焊嘴24构成第一个密封电极，但是，如上述省略水套冷却器而且直接以电极轴21的上端面为接触面而去省略上部接头22，或者，上焊嘴24与电极轴21形成一体化也是可以的。
电极轴21的轴上装嵌有帽檐25形成一体并可升降，帽檐25通常受到由盘簧28的上推力而接触于塞子27，该塞子27依靠支杆26及其顶上装嵌的绝缘筒26A和绝缘垫圈26B而具有绝缘性，并被支承在支架4上。在支架4上更又介着绝缘垫圈29A与绝缘筒29B而具有绝缘性，支承着类似汽缸的上部鞘体29。电极轴21像活塞似地贯穿过上部鞘体29而可向上下方向滑动，而且其滑动面上介着垫圈21B具有密封性。在上部鞘体29的下端部形成上部空间29C，以便在进行密封工序时排出空气以及充入气体。从上部空间29C向外方各装设的排气插头10B和充气插头12B都经过阀门(未示出)分别连通到上述的排气管10A及充气管12A。在上部鞘体29的下端面上介着绝缘垫圈30A及绝缘筒30B装有上部封闭圈30，配备向下部电极鞘2的上面可进行接触。
下部电极鞘2的结构如下，即是在圆盘7上具有电绝缘性地设置有下部鞘体41，在其内腔里，容纳作为第二个密封电极的下部接头42与下部盖筒43及其支承的下焊嘴碗44，并容许该三者上下方向滑动，而使其受到在下部鞘体41与下部接头之间架设的盘簧45的上推力，使其通常接触于塞子46。下焊嘴碗44构成有凹处44A可容纳密封式传感器51的外壳51A，而且与下部盖筒43的内腔共同形成下部空间43A。在上述本实施例上，作为圆盘7的材料，为了得到高度的制作精度，使用了铝等等金属材料，因此，下部电极鞘2要介绝缘筒47A、47C及绝缘垫圈47B固定在圆盘7上。然而，若是用适当的绝缘材料制造圆盘7时，当然没有必要加上上述的各个绝缘措施。
在本发明的装置上对于下部电极鞘2的上部电极鞘1的微量调整，依靠在导杆5或支架4的支承部位上设置调整结构就能容易地实现。再者，因为上下电极鞘1、2是相对焊机电极而各自独立的，所以只要在电极鞘的上下轴心相互一致的情况下，就是相对电焊机的电极的校值离开若干程度，也实质上没问题，不必在焊机电极与电极鞘之间进行过度严格的定心作业。因此，在安装本制造装置时，只要电极鞘与焊机电极的轴心达到实质上合在一起的程度，就可以简化调整。加之，因为上下电极鞘之间的校直也只要调整一下电极鞘的支承部位就足够了，所以安装本制造装置以后也可以很容易地进行调整。而且，在和下部电极鞘2比起来放热效果比较差的上部电极鞘1里装设有作为密封电极的电极轴21，在其末端部位设置有可以拆卸的上焊嘴24，从而本制造装置开始使用以后的密封电极焊接触面的维修作业和更换作业都比以前简单得多。还有，如图1所示，因为把从上部电极鞘1到导杆5的结构等以及支承下部电极鞘2的圆盘7与电动机8等等预先都设置在台架14上而形成一体，便能够很容易地进行安装本制造装置时的调整作业。
可以使用本制造装置制造的密封式传感器51是以金属外壳与盖板构成的密封容器。例如，盖板上设有用双金属等制作的热敏板与触点构成的开关本体，而且开关本体容纳在密封容器里，随着周围温度增高或自通电流而发生的热量的增加热敏板会变形并离开触点的热敏开关，还有，在密封容器里容纳金属小球及接触部件，随着振动倾斜或加速度等等导电性的金属小球在容器里滚转而对接触部件发出离合开关信号的加速敏感开关，或者，发生模拟系统信号的半导体质的热敏传感器、加速度传感器及压力传感器。
下面关于本制造装置的动作方法，依照图1到图5，而且对于如图2所示，在圆盘7上设置有6个下部电极鞘的制造热敏方式密封式传感器51的实施例进行说明。该圆盘7以其中心7A为旋转中心，随着工序的进行，间隔均匀地进行每次1/6转的间歇性旋转，而且在作完1/6转的每次停留时，各个电极鞘依次担任下个阶段的工序而进行密封式传感器的组装密封作业。圆盘7完成一次旋转，即完成一次完整的密封工序。圆盘7间歇旋转的控制，通过从编码器9的信号传达到控制装置13而进行，控制装置13发出指令电动机8使圆盘7每次正确地转动1/6转。在整个工序的出发点，在如图2所示的第一位置61，将密封式传感器51的金属套筒51A筒口向上装入下部电极鞘2的下焊嘴碗44的凹处44A中。
接着在圆盘7作完1/6转的第二位置62上，将传感器51的内部本体装入套筒5 1A里，而使其盖板51B的周缘部接触于套筒51A的筒口缘面。再在1/6转转完的第三位置63上，用光线检验器等的方法检验传感器部件是否已装好，并将信号送给控制装置13进行确认。
然后下部电极鞘2接着回转到第四位置64，如图3所示，停止在与上部电极鞘1的轴心相一起的位置。在此，首先依靠压缩空气等驱动的气缸6动作，滑动筒5B沿着导杆5向下方移动，使上部电极鞘1下降而与电焊机上部电机3A拉开距离，如图4所示，上部封闭圈30与下部盖筒43接近，夹着垫圈43而以上部空间29C与下部空间43A形成一个密封空间。随着上部电极鞘1的下降压力继续增加，下部盖筒43与下部接头42以及下焊嘴碗44压缩盘簧45在下部鞘体41里一起下降，使下部接头42的下端面接触于电焊机下部电极3B。但到此为止，电焊机上部电极3A还没有接触到上部接头22，而且上焊嘴24也还没有接触到传感器盖板51B。
再接着从密封空间一方出口的排气插头10B接通而设置的(未图示的)排气阀就会打开，而使密封空间与密封式传感器51内部通过排气管10A连接到直接真空泵10或维持真空状态的真空储气器11，而使密封空间里的真空度达到所定的程度。只要真空储气器11的容量预先设计得比电极鞘里的密封空间有充分大的余地，而且用真空泵10经常维持于所定值以上的真空度，就能使密封空间里的真空度比直接通过真空泵排气更快地达到所定值。另外若是从排气管10A或排气插头10B的排气阀连通到真空泵10的全通路容量比电极鞘密封空间容量大得多的话，那样就能使其容量充当真空储气器的替代品。再若是真空泵10功率十分大的话，就能省略真空储气器11。
再接着在密封空间附近设置的未图示的压力传感器检验出达到所定真空值，而将其信号传达到控制装置。因而上述排气阀关闭，未图示的充气阀开放，使密封空间通过充气插头12B与充气管12A连通到充填气体储气器12，而使按设计要求混合的充填气体流入到带传感器51的密封空间里。使用的充填气体是，例如，以氦、氩和氮等等为按设计比率配合的混合气体。特别是含有氦气，才能够在完成密封容器后用氦气检漏器确认密封效果。检验出包括传感器51内部的密封空间被充填气体充满而达到规定的压力，其信号传达到控制装置13，而使上述充气阀关闭。若是在调配充填气体等等方面不严格要求，那么即使省略排气结构，也可以例如通过将含有氦气的混合气体注入密封空间，就能够使密封容器里含有氦气而得到检验密封效果。
下面如图5所示，电焊机上部电极3A开始下降，接触于上部电极鞘1上的上部接头22，并对抗盘簧28的弹力而往下压电极鞘21及上焊嘴24。电极轴21保持着与上部鞘体29之间的密封性而向下滑动，使上焊嘴24的下端面接触于传感器盖板51B。电焊机上部电极3A再介电极轴21在传感器盖板51B与套筒51A的口缘部之间加以挤压；其压力到达所定值，就在电焊机的上部电极3A与下部电极3B之间加以焊接电流，对传感器51的套筒51A口缘部与盖板51B的接触部位进行焊接，从而完成容器的密封。上部电极鞘1以及作为其密封电极的电极轴21与上焊嘴24，都是对于下部电极鞘2能够实质上沿着同一轴线而直线性地移动的，所以即使有电焊机电极间的挤压力变化或者垫圈43B的磨耗和损耗，也不会发生上焊嘴24与下焊嘴碗44之相对面的平行度变化。
传感器51的焊接密封完了以后，电焊机上部电极3A及上部电极鞘1就回归到图3所示的状态。圆盘7再转动1/6转，使下部电极鞘2移动到第5位置65，在此，密封状态的传感器被取出。接着在第6位置66上检验在下部电极鞘2的下焊嘴碗里是否留有什么部件等等以便可以再收进新的部件，根据其检验出的信号在第1位置61再次投入套筒51A而开始重复上述一系列工序。而且上述的工序对于圆盘7上的全下部电极鞘2均反复而连续地进行。
如上所述，为避免繁琐关于装入传感器套筒51A和盖板51B的部件以及取出成品的那些操作暂且略去不提。但是，当然最好是将这段作业也自动化。如今这种产业用的比较简单的机器人种类不少，可在其自动装卸机中适当挑选并使用。
在以上的实施例上，以使用压缩空气等为动力的驱动气缸升降上部电极鞘1为例进行了说明，也可以使用电动式驱动杆代替压缩空气方式。再者，如图6所示，在可介支架4而支承上部电极鞘1升降的滑动筒71A沿着导杆71上下滑动的机构中，用盘簧71B经常保持滑动筒71A上举，而且依靠电焊机上部电极3A的升降作用，而使上部电极鞘上下动作，这样也可以在机构中进行若干改变。在这种情况下，电焊机上部电极3A的下降设定为分两个阶段而进行的，而且对电极鞘里的两个盘簧28、45及导杆上的盘簧71A的各强度事先加以调整。在电焊机上部电极3A下降的其第一阶段，如图4中的假想线所示，接触于上部电极鞘1而下压，而使上下电极鞘之间形成密封空间，进而进行排气并充气。在其下降的第二阶段，如图5所示，将密封电极再往下压，从而在上焊嘴24和下焊嘴碗44之间形成压力，进行密封焊接。
再者，在上述的实施例说明中，作为支承下部电极鞘2的可动台而揭示的是将下部电极鞘在一个圆盘上对其回转中心隔着均等角度布置的。但是，可动台的形态不限于这些圆盘形式，例如，可动台能向电焊机进退方向或左右方向往返滑动，从而在进行焊接的位置与将装入部件及拿出成品的位置之间也可以采用使下部电极鞘摆动的形式。而且，在使用圆盘的情况上，装载下部电极鞘的个数也不限于上述的六个。只要隔着均等角度装载，就是五个或者七个以上也可以，加之，也可以对一个回转台设置两台电焊机，同时并进两套组装密封工序。
在本发明装置上，因为焊接用的电极鞘与电焊机电极各自分别设置，所以在安装本制造装置时的调整位置作业及定心微调整作业等等可以在电极鞘的支承部位进行，因而比以往的方法简单得多。而且，即使在变更上下焊嘴形状的时候也不用改造电焊机本体，结果很容易改良上下的焊嘴或者改变密封式传感器形状。更且，只要上下电极鞘之间的相互位置一致，就可以放宽对焊机电极的调整位置精度的要求，而减轻安装工作的劳动强度。再者事先将上下电极鞘都设置在一个台座14上形成一体，并且其间维持规定的位置关系，这样一来安装本制造装置时的整个调整作业都变得非常容易。
另外，上下电极鞘实质上设置于同一轴线上，并沿着这轴线升降，从而不会出现由于压力变化等等原因而引起焊嘴接合面平行变化的情形。还有，在密封电极的先端上可以很容易地拆装焊嘴，因此，在维修密封电极时不用拿下或分解整个电极鞘，维修作业非常简单，而且，由于在可动台架上装有下部电极鞘，可以很容易地向下焊嘴里装入传感器部件。在可旋转方式圆盘的一个圆周上隔着均等角度配备下部电极鞘并使这个可动台架间歇转回，以便在各个停止位置能够连续进行装入部件、密封焊接及拿出成品的工序，结果密封式传感器的生产效率明显提高。