JP2023505853A - 締結要素、センサ及び締結要素を有するセンサユニット、センサユニット、ならびにセンサユニットの締結方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価に製造可能であって、また、安価に且つ少ない労力で監視対象の構造体に取り付けることができる、締結要素を提供する。
【解決手段】本発明は、センサ（１２）用の保持装置（１０）に関し、保持装置は、光硬化接着剤（２４）によって構造体（３）に締結することができる。光硬化接着剤（２４）は、直接及び／又は間接照明によって、光硬化接着剤（２４）を受容するために提供された空洞（２０）内で硬化する。本発明はさらに、センサ（１２）及び保持装置（１０）を有するセンサユニット（２）、センサユニット（２）及び構造体（３）を有する装置（１）、ならびに装置（１）を提供する方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、監視対象の構造体（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）に、特にレールに、センサを締結するための締結要素と、このような締結要素を有するセンサユニットと、センサユニットを監視対象の構造体に締結するためのセンサ装置と、センサユニットを配置する方法と、に関する。

接着物質によって締結される締結要素は、従来技術から既に知られており、構成要素、特にセンサを構造体に取り付けるために使用される。このための典型的な適用分野は、レール監視要素である。レール監視要素の構成要素、特に、レールに作用する力を測定するセンサは、例えばドリル孔によって、構造体を弱めることなくレールに締結することができる。

弾性接着剤を使用して太陽光発電モジュールを構造体に締結するための締結要素は、非特許文献１及び非特許文献２（引用文献［１］及び［２］）から知られている。弾性接着剤は、天候及び経年劣化に対して高い耐性を有するが、これらは構造体の膨張及び動きの補償もするので、したがって、構造体に作用する力を測定することを目的としたセンサを締結することには適していない。

このため、センサを有するレール監視要素の締結要素は、硬化後に非常に高い剛性を有し得る接着剤によって締結される。特に、締結要素をレールに取り付ける場合は、熱接着法が主に使用される。

特許文献２（引用文献［４］）は、熱活性化フィルムを使用してレール監視要素を設置する方法を開示している。この接続は、レールを誘導加熱することによって行われる。しかしながら、これには熱という形態のかなりのエネルギー入力が必要となるが、これには高いエネルギーコストがかかるだけでなく、遠隔でアクセス困難な軌道区間においても必要なエネルギーを提供できるような機器が必要となる。誘導加熱に必要な重くてかさばる機器は、訓練された専門家によって使用場所に輸送されなければならず、そのため、最終的には膨大な物流努力を伴うことになる。

本出願人による特許文献１（引用文献［３］）は、熱活性化可能な接着剤によってレールに取り付けられたレール監視要素を開示している。このレール監視要素はレールに押しつけられ、接着接続を形成するために接着層に配置された熱線によって接着剤が加熱される。しかしながら、この方法を使用すると、接着剤を硬化させるための熱入力は、点でのみでしか発生しない。

欧州特許出願公開第１９１８０２５４．５号明細書（引用文献［３］） 独国特許出願公開第１０２０１７２１６８１１号明細書（引用文献［４］） Ｅｌａｓｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ－Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｓｔｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｏｌａｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ；Ｉｓｓｕｅ６／２０１１年１１～１２月：ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ；５０、５１ページ（引用文献［１］） Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ－Ｓｅａｌｉｎｇ／Ｇｌｕｉｎｇ／Ｃａｓｔｉｎｇ－Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｍｏｄｕｌｅｓ；ＯＴＴＯ－Ｃｈｅｍｉｅ；ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｏｔｔｏ－ｃｈｅｍｉｅ．ｄｅ／ｄｅ／ｅｒｎｅｕｅｒｂａｒｅ－ｅｎｅｒｇｉｅｎ（引用文献［２］）

本発明の目的は、安価に製造可能であって、また、安価に且つ少ない労力で監視対象の構造体に取り付けることができる、締結要素、及び、このような締結要素を有するセンサユニットを提供することである。

この目的は、請求項１に記載の締結要素、請求項１１に記載のセンサユニット、請求項１３に記載のセンサ装置、及び請求項１４に記載の方法による本発明にしたがって達成される。

本発明による締結要素は、ベース支持要素と、構造体に対してベース支持要素を封止するための封止フレームと、光硬化接着剤を受容するための空洞であって、ベース支持要素によって一側面を、封止フレームによって周囲を区画される、空洞と、光ビームを空洞内に結合させるための少なくとも１つの発光とを有する。加えて、締結要素は、他の要素、特に保護カバーをも有してもよい。

ベース支持要素は、構成要素、特にセンサを受容するために使用され、矩形の板の形態で特に有利に設計される。締結されるセンサ、ならびに締結要素が締結されるように意図される構造体の表面により、他の形状であってもよい。特に、円形及び／又は多角形の形状が考えられる。ベース支持要素は、監視対象の構造体上に配置されるように設計される。一般に、すべての表面上に締結要素を配置することが考えられる。以下では、特に例として、特にレール及び列車車軸として表される監視対象の構造体を用いて、レール監視要素の適用分野における締結要素の配置について論じる。リストは、網羅的であると理解されるべきではない。

レール上に配置されるとき、締結要素は、好ましくはレールプロファイル（レールネック）の垂直区間に配置される。したがって、好ましい設置位置において、ベース支持要素は、レールと平行に位置決めされる。ベース支持要素は、少なくとも１つの小区間（ｓｕｂ－ｓｅｃｔｉｏｎ）において、レールから離間している。言い換えると、ベース支持要素とレールとの間に空間が形成される。

封止フレームは、ベース支持要素上に、着脱可能又は着脱不能に配置され、このフレームは、ベース支持要素を、構造体に対して一定の距離に保つ。封止フレームは、ベース支持要素とレールとの間の空間を封止、特には、全周にわたって封止し、ベース支持要素とともに空洞を形成する。この目的のために、封止フレームは、可撓性を有するように、特にはエラストマーとして、特に好ましくはシリコーンとして、且つ／又は剛性を有するように、設計することができる。封止フレームは、ベース支持要素と一体に形成してもよい。可撓性のある構成は、締結領域内において構造体の表面に対してできるだけ隙間なく静止して面する封止フレームに関して、特に有利である。これにより、封止フレームの封止効果が向上する。

空洞は、ベース支持要素と構造体との間に形成され、封止フレームによって周方向に区画される。言い換えると、空洞は、ベース支持要素に面する側で主に閉じ、特には、完全に閉じており、構造体に面する側で主に開き、特には、完全に開いている。

空洞は、光硬化接着剤を受容するように設計される。光硬化接着剤は、光、特に紫外光（ＵＶ光）の作用の下で硬化する接着接合剤を意味すると理解される。

締結要素は、空洞内に光を結合するための発光面を有する。発光面は、空洞との境界面を形成する。言い換えると、締結要素は、それを通じて空洞内に光が放射されるものを有する。発光面の例としては、透光性の発光ダイオードハウジング、特にＬＥＤレンズ、光手段が収容される空洞に向けられた透明層の表面、又は、導光フィルム若しくは導光板の表面が挙げられるが、この列挙は非網羅的である。入射光は、発光面に直接放射される、且つ／若しくは、導光構造（導光フィルム／導光板）を介して発光面まで案内され得る。締結要素が構造体上に配置されているときに空洞内に光を誘導することにより、光硬化接着剤の硬化、ひいては締結要素の構造体への締結が可能になる。

締結要素が、光硬化接着剤を空洞内に誘導するための少なくとも１つの通路凹部を有する実施形態が、好ましい。少なくとも１つの通路凹部は、ベース支持要素内、及び／又は封止フレーム内に形成することができ、空洞を締結要素の環境と接続させる。通路凹部は、特に、封止フレームにおける間隙という形態で設計され得る。通路凹部は、特に有利には、１～３０ミリメートル、特には２～２０ミリメートル、特に好ましくは５～１０ミリメートルの明確な幅を有する。結果として、注入装置によって、特にはカートリッジピストルによって、特に簡単な方法で接着剤を空洞に注入することができる。

締結要素が少なくとも１つのさらなる通路凹部及び／又は充填制御手段を有する発展形が、特に好ましい。さらなる通路凹部によって、接着剤の充填プロセス中に封止フレームが構造体と特に密接に接触しているときに、空気が空洞から特に容易に逃げられるようになる。加えて、さらなる凹部によって、空洞が大部分、特に完全に充填された後、余分な接着剤が膨張してさらなる通路凹部から出てくるため、空洞が充填される程度に関する結論を引き出すことが可能になる。充填制御手段は、代替的又は追加的に、ベース支持要素において及び／又は封止フレームにおいて、部分的に透明な領域、特に非常に透明な覗き窓の形態で設計することができ、空洞が充填される程度に関する結論を少なくとも引き出せるようにする。

締結要素が、直接又は間接的に、少なくとも部分的に、特には完全に、空洞を照明するための少なくとも１つの光源、特に発光ダイオードを有する実施形態もまた、好ましい。光源は、光が、特に完全に、主に空洞内に放射されるように、発光面に対して並べられる。言い換えると、光源の発光効果は、特に導光フィルム又は導光板を介して、直接及び／又は間接的に空洞内に向けられる。この場合、発光は、特にベース支持要素から、ベース支持要素とは反対の空洞の側に向けられる。

さらに好ましい実施形態では、締結要素は、互いに一定の距離で、特に等距離で配置された多数の光源を有する。これにより、特に均一で完全な空洞の照明が可能になる。

光源が締結要素の空洞内に配置された実施形態が好ましい。光源自体が発光面を有することができる。この実施形態では、空洞は、光源によって直接照明される。光源を、一平面上に配置し、空洞に向け、特にベース支持要素上に配置することは、特に有利である。空洞内に光源を均一に配置することで、特に均一な照明が可能になる。発光面は、空洞と光源との間に配置され、光源が光硬化接着剤と直接接触しないように保護する。光源の可能な限り最大の照明領域を可能にするために、発光面は特に光散乱性、特に好ましくは拡散散乱性であり得る。結果として、光硬化接着剤は、特に均一且つ完全に硬化される。接着剤が硬化した後、光源は、空洞内でいわゆる「失われた要素」として残る。

ベース支持要素が、光源が配置された透明層を備える締結要素の実施形態もまた好ましい。光源は、空洞内に直接光を透過させるように、透明層内に並べられる。光源とともに、透明層は、「発光層」を形成し、空洞が平坦面によって区画されるようにする。これにより、空洞を充填することがより容易になる。

締結要素は、光源がＵＶ光を放射するように設計された締結要素の発展形が好ましい。これにより、ＵＶ光硬化接着剤を使用すると、特に迅速な硬化を促進する。

締結要素が、導光的に光源を発光面に接続するための少なくとも１つの導光素子を有する実施形態が、特に好ましい。結果として、光源を、空洞から空間距離を置いて配置することができる。言い換えると、光源は、締結要素における空洞の外側に配置することができる。光源は、空洞内に向けられた少なくとも１つの光出射領域を有する導光素子内に、特に導光フィルム内に、光を放射する。言い換えると、空洞は、間接的に照明される。導光素子、特に導光フィルムは、光出射領域内に発光面を有し、これによって光の均一な分離が可能になる。これにより、空洞内の光分布が促進される。

締結要素の特に好ましい発展形では、光源は、封止フレームの上及び／又は中において、封止フレームの周方向に配置される。封止フレームは、少なくとも部分的に、特には完全に、透明であり得る。封止フレームは、発光面も有することができる。あるいは、光は、透明フレームを通ってフレームに隣接する導光素子内に結合することができる。結果として、ベース支持要素は変更しないままでよく、これは、既存の製造プロセスについて特に好ましい効果を有する。

代替的又は追加的に、封止フレームは、光源を配置するように設計された通路凹部を有することができる。特に有利な実施形態では、光源は、空洞が充填された後に空洞を充填するように設計された少なくとも１つの通路凹部の中及び／又は上に配置される。

締結要素の好ましい実施形態では、封止フレームは、その、構造体に面する側に、接着剤、特に樹脂又は接着テープを有する。これにより、締結要素を一時的に構造体に取り付けることが可能になり、接着剤の注入ならびに硬化プロセスを簡略化する。

光源がベース支持要素上、及び／又は封止フレーム上に、着脱可能に及び／又は緩く配置される締結要素の発展形が、特に好ましい。ここで、光源は、接着剤を硬化させる期間にわたって締結要素上に特に有利に配置され、その後取り外されることが可能である。結果として、「失われた要素」は、締結要素の上又は中に残らず、光源を特に有利に再利用することができる。

代替的に又は追加的に、光源を、締結要素の隣に位置決めすることができ、特に限られた時間だけ、少なくとも１つの導光素子を介して、締結要素に、特に空洞に接続することができる。第１の導光素子を光源上に配置することができ、第２の導光素子を締結要素上に配置することができ、第１の導光素子は、空洞を照明する期間にわたって第２の導光素子上に配置される。

保護カバーが締結要素上に、特にはベース支持要素上及び／又は封止フレーム上に、配置される実施形態が好ましい。保護カバーは、締結要素上に着脱可能に及び／又は着脱不能に配置することができる。特に、締結要素上に保護カバーを配置するために、ラッチ装置及び／又はねじ留め装置を設けることができる。保護カバーは、締結要素及びその上に配置された構成要素を、不正なアクセスや天候及び／又は環境の影響から、効果的に保護することができる。

本発明によるセンサユニットは、締結要素及びセンサを有する。センサは、着脱可能に又は着脱不能に、締結要素上に配置することができる。センサは、ベース支持要素の、空洞から離れる方に面する側に配置される。これにより、締結要素が構造体上に配置された後にセンサが締結要素上に配置されることが、特に有利に可能になる。しかしながら、一般に、締結要素が構造体上に配置されるとき、センサは、ベース支持要素上に既に配置されていることも考えられる。

締結要素は、多種多様なセンサを配置するように設計される。センサは、物理的又は化学的性質を検出するための任意のタイプの測定プローブ及び／又は検出器を意味すると理解される。例えば、ただし網羅的ではないが、温度センサ、歪みゲージ、湿度、圧力、又はイオン強度が挙げられるべきである。

センサユニットの好ましい発展形では、センサは、歪みセンサ、好ましくはファイバブラッググレーティングを備える光ファイバを有するレール監視要素である。

本発明によるセンサ装置は、センサユニット及び監視対象の構造体を有する。センサユニットは、空洞内に導入された光硬化接着剤がベース支持要素と構造体との間に接続を形成するように、構造体上に配置される。言い換えると、締結要素の空洞は、センサユニットが構造体上に配置されるとき、特に完全に、光硬化接着剤で主に充填される。

センサユニットを構造体に締結するための本発明による方法は、以下の方法ステップを含む：
ａ）センサユニットを構造体に付ける（ａｐｐｌｙｉｎｇ）ステップと、
ｂ）光硬化接着剤をセンサユニットの空洞内に導入するステップと、
ｃ）接着剤を硬化させる目的のために、空洞内に光を導入するステップ。

過少投入が効果的に防止され、同時に過剰投入の場合に接着剤があふれるのを防止することができるので、この特定の順序は、接着剤の最適な投入及び空洞の充填に関して特に有利である。

しかしながら、この方法のステップは、記載された順序に限定されない。例えば、センサユニットが構造体に付けられる前に光硬化接着剤を空洞内に導入することも考えられる。

特に方法ステップｂ）と方法ステップｃ）との間で、光源が締結要素上に配置される、本発明による方法の発展形が好ましい。

特に方法ステップｂ）と方法ステップｃ）との間で、光源が、導光素子上の締結要素の隣に位置決めされる、本発明による方法の発展形が好ましい。

特に方法ステップｃ）の後に光源が締結要素から取り外される、本発明による方法の発展形が好ましい。

特に方法ステップｃ）の後に保護カバーが締結要素上に配置される、本発明による方法の発展形が好ましい。

本発明のさらなる利点は、説明及び図面に見出すことができる。同様に、本発明によれば、前述の特徴及び以下で説明される特徴は、個別に、又は任意の望ましい組合せで、それぞれ使用することができる。図示及び説明される実施形態は、網羅的なリストとして理解されるべきではなく、むしろ本発明の説明のための例示的な性質を有するものである。

センサユニットの第１の実施形態及び監視対象の構造体を含むセンサ装置の断面図である。 図１のセンサユニットの第１の実施形態の斜視図であって、締結要素が単一の空洞を有するものを示す。 センサユニットの第２の実施形態の斜視図であって、締結要素が２つの空洞を有するものを示す。 第３の実施形態によるセンサユニットを有するセンサ装置を締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、フレーム側に空洞及び通路凹部を備えるものを示す。 第３の実施形態によるセンサユニットを有するセンサ装置を締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、フレーム側に空洞及び通路凹部を備えるものを示す。 第３の実施形態によるセンサユニットを有するセンサ装置を締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、フレーム側に空洞及び通路凹部を備えるものを示す。 第３の実施形態によるセンサユニットを有するセンサ装置を締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、フレーム側に空洞及び通路凹部を備えるものを示す。 第４の実施形態によるセンサユニットを締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、ベース支持要素側に空洞及び通路凹部を備えるものを示す。 第４の実施形態によるセンサユニットを締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、ベース支持要素側に空洞及び通路凹部を備えるものを示す。 第４の実施形態によるセンサユニットを締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、ベース支持要素側に空洞及び通路凹部を備えるものを示す。 第４の実施形態によるセンサユニットを締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、ベース支持要素側に空洞及び通路凹部を備えるものを示す。 第５の実施形態によるセンサユニットを締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、フレーム側の通路凹部を有するものとベース支持要素側の通路凹部を有するものとの２つの空洞を備えるものを示す。 第５の実施形態によるセンサユニットを締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、フレーム側の通路凹部を有するものとベース支持要素側の通路凹部を有するものとの２つの空洞を備えるものを示す。 第５の実施形態によるセンサユニットを締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、フレーム側の通路凹部を有するものとベース支持要素側の通路凹部を有するものとの２つの空洞を備えるものを示す。 第５の実施形態によるセンサユニットを締結するための、本発明による方法の各方法ステップを示す断面図であって、締結要素が、フレーム側の通路凹部を有するものとベース支持要素側の通路凹部を有するものとの２つの空洞を備えるものを示す。

図１は、監視対象の構造体３としてのレール上に配置されたセンサユニット２を有するセンサ装置（ｓｅｎｓｏｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）１を示す。センサユニット２は、締結要素１０と、締結要素１０上に実装されたセンサ１２とを有する。構造体３は、センサユニット２が取り付けられる垂直区間（レールネック）を有する。センサユニット２の取り付けは、下地となる構造体に対して何ら大きな要求も求めず、配置領域に関しても柔軟である。例えば、締結要素１０の構造体３との接触面が重力の作用の方向と平行に、又は、重力の作用の方向に対して傾斜して配置されるように、締結要素１０を構造体３に取り付けることができる。言い換えると、構造体３の側の設置位置において、実装面は、実質的に垂直に位置合わせされる。しかしながら、他の設置位置もまた可能である。

締結要素１０は、板状のベース支持要素１４を有し、垂直レール区間上において構造体３の延伸方向１６と平行に配置される。封止フレーム１８は、ベース支持要素１４上に配置され、主に、特に完全に、形状にフィットするように構造体３に当接する。封止フレーム１８、ベース支持要素１４、及び構造体３は、空洞２０を区画する。センサ１２は、空洞とは反対の箇所においてベース支持要素１４に取り付けられる。

封止フレーム１８は、空洞２０を光硬化接着剤２４で充填するように設計されたフレーム通路凹部２２ａを有する。好ましくはフレーム通路凹部２２ａもまた、空洞２０が完全に充填された後に、接着剤２４で充填される。これにより、どの程度空洞２０が充填されているかについて結論を引き出せるようになる。

図１では、空洞２０は、締結要素１４と構造体３との間の接合剤である光硬化接着剤２４によって既に完全に充填されている。

図２は、締結要素１０のアセンブリ側から見た、図１のセンサユニット２の第１の実施形態の斜視図を示す。封止フレーム１８は、封止フレーム１８の上部外周にフレーム通路凹部２２ａを有する。「上」及び「下」という用語は、主に垂直方向に延びる接触面上での、重力の作用方向における設置位置を指す。図２に示される封止フレーム１８の上部外周のフレーム通路凹部２２ａの配置により、特に有利なことに、重力を利用して接着剤２４（図２では不図示）を注入することが可能になる。一般に、フレーム通路凹部２２ａを封止フレーム１８上の任意の点に形成することが考えられる。

図示される実施形態では、ベース支持要素１４は多層設計を有し、発光面２８を有する透明層２６を有する。発光面２８は、空洞２０内に向けられている。

透明層２６は、透明層３０内に配置され（黒色で示す）、ベース支持要素１４、特に透明層２６上に形成された空洞２０への接続面上に等距離に分布する、いくつかの光源を有する。透明層２６は、各光源３０の領域に発光面２８を有し、光３６をより良く均一に分布するために、この発光面／光源は、空洞２０内に形成される（図４ｃ、図５ｃ、図６ｃ参照）（見やすくするために、２つの光源３０及び２つの発光面２８にのみ参照符号が付されている）。

図示される実施形態では、空洞２０は、構造体３に面する側と同様に、ベース支持要素１４に面する側に可能な限り大きい断面を有する。結果として、締結要素１０が構造体３上に配置されると、接着剤２４とベース支持要素１４との間と同じように特に好ましい方法で、接着剤２４と構造体３との間に同じ保持力を形成することができ、過度に多量の接着剤２４が空洞２０内に導入されるのを防止する。特に有利な方法では、接着剤２４とベース支持要素１４との間の境界面、並びに接着剤２４と構造体３との間の境界面のサイズは、例えば、接着剤２４とベース支持要素１４との間の境界面が接着剤２４と構造体３との間の境界面よりも大きく又は小さくなるように、ベース支持要素１４及び構造体３の表面仕上げに適合させることができる。その結果、表面に関する保持力は、それでもなお、異なる面積比にわたって均一に形成されうる。

図３は、センサユニット３０２の第２の実施形態を示す。ベース支持要素１４は、２つの封止フレーム１８とともに、互いに空間的に分離された２つの空洞３２０を形成する。図３に示される例のような、ベース支持要素１４の表面全体を覆っていない複数の空洞２０を形成することにより、締結要素３１０の寸法は同じである一方、光源３０の数及び必要とされる接着剤２４の量（図３で不図示）は、図２に示される実施形態と比較して少なくなる。２つの空洞２０の各々は、そこに接着剤２４を注入するための２つのフレーム通路凹部２２ａを有する（図４ｃ、図５ｃ、図６ｃ参照）（見やすくするために、１つの光源３０にのみ参照符号が付されている）。空洞２０はベース支持要素１４上に、特に好ましくは、ベース支持要素１４上の、センサ１２について機能的に関連するポイントに、配置することができる。歪みセンサをベース支持要素１４上に配置したときの空洞２０の配置が一例として挙げられているが、網羅的ではない。ベース支持要素１４上に配置された歪みセンサの歪み測定点の領域において接着剤２４が硬化した後に、空洞２０を配置し、こうして締結要素３１０を補強することによって、構造体（図示せず）の膨張を特に正確にセンサ１２に伝達することができる。

図４ａ～図４ｄは、一体型光源３０を有する締結要素４１０を備えて方法ステップａ）にしたがって構造体３に付けられる（ａｐｐｌｉｅｄ）センサユニット４０２を有する、センサ装置４０１を示す。センサユニット４０２を構造体３に一時的に取り付けるために、封止フレーム１８は、構造体３と接触する側に、例えば接着ストリップの形態の接着剤３２を有する。結果として、センサユニット４０２を構造体３に対して恒久的に押しつける必要がないので、後続の方法ステップを特に簡単な方法で実行することができる。代替的又は追加的に、センサユニット４０２を手動で又は機械的に押しつけることができる。

図４ｂは、封止フレーム１８の上側に形成されたフレーム通路凹部２２ａを介した、方法ステップｂ）による空洞２０内への接着剤２４の注入を示す。接着剤２４は、カートリッジ３４によって供給される。一般に、接着剤２４は様々な方法で供給することができるが、カートリッジ３４による導入は、接着剤２４の投入量に関して特に有利である。

図４ｃは、光硬化接着剤２４を硬化させるための方法ステップｄ）による空洞２０内への光ビーム３６の放射を示す。この目的のために、図４ａ～図４ｄによるセンサユニット４０１は、空洞２０内に配置された光源３０を有する。発光面４２８は光源３０上に直接、特にはハウジングの形態で、特に好ましくはエポキシ樹脂レンズの形態で、配置される（見やすくするために、１つの光源３０、１つの発光面４２８、及び１つの代表的な光ビーム３６にのみ参照符号が付されている）。光源３０にエネルギーを供給するために、センサユニット４０２は、切り替え可能な電気伝導体４０（例えばプリント回路基板の形態のもの）を介して光源３０に接続された一体型電池（図示せず）を有する。接着剤２４が注入された後、光源３０がオンに切り替えられる。この場合、電池（図示せず）は、接着剤２４を硬化するのに必要な光源３０による照明の期間にわたってエネルギーを供給する電気容量を有する。接着剤２４が硬化した後、光源３０及び電池（図示せず）は、いわゆる「失われた要素（ｌｏｓｔ ｅｌｅｍｅｎｔ）」としてセンサユニット４０２上に残る。一般に、外部電源も考えられる。センサ１２自体が電源を含む場合、センサ１２を動作させるために提供された電源（図示せず）を介して光源３０にエネルギーを供給することも考えられる。

センサユニット４０２は、締結要素４１０上、特にベース支持要素１４及び封止フレーム１８上に配置された、保護カバー３８を有する。図４ｃ及び図４ｄの実施形態によれば、保護カバー３８は、圧入によってセンサユニット４０２上に配置される。

図４ｄは、硬化した接着剤２４を有する最終状態のセンサ装置４０１を示す。

図５ａ～図５ｄは、センサ装置５０１を得るために、構造体３上に第４の実施形態によるセンサユニット５０２を締結する方法を示す。締結要素５１０は、完全に包囲する封止フレーム１８を有する。ベース支持要素５１４及びプリント回路基板４０には支持通路凹部２２ｂが形成される。

図５ｂは、ベース支持要素５１４の支持通路凹部２２ｂを介した、空洞２０内への光硬化接着剤２４の注入を示し、その結果、カートリッジ（遮光性）をより容易に適用することができるので、充填プロセスをより良い方法で実行することができる。

図５ｃは、光源３０からの光の照射による接着剤２４の硬化を示す。

接着剤２４が硬化した後、光の照射を終了することができる（図５ｄ）。

図６ａ～図６ｄは、第５の実施形態によるセンサユニット６０２を構造体３に締結することによってセンサ装置６０１を提供する方法を示す。

締結要素６１０は、ベース支持要素６１４と２つの空洞２０との間に導光素子４２を有する。光源３０は、導光素子４２の周囲に着脱可能に配置される。光源３０は、導光素子４２内に光ビーム３６を放射する。導光素子４２は、光源３０によって導入された光ビーム３６を、導光素子４２を通じて空洞２０内に誘導し、該光ビームを空洞内に向かって分離する（ｄｅｃｏｕｐｌｅ）ように設計される。この目的のために、導光素子４２は、空洞２０の領域に発光面６２８を有する。導入された光ビーム３６は、発光面６２８を介して導光素子４２から再び出てくる（ｅｍｅｒｇｅ）（図６ｃ）。したがって、空洞２０は、光が外部から結合されることによって、光源３０によって間接的に照明される。光は、少なくとも１つの箇所で、特には複数の箇所で、特に好ましくは導光素子４２の全外周にわたって、導光素子４２に結合される。

図６ｂは、フレーム通路凹部２２ａ及び支持通路凹部２２ｂを通じた空洞２０の充填を示す。フレーム通路凹部２２ａは封止フレーム１８において形成され、支持通路凹部２２ｂは、ベース支持要素６１４及び導光素子４２において形成される。封止フレーム１８は、周回して形成され、図示される例では通路凹部を有していない。しかしながら、対応する封止フレーム１８のフレーム通路凹部２２ａを通じて、且つ／又はベース支持要素６１４において適切に位置決めされた支持通路凹部２２ｂを通じて、両方の空洞２０を充填することも可能である。

図６ｃは、空洞２０が充填された後の光硬化接着剤２４の硬化プロセスを示す。導光素子４２は、可能な限り均質に空洞２０を照明できるようにするために、特に発光面６２８の領域において、構造体３の方向に光ビーム３６を分離する（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）ためのナノ構造及び／又はマイクロ構造を有することができる。光源３０には、例えば外部電池（図示せず）によって、エネルギーが供給される。

図６ｄは、完成状態のセンサ装置６０１（構造体３に締結されているセンサユニット６０２）を示す。光源３０は、硬化プロセスの後に締結要素６１０から取り外された。保護カバー３８は、圧入によって締結要素６１０に配置される。

図面のすべての図を総合すると、本発明は、光硬化接着剤２４によって構造体３に締結することができるセンサ１２用の保持装置１０、３１０、４１０、５１０、６１０に関する。光硬化接着剤２４を受容するために設けられた空洞２０を直接的及び／又は間接的に照明することによって、光硬化接着剤２４が硬化する。本発明はさらに、センサ１２及び保持装置１０、３１０、４１０、５１０、６１０を有するセンサユニット２、３０２、４０２、５０２、６０２と、センサユニット２及び構造体３を有するセンサ装置１、４０１、５０１、６０１と、装置１、４０１、５０１、６０１を提供する方法と、に関する。

１、４０１、５０１、６０１ センサ装置
２、３０２、４０２、５０２、６０２ センサユニット
３ 構造体
１０、３１０、４１０、５１０、６１０ 締結要素
１２ センサ
１４、５１４、６１４ ベース支持要素
１６ 構造体の延伸方向
１８ 封止フレーム
２０、３２０ 空洞
２２ａ フレーム通路凹部
２２ｂ 支持通路凹部
２４ 光硬化接着剤
２６ 透明層
２８、４２８、６２８ 発光面
３０ 光源
３２ 接着剤
３４ カートリッジ
３６ 光ビーム
３８ 保護カバー
４０ 切り替え可能な電導体／プリント回路基板
４２ 導光素子

引用文献リスト
［１］ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ－Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｓｔｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｏｌａｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ；Ｉｓｓｕｅ６／２０１１年１１～１２月：ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ；５０、５１ページ
［２］ Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ－Ｓｅａｌｉｎｇ／Ｇｌｕｉｎｇ／Ｃａｓｔｉｎｇ－Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｍｏｄｕｌｅｓ；ＯＴＴＯ－Ｃｈｅｍｉｅ；ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｏｔｔｏ－ｃｈｅｍｉｅ．ｄｅ／ｄｅ／ｅｒｎｅｕｅｒｂａｒｅ－ｅｎｅｒｇｉｅｎ
［３］ 欧州特許出願公開第１９１８０２５４．５号明細書
［４］ 独国特許出願公開第１０２０１７２１６８１１号明細書

本発明による締結要素は、ベース支持要素と、構造体に対してベース支持要素を封止するための封止フレームと、光硬化接着剤を受容するための空洞であって、ベース支持要素によって一側面を、封止フレームによって周囲を区画される、空洞と、光ビームを空洞内に結合させるための少なくとも１つの発光面とを有する。加えて、締結要素は、他の要素、特に保護カバーをも有してもよい。

締結要素は、空洞内に光を結合するための発光面を有する。発光面は、空洞との境界面を形成する。言い換えると、締結要素は、それを通じて空洞内に光が放射されるボアを有する。発光面の例としては、透光性の発光ダイオードハウジング、特にＬＥＤレンズ、光手段が収容される空洞に向けられた透明層の表面、又は、導光フィルム若しくは導光板の表面が挙げられるが、この列挙は非網羅的である。入射光は、発光面に直接放射される、且つ／若しくは、導光構造（導光フィルム／導光板）を介して発光面まで案内され得る。締結要素が構造体上に配置されているときに空洞内に光を誘導することにより、光硬化接着剤の硬化、ひいては締結要素の構造体への締結が可能になる。

Claims (15)

1. センサ（１２）を監視対象の構造体（３）に締結するための締結要素（１０、３１０、４１０、５１０、６１０）であって、前記締結要素（１０、３１０、４１０、５１０、６１０）は、
   －ベース支持要素（１４、５１４、６１４）と、
   －前記構造体（３）に対して前記ベース支持要素（１４、５１４、６１４）を封止するための封止フレーム（１８）と、
   －光硬化接着剤（２４）を受容するための空洞（２０、３２０）であって、前記ベース支持要素（１４、５１４、６１４）によって一側面を、前記封止フレーム（１８）によって周囲を区画される、空洞（２０、３２０）と、
   －光ビーム（３６）を前記空洞（２０、３２０）内に結合させるための少なくとも１つの発光面（２８、４２８、６２８）と、
   を有することを特徴とする締結要素（１０、３１０、４１０、５１０、６１０）。
2. 前記光硬化接着剤（２４）を前記空洞（２０、３２０）内に導入するための少なくとも１つの通路凹部（２２ａ、２２ｂ）を有することを特徴とする請求項１に記載の締結要素（１０、３１０、４１０、５１０、６１０）。
3. 前記空洞（２０、３２０）を、直接又は間接的に、少なくとも部分的に照明するための少なくとも１つの光源（３０）、特に発光ダイオード、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の締結要素（１０、３１０、４１０、５１０、６１０）。
4. 複数の光源（３０）が互いに一定の距離で、好ましくは等距離で、配置されていることを特徴とする請求項３に記載の締結要素（１０、３１０、４１０、５１０、６１０）。
5. 前記光源（３０）は、前記空洞（２０、３２０）内に配置されていることを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の締結要素（１０、３１０、４１０、５１０）。
6. 前記ベース支持要素（１４）は、前記光源（３０）が配置された透明層（２６）を備えることを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の締結要素（１０、３１０）。
7. 前記光源（３０）は、ＵＶ光を放射するように設計されていることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の締結要素（１０、３１０、４１０、５１０、６１０）。
8. 前記光源（３０）を前記発光面（６２８）に、導光的に接続させるための導光素子（４２）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の締結要素（６１０）。
9. 前記光源（３０）は、前記封止フレーム（１８）の上及び／又は中において、前記封止フレーム（１８）の周方向に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の締結要素（６１０）。
10. 前記光源（３０）は、前記ベース支持要素（６１４）上、及び／又は前記封止フレーム（１８）上に、着脱可能に配置されていることを特徴とする請求項３から９に記載の締結要素（６１０）。
11. センサ（１２）と、請求項１から１０のいずれか１項に記載の締結要素（１０、３１０、４１０、５１０、６１０）とを有するセンサユニット（２、３０２、４０２、５０２、６０２）であって、前記センサ（１２）は、前記ベース支持要素（１４、５１４、６１４）の、前記空洞（２０、３２０）とは反対の側に配置されていることを特徴とするセンサユニット（２、３０２、４０２、５０２、６０２）。
12. 前記センサ（１２）は歪みセンサであって、好ましくは、ファイバブラッググレーティングを備える光ファイバを有するレール監視要素であることを特徴とする請求項１１に記載のセンサユニット。
13. 請求項１１又は請求項１２のいずれかに記載のセンサユニット（２、３０２、４０２、５０２、６０２）と、監視対象の構造体（３）とを有するセンサ装置（１、４０１、５０１、６０１）であって、前記センサユニット（２、３０２、４０２、５０２、６０２）は、前記センサユニット（２、３０２、４０２、５０２、６０２）の前記空洞（２０、３２０）が、前記ベース支持要素（１４、５１４、６１４）とは反対の側において、前記構造体（３）から区画されるように前記構造体（３）上に位置決めされ、前記空洞（２０、３２０）は、光硬化接着剤、特にはＵＶ光硬化接着剤（２４）で、少なくとも部分的に充填されることを特徴とするセンサ装置（１、４０１、５０１、６０１）。
14. 少なくとも１つの光源（３０）を有する照明器具を、前記センサユニット（６０２）上に配置する、特には締結することができ、前記照明器具は、前記空洞（２０、３２０）を直接及び／又は間接的に照明するように設計されていることを特徴とする請求項１３に記載のセンサ装置。
15. 請求項１１又は請求項１２のいずれかに記載のセンサユニット（２、３０２、４０２、５０２、６０２）を構造体（３）に締結する方法であって、前記方法は以下のステップ：
    ａ）前記センサユニット（２、３０２、４０２、５０２、６０２）を前記構造体（３）に付けるステップと、
    ｂ）前記光硬化接着剤（２４）を前記センサユニット（２、３０２、４０２、５０２、６０２）の前記空洞（２０、３２０）内に導入するステップと、
    ｃ）前記接着剤（２４）を硬化させる目的のために、前記空洞（２０、３２０）内に光（３６）を導入するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
    

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