专利名称：电子安全封口装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及这种类型的安全封口装置，它包括固定搭扣用的一个螺栓和一个锁定体，该封口装置包括用于发送锁定和损坏状态的电子装置。
相关申请相互参照本文与1999年3月26日以Yap Hwa Seng等人的名义提交的、受让人为TriTech Microelectronics Ltd.和P-serv TechnologiesPte.Ltd、题目为“A Pseudo Random Telemetric Date CommuicationSystem”的待审申请No.09/048381利益相关，其全部内容在此引用作为参考。
在货运业，集装箱得到广泛应用。集装箱有以搭扣锁定关闭并以锁定封口装置保安的门。这种封口装置包括一个具有一头部和一柄杆的钢制螺栓，而柄杆与具有柄杆锁定机构的锁定体相联接。当柄杆插入该锁定体时，一锁定夹头或其它装置将柄杆永久地锁定在该锁定体上。例如，可以参考共有的美国专利No.5,005,883，5,127,687，4,802,700，5,347,689，5,413,393和公开这类所述封口装置的其它专利。
货运集装箱用船、火车和卡车运输。一条船上可装数百个集装箱。当集装箱卸下时，它们可能受到损坏和破坏。要防止贵重的货物被盗，立即注意到这种损坏是十分重要的。为了有助于防盗和防损坏，先有技术的封口装置是配给的序列号。这些封口装置随后配给某集装箱并锁定该配给的集装箱。随后该序列号、集装箱号、运输工具和位置人工地输入当地的计算机。而后手工进行登记，以显示集装箱正在运离该位置。如果封口装置遭到损坏，那么发现这个事件可能会在不同的时间和不同的地点。
有一种电子标记装置是可以购买到的，它是可编程的并发送所编制的信息，如起标记作用的识别序列号和其它所需的信息。这称作无线电频率识别(RFID)，在本技术领域内是众所周知的。一般而言，一个RFID标记装置具有无线电频率(RF)发送器、RF接收器、RF调制器和存储器。该存储器存储表示识别号的数字编码。RF调制器提取表示识别号的数字编码作为调制信号，此信号施加到RF发送器。RF接收器接收表示对识别码有请求的询问和控制信号。
这种系统为贵重商品在从制造商向顾客的运输中提供了保安标记。其它应用包括动物、人车辆，如卡车及其货运集装箱的标记。其它应用包括运费自动采集系统。
图19给出了先有技术的RFID联络系统214。该系统包括一询问器216和RFID标记装置218。该询问器216包括一主控制器220，此处理通过天线222和接收器224自RFID标记装置218收到的信息。为了修正来自RFID标记装置218的信息，主控制器220产生一询问命令信号，由天线228和发送器226作为信号230发送。标记装置218根据收到的询问命令信号230通过天线234发送RFID信号232。接收器224通过天线222接收信号232。信号232代表标记装置218的识别号。
RFID标记装置218具有接收来自询问器216的询问命令信号230的天线236和接收器238。接收器238将收到的命令信号传递给控制器240。控制器240破译该命令并自存储器242中提取相应的识别号(ID)。所提取的识别号随后由控制器240传递到发送器244，后者将该ID发送到散播信号232的天线234。
在处于工作状态的RFID标记装置中，电源246由一电池系统提供。在无源系统中，电源包括在所接收的信号中。由RFID标记装置218发送的信号232被调制回由询问器216发送的原信号的散射信号。
控制器240可以有一界面(未示出)，以自外部的发送-应答器接收数据，例如温度传感器、压力传感器、全球定位传感和其它远程测量数据。
当多个RFID标记装置218同时非常接近询问器216，且该询问器散播询问和控制信号时，该RFID标记装置可同时应答。这些应答可能发生抵触，识别码可能被误解或丢失。一般而言，询问器将重新散播命令，以建立RFID标记装置的散播次序。此散播次序仅可能来自处于工作状态的RFID标记装置。
本文引用作为参考的授予Koelle的美国专利No.5,479,160提供了一种功率耗费低的廉价电路，可以探测到弱RF信号和变强度RF信号，且可排除断续的弱RF干扰。提供有逻辑电路以保证标记装置的读/写电路不工作，除非在规定的时间内探测到反相信号。
本文引用作为参考的授予Meier的美国专利No.5,541,604允许在各询问器采用一套电路和发送和接收供电和联络信号两者的发送-应答器；询问器之间不需要同步。公开了PWM(脉冲宽度调制)、PPM(脉冲位置调制)和FSK(频率漂移键控)发送系统。
本文引用作为参考的授予Brooks等人的美国专利No.5,485,154包括采用自一组规定的载波频率中随机顺序选择载波信号频率与一个以上远程装置联络并对其进行识别的系统和方法。该远程装置选择载波信号频率，并用该频率发送诸如识别码的数据，而后重新选择同样的或新的载波信号频率进行下次发送。
上述待审的申请提供了这样的联络系统，它允许采用多个远程数据发送器与询问接收系统联络。本发明电路中结合了该系统。
但是，在上述封口装置的专利或待审的申请中没有与这种现有电子标记装置结合使用的机械封口装置。本发明认识到有必要使这种电子标记装置电路与螺栓封口装置结合使用，以解决长期困扰货运领域的一个问题。
根据本发明的一种电子封口装置包括一外壳，其具有一个承纳有长柄杆和头部的螺栓的腔。信号发生装置位于该腔内。螺栓锁定装置承纳该柄杆并将其锁定在外壳上。腔内的电路装置对所承纳的锁定的柄杆作出响应，用于使信号发生装置产生表示第一编码和封口装置锁定的第一信号和表示第二编码和当柄杆折断时的损坏状态的第二信号。
在一个方面，一电导体沿柄杆的长度延伸，并与电路装置构成完整电路。
在再一个方面，一电绝缘管锁定在其中要承纳柄杆的腔上并自其延伸，该管在其中包括该导体。
该导体最好邻接螺栓头部自该腔延伸，该管用于与螺栓的界面防水密封。
在再一个方面，螺栓是导电的，该导体包括该螺栓、围绕柄杆的电绝缘体和覆盖在绝缘体上的导电层，以及将此导电层连接到电路装置的触点装置。
外壳最好包括一个开孔，用于承纳为电路装置编制封口装置识别数据的装置，该外壳包括有选择地封闭该开孔的门，该门包括一螺栓承纳凹槽，用于根据所承纳的与该凹槽接合的锁定柄杆而锁定已关闭的门。
在再又一个方面，电路装置包括用于与所承纳锁定柄杆接合的触点装置，用于将电源电连接到电路装置，其进一步包括沿柄杆延伸的导体装置，用于将一电路连接到电路装置并与其构成完整电路。
在又一个方面，螺栓是导电的，该导体装置包括至少一个导体，且螺栓与该导体共同与电路装置构成完整电路。
触点装置最好与插入腔的柄杆欧姆连接并对其作出响应，以将电源施加到电路装置上。
在又一个方面，电导体沿柄杆延伸并连接到电路装置，用于与电路装置构成完整电路，该电路装置用于使发送装置在导体折断后发送第二编码。
螺栓锁定装置最好包括固定在腔内的本体，位于本体内的环形凹槽和位于凹槽内的环形节段，该柄杆包括与该节段接合而将柄杆锁定到本体上的槽。
电路装置最好包括用于使第二编码根据所施加的电源的中断而产生的装置。
触点装置最好包括一支撑装置，在支撑装置上的第一触点和固定在支撑装置上与所承纳的柄杆以可脱离方式接合并与第一触点欧姆连接的弹性第二触点。
第二触点最好是蜿蜒曲折的，且最好是S形的。
在再一方面中电路装置包括一电路，该电路包括与柄杆欧姆接合的第一触点，柄杆是导电的，螺栓包括邻接头部在柄杆之上的并在腔内和腔外沿柄杆延伸的电绝缘层，在绝缘层之上的并与柄杆欧姆接合的导电层，该电路包括与导电层欧姆接合以将信号施加给电路装置的第二触点，柄杆与第一和第二触点的接合用于对电路装置致动，以产生第一编码，在任一触点处电路的中断使电路装置产生第二编码。
在再一方面封口装置包括用于发送第一或第二信号的发送装置。
在再一方面封口装置包括根据所施加的输入信号用以发送第一和第二信号的装置。
在附图中图1是根据本发明一个实施例的电子安全封口装置的顶视平面图；图1a是图1所示封口装置的立体零件分解图；图2是图1a所示封口装置一部分的立体零件分解图；图3是图1a所示封口装置所用电池接线端子的立体图；图4是图2所示零件的侧视截面图；图5是图1所示封口装置沿5-5线所取的侧视截面图；图6是图1所示封口装置沿6-6线所取的端视截面图；图7是图1和图1a中的实施例所用的螺栓锁定体的侧视截面图；图8是图7所示锁定体中所用弹簧的侧视图；图9是根据本发明第二实施例的螺栓的侧视截面图；图10是图1a中的实施例中所用线路板的平面图；图11是图10所示线路板沿11-11线所取的侧视图；图12是图1和图1a中的实施例中所用绝缘子-导体组件的侧视图；图13是图12所示组件的端视图；图14是与根据本发明图1和图1a中的实施例的电路与螺栓结合使用的线路框图和侧截面投影的零件分解图；图14a是图14所示框图更详细的示意框图；图15是第二实施例中所用线路板的平面图；图16是图15所示线路板沿15-15线所取的侧视图；图17是根据本发明的封口装置的螺栓、封口装置和触点布置的又一实施例的透视图；图18是图17所示螺栓的侧视图；图19是先有技术RFID询问和标记系统的示意框图，和；图20是根据又一实施例的螺栓的侧视截面图。
在图1中，根据本发明的电子封口装置2包括封口装置4和锁定到该封口装置4上的螺栓组件6。该螺栓组件6将搭扣8、8’锁定在一起。搭扣8、8’可以是货运集装箱(未示出)的一部分，例如是用于锁定集装箱门的。
在图1a中，一个实施例中的螺栓组件6包括一钢制螺栓10和电绝缘的热塑材料管12。螺栓10包括柄杆14和头部16。该头部和柄杆是呈一体的金属结构，并作为单个导体导电。在靠近远离头部的柄杆尖端20处柄杆14的外周表面上有环形锁定槽18。螺栓10是传统螺栓，例如与公开于其全文在此引用作为参考的前述专利No.4,802,700的螺栓锁定体结合使用的那种。在本专利中所公开的封口装置结构旨在示例，在导言部分的前述专利中所公开的和在此技术领域中其它已知的其它采用螺栓和锁定体的封口结构可以用作替代。
在本发明的实施例中，螺栓10与包括图7的本体22和图8的不完整弹簧钢环24的锁定机构21一同使用。环24承纳于还具有长芯孔27的锁定体22的内部环形阶梯槽26内。槽26具有一扩大的锥形部分和小直径的圆柱形部分。随着螺栓柄杆的插入，槽26内的环24在锥形部段内扩张。环24随后与螺栓柄杆14内的槽18对正，并通过部分压入柄杆槽内而回复到其静止直径。当例如该螺栓试图通过沿图7中的方向30回抽而解除锁定时，该环被本体槽26内的小直径台肩28进一步压入螺栓的槽18内。本体槽26内的台肩28和螺栓10的槽18相互配合而将螺栓锁定在本体22内，以防止该螺栓自本体22的芯孔27进一步抽出。
在图1a和图12中，螺栓组件6还包括一个用诸如乙烯或类似材料的较硬塑料制成的热塑材料管12。该管12具有带芯孔34的长管体32.芯孔34紧密地承纳图5中的螺栓柄杆14。图12中的管体32的一端终止于具有环形槽38的扩大的径向向外伸展的环形对开凸缘36。在管12内嵌入有例如铜的线性电导体40。导体40具有在自管凸缘36径向向外延伸的凸台(轴套)44处自管12凸出的接线端42、42’。导线40沿管12的轴向长度延伸。导体的一部分40’自端部42沿管12的一侧直线延伸。半环形导体部分45在远离凸缘36的端部46处围绕管12周向延伸约180°。第二部分40”在管12与终止于端部42’的部分40’的相反的一侧轴向延伸。或者随着部分40’、40”自端部42、42’前进到环形部分45，它们可外接于该管。
管12的芯孔34的尺寸确定成紧密地承纳螺栓柄杆14.远离凸缘36的管端部与螺栓的头部16和螺栓柄杆14接靠，以在其间的界面形成流体密封，防止水分穿透该界面。
在图1a、2、5和6中，封口装置4最好包括一模制的透明热塑外壳48和一后端壁组件50.外壳48和组件50共同构成一具有副腔60、62和64的内腔51。印刷电路板组件52位于腔60内，一对电池54、电池端触点56(图3)和电池触点58位于副腔62内。锁定机构21和管12的凸缘36位于副腔64内。
壁组件50包括一模制的透明热塑材料固定壁66和独立的热塑模制活动门68。壁66借助超声波焊接、热焊接或粘接剂粘结或其它任何根据已给出实施例的固定工艺永久地固定在外壳48的内侧。
在图5中，管12的凸缘36靠接外壳的前壁70并通过与锁定机构21的本体22靠接而锁定在位，该本体压配合在一般呈环形圆柱的腔64内并与凸缘36靠接。本体22靠接管状部件102(图2)。芯孔72位于前壁70上，用于承纳管12从其中穿过。在芯孔72内前壁70在凸缘36处较厚，以强化外壳48的这个部分。壁组件50将管12和锁定机构21锁定在外壳的腔内。
在腔60内，外壳48的相对的侧壁上有一对图6中的狭槽74，用于可滑动地承纳组件52的印刷电路板52’。该板52’在外壳的壁76的全长上覆盖壁76，且通过前壁70和后壁组件50锁定在位。
固定在壁66上的后壁组件50，参观图2和4，一般是矩形的，最好用透明热塑材料模制而成。壁66贴合地配装在壳48内。壁66具有相对呈镜象的U形端部78、80。该端部78和80各自分别具有相反对正的狭槽82和84。在壁66的表面88上有一对平行的弧形长凹槽86.在壁66上靠近凹槽86处形成有终止于壁的边缘92的矩形孔90。凹槽86终止于相反的壁边缘94并与其贯通。凹槽86处于狭槽82和84中间。孔90由壁66上的相间隔对置的边缘96构成，与部分78和80的边缘96’共同延伸。边缘96在远离孔90的相反的方向上略有倾斜，起将编程单元(未示出)导入的作用。
在图2和4中，壁66的部分78有一在平面图上呈环形的凹入槽98，用于承纳所承纳的锁定螺栓柄杆14的圆形凸起尖头20。凹槽98自内表面100延伸穿过狭槽82，一直延伸到壁66内。这样，所承纳的螺栓尖头20穿过并堵塞住狭槽82。管状件102自壁66延伸到腔64内，与一般呈环形圆柱形的腔64同心且共同延伸。该管状件102具有纵向延伸的狭槽104。管状件102的芯孔承纳所承纳的螺栓柄杆14的锁定尖端，用以使其对准凹槽98。
门68具有中心部段69和一对厚度较薄的相反的翼部106、108，它们分别装配在壁66的相应狭槽82和84内并在其中滑动。部段106的长度短于部段108，从而形成台肩110。台肩110抵靠在所承纳的螺栓柄杆14的接纳尖头20上，或可与其紧密间隔。一对压缩弹簧112承纳于中心部段69的侧面的槽114内。槽114自门的边缘116部分延伸到部段69内。该弹簧还承纳于壁66的凹槽86内。随着门68安装在狭槽82和84内，门在方向118上滑动。弹簧112将门68迫向方向118’上，以封闭孔90。
在图10和11中，印刷电路板组件52包括带有可编程电路121的电路板120，该电路包含CPU 122、计算机处理单元、存储器124和诸如晶体管、电容和电阻的其它电路元件，用于提供一种可编程的传送RFID标识电路，类似于图19的电路或引言部分中引用作为参考的专利中所提到的、并如本文所述有所改进的特定电路。电路板120具有接触端128，用于承接便携式可编程单元(未示出)，以给电路121编制封口装置识别码，即与特定封口装置、该封口装置所配置的地理位置、集装箱标识，例如对应某货运集装箱的特殊数字，该集装箱的运输载体、集装箱原始港口、集装箱目的地、集装箱的库存和其它数据对应的的特殊数字。这种编程电路是计算机编程技术中的普通技能范围内的一种技能。电路121连接到构成该电路的导体40的接线端42。
在电路板120上有例如铍铜的弹性触点130并与电路121相连，目的是通过电路121和电池之间的欧姆连接而为该电路提供电池电源。触点56，见图3，提供了至电池54的相反两极接线端子的串联连接。触点130是带弯曲触点支脚132的S形，以便在螺栓插入和锁定的过程中和螺栓锁定之后与柄杆14接合。触点130用第二支脚134安装在电路板120上。
触点130欧姆连接到电路121。在电路板120上还有触点136连接到电池，以在电池和电路121之间构成完整电路。电路121还连接到第二电池触点58上。当柄杆14承纳于封口装置4内时，该柄杆压迫触点130与触点136形成欧姆电接触，见图11。这使电路进入工作状态。随后由于折断导体40造成的电路121中的信号中断被传感器部分中的电路121感测到。这使电路中的编码改变，并产生“损坏”信号，例如第二编码。此损坏信号可以是替代正常信号或第一编码而产生和传送的字样“损坏”。螺栓插入后通过闭合接合触点130给电路121供电。
电路121，见图14，是一种可编程RFID标记电路，它包括由CPU122和存储器124，例如EPROM，由构成编程装置140的便携式编程装置编程的电子可编程ROM和诸如ROM的存储器等，组成的控制器。该电路121可包括图19中的电路的电路元件，且还包括可编程EPROM。电路121包括发送器142和发送天线144。一旦由于螺栓的插入而进入工作状态，发送器142以随机的时间间隔，例如在1～10秒的范围，断续地发送编码信号，而这可以是传统方式的。电路121包括编制给定ID、第一编码和正常信号的编程装置。
所给出的电路包括两个实施例。带有管12的螺栓10连接到电路121的控制装置是以实线导体表示的。第二实施例中的图9的螺栓146(或图17和18的螺栓190)具有头部和导电层部分，连接到电路121是用虚线表示，以给出另一个实施例。所示的柄杆尖端均代表两个实施例。
上面所讨论的1D信息通过便携式可编程单元，即可编程装置140编入电路121。制造这种可编程单元和编制程序在本技术领域中是属于普通技能范围内的一种技能。电路121一旦进入工作状态，电路121便开始通过发送器142发送预先编入该电路的数据，或者在其它的实施例中有选择地根据询问进行发送。该数据包括表示封口装置2的序列号的第一编码和上述其它数据。此数据最好以随机的时间间隔每隔数秒周期地发送，或者例如也可根据询问来发送。电池是永久的且具有足够在封口装置2的预期寿命内完成使命的寿命。
在图14a中，系统248内，一个参考标记251的锁定螺栓插入封口装置。它使控制器253进入工作状态，使第一编码信号发生器256产生表示锁定的封口装置的第一编码。发送器258通过控制器253将第一编码发送到一读取器250，这可以是传统形式的。读取器包括一天线、一接受器和一对接收的信号进行解码并将其转换成进一步发送或显示所需数据的解码电路。
如果例如由于管12内的导体40折断而中断该电路，见图14，为了立即感知这种状态，电路121的程序编制通过存储器124内的程序进行。在螺栓插入时，电源总是施加在电路上。电路121将通过发送器14，见图14自动发送，或在其它实施例中根据询问发送，一个新的表示损坏状态的编码传给该读取器250。
在图14a，由于损坏螺栓259造成的电路121的中断由控制器253感测到，它立即通过生成器260产生第二编码，并终止第一编码的生成。读取器250在控制器253的控制下读取由发送器258发送的封口装置数据。
天线144包括在电路板120的后表面上的缠绕线圈，该天线可用具有独特序列号的标记装置所覆盖。该号码可以通过在此实施例中是透明的外壳48看到，它就是编入电路121内的序列号。
根据电源的瞬时中断或通过折断导体40使电路121中断，可以编制电路121的程序，以发送信息“损坏”。读取器250，见图14a可以手持，也可靠近货运集装箱的传送带或拖车的道路永久安装，接收所发送的信号。该读取器连接到当地的但远离此处的计算机(未示出)。来自读取器的损坏信号传送到计算机，该计算机也以显示的形式表示这一状态，也可编程为设置一音响和/或可视警报，两者同时采用或取其一。此警报是直接的，且所发送的信号立即识别已知损坏的封口装置和集装箱。通过在不同的发货和接收点读取所发送的信号，在给定的集装箱位置注意到其损坏。
在操作中，封口装置2，见图1a，组装时不附带螺栓10，或将螺栓暂时附带在外壳48之外，处于管12内。此时封口装置没有编入电路121的识别序列号。但是，通过外壳48可以在电路板120的背面的标签上看到该唯一的序列号。该封口装置4随后安装到所要保安的集装箱(或门等)上。一编程单元(未示出)通过图1a中的门68的图2中的孔90插入。该编程单元与电路121的图10中的触点128接合。该单元随后对此封口装置相关的独特数据进行编制。而后取出该编程单元，门68在弹簧111作用下自动关闭。
此时螺栓10的柄杆完全插入已编程装置2的管12内直至螺栓头部16抵靠到管12的端部46，见图12。这使螺栓柄杆14的尖端20嵌入后壁组件50的壁66上的凹槽98内，并处于与壁66相连的管状件102的芯孔内。嵌入的柄杆尖头锁定门68，使电路121的程序不再改变，螺栓永久地锁定在锁定机构内，且不破坏螺栓或封口装置4就不能取出。
柄杆14的插入闭合了由图14中的触点130形成的开关，给电路121供电并使其进入工作状态。一个信号施加给导体40并通过该导体往返于电路121。将电路121的程序编制为能感测此信号的存在，以表示封口装置的损坏状态。一旦通电，电路121即进入工作状态，将根据询问将所编制的封口装置识别信号和相关数据发送给当地的询问器/接收器(未示出)。
假设为了打开封口装置2而折断螺栓10的柄杆14。这就断开导体40。导体40的断开中断了提供给和来自于电路121的信号。电路121的程序感测到这个中断，其程序编制是改变编程，以注意该损坏状态。
此状态通过发送一个“损坏”字样和/或序列号的变化和/或一警报状态来发送。当警报状态由读取器250读取到时，该集装箱的完整性已经被破坏了。读取器250还存储已破坏的各封口装置的封口装置号。此信息自读取器250人工读取。
如果发送了许多非常接近的信号，那么各信号由信号分离电路来识别。例如，可以采用在前述本文引用作为参考的待审申请中所公开的电路，或可采用引言部分所述的已知电路。
如果试图将螺栓拔出封口装置4，并重新编程电路，且而后再重新插入螺栓，电路121感测到这种情况，并发送出“损坏”。任何切断或折断管12的尝试均导致“损坏”信号的产生。损坏信号重复发送。因此，电路一旦通电并处于工作状态后电路不发生中断很重要。因此，触点130布置为正欧姆连接，以防止任何至电路121的电源或信号的偶然中断很重要。触点130不会因为诸如掉落和所附接的集装箱的粗暴搬运而造成的冲击载荷而断开连接很重要。触点130能抵御这种冲击载荷。
在图9中，封口装置的第二实施例包括具有头部148和柄杆150的螺栓146。螺栓柄杆150具有小直径的尖端150，在其中形成有环形槽152。槽152可与图1a中的螺栓10的槽18一致，并作用于同一目的。柄杆150的直径大于螺栓10的柄杆14的直径。集装箱的图1中的搭扣8、8’具有最大尺寸螺栓承纳孔156。因此，为了容纳图1中的实施例的管12，螺栓10的柄杆14的直径相应地减小。为使防损坏的螺栓更大，就需要使柄杆的直径变大。由于搭扣孔直径的限制，为了使柄杆增大，需要取消管12。
在图9的螺栓实施例中，不需要管12。在其位置一相对较薄的电绝缘涂层158，例如热塑材料涂敷在柄杆150的大直径部分160的杆长上，自螺栓端部延伸一给定距离。涂层158在柄杆部分160的杆长上延伸，并邻接头部148。导电涂层162涂敷在头部上，与导电金属头部148呈导电欧姆接触。涂层162自螺栓头部沿柄杆150的杆长在具有绝缘层的部分164上涂敷一给定距离。涂层162可以延伸到柄杆150的杆长的约中间处。这种绝缘和导电涂层可在市场上购得，本文不详细提供。该绝缘和导电涂层明显薄于管12。例如，管12可有约1.5mm厚的壁厚，而相比之下涂层162和164各自的厚度约0.01～0.05mm。
在图15中，电路板组件166包括处于印刷电路板169上用于承纳如上所述编程单元的匹配触点的触点168。电路板169上的电路170可以与图10的电路板组件52上的电路121大致相同。在此例中，组件166包括两个相间隔的电绝缘触点172和174，它们各自呈S形，且均与图10中的触点130的结构大体相同，触点172和170安装在电路板169上。电路板上的连接装置180欧姆连接到触点174，并通过导体184欧姆连接到触点电路垫182。导体184通过其它未示出的导体借助电路垫182连接到电路170。电路垫181和183分别连接到电源的正、负极源。电路垫183连接到触点172，而电路垫181连接到电路121。触点172和174的欧姆连接构成完整电路170。
当螺栓146附接到封口装置时，尖端154的区域欧姆连接到触点172，而螺栓的导电层162欧姆连接到触点174。触点174欧姆连接到导体184，随后该导体欧姆连接到电路垫182，然后至电路170。这就将图15中的电路170连接到图14中的电源54。电路170通过触点174连接到螺栓146，在图14中由虚线186表示。来自电源的供电信号通过螺栓146通过在触点174处的涂层162和在触点172处的导电柄杆150施加到电路170上。涂层162在没有绝缘层的头部148处欧姆连接到柄杆上。电路损坏感测电源信号通过处于螺栓尖端154处的触点172和涂层162处的触点174流过该螺栓。
如果切断螺栓146，破坏了封口装置，涂层162断开且电路断开，因为欧姆连接到涂层162的头部与柄杆断开，而触点174也不再与触点172欧姆连接。因此一旦取下头部，在断开的螺栓上的涂层162和柄杆150之间不再有欧姆连接。
在图17和18中，公开了螺栓和锁定封口装置布置的又一实施例，其包括螺栓组件190、固定到诸如图1a中的外壳48上的锁定体192，以及电路和电路板组件194。螺栓组件190包括一钢制螺栓196、绝缘粉末涂层198、导电漆涂层200和热塑外层202。螺栓196可以约3.75英寸(9.5cm)长、直径0.312英寸(7.9mm)，在一端带有球形或其它形状的头部204。
螺栓柄杆197可在接纳涂敷涂层198和200的柄杆部分稍稍切入，目的是保持柄杆直径最小，以用于如上所述与搭扣配合使用。正如在金属加工领域众所周知的，螺栓头和柄杆开始时全部涂以防锈和防氧化导电涂层(未示出)。一种可购得的粉末电绝缘涂层198在切入区域涂敷在螺栓柄杆的大部分上，例如开始于距细锥形端206约一英寸处，与锁定槽199间隔开，朝向头部204进行涂层，并终止于头部204的基底。暴露的螺栓部分195仅具有防氧化涂层，且包括承纳锁定环201的锁定槽199。本体192具有如上所述的用于承纳环201的阶梯槽188，涂层198约0.002~0.003英寸厚。该涂层可以是任何一种市售的绝缘材料，例如热塑材料或类似材料。
导电漆涂层200涂敷在涂层198上，且为约0.002~0.003英寸厚(0.05~0.08mm)。涂层200还涂敷在头部204上，以与螺栓196的头部导电接触。因此区域195在暴露时是导电的。柄杆198和头部204涂有电绝缘热塑材料层202，最好约0.031英寸(0.8mm)厚。该涂层202具有斜面区187，此斜面区使螺栓能够更容易地插入封口装置，例如图1的封口装置4。涂层202在本例中终止于距端部206约1.625英寸(4.1cm)处。这留出了约0.626英寸(16mm)的导电涂层200暴露在外。涂层202可用喷射模制的方法涂敷。涂层202可与诸如外壳48的外壳起到防水密封的作用，当螺栓组件插入封口装置外壳时，保护内部元件免受湿气影响。
电路板组件194具有两个固定在电路板212上的相间触点208和210。锁定体192在组装状态下处于触点208和210之间并与其间隔开，且不与触点208和210接合。通过所插入的螺栓196的导电区域所形成连接的开关动作造成的触点208和210的电连接，如上结合其它实施例所述，为电路板212上的发送电路和控制电路施加电源。触点210与柄杆197的暴露部分195欧姆接合。触点208与导电涂层200欧姆接合。涂层200通过其与头部204的欧姆接合与柄杆197欧姆接合。由于涂层200沿柄杆的杆长与柄杆197绝缘，所以在此区域没有通过触点208至柄杆197的直接的欧姆电接合。
在操作中，螺栓组件190通过相匹配的图1中的搭扣8、8’插入，并进入诸如外壳48的外壳的与图6中的副腔相对应的副腔。随着组件190的插入，柄杆197靠近端部206的尖端区域195与图7中的触点210欧姆接合。当柄杆197完全插入时，槽199与锁定体192上的锁定环201接合并锁定。同时，触点208与导电涂层200欧姆接合。一旦两触点208和210与各自相应的接合区195和涂层200接合，则电路组件194开始发送信号。电的连续性由区域195处的柄杆自触点210至头部204至欧姆连接到头部204的导电区的导电层200来提供。这使触点208和210相连。
锥形区187有助于螺栓插入对应于副腔64的外壳副腔内。这在涂层202和对应于外壳48的外壳之间提供紧密界面摩擦配合，在其间提供防水密封。仅有带涂层202的螺栓部分延伸到外壳之外。涂层198隔绝了涂层200与柄杆的接合，只是在没有涂层198的头部204例外。
如果试图折断柄杆197以打开封口装置，这就切断了至发送电路的电路电源供给。电源的中断即使是瞬时的，如上所述，也会导致一个损坏信号的产生和发送。
在再又一个实施例中，图20中的螺栓261包括一金属头部262，它可以是具有环形圆柱凹槽263的任何形状，例如盘状等。呈钢或不锈钢或其它硬韧金属的金属管264焊接或用其它方法，例如通过锻接等于凹槽263内永久固定到头部262上。管264的端部是锥形的截头圆锥尖端265。该尖端265具有与管的中空芯孔266联通的小直径孔。
在芯孔266中有例如直径稍小于管子芯孔266的直径的较大规格的刚硬的绝缘导线267。此图和其它图不是成比例的。导线267具有在导线267的头部262端暴露的裸露不绝缘的金属导体267’。导体267’抵靠该头部，该头部与其呈欧姆导电接触。导线267的另一端穿过管尖端165的小直径孔，且可通过将尖端265多少挤压在导线267的绝缘层，将导线压扁，而将其夹持住。金属环268在导线暴露端通过例如钎焊等方法欧姆固定在导线267的金属导体上。
封口装置外壳(见图1a，组件50)的壁66’对应于组件50的壁66。图4和5中的管状件102用图20中的管状件269代替，且承纳管264的尖端和环268。触点270连接到壁66’上并处于部件269的中空芯孔内。此触点代替了电路板169的图16中的触点172，电路板169的电路170与螺栓261所用的相同。触点270同样连接到电路170，如同触点172一样。管264具有用于与锁定体接合的锁定环槽271，如上结合图5-7所讨论的。或者，管或螺栓可具有与锁定弹性夹头接合的锁定槽，如本文全部引用作为参考的美国专利No.5,450,657、5,582,447、5,413,393和5,347,689中所示的封口装置技术中已知的。
在操作中，如果头部262自管264上取下，导线267的导体267’的欧姆接合与头部262脱离欧姆接合，并导致如上所述产生损坏信号。如果管264的中部轴部被切断，导线267’至头部的欧姆接触将中断，并产生损坏信号。头部相对于导体267’的任何位移提供同样的出现损坏信号的结果。
对于普通的专业人士，可对所公开的以举例而非限制方式给出的实施例进行多种多样的改进。本发明的范围旨在由所附权利要求来规定。例如，锁定机构、电源、螺栓构形、信息存贮和发送、活动门的使用和透明外壳均可根据给定的实用情况有所改变。代替用螺栓锁定的门，端壁组件可包括锁定装置，用于将组件永久锁定在没有门的外壳上。天线可以连接到外壳上而非电路板上。序列号可附接于外壳上而非电路板上。触点布置也可与所公开的实施例不同。
或者，除了所公开的管子或涂层，可以采用具有任何截面形状的诸如杆或涂层的长绝缘件构成一沿柄杆延伸的键，该外壳具有用于承纳该键的相匹配的键槽。一个或多个导体处于绝缘件内或与其邻接，在螺栓头部和/或沿柄杆的其它间隔开的位置与螺栓形成欧姆接触，各位置形成完整的带有控制装置的独立电源电路。螺栓与触点的瞬时分离或切断螺栓，便会造成至电路的信号感测部分的信号的中断，从而造成损坏信号的产生。该损坏信号可包括任何识别损坏状态的适用信号，且由所示的方式发送一个“损坏”字样。
权利要求
1.一种电子封口装置，其包括一个具有一内腔的外壳；一个具有长柄杆和头部的螺栓；位于腔内的信号发生装置；位于腔内的螺栓锁定装置，用于承纳柄杆并将其锁定在外壳上；和位于腔内的电路装置，根据所承纳的锁定柄杆，使信号发生装置产生一表示第一编码和锁定的封口装置的第一信号和表示当柄杆折断时的第二编码和损坏状态的第二信号。
2.如权利要求1所述的封口装置，其包括与螺栓相连的电导体，该导体用于将电源连接到电路装置，该导体沿上述柄杆的杆长延伸。
3.如权利要求2所述的封口装置，其包括一长的电绝缘装置，其自腔延伸并连接到柄杆；上述长的装置连接到上述导体上。
4.如权利要求3所述的封口装置，其中，导体至少邻接上述头部自上述腔延伸，上述长的装置包括包围柄杆的绝缘装置，具有与该外壳之间的界面，且用于对该界面进行防水密封。
5.如权利要求3所述的封口装置，其中，螺栓是一电导体，该导体包括该螺栓、在上述柄杆之上的电绝缘体和在上述绝缘体之上并欧姆连接到螺栓头部的导电层、以及用于将上述导电层和柄杆电连接到上述电路装置的触点装置。
6.如权利要求1所述的封口装置，其中，上述外壳包括一个开孔，用于承纳为上述电路装置编制封口装置识别数据的装置，上述外壳包括一个有选择地封闭该开孔的门，上述门包括一个螺栓承纳凹槽，用于根据与上述凹槽接合的上述承纳的锁定柄杆，将关闭的门锁定。
7.如权利要求1所述的封口装置，其中，上述电路装置包括用于与上述承纳的锁定柄杆接合，以将电源电连接到电路装置的触点装置，其还包括沿柄杆延伸以与触点装置构成完整电路的导体装置。
8.如权利要求7所述的封口装置，其中，螺栓是导电的，该导体装置包括至少一个导体和与至少一个导体合作与上述电路装置构成完整电路的螺栓。
9.如权利要求1所述的封口装置，其包括根据上述柄杆插入上述腔，将电源通过螺栓连接到上述电路装置的触点装置。
10.如权利要求9所述的封口装置，其包括沿柄杆延伸、用于与电路装置构成完整电路的电导体，该电路装置包括用于发送第一信号和第二信号的发送装置。
11.如权利要求1所述的封口装置，其中，螺栓锁定装置包括一固定在腔内的本体、一本体内的凹槽和凹槽内的环形节段，该柄杆包括一用于与该环形段接合而将柄杆锁定到该本体的槽。
12.如权利要求9所述的封口装置，其中，电路装置包括使上述第二信号根据上述连接电源的中断而产生的装置。
13.如权利要求9所述的封口装置，其中，上述触点装置包括一支撑装置、支撑装置上的第一触点和固定在支撑装置上与所承纳的柄杆可脱开接合并与第一触点欧姆连接的第二弹性触点。
14.如权利要求13的封口装置，其中，第一触点是蜿蜒曲折的。
15.如权利要求13的封口装置，其中，第二触点是S形的。
16.如权利要求1所述的封口装置，其中，电路装置包括一包含与柄杆欧姆接合的第一触点的电路，该柄杆是导电的，该螺栓包括在柄杆之上邻接头部的，并沿柄杆在腔的内部和外部延伸的电绝缘层，和在绝缘层之上并与头部欧姆连接的导电层，该电路包括用于与上述导电层欧姆接合，以将来自电源的电力通过该螺栓和导电层提供到上述电路装置的第二触点，柄杆与上述第一和第二触点的接合用于使电路装置处于工作状态，电路的中断用于使电路装置产生上述第二编码。
17.如权利要求1所述的封口装置，其还包括发送装置和接收装置，上述接收装置包括对询问信号做出反应使上述发送装置发送上述第一或第二编码的装置。
18.如权利要求1所述的封口装置，其包括用于发送上述第一或第二信号的发送装置。
19.如权利要求18所述的封口装置，其包括对所施加的输入信号做出反应，发送上述第一和第二信号的装置。
20.一种电子封口装置，其包括一个具有一内腔的外壳；一个具有柄杆和头部的导电螺栓；一个固定在腔内、用于承纳柄杆并将所承纳的柄杆锁定在腔内的锁定机构；一个在外壳内和外部沿所承纳的柄杆延伸的电导体；位于腔内的电路，其连接到该导体和该柄杆，产生表示螺栓的锁定状态的第一编码信号和根据导体的折断产生表示螺栓的损坏状态的第二编码信号；和一个发送器，其根据编码信号发送表示该编码的信号。
21.如权利要求20所述的封口装置，其包括固定到上述外壳上用于将该开孔封闭到该腔的门，上述电路包括对通过上述开孔插入的编程装置作出反应，使上述电路产生一包括在上述第一和第二编码内的封口识别编码的装置，和一锁定装置，用于随着上述所承纳的柄杆的锁定而将门锁定。
22.如权利要求20所述的封口装置，其包括一触点，其响应所承纳的柄杆，给上述电路提供电能和使发送器进入工作状态。
23.如权利要求22所述的封口装置，其在上述腔内包括一电池，用于给上述电路和发送器供电。
24.在一封口装置中，一外壳、一锁定体和一用于发送封口装置的正常状态信号或当该封口装置所用的锁定螺栓损坏时发送其损坏状态信号的电路，该锁定螺栓包括一个具有中空芯孔的管状金属件；一个连接到该部件的金属头部；和一根处于管子芯孔内的导线，其欧姆连接到该头部并且自芯孔延伸，以形成一个与连接到电路的又一触点欧姆接合的触点。
25.如权利要求24所述的螺栓，其中，该导线靠接该头部，与该头部呈加压欧姆接合。
26.如权利要求24所述的螺栓，其中，处于管状件内的导线在其大体的整个长度上是绝缘的。
27.在一封口装置中，一外壳、一锁定体和一用于发送封口装置的正常状态信号或当该封口装置所用的锁定螺栓损坏时发送其损坏状态信号的电路，该锁定螺栓包括一个长的金属件，其具有与锁定体锁合的柄杆，且在柄杆的一端有增大的头部，该柄杆用于与第一电路触点接合；一层涂敷在柄杆之上的电绝缘涂层；一层涂敷在绝缘涂层上的用于欧姆连接到第二电路触点的金属导电涂层；和连接到该部件，与导电涂层和柄杆呈导电欧姆接触的金属头部。
全文摘要
一模制的透明热塑材料外壳,其具有一可编程的发送电路,用于将封口装置识别序列号、封口装置位置、集装箱识别信息和其它数据发送给当地接收器。在外壳中有一个能够接触到该电路的门,以便编制所发送的封口装置的指标和相关的数据。一触点装置构成开关,根据锁定螺栓插入外壳的锁定机构,通过该螺栓施加电源,使数据发生电路处于工作状态。沿柄杆布置的导体连接到该电路,当螺栓折断时给该电路提供一个明显的损坏信号。该电路感测到螺栓的取出或螺栓损坏的状态,产生“损坏”信号,发送到当地的接收器/读取器。螺栓处的导体可以是环绕柄杆的塑料管中的导线,在柄杆的绝缘层上的导电层和导电的螺栓头部,与头部或中空金属管内的导线欧姆接触。切断螺栓就切断了导线或头部和涂层间的欧姆接触,或头部和管内导线之间的欧姆接触,表明出现损坏。该封口装置在随机的时间间隔内周期地发送封口装置状态、是否正常或损坏。在另一个实施例中,一询问装置可询问该封口装置,然后后者根据螺栓的锁定或损坏状态发送其锁定或损坏的状态信号。
文档编号G08B21/00GK1347374SQ00806286
公开日2002年5月1日 申请日期2000年4月11日 优先权日1999年4月16日
发明者T·N·布拉马尔, C·哈米尔顿, D·L·斯蒂文森, J·瓦纳, S·吉尔伯特 申请人:特兰斯格尔德工业公司