CN108375795B

CN108375795B - 接近传感器

Info

Publication number: CN108375795B
Application number: CN201711133333.1A
Authority: CN
Inventors: 三田贵章
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2019-12-10
Anticipated expiration: 2037-11-15
Also published as: JP2018125184A; US20180216926A1; US10408598B2; DE102017126887A1; JP6968545B2; CN108375795A

Abstract

本发明提供一种接近传感器，装配时的作业性良好且装配精度优异。接近传感器(1)包括：芯材(3)，保持线圈(2)；印刷基板(5)，安装有接近探测电路；以及中间零件，是相对于芯材来固定基板的树脂制中间零件(4)，且所述中间零件设有导通图案，所述导通图案将线圈与设于基板的配线予以电连接。

Description

接近传感器

技术领域

本发明涉及一种接近传感器。

背景技术

以往，在接近传感器(proximity sensor)的内部将基板固定于芯材(core)时，是通过在芯材上形成凹陷而将基板的突起插入，从而进行定位。例如，在专利文献1中揭示了一种结构：在接近传感器中，在屏蔽膜(shield film)上设置突出部，在突出部的端部设置电极，并且通过开口来使印刷基板的突起部贯穿而嵌合至芯材的直线状槽中。

然而，芯材及基板的公差大，因此需要装配精度，因而要使用高精度夹具来进行XY方向的轴对准。但是，夹具在设计上也会产生公差，因此难以进行精密的轴对准设计。

根据所述，当在接近传感器的内部将基板固定于芯材时，对每个实物的校准变多。其结果，会发生因经年性的夹具劣化造成的成品率下降、因零件的模具更新造成的成品率下降等问题。即，存在接近传感器难以稳定量产的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平09-055153号公报(1997年02月25日公开)

专利文献2：日本专利特开2009-048902号公报(2009年03月05日公开)

专利文献3：日本专利特开2004-170389号公报(2004年06月17日公开)

发明内容

[发明所要解决的问题]

另一方面，在芯材及基板的装配时必须进行接地(Ground，GND)连接。有一种技术，不仅为了此种电连接，也为了消除通过焊料部进行装配时对基板施加的应力，而将柔性基板夹在芯材与基板之间。

例如，在专利文献2中揭示了一种结构，即，在接近传感器中，具备：线圈装配体，包含芯材及检测线圈；第1印刷基板，设有电连接于检测线圈的处理电路；以及第2印刷基板(对应于所述柔性基板)，进行检测线圈与处理电路的电连接的中继。

但是，柔性基板(例如专利文献2的第2印刷基板)在电连接时的作业性差，成为对装配工序自动化的障碍。

而且，在专利文献2及专利文献3所记载的结构中，是在相对于芯材的底面而将基板垂直竖立时，通过焊料进行固定。此结构的情况下，与所述同样，存在因夹具的精度而难以进行精密的轴对准设计的问题。而且，在利用焊料来固定的情况下，也存在基板在相对于芯材底面而弯曲的状态下被固定的风险(risk)。

本发明的一实施方式的目的在于提供一种装配时的作业性良好且装配精度优异的接近传感器。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述问题，本发明的一实施方式的接近传感器包括：芯材，保持线圈；基板，安装有接近探测电路；以及固定构件，是相对于所述芯材来固定所述基板的树脂制固定构件，且所述固定构件设有导通图案，所述导通图案将所述线圈与设于所述基板的配线予以电连接。

根据所述结构，由于固定构件为树脂制，因此能够提高固定构件的设计精度。并且，由于经由此设计精度高的固定构件来连接芯材与基板，因此能够相对于芯材而精度良好地固定基板。而且，由于固定构件为树脂制，因此装配时的操作(handling)容易，能够降低芯材与基板在弯曲的状态下被固定的风险。即，能够使接近传感器的装配时的作业性变得良好，并且能够提高接近传感器的装配精度。

而且，由于在固定构件上设有导通图案，因此不需要另行设置将线圈与基板予以电连接的配线。因而，能够实现结构的简化及装配工序的容易化。

本发明的一实施方式的接近传感器中，所述固定构件与所述芯材的连接、及所述固定构件与所述基板的连接是通过压入嵌合来进行。

根据所述结构，在压入嵌合的情况下，即使两者的尺寸有少许误差，也能够吸收此误差而嵌合，从而能够容易地实现两者的连接固定。若固定构件为树脂，则所述压入嵌合便能够容易地实现。

本发明的一实施方式的接近传感器中，在所述芯材中，压入嵌合于所述固定构件的部分的形状成为关于所述芯材的中心轴而对称的形状。

根据所述结构，在芯材的形成时，能够使压入嵌合的部分的形状的中心位置的公差相对较小。因而，能够减小芯材的中心轴与固定构件的中心轴的对位误差，从而高精度的轴对准成为可能。

本发明的一实施方式的接近传感器中，在所述芯材的与所述固定构件抵接侧的面上，形成有以所述芯材的中心轴为中心的孔，所述基板具有形成有切口的端部，所述固定构件具有：突起部，嵌合于所述孔；以及凹陷部，嵌合于所述切口。

根据所述结构，能够容易且精度良好地实现芯材与固定构件的固定、及固定构件与基板的固定。

本发明的一实施方式的接近传感器中，所述导通图案还包括配线，所述配线将设于所述基板的接地配线与所述芯材予以连接。

根据所述结构，能够容易地实现与基板和芯材的接地相关的电连接。

本发明的一实施方式的接近传感器中，所述导通图案还包含配线，所述配线将设于所述基板的周围的屏蔽配线与所述芯材予以连接。

根据所述结构，能够容易地实现屏蔽配线与芯材的电连接。

[发明的效果]

根据本发明的一实施方式，起到下述效果：能够使接近传感器的装配时的作业性变得良好，并且能够提高接近传感器的装配精度。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的接近传感器的结构的图。

图2(a)及图2(b)是表示本发明的实施方式1的接近传感器的零件结构的图。

图3(a)至图3(e)是表示本发明的实施方式1的中间零件的形状的图。

图4(a)及图4(b)是表示本发明的实施方式1的接近传感器中的电连接的图。

图5是表示本发明的实施方式1的接近传感器的装配工序的图。

图6是表示本发明的实施方式2的接近传感器的结构的图。

图7是表示本发明的实施方式3的芯材及中间零件的形状的图。

图8(a)及图8(b)是表示本发明的实施方式4的接近传感器的结构的图。

图9是表示本发明的实施方式5的接近传感器的结构的图。

[符号的说明]

1：接近传感器

2：线圈

3：芯材

4：中间零件(固定构件)

5：印刷基板(基板)

6：电路图案(导通图案)

7：屏蔽膜

8：壳体线圈

9：框体

10：夹具

11：电缆

12：焊料

13：零件

31：孔

41：突起部

42、43：凹陷部

51：切口

S1～S14：步骤

具体实施方式

〔实施方式1〕

以下，基于图1至图5来详细说明本发明的实施方式1。

图1是表示本实施方式的接近传感器1的结构的图。如图1所示，接近传感器1具备线圈2、芯材3、中间零件(固定构件)4、印刷基板(基板)5、电路图案(导通图案(conductivepattern))6、屏蔽膜(shield film)7、壳体线圈(case coil)8、框体9、夹具10及电缆(cable)11。

线圈2是以呈圆周状地成束的方式形成，通过与印刷基板5导通而产生磁场。芯材3保持线圈2。芯材3也可处于覆盖线圈2的位置。中间零件4是将印刷基板5固定于芯材3的树脂制固定构件，且是设有电路图案6的固定构件。

印刷基板5安装有接近探测电路，与线圈2导通而使电流动。电路图案6设于中间零件4，将线圈2与设于印刷基板5的配线予以电连接。电路图案6还包括配线，所述配线将设于印刷基板5的接地配线与芯材3予以连接。电路图案6还包括配线，所述配线将设于印刷基板5的周围的屏蔽配线与芯材3予以连接。

屏蔽膜7将前端的焊盘(land)经由导电胶带(tape)或导电粘合剂(adhesive)而固定、连接于中间零件4的焊盘。屏蔽膜7被卷绕在印刷基板5的周围，防止来自外部的噪声(noise)侵入。壳体线圈8是收容线圈2、芯材3、印刷基板5及屏蔽膜7的筒状壳体。壳体线圈8保护线圈2及芯材3不受外力影响。

框体9是配置在壳体线圈8的外侧。框体9是圆筒状的壳体，且攻设有用于安装至设备的丝锥(screw tap)。夹具10为树脂制的构件，保持电缆11。

另外，如图1所示，线圈2与印刷基板5的焊盘之间通过焊料(solder)12而连接并导通。

图2(a)及图2(b)是表示本实施方式的接近传感器1的零件结构的图。图2(a)表示接近传感器1整体的零件结构。图2(b)表示接近传感器1的零件中的从线圈2到印刷基板5为止的结构。

如图2(a)所示，接近传感器1被分为壳体线圈8、线圈2、芯材3、屏蔽膜7、印刷基板5、电缆11、框体9及夹具10。如图2(b)所示，接近传感器1还具备线圈2、芯材3、中间零件4及印刷基板5以作为零件。

如图2(b)所示，芯材3与中间零件4的固定、及中间零件4与印刷基板5的固定是通过压入嵌合(press-fitting)来进行。在芯材3中，压入嵌合至中间零件4的部分的形状成为关于所述芯材3的中心轴而对称的形状。在芯材3的与中间零件4抵接侧的面上，形成有以所述芯材3的中心轴为中心的孔31。作为一例，在芯材3的平面的中央设有圆形状的孔31。印刷基板5具有形成有切口51的端部。

芯材3及印刷基板5是以各自的中心轴为基准而设计。因此，在固定有芯材3及印刷基板5的情况下，两者的中心轴彼此几乎无位置偏离。芯材3与中间零件4的固定是通过压入嵌合和导电胶带或导电粘合剂而进行。中间零件4与印刷基板5的固定是通过压入嵌合和焊接、导电胶带或导电粘合剂而进行。

图3(a)至图3(e)是表示本实施方式的中间零件4的形状的图。图3(a)是中间零件4的立体图。图3(b)是中间零件4的正面图。图3(c)是中间零件4的侧面图。图3(d)是表示中间零件4与芯材3的嵌合部分的图。图3(e)是表示中间零件4与印刷基板5的嵌合部分的图。

如图3(a)及图3(c)所示，中间零件4具有嵌合于孔31的突起部41、及嵌合于切口51的凹陷部42及凹陷部43。

如图3(d)及图3(e)所示，中间零件4的突起部41与凹陷部42及凹陷部43具有树脂制的肋(rib)。通过所述肋，在将印刷基板5固定于芯材3时，更切实地实现中心轴对准。

图4(a)及图4(b)是表示本实施方式的接近传感器1中的电连接的图。图4(a)是表示芯材3与中间零件4的电连接的图。图4(b)是表示印刷基板5与中间零件4的电连接的图。

通过将使接地电路引出至树脂表面的中间零件4嵌合于芯材3及印刷基板5，从而芯材3及印刷基板5经由中间零件4而导通。如图4(a)所示，芯材3与中间零件4之间通过导电胶带或导电粘合剂而导通。如图4(b)所示，印刷基板5与中间零件4之间通过导电胶带、导电粘合剂或焊料而导通。

图5是表示本实施方式的接近传感器1的装配工序的图。

(步骤S1)

将芯材3与线圈2予以组合。

(步骤S2)

在芯材3的顶面贴附导电胶带。既可使用双面胶带来贴附导电体，也可使用导电粘合剂。

(步骤S3)

将中间零件4的突起部41压入芯材3的孔31。

(步骤S4)

将印刷基板5压入中间零件4。

(步骤S5)

在中间零件4及印刷基板5上贴附导电胶带。既可利用双面胶带来贴附导电体，也可使用导电粘合剂。

(步骤S6)

焊接线圈2及印刷基板5。

(步骤S7)

将屏蔽膜7卷绕并固定于印刷基板5周围。

(步骤S8)

向壳体线圈8中注入1次树脂，并按入芯材总成(assembly)。

(步骤S9)

使1次树脂固化。

(步骤S10)

将电缆11焊接至印刷基板5的端部。

(步骤S11)

将框体9压入1次总成。

(步骤S12)

压入夹具10。

(步骤S13)

注入2次树脂。

(步骤S14)

使2次树脂固化。

另外，也可调换步骤S3与步骤S4及步骤S5的顺序。也可跟着步骤S4进行步骤S6。也可调换步骤S10与步骤S11的顺序。

根据所述结构，由于中间零件4为树脂制，因此能够提高中间零件4的设计精度。并且，由于经由此设计精度高的中间零件4来连接芯材3与印刷基板5，因此能够相对于芯材3来精度良好地固定印刷基板5。而且，由于中间零件4为树脂制，因此装配时的操作容易，能够降低芯材3与印刷基板5在弯曲的状态下被固定的风险。即，能够使接近传感器1的装配时的作业性变得良好，并且能够提高接近传感器1的装配精度。

而且，由于在中间零件4上设有电路图案6，因此不需要另行设置将线圈2与印刷基板5予以电连接的配线。因而，能够实现结构的简化及装配工序的容易化。

接下来，在压入嵌合的情况下，即使芯材3及印刷基板5的尺寸有少许误差，也能够吸收此误差而嵌合，从而能够容易地实现芯材3及印刷基板5的连接固定。若中间零件4为树脂，则所述压入嵌合便能够容易地实现。而且，在芯材3的形成时，能够使压入嵌合的部分的形状的中心位置的公差相对较小。因而，能够减小芯材3的中心轴与中间零件4的中心轴的对位误差，从而高精度的轴对准成为可能。

进而，根据所述结构，能够容易且精度良好地实现芯材3与中间零件4的固定、及中间零件4与印刷基板5的固定。其次，能够容易地实现与印刷基板5和芯材3的接地相关的电连接。而且，能够容易地实现屏蔽配线与芯材3的电连接。

〔实施方式2〕

对于本发明的实施方式2，基于图6来说明如下。另外，为了便于说明，对于与所述实施方式中所说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的符号并省略其说明。

图6是表示本实施方式的接近传感器1的结构的图。如图6所示，在印刷基板5之下安装有零件13。安装高度是从印刷基板5的中心线直至零件13的最顶点为止的垂直距离。中间零件高度是从印刷基板5的中心线(即，中间零件4的中心线)直至中间零件4的圆周为止的垂直距离。如图6所示，中间零件高度大于安装高度。

根据所述结构，由于中间零件高度大于安装高度，因此将屏蔽膜7卷绕至印刷基板5周围时无干涉，所以能够抑制装配的偏差。

〔实施方式3〕

对于本发明的实施方式3，基于图7来说明如下。另外，为了便于说明，对于与所述实施方式中所说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的符号并省略其说明。

图7是表示本实施方式的芯材3及中间零件4的形状的图。如图7所示，芯材3的孔31及中间零件4的突起部41成为梯形的形状。孔31及突起部41的形状并不限于梯形，也可为多边形，还可为椭圆形。

根据所述结构，芯材3与中间零件4的嵌合部分为多边形或椭圆形，因此相对于芯材3及印刷基板5的旋转方向的定位成为可能。

〔实施方式4〕

对于本发明的实施方式4，基于图8(a)及图8(b)来说明如下。另外，为了便于说明，对于与所述实施方式中所说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的符号并省略其说明。

图8(a)及图8(b)是表示本实施方式的接近传感器1的结构的图。图8(a)表示导电胶带、导电粘合剂或焊料的位置。图8(b)表示借助树脂构件的绝缘距离。

如图8(a)所示，中间零件4与印刷基板5之间的电连接可在任意部位进行，例如也可在印刷基板5的前端中央使用导电胶带、导电粘合剂或焊料来进行。

如图8(b)所示，印刷基板5是通过树脂构件来保持印刷基板5的两侧面，由此受到固定。而且，在印刷基板5的侧面，设置具有规定尺寸的树脂构件。在印刷基板5的周围覆盖屏蔽膜7，进而覆盖金属制的框体9。

根据所述结构，在印刷基板5的侧面、与覆盖印刷基板5的周围的金属制的框体9之间，确保了借助树脂构件的绝缘距离，因此能够提高耐压性能，因此，能够不需要内部的树脂。

〔实施方式5〕

对于本发明的实施方式5，基于图9来说明如下。另外，为了便于说明，对于与所述实施方式中所说明的构件具有相同功能的构件，标注相同的符号并省略其说明。

图9是表示本实施方式的接近传感器1的结构的图。如图9所示，无壳体线圈8的记载，壳体线圈是与框体9一体化。

此时，图5的步骤S8～S10是在框体9的内部进行。

本发明并不限定于所述的各实施方式，可在权利要求所示的范围内进行各种变更，将不同的实施方式中分别揭示的技术手段适当组合而获得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

Claims

1.一种接近传感器，其特征在于包括：

芯材，保持线圈；

基板，安装有接近探测电路；以及

固定构件，是相对于所述芯材来固定所述基板的树脂制固定构件，且所述固定构件设有导通图案，所述导通图案将所述线圈与设于所述基板的配线予以电连接，

在所述芯材的与所述固定构件抵接侧的面上，形成有以所述芯材的中心轴为中心的孔，

所述基板具有形成有切口的端部，

所述固定构件具有：

突起部，嵌合于所述孔；以及

凹陷部，嵌合于所述切口，

在所述基板之下安装有零件，且所述固定构件高度大于安装高度，

其中所述安装高度是从所述基板的中心线直至所述零件的最顶点为止的垂直距离，所述固定构件高度是从所述基板的中心线直至所述固定构件的圆周为止的垂直距离。

2.根据权利要求1所述的接近传感器，其特征在于，

所述固定构件与所述芯材的连接、及所述固定构件与所述基板的连接是通过压入嵌合来进行。

3.根据权利要求2所述的接近传感器，其特征在于，

在所述芯材中，压入嵌合于所述固定构件的部分的形状成为关于所述芯材的中心轴而对称的形状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的接近传感器，其特征在于，

所述导通图案还包括配线，所述配线将设于所述基板的接地配线与所述芯材予以连接。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的接近传感器，其特征在于，

所述导通图案还包含配线，所述配线将设于所述基板的周围的屏蔽配线与所述芯材予以连接。