DE112008002534T5

DE112008002534T5 - Detektor für Näherungssensor und Näherungssensor

Info

Publication number: DE112008002534T5
Application number: DE112008002534T
Authority: DE
Inventors: Masahisa Kadoma-shi NIWA; Sukoya Kadoma-shi Tawaratsumida
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2010-08-26
Also published as: WO2009037967A1; US20100259282A1; CN101802952A

Abstract

Detektor für einen Näherungssensor, mit:
einer oder mehreren Abtast-Einheiten, die jeweils mindestens ein Paar Abtast-Spulen haben, wobei das Paar Abtast-Spulen Mittelachsen entlang einer Richtung aufweist, die eine Bewegungsrichtung eines abzutastenden Gegenstands schneidet, der sich auf einer vorgegebenen Bewegungsstrecke bewegt, und so ausgebildet ist, dass es sich in die Bewegungsstrecke einfügt;
einem Schaltungsblock, der einen Kondensator umfasst, der eine LC-Resonanzschaltung mit den Abtast-Spulen der Abtast-Einheit bildet, und mit einem Oszillator versehen ist, um die LC-Resonanzschaltung zum Schwingen zu bringen; und
einem aus leitfähigen Materialien bestehenden elektrischen Verbinder, der die Abtast-Spulen der Abtast-Einheiten in Reihe oder parallel schaltet und die Abtast-Spulen mit dem Oszillator verbindet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Detektor für einen Hochfrequenzschwingungs-Näherungssensor und einen Näherungssensor, der diesen verwendet.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmlich ist als ein berührungsloser Näherungssensor zum Abtasten eines abzutastenden Gegenstands, der aus Metallen (leitfähigen Materialien), magnetischen Materialien und dergleichen besteht, ein Hochfrequenzschwingungs-Näherungssensor vorgeschlagen worden. Der Hochfrequenzschwingungs-Näherungssensor hat eine LC-Resonanzschaltung, die aus einer Parallelschaltung aus einem spulenförmigen Sensor und einem Kondensator besteht. Der Näherungssensor tastet einen abzutastenden Gegenstand unter Ausnutzung der Erscheinung ab, dass ein Wirbelstromverlust durch den Effekt der elektromagnetischen Induktion hervorgerufen wird, sodass sich die Konduktanz (Impedanz) des spulenförmigen Sensors ändert, wenn sich der abzutastende Gegenstand in der Nähe des spulenförmigen Sensors befindet, der die LC-Resonanzschaltung bildet. Mit anderen Worten, wenn sich die Konduktanz des spulenförmigen Sensors ändert, ändert sich auch der Schwingungszustand der LC-Resonanzschaltung. Auf diese Weise ermittelt der Näherungssensor das Vorhandensein des abzutastenden Gegenstands, wenn ein Zustand, in dem die LC-Resonanzschaltung schwingt, in einen Zustand übergeht, in dem die Schwingung der LC-Resonanzschaltung zum Stillstand kommt oder sich die Schwingungsamplitude um mehr als einen vorgegebenen Wert verringert. Eine solche Art von Näherungssensor, bei der eine Vielzahl von Spulen verwendet wird, um die Abtastempfindlichkeit des abzutastenden Gegenstands zu verbessern, ist in der Patentliteraturquelle PTL 1 vorgeschlagen worden. In der Patentliteraturquelle PTL 1 ist dargelegt, dass sich die Induktivität von Spulen dadurch erheblich ändert, dass eine Vielzahl (eines Paars) von Spulen vorgesehen wird, die in Reihe geschaltet sind und so konfiguriert sind, dass sie mit einem Detektionsweg dazwischen einander gegenüber liegen.
Als die Vielzahl der in Reihe geschalteten Spulen verwendet wurde, wie es in der Patentliteraturquelle PTL 1 beschrieben ist, wurde ein Teil derselben Wicklung (Leiterdraht) mit einer Vielzahl von Teilen als Spulen versehen. Dadurch trat bei Verwendung eines relativ teuren Materials für den Leiterdraht zur Verbesserung der Abtastempfindlichkeit das Problem auf, dass die Herstellungskosten stiegen. Dieses Problem trat ebenfalls auf, als eine Vielzahl von parallel geschalteten Spulen verwendet wurde. Darüber hinaus ändert sich bei dem herkömmlichen Näherungssensor die Konduktanz der spulenförmigen Sensoren in hohem Maße durch die Umgebungstemperatur, und mit der Umgebungstemperatur ändern sich auch die Sensor-Eigenschaften, da die spulenförmigen Sensoren aus einem Material mit einem großen Temperaturkoeffizienten des Widerstands, wie etwa Kupfer, bestehen.
Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung des vorgenannten Problems gemacht worden. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Detektor für einen Näherungssensor mit verbesserter Abtastempfindlichkeit und mit Sensor-Eigenschaften mit einer geringen Temperatur-Abhängigkeit kostengünstig bereitzustellen sowie einen Näherungssensor bereitzustellen, der den Detektor verwendet.
Patentliteraturquellen

PTL 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. S60-235524 (1985 veröffentlicht)

Kurze Darstellung der Erfindung
Ein Detektor für einen Näherungssensor gemäß der vorliegenden Erfindung, mit: einer oder mehreren Abtast-Einheiten, die jeweils mindestens ein Paar Abtast-Spulen bzw. spulenförmige Sensoren haben, wobei das Paar Abtast-Spulen Mittelachsen entlang einer Richtung aufweist, die eine Bewegungsrichtung eines abzutastenden Gegenstands schneidet, der sich auf einer vorgegebenen Bewegungsstrecke bewegt, und so ausgebildet ist, dass es sich in die Bewegungsstrecke einfügt; einem Schaltungsblock, der einen Kondensator umfasst, der eine LC-Resonanzschaltung mit den Abtast-Spulen bzw. spulenförmigen Sensoren der Abtast-Einheit bildet, und mit einem Oszillator versehen ist, der die LC-Resonanzschaltung zum Schwingen bringt; und einem elektrischen Verbinder, der aus leitfähigen Materialien besteht und die spulenförmigen Sensoren der Abtast-Einheiten in Reihe oder parallel schaltet und die spulenförmigen Sensoren mit dem Oszillator verbindet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1: ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, bei der einige Teile eines Detektors für einen Näherungssensor nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weggelassen worden sind.
2: Die 2(a) und 2(b) sind Darstellungen, die ein Beispiel für die Verwendung des in 1 gezeigten Detektors für einen Näherungssensor zeigen.
3: ist ein Blockschaltbild eines Näherungssensors, der den in 1 gezeigten Detektor für einen Näherungssensor verwendet.
4: Die 4(a) bis 4(c) sind Versuchsergebnisse zur Beurteilung der Temperatur-Abhängigkeit der Konduktanz für Kupfer, eine Kupfer-Nickel-Legierung bzw. eine Kupfer-Mangan-Legierung.
5: ist eine perspektivische Darstellung, bei der einige Teile eines Detektors für einen Näherungssensor nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weggelassen worden sind.
6: ist eine perspektivische Darstellung, bei der einige Teile eines Detektors für einen Näherungssensor nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weggelassen worden sind.
7: ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, bei der einige Teile des in 6 gezeigten Detektors für einen Näherungssensor weggelassen worden sind.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Ein Näherungssensor nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient zum Beispiel zum Detektieren, ob ein lineares Magnetventil, das für ein hydraulisches Steuergerät eines Automatikgetriebes eines Fahrzeugs und dergleichen verwendet wird, normal arbeitet oder nicht. Wie zum Beispiel in den 2(a) und 2(b) gezeigt ist, hat das hydraulische Steuergerät ein Geräte-Hauptteil 200 mit einer Durchflussstrecke 210 zum Führen von Öl (nicht dargestellt) sowie ein bewegliches Teil 100 in der Durchflussstrecke 210 des Geräte-Hauptteils 200. Das bewegliche Teil 100 ist mit einem abzutastenden Gegenstand 110 versehen, der sich gleichzeitig mit dem beweglichen Teil 100 bewegt. Der abzutastende Gegenstand 110 hat eine scheibenartige Form mit einem Radius, der größer als der Radius des beweglichen Teils 100 ist (d. h. einen Querschnitt an der Oberfläche, der so konfiguriert ist, dass er eine andere Form als der Querschnitt des beweglichen Teils 100 hat), und seine Mittelachse ist so konfiguriert, dass sie eine Form hat, die der Mittelachse des beweglichen Teils 100 entspricht. Man beachte, dass sowohl das bewegliche Teil 100 als auch der abzutastende Gegenstand 110 so konfiguriert sind, dass sie einen Kreis in der Querschnittsoberfläche senkrecht zu der Mittelachse haben.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, weist der Näherungssensor Folgendes auf: einen Detektor 1 für den Näherungssensor, der eine Abtast-Einheit hat, die eine Mittelachse entlang einer Richtung hat, die eine Bewegungsrichtung des abzutastenden Gegenstands 110 (in der Figur senkrecht) schneidet, der sich in einer vorgegebenen Bewegungsstrecke entsprechend der Bewegung des beweglichen Teils 100 bewegt, und die ein Paar Abtast-Spulen bzw. spulenförmige Sensoren 20 hat, die so konfiguriert sind, dass sie sich innerhalb der Bewegungsstrecke befinden; einen Schaltungsblock 3, der einen Kondensator (nicht dargestellt) hat, der eine LC-Resonanzschaltung mit dem Paar spulenförmige Sensoren 20 der Abtast-Einheit bildet, und mit einem Oszillator 31 versehen ist, der die LC-Resonanzschaltung zum Schwingen bringt; und ein Gehäuse 4, das diese aufnimmt. Der Näherungssensor hat weiterhin einen Signalprozessor 7, der das Abtasten für den abzutastenden Gegenstand 110 entsprechend einem Schwingungszustand der LC-Resonanzschaltung des Detektors 1 für den Näherungssensor durchführt.
Die Abtast-Einheit besteht aus einem Paar Spulenblöcke 2. Jeder der Spulenblöcke 2 weist Folgendes auf: die Abtast-Spule bzw. den spulenförmigen Sensor 20; einen Spulenkörper, auf den der spulenförmige Sensor 20 gewickelt ist; eine erste Anschlussklemme 22, die dazu dient, die einzelnen spulenförmigen Sensoren 20 zwischen das Paar Spulenblöcke 2 zu schalten; und eine zweite Anschlussklemme 23, die zum Verbinden des spulenförmigen Sensors 20 mit dem Oszillator 31 dient. Der Spulenkörper 21 besteht aus einem Material mit isolierenden Eigenschaften, wie etwa einem Harzmaterial. Der Spulenkörper 21 bildet eine Einheit mit einer zylindrischen Wickelwalze (nicht dargestellt) und Flanschen 21a und 21b, die die Form einer rechteckigen Platte haben und jeweils an beiden Enden in der Axialrichtung der Wickelwalze vorgesehen sind.
Die Abtast-Spule bzw. der spulenförmige Sensor 20 besteht aus Leiterdraht (Wicklung) und ist in festgelegten Wickelschritten und mit einer festgelegten Windungszahl auf die Wickelwalze des Spulenkörpers 21 gewickelt. Wenn der spulenförmige Sensor 20 aus Kupfer besteht, ändert sich auf Grund des Temperaturkoeffizienten des Widerstands und des spezifischen Volumenwiderstands von Kupfer, die in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben sind, die Konduktanz des spulenförmigen Sensors 20 in hohem Maße mit der Umgebungstemperatur, wie in 4(a) gezeigt ist. Man beachte, dass das G-Temperatur-Änderungsverhältnis in 4 das Verhältnis der Änderung der Konduktanz des spulenförmigen Sensors 20 zu der Konduktanz (G) des spulenförmigen Sensors 20 bei 25°C darstellt. Daher wird angenommen, dass sich die Sensor-Eigenschaften des Näherungssensors mit der Umgebungstemperatur ändern, wenn der spulenförmige Sensor 20 aus Kupfer besteht. Daher besteht bei der vorliegenden Ausführungsform der spulenförmige Sensor 20 aus einer Kupfer-Nickel-Legierung oder einer Kupfer-Mangan-Legierung. Wenn der spulenförmige Sensor 20 aus einer Kupfer-Nickel-Legierung oder einer Kupfer-Mangan-Legierung besteht, ändert sich auf Grund des Temperaturkoeffizienten des Widerstands und des spezifischen Volumenwiderstands von Kupfer, die in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben sind, die Konduktanz der spulenförmigen Sensoren 20 kaum mit der Umgebungstemperatur, wie in den 4(b) und 4(c) gezeigt ist. Somit kann die Temperatur-Abhängigkeit der Sensor-Eigenschaften des Näherungssensors dadurch minimiert werden, dass der spulenförmige Sensor 20 aus einer Kupfer-Nickel-Legierung oder einer Kupfer-Mangan-Legierung besteht. Man beachte, dass auf Grund des ähnlichen Temperaturkoeffizienten des Widerstands und des ähnlichen spezifischen Volumenwiderstands auch eine Nickel-Chrom-Legierung (Temperaturkoeffizient des Widerstands: 110; spezifischer Volumenwiderstand: 1,08) und eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung (Temperaturkoeffizient des Widerstands: 150; spezifischer Volumenwiderstand: 1,12) als der spulenförmige Sensor 20 verwendet werden können. Tabelle 1

Temperaturkoeffizient des Widerstands (ppm/K) Spezifischer Volumenwiderstand (μΩm)

Kupfer 4000 0,017

Kupfer-Nickel GCN30 180 0,30

Kupfer-Mangan GCM44 –10 bis +20 0,44
Die Anschlussklemmen 22 und 23 sind so konfiguriert, dass sie die Form einer länglichen Platte haben, die aus einem leitfähigen Material (metallischen Material) besteht und an festgelegten Stellen gebogen ist. Jede der Anschlussklemmen 22 und 23 ist in den Flansch 21b des Spulenkörpers 21 eingesteckt. Ein Ende der ersten Anschlussklemme 22 ist mit einem Ende des spulenförmigen Sensors 20 verbunden, und ein Ende der zweiten Anschlussklemme 23 ist mit dem anderen Ende des spulenförmigen Sensors 20 verbunden. Die anderen Enden der Anschlussklemmen 22 und 23 ragen jeweils seitlich aus den Flanschen 21b heraus.
Der Schaltungsblock 3 besteht aus einer rechteckigen Leiterplatte 30 und dem Oszillator 31, der auf die Leiterplatte 30 montiert ist. Der Oszillator 31 besteht aus einer Vielzahl von elektronischen Komponenten, unter anderem dem Kondensator, der die LC-Resonanzschaltung mit dem Paar spulenförmige Sensoren 20 bildet. Bei dem Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform wird die LC-Resonanzschaltung dadurch hergestellt, dass der Kondensator mit dem Paar in Reihe geschaltete spulenförmige Sensoren 20 parallel geschaltet wird. Der vorstehend beschriebene Oszillator 31 hat zum Beispiel eine Vorspannungsschaltung (nicht dargestellt) zum Anlegen einer konstanten Vorspannung an die LC-Resonanzschaltung und eine Stromrückkopplungsschaltung (nicht dargestellt) zum Rückführen eines Stroms entsprechend der Schwingungsspannung der LC-Resonanzschaltung zu der LC-Resonanzschaltung, um die Schwingung aufrechtzuerhalten.
Wie in 2(a) gezeigt ist, wird bei dem Oszillator 31 ein negativer Konduktanzwert eingestellt, um die Schwingung der LC-Resonanzschaltung anzuhalten, wenn die LC-Resonanzschaltung zum Schwingen gebracht worden ist, wobei sich nur das bewegliche Teil 100 innerhalb eines Abtastbereichs des spulenförmigen Sensors 20 befindet, und wenn sich das bewegliche Teil 100 bewegt, befindet sich der abzutastende Gegenstand 110 innerhalb des Abtastbereichs der spulenförmigen Sensoren 20. Und zwar kann mit dem Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform das Vorhandensein oder Fehlen des abzutastenden Gegenstands 110 in Abhängigkeit von dem Schwingungszustand der LC-Resonanzschaltung erfasst werden. Der vorstehend beschriebene Oszillator 31 ist normalerweise bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert. Man beachte, dass in den 1, 2 und 4 bis 6 der Oszillator 31 vereinfacht dargestellt ist.
Die Leiterplatte 30 ist an beiden Enden in Längsrichtung mit ersten Durchkontaktlöchern 30a für eine Verbindung mit den ersten Anschlussklemmen 22 und mit zweiten Durchkontaktlöchern 30b für eine Verbindung mit den zweiten Anschlussklemmen 23 versehen, und die Durchkontaktlöcher gehen jeweils in Dickenrichtung durch die Leiterplatte 30. Auf der Oberfläche der Leiterplatte 30, auf der der Oszillator 31 montiert ist, ist eine erste Leiterstruktur 32 so ausgebildet, dass sie die einzelnen anderen Enden der ersten Anschlussklemmen 22 elektrisch verbindet, die durch die Durchkontaktlöcher 30a gesteckt sind. Darüber hinaus sind zweite Leiterstrukturen 33 so ausgebildet, dass sie die anderen Enden der zweiten Anschlussklemmen 23, die durch die Durchkontaktlöcher 30b gesteckt sind, elektrisch mit dem Oszillator 31 verbinden. Der Schaltungsblock 3 ist weiterhin zum Beispiel mit einem Ausgangsanschluss (nicht dargestellt) zum Detektieren der Schwingungsamplitude der LC-Resonanzschaltung versehen, die aus den spulenförmigen Sensoren 20 und dem Oszillator 31 besteht.
Wie in 2(a) gezeigt ist, besteht das Gehäuse 4 aus einem kastenförmigen Teil 5, das eine offene Seite (linke Seite in 2(a)) hat, und einer Abdeckung 6, die an dem Teil 5 so befestigt ist, dass sie die offene Seite des Teils 5 verschließt. Sowohl das Teil 5 als auch die Abdeckung 6 bestehen aus einem Harzmaterial mit isolierenden Eigenschaften. Man beachte, dass die Abdeckung 6 in den 1 und 4 bis 6 weggelassen ist. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist das Teil 5 so konfiguriert, dass es die Form eines U hat, sich innerhalb der Bewegungsstrecke in der Richtung befindet, die die Bewegungsrichtung des abzutastenden Gegenstands 110 (in den Figuren senkrecht) schneidet, und ein Paar quaderförmige Arme 50 zum Aufnehmen der Spulenblöcke 2 und ein quaderförmiges Hauptteil 51 zum Verbinden beider Basis-Endteile des Paars Arme 50 zu einer Einheit und zum Aufnehmen des Schaltungsblocks 3 hat. Die Arme 50 und das Hauptteil 51 sind so zu einer Einheit verbunden, dass jeder Innenraum jeweils mit dem anderen in Verbindung steht. Wie in den 2(a) und 2(b) gezeigt ist, ist bei dem Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform der abzutastende Gegenstand 110 so konfiguriert, dass er sich in einem Raum zwischen dem Paar Arme 50 bewegt. Die Abdeckung 6 ist so konfiguriert, dass sie eine U-förmige Platte ist, die die gleiche Größe wie das Teil 5 hat, um die offene Seite des Teils 5 zu verschließen.
Seitenflächen auf der Seite der Bewegungsstrecke bei dem Paar Arme 50 sind mit Fenstern 50a versehen, die in die Flansche 21a der Spulenkörper 21 einrasten und so konfiguriert sind, dass sie einander gegenüberliegen. Somit bildet bei dem Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform jeder Flansch 21a der Spulenkörper 21 einen Teil jeder Seitenfläche der Arme 50 des Teils 5. An der Innenfläche auf der Seite der Spitze an dem Arm 50 steht eine Positionierungsrippe 50b über und ist in einem Stück so vorgesehen, dass sie in einen Spalt zwischen den Flanschen 21a und 21b des Spulenkörpers 21 einrastet. Darüber hinaus ist das Hauptteil 51 zum Beispiel mit einem Loch (nicht dargestellt) versehen, um den Ausgangsanschluss des Schaltungsblocks 3 nach außen zu führen. Zumindest die Arme 50 sind an dem Geräte-Hauptteil 200 so befestigt, dass sie sich in der Durchflussstrecke 210 befinden. Auf diese Weise ist das vorstehend beschriebene Gehäuse 4 wasserdicht, sodass Antriebsöl, das in der Durchflussstrecke 210 fließt, nicht in das Gehäuse 4 fließt.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Montieren des Detektors 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Jeder der Spulenblöcke 2 ist in dem Arm 50 untergebracht, wobei sich die einzelnen anderen Enden der Anschlussklemmen 22 und 23 an dem Hauptteil 51 befinden. In diesem Fall wird der Spulenblock 2 so positioniert, dass er an dem Arm 50 fixiert wird, indem der Flansch 21a des Spulenkörpers 21 in das Fenster 50a eingerastet wird und die Positionierungsrippe 50b in den Spalt zwischen den Flanschen 21a und 21b eingerastet wird. Bei dem Spulenblock 2, der in der vorstehend beschriebenen Weise in dem Arm 50 untergebracht worden ist, verläuft die Richtung der Mittelachse des spulenförmigen Sensors 20 entlang der Richtung des Paars gegenüberliegende Arme 50, d. h., der Richtung senkrecht zu der Bewegungsstrecke. Die Mittelachsen der spulenförmigen Sensoren 20 des Paars Spulenblöcke 2, die in dem Paar Arme 20 untergebracht sind, korrespondieren miteinander. Auf Grund dieses Paars Spulenblöcke 2 ist die Abtast-Einheit so konfiguriert, dass sie das Paar spulenförmige Sensoren 20 aufweist, die die Mittelachsen entlang der Richtung haben, die die Bewegungsrichtung des abzutastenden Gegenstands 110 schneidet, der sich in der festgelegten Bewegungsstrecke bewegt, und die Abtast-Einheit ist so vorgesehen, dass sie sich innerhalb der Bewegungsstrecke befindet.
Der Schaltungsblock 3 ist in dem Hauptteil 51 untergebracht, wobei die anderen Enden der ersten Anschlussklemmen 22 des Paars Spulenblöcke 2 in die ersten Durchkontaktlöcher 30a des Schaltungsblocks 3 eingesteckt werden, um die anderen Enden der ersten Anschlussklemmen 22 mit der ersten Leiterstruktur 32 durch Löten oder dergleichen elektrisch zu verbinden, und die anderen Enden der zweiten Anschlussklemmen 23 des Paars Spulenblöcke 2 in die zweiten Durchkontaktlöcher 30b des Schaltungsblocks 3 eingesteckt werden, um die anderen Enden der zweiten Anschlussklemmen 23 mit der zweiten Leiterstruktur 33 durch Löten oder dergleichen elektrisch zu verbinden. Auf diese Weise wird das Teil 5, das die Spulenblöcke 2 und den Schaltungsblock 3 aufnimmt, mit der Abdeckung 6 versehen, um die offene Seite des Teils 5 zu verschließen, wodurch der Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform erhalten wird.
Bei dem Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform werden die einen Enden des Paars spulenförmige Sensoren 20 mittels der ersten Anschlussklemmen 22 und der ersten Leiterstruktur 32 elektrisch miteinander verbunden und die anderen Enden des Paars spulenförmige Sensoren 20 werden mittels der zweiten Anschlussklemmen 23 und der zweiten Leiterstrukturen 33 elektrisch mit dem Oszillator 31 verbunden. Das heißt, die Anschlussklemmen 22 und 23 und die Leiterstrukturen 32 und 33 schalten die spulenförmigen Sensoren 20 der Abtast-Einheit in Reihe, und es entsteht ein elektrischer Verbinder zum Verbinden der spulenförmigen Sensoren 20 mit dem Oszillator 31.
Der Signalprozessor 7 weist eine Überwachungsschaltung 70 zum Detektieren der Schwingungsamplitude der LC-Resonanzschaltung, die aus den spulenförmigen Sensoren 20 und dem Kondensator des Oszillators 31 besteht, und eine Ermittlungsschaltung 71 zum Ermitteln des Vorhandenseins oder Fehlens des abzutastenden Gegenstands 110 auf Grund der von der Überwachungsschaltung 70 detektierten Schwingungsamplitude auf. Die Überwachungsschaltung 70 besteht aus einem Wellendetektor zum Detektieren der Schwingungsamplitude der LC-Resonanzschaltung durch Überwachen beider Klemmenspannungen der LC-Resonanzschaltung (beide Klemmenspannungen des Kondensators des Oszillators 31, der die LC-Resonanzschaltung bildet). Bei der vorgenannten Überwachungsschaltung 70 können für den Wert, der die Schwingungsamplitude angibt, eine Schaltung zum Detektieren des Spitzenwerts der Schwingungsspannung, eine Schaltung zum Detektieren des Integralwerts der Schwingungsspannung, eine Schaltung zum Detektieren des Effektivwerts der Schwingungsspannung und dergleichen verwendet werden. Als die Überwachungsschaltung 70 können herkömmlich bekannte Schaltungen verwendet werden, auf die hier nicht näher eingegangen wird.
Die Ermittlungsschaltung 71 besteht zum Beispiel aus einem Komparator. Die Ermittlungsschaltung 71 ermittelt den Schwingungszustand der LC-Resonanzschaltung auf Grund der Schwingungsamplitude, die von der Überwachungsschaltung 70 detektiert wird. Wenn die Schwingung nicht angehalten worden ist, gibt die Ermittlungsschaltung 71 ein Vorhandensein-Ermittlungssignal (presence-sensing signal) aus, um anzugeben, dass sich der abzutastende Gegenstand nicht innerhalb des Abtastbereichs der spulenförmigen Sensoren 20 befindet. Wenn hingegen die Schwingung angehalten worden ist, erzeugt die Ermittlungsschaltung 71 ein Vorhandensein-Ermittlungssignal, um anzugeben, dass sich der abzutastende Gegenstand innerhalb des Abtastbereichs der spulenförmigen Sensoren 20 befindet, und gibt das Signal aus.
Bei dem vorstehend beschriebenen Detektor 1 für den Näherungssensor verbindet der elektrische Verbinder die einzelnen spulenfömigen Sensoren und verbindet die spulenförmigen Sensoren mit dem Oszillator. Daher ist es möglich, ein teures Material (wie etwa einen Metallwalzdraht mit einer wärmebeständigen Isolierschicht) nur für die Teile zu verwenden, die Einfluss auf die Abtastempfindlichkeit haben (d. h., die spulenförmigen Sensoren). Für den elektrischen Verbinder kann ein kostengünstiges Material (wie etwa ein normales metallisches Material für Anschlussklemmen) zum Einsatz kommen. Auf diese Weise können die Kosten gesenkt werden, und gleichzeitig kann die Abtastempfindlichkeit erhöht werden. Darüber hinaus besteht der elektrische Verbinder aus den Anschlussklemmen 22 und 23 und den Leiterstrukturen 32 und 33, die auf der Leiterplatte 30 ausgebildet sind. Mindestens ein Teil des elektrischen Verbinders besteht aus der Leiterstruktur, die auf der Leiterplatte 30 des Schaltungsblocks 3 ausgebildet ist. Daher kann die Anzahl der Komponenten verringert werden, und die Leistung des elektrischen Verbinders bleibt auf Grund des nur geringen Formfehlers stabil. Darüber hinaus besteht der spulenförmige Sensor 20 aus einer Nickel-Chrom-Legierung, einer Nickel-Chrom-Eisen-Legierung, einer Kupfer-Nickel-Legierung oder einer Chrom-Mangan-Legierung. Daher ändert sich Konduktanz des spulenförmigen Sensors 20 nicht stark mit der Umgebungstemperatur, wodurch die Temperatur-Abhängigkeit der Eigenschaften der Abtast-Einheit abnimmt.
Bei dem Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform ist das Paar spulenförmige Sensoren 20 so konfiguriert, dass seine Mittelachsen entlang der Richtung verlaufen, die die Bewegungsrichtung des abzutastenden Gegenstands 110 schneidet, der sich in der festgelegten Bewegungsstrecke bewegt. Daher ist es beim Montieren des Detektors 1 für den Näherungssensor nicht notwendig, den abzutastenden Gegenstand 110 durch die spulenförmigen Sensoren 20 zu führen. Somit entfällt der Arbeitsschritt, das bewegliche Teil 100 vorab durch den Detektor 1 für den Näherungssensor zu führen, wenn sich das bewegliche Teil 100 an einer festgelegten Position in Bezug auf ein Gerät (wie etwa ein hydraulisches Steuergerät) befindet. Außerdem sind die Schritte des Montierens des Geräts flexibel, wodurch die Montage-Operationen gut vorankommen. Darüber hinaus ist es möglich, den Detektor 1 für den Näherungssensor später an dem fertigen Gerät zu montieren.
Darüber hinaus ist das Paar spulenförmige Sensoren 20 so vorgesehen, dass es sich innerhalb der Bewegungsstrecke befindet. Wenn sich der abzutastende Gegenstand 110 einem der spulenförmigen Sensoren 20 nähert, entfernt sich daher der abzutastende Gegenstand 110 von dem anderen der spulenförmigen Sensoren 20 mit einem Abstand, der der Annäherungsstrecke entspricht. Die Konduktanz des Paars spulenförmige Sensoren 20 ändert sich insgesamt kaum (d. h., jede Konduktanz des Paars spulenförmige Sensoren 20 ändert sich komplementär). Daher ist es möglich, den Einfluss der Änderung der relativen Position des abzutastenden Gegenstands 110 in der vorgenannten senkrechten Richtung in Bezug auf das Paar spulenförmigen Sensoren 20 zu verringern und eine Verbesserung der Abtastgenauigkeit zu erzielen. Auf diese Weise kann der Näherungssensor mit dem vorstehenden Detektor 1 für den Näherungssensor einen ähnlichen Effekt erzielen.
Die Innenfläche des spulenförmigen Sensors 20 kann mit einem stabartigen Kern aus einem magnetischen Material (wie etwa einem ferritischen Kern) versehen sein, wobei die äußere Gestalt des Kerns unter anderem die Form eines Rundstabs und eines Vierkantstabs haben kann. Bei dieser Konfiguration kann bei gleicher Windungszahl des spulenförmigen Sensors 20 der magnetische Fluss stärker als in dem Fall verbessert werden, dass der spulenförmige Sensor 20 eine Luftkernspule ist. Somit kann die Änderung der Konduktanz der spulenförmigen Sensoren 20 erhöht werden, wodurch eine Verbesserung der Abtastgenauigkeit erzielt wird.
Zwar enthält die Abtast-Einheit bei der vorliegenden Ausführungsform nur ein einzelnes Paar spulenförmige Sensoren 20, aber die Abtast-Einheit kann auch mehrere Paare spulenförmige Sensoren 20 enthalten. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Paar spulenförmige Sensoren 20 zwar in Reihe geschaltet, aber das Paar spulenförmige Sensoren 20 kann auch parallel geschaltet werden. Mit anderen Worten, der elektrische Verbinder muss ein Verbinder sein, der die spulenförmigen Sensoren 20 der Abtast-Einheit in Reihe oder parallel schalten kann (d. h., die spulenförmigen Sensoren 20 miteinander verbinden kann) und die spulenförmigen Sensoren 20 mit dem Oszillator 31 verbinden kann.
Bei dem Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform schwingt die LC-Resonanzschaltung normalerweise und hört zu schwingen auf, wenn sich der abzutastende Gegenstand 110 innerhalb des Abtastbereichs der spulenförmigen Sensoren 20 befindet. Die LC-Resonanzschaltung kann normalerweise zu schwingen aufhören und wieder zu schwingen beginnen, wenn sich der abzutastende Gegenstand 110 innerhalb des Abtastbereichs der spulenförmigen Sensoren 20 befindet. Der abzutastende Gegenstand 110 hat eine vorspringende scheibenartige Form und ist an der Peripherie des beweglichen Teils 100 vorgesehen. Das bewegliche Teil 100 kann so konfiguriert sein, dass es einen Teil mit einem kleineren Außendurchmesser als dem Außendurchmesser des beweglichen Teils 100 selbst dadurch hat, dass das bewegliche Teil 100 zum Beispiel an seiner Peripherie ausgekehlt ist. Wenn nämlich ein Teil einen Querschnitt hat, der von dem des beweglichen Teils 100 in der Fläche senkrecht zu der Bewegungsrichtung des beweglichen Teils 100 verschieden ist, kann dieser Teil die Konduktanz der spulenförmigen Sensoren 20 ändern und kann als der abzutastende Gegenstand 110 verwendet werden.
Zweite Ausführungsform
Wie in 5 gezeigt ist, weicht bei einem Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform die Konfiguration des Detektors 1 für den Näherungssensor insbesondere bei den Spulenblöcken 2 und dem Gehäuse 4 von der Konfiguration bei der ersten Ausführungsform ab. Die übrige Konfiguration ist die Gleiche wie bei der ersten Ausführungsform und wird hier nicht erläutert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hat jeder der Spulenblöcke 2 ein Trägersubstrat 24, das zum Beispiel aus einem flexiblen Substrat besteht. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht ein spulenförmiger Sensor 20 aus einer Leiterstruktur, die auf dem Trägersubstrat 24 ausgebildet ist. Keiner der Spulenblöcke 2 hat bei der vorliegenden Ausführungsform die Anschlussklemmen 22 und 23 der ersten Ausführungsform. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Anschlussklemmen 22 und 23 in das Hauptteil 51 des Teils 5 eingesteckt. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht die erste Anschlussklemme 22 aus einem leitfähigen Material (einem metallischen Material) und sie hat in einer Einheit einen Spulenanschluss 22a, der zum Verbinden mit dem Spulenblock 2 dient; einen Schaltungsanschluss 22b, der zum Verbinden mit dem Schaltungsblock 3 dient; einen Verbindungssteg 22c zum Verbinden beider Basis-Endteile des Spulenanschlusses 22a und des Schaltungsanschlusses 22b; und einen Träger 22d, der aus dem Verbindungssteg 22c in eine Richtung entgegengesetzt zu der Seite der beiden Anschlüsse 22a und 22b herausragt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hat die zweite Anschlussklemme 23 ähnlich wie die erste Anschlussklemme 22 in einer Einheit einen Spulenanschluss 23a; einen Schaltungsanschluss 23b; einen Verbindungssteg 23c und einen Träger 23d. Da bei der ersten Anschlussklemme 22 der Spulenanschluss 22a und der Schaltungsanschluss 22b in das Hauptteil 51 ragen, wird ein Teil des Trägers 22d in eine Basiswand des Hauptteils 51 eingesteckt. Da bei der zweiten Anschlussklemme 23 der Spulenanschluss 23a und der Schaltungsanschluss 23b in das Hauptteil 51 ragen, wird ein Teil des Trägers 23d in eine Basiswand des Hauptteils 51 eingesteckt.
Das Trägersubstrat 24 hat in einer Einheit einen spulenbildenden Teil 24a, in dem der spulenförmige Sensor 20 ausgebildet ist; einen Verbinder 24b, der mit einem ersten Durchkontaktloch 24d für den Spulenanschluss 22a der ersten Anschlussklemme 22 und einem zweiten Durchkontaktloch 24e für den Schaltungsanschluss 23a der zweiten Anschlussklemme 23 versehen ist; und einen Verbindungssteg 24c zum Verbinden des spulenbildenden Teils 24a und des Verbinders 24b zu einer Einheit. Ein Ende des spulenförmigen Sensors 20 ist so konfiguriert, dass es so verläuft, dass es mit dem Spulenanschluss 22a der ersten Anschlussklemme 22, die durch das erste Durchkontaktloch 23d gesteckt wird, verbunden werden kann. Das andere Ende des spulenförmigen Sensors 20 ist so konfiguriert, dass es so verläuft, dass es mit dem Schaltungsanschluss 23a der zweiten Anschlussklemme 23, die durch das zweite Durchkontaktloch 24e gesteckt wird, verbunden werden kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hat das Gehäuse 4 ein Teil 5, das im Wesentlichen einen Aufbau hat, der von dem der ersten Ausführungsform verschieden ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat das Teil 5 Rippen 50c, die herausragen und in einer Einheit auf entsprechenden Flächen gegenüber den Innenflächen auf der Seite der Bewegungsstrecke in den Armen 50 vorgesehen sind (d. h., Innenflächen, die den Innenflächen auf der Seite der Bewegungsstrecke in den Armen 50 gegenüberliegen), um die spulenbildenden Teile 24a der Trägersubstrate 24 zwischen den Rippen 50c und der Innenfläche auf der Seite der Bewegungsstrecke zu halten, anstatt wie bei der ersten Ausführungsform das Fenster 50a und die Positionierungsrippe 50b an dem Arm 50 vorzusehen.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Montieren des Detektors 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Jeder der Spulenblöcke 2 ist so in dem Teil 5 untergebracht, dass sich der spulenbildende Teil 24a in dem Arm 50 befindet und sich der Verbinder 24b in dem Hauptteil 51 befindet. Hierbei wird der spulenbildende Teil 24a zwischen den Innenflächen des Arms 50 und den Rippen 50c gehalten. Bei dem Spulenblock 2, der in dem Arm 50 untergebracht ist, verläuft die Richtung der Mittelachse des spulenförmigen Sensors 20 entlang der Richtung, in die das Paar Arme 50 zeigt, d. h., der Richtung senkrecht zu der Bewegungsstrecke. Darüber hinaus korrespondieren die Mittelachsen der spulenförmigen Sensoren 20 des Paars Spulenblöcke 2 miteinander, die in dem Paar Arme 50 untergebracht sind. Auf Grund dieses Paars Spulenblöcke 2 ist die Abtast-Einheit so konfiguriert, dass sie das Paar spulenförmige Sensoren 20 enthält, deren Mittelachsen entlang einer Richtung verlaufen, die die Bewegungsrichtung des abzutastenden Gegenstands 110 schneidet, der sich in der festgelegten Bewegungsstrecke bewegt, und sie ist so vorgesehen, dass sie sich innerhalb der Bewegungsstrecke befindet.
Der Spulenanschluss 22a der ersten Anschlussklemme 22 wird in das erste Durchkontaktloch 24d des Verbinders 24b des Trägersubstrats 24 gesteckt, um den Spulenanschluss 22a mit einem Ende des spulenförmigen Sensors 20 durch Löten oder dergleichen elektrisch zu verbinden. Ebenso wird der Schaltungsanschluss 23a der zweiten Anschlussklemme 23 in das zweite Durchkontaktloch 24e des Verbinders 24b gesteckt, um den Schaltungsanschluss 23a mit dem anderen Ende des spulenförmigen Sensors 20 durch Löten oder dergleichen elektrisch zu verbinden.
Der Schaltungsblock 3 ist in dem Hauptteil 51 untergebracht, wobei die Schaltungsanschlüsse 22b der ersten Anschlussklemmen 22 jeweils in die ersten Durchkontaktlöcher 30a eingesteckt werden und die Schaltungsanschlüsse 23b der zweiten Anschlussklemmen 23 jeweils in die zweiten Durchkontaktlöcher 30b eingesteckt werden. Die Schaltungsanschlüsse 22b der ersten Anschlussklemmen 22 und die erste Leiterstruktur 32 werden durch Löten oder dergleichen elektrisch verbunden. Ebenso werden die Schaltungsanschlüsse 23b der zweiten Anschlussklemmen 23 und die zweiten Leiterstrukturen 33 durch Löten oder dergleichen elektrisch verbunden. Das Teil 5, das die Spulenblöcke 2 und den Schaltungsblock 3 aufnimmt, ist, wie vorstehend beschrieben worden ist, mit der Abdeckung 6 versehen, um die offene Seite des Teils 5 zu verschließen, wodurch der Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform erhalten wird.
Bei dem Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform werden die einzelnen einen Enden des Paars spulenförmige Sensoren 20 mittels der ersten Anschlussklemmen 22 und der ersten Leiterstruktur 32 elektrisch miteinander verbunden. Außerdem werden die einzelnen anderen Enden des Paars spulenförmige Sensoren 20 mittels der zweiten Anschlussklemmen 23 und der zweiten Leiterstrukturen 33 elektrisch mit dem Oszillator 31 verbunden. Somit ist der Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform so konfiguriert, dass er die spulenförmigen Sensoren 20 der Abtast-Einheit, die mittels der Anschlussklemmen 22 und 23 und der Leiterstrukturen 32 und 33 in Reihe geschaltet sind, und den elektrischen Verbinder zum Verbinden der spulenförmigen Sensoren 20 mit dem Oszillator 31 hat.
Bei dem vorstehend beschriebenen Detektor 1 für den Näherungssensor sind die spulenförmigen Sensoren 20, die einen ähnlichen Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erzielen und aus den Leiterstrukturen bestehen, so konfiguriert, dass sie in Reihe geschaltet werden können, um eine Vielzahl von Einwindungsspulen auf denselben ebenen Flächen unterzubringen. Daher sind im Vergleich zu dem Fall, dass eine Vielzahl von Einwindungsspulen so in Reihe geschaltet sind, dass sie entlang einer festgelegten Richtung ausgerichtet sind, wie etwa bei dem spulenförmigen Sensor 20 (dem spulenförmigen Sensor 20 der ersten Ausführungsform), der aus dem Leiterdraht (Wicklung) besteht, die einzelnen Abstände zwischen der Vielzahl von Einwindungsspulen und dem abzutastenden Gegenstand ungefähr gleichgroß. Auf diese Weise kann eine Verbesserung der Abtastempfindlichkeit auf Grund der Eigenschaften der Konduktanzänderung und dergleichen erzielt werden, die sich entsprechend der Bewegung (Annäherung oder Entfernung) des abzutastenden Gegenstands 110 stark ändern. Und da der Formfehler im Vergleich zu dem spulenförmigen Sensor 20, der aus Leiterdraht besteht, gering ist, wird die Leistung des spulenförmigen Sensors 20 stabilisiert. Darüber hinaus tritt das durch die Anordnung des spulenförmigen Sensors 20 bedingte Problem nicht auf, dass sich der Leiterdraht nur schwer aufwickeln lässt. Daher kann der Näherungssensor mit dem vorstehend beschriebenen Detektor 1 für den Näherungssensor einen ähnlichen Effekt erzielen.
Dritte Ausführungsform
Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, weicht bei dem Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform die Konfiguration des Detektors 1 für den Näherungssensor insbesondere bei den Spulenblöcken 2 und dem Gehäuse 4 von der Konfiguration bei der zweiten Ausführungsform ab. Die übrige Konfiguration ist die Gleiche wie bei der zweiten Ausführungsform und wird hier nicht erläutert.
Wie in 6 gezeigt ist, hat bei der vorliegenden Ausführungsform jeder der Spulenblöcke ein rechteckiges Trägersubstrat 24, wie etwa ein Glas-Epoxid-Substrat. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht ein spulenförmiger Sensor 20 aus einer Leiterstruktur, die auf dem Trägersubstrat 24 ausgebildet ist (in 6 sind der einfachen Darstellung halber einige Teile der Leiterstrukturen, die den spulenförmigen Sensor 20 bilden, weggelassen worden). Ein Ende des spulenförmigen Sensors 20 ist mit einer ersten Kontaktstelle 20a versehen, die zum Verbinden mit der ersten Anschlussklemme 22 dient, und das andere Ende des spulenförmigen Sensors 20 ist mit einer zweiten Kontaktstelle 20b versehen, die zum Verbinden mit der zweiten Anschlussklemme 23 dient. Die Kontaktstellen 20a und 20b des spulenförmigen Sensors 20 befinden sich jeweils an den beiden Enden des Trägersubstrats 24 in der Längsrichtung.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform die Anschlussklemmen 22 und 23 in das Hauptteil 1 des Teils 5 eingesteckt. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht die erste Anschlussklemme 22 aus einem leitfähigen Material (einem metallischen Material), und sie hat in einer Einheit einen Spulenanschluss 22a, der zum Verbinden mit dem Spulenblock 2 dient; einen Schaltungsanschluss 22b, der zum Verbinden mit dem Schaltungsblock 3 dient; und einen Verbindungssteg 22c zum Verbinden der beiden Basis-Endteile des Spulenanschlusses 22a und des Schaltungsanschlusses 22b. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat die zweite Anschlussklemme 23 ähnlich wie die erste Anschlussklemme 22 in einer Einheit einen Spulenanschluss 23a, einen Schaltungsanschluss 23b und einen Verbindungssteg 23c. Die Spulenanschlüsse 22a und 23a berühren elastisch die Kontaktstelle 20a, sodass Kontakte entstehen, die berührend mit dem spulenförmigen Sensor 20 verbunden sind.
Die erste Anschlussklemme 22 hat den Verbindungssteg 22c, der in die Basiswand des Hauptteils 51 eingesteckt ist, sodass der Spulenanschluss 22a in den Arm 50 ragt und der Schaltungsanschluss 22b in das Hauptteil 51 ragt. Ebenso hat die zweite Anschlussklemme 23 den Verbindungssteg 23c, der in die Basiswand des Hauptteils 51 eingesteckt ist, sodass der Spulenanschluss 23a in den Arm 50 ragt und der Schaltungsanschluss 23b in das Hauptteil 51 ragt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hat das Gehäuse 4 ein Teil 5, das im Wesentlichen einen Aufbau hat, der von dem der zweiten Ausführungsform verschieden ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat das Teil 5 Trennstücke 50d zum Trennen der Arme 50 von dem Hauptteil 51, anstatt wie bei der zweiten Ausführungsform Rippen 50c zu haben. Die Trennstücke 50d verhindern, dass die Spulenblöcke 2 von den Armen 50 zu dem Hauptteil 51 wandern.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Montieren des Detektors 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Der Spulenblock 2 wird in dem Arm 50 untergebracht. Dabei wird die Kontaktstelle 20a des spulenförmigen Sensors 20 elastisch mit dem Spulenanschluss 22a der ersten Anschlussklemme 22 versehen, und die Kontaktstelle 20b wird elastisch mit dem Spulenanschluss 23a der zweiten Anschlussklemme 23 versehen. Dadurch wird der spulenförmige Sensor 20 gegen die Innenfläche auf der Seite der Bewegungsstrecke in dem Arm 50 gedrückt und wird zwischen den Spulenanschlüssen 22a und 23a und der Innenfläche des Arms 50 gehalten. Bei dem Spulenblock 2, der in dem Arm 50 untergebracht ist, verläuft die Richtung der Mittelachse des spulenförmigen Sensors 20 entlang der Richtung, in die das Paar Arme 50 zeigt, d. h., der Richtung senkrecht zu der Bewegungsstrecke. Darüber hinaus korrespondieren die Mittelachsen der spulenförmigen Sensoren 20 des Paars Spulenblöcke 2 miteinander, die in dem Paar Arme 50 untergebracht sind. Auf Grund dieses Paars Spulenblöcke 2 ist die Abtast-Einheit so konfiguriert, dass sie das Paar spulenförmige Sensoren 20 enthält, deren Mittelachsen entlang einer Richtung verlaufen, die die Bewegungsrichtung des abzutastenden Gegenstands 110 schneidet, der sich in der festgelegten Bewegungsstrecke bewegt, und sie ist so vorgesehen, dass sie sich innerhalb der Bewegungsstrecke befindet.
Der Schaltungsblock 3 ist in dem Hauptteil 51 untergebracht, wobei die Schaltungsanschlüsse 22b der ersten Anschlussklemmen 22 jeweils in die ersten Durchkontaktlöcher 30a eingesteckt werden und die Anschlüsse 23b der zweiten Anschlussklemmen 23 jeweils in die zweiten Durchkontaktlöcher 30b eingesteckt werden. Die Schaltungsanschlüsse 22b der ersten Anschlussklemmen 22 und die erste Leiterstruktur 32 werden durch Löten oder dergleichen elektrisch verbunden. Ebenso werden die Schaltungsanschlüsse 23b der zweiten Anschlussklemmen 23 und die zweiten Leiterstrukturen 33 durch Löten oder dergleichen elektrisch verbunden. Das Teil 5, das die Spulenblöcke 2 und den Schaltungsblock 3 aufnimmt, ist, wie vorstehend beschrieben worden ist, mit der Abdeckung 6 versehen, um die offene Seite des Teils zu verschließen, wodurch der Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform erhalten wird.
Bei dem Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform werden die einzelnen einen Enden des Paars spulenförmige Sensoren 20 mittels der ersten Anschlussklemmen 22 und der ersten Leiterstruktur 32 elektrisch miteinander verbunden. Außerdem werden die einzelnen anderen Enden des Paars spulenförmige Sensoren 20 mittels der zweiten Anschlussklemmen 23 und der zweiten Leiterstrukturen 33 elektrisch mit dem Oszillator 31 verbunden. Somit ist der Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform so konfiguriert, dass er die spulenförmigen Sensoren 20 der Abtast-Einheit, die mittels der Anschlussklemmen 22 und 23 und der Leiterstrukturen 32 und 33 in Reihe geschaltet sind, und den elektrischen Verbinder zum Verbinden der spulenförmigen Sensoren 20 mit dem Oszillator 31 hat.
Bei dem vorstehend beschriebenen Detektor 1 für den Näherungssensor kann ein ähnlicher Effekt wie bei der zweiten Ausführungsform erzielt werden. Darüber hinaus haben die Anschlussklemmen 22 und 23, die den elektrischen Verbinder bilden, die Spulenanschlüsse 22a und 23a als Kontakte, die berührend mit den spulenförmigen Sensoren 20 verbunden sind. Außerdem wird jeder der spulenförmigen Sensoren 20 zwischen den Spulenanschlüssen 22a und 23a und den Innenflächen des Arms 50 gehalten. Daher ist es möglich, die spulenförmigen Sensoren 20 problemlos zu befestigen und die Montageleistung zu erhöhen. Daher kann der Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform, der den vorstehend beschriebenen Detektor 1 für den Näherungssensor hat, einen ähnlichen Effekt erzielen.
Vierte Ausführungsform
Der Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform hat eine Konfiguration mit einer Vielzahl von Abtast-Einheiten und ist daher von dem Näherungssensor der ersten Ausführungsform verschieden, der nur eine Abtast-Einheit hat. Der Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Vielzahl von Abtast- Einheiten versehen, die entlang der Bewegungsrichtung des abzutastenden Gegenstands 110 angeordnet sind, wie es in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-109749 beschrieben ist. Bei dieser Konfiguration hat der Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform eine Vielzahl von Oszillatoren 31, die entsprechend den einzelnen Abtast-Einheiten vorgesehen sind, wodurch LC-Resonanzschaltungen in einer Anzahl entstehen, die der Vielzahl der Abtast-Einheiten entspricht. Man beachte, dass die übrige Konfiguration die Gleiche wie bei der ersten Ausführungsform ist und daher auf die Figur und die Beschreibung verzichtet wird.
Der Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform kann daher einen ähnlichen Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erzielen und hat eine Vielzahl von Abtast-Einheiten, die angrenzend an den Bewegungsbereich des abzutastenden Gegenstands 110 vorgesehen sind und so konfiguriert sind, dass sie in der Bewegungsrichtung des abzutastenden Gegenstands 110 angeordnet sind. Daher kann die Positionsbestimmung des abzutastenden Gegenstands 110 in Abhängigkeit davon durchgeführt werden, welche Konduktanz der spulenförmigen Sensoren 20 der Abtast-Einheiten sich ändert. Somit ist es möglich, den Näherungssensor als einen Positionssensor zu nutzen, indem der Detektor 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird.
Wenn zum Beispiel der Näherungssensor unter Verwendung des vorgenannten Detektors 1 für den Näherungssensor hergestellt wird, kann anstelle des Signalprozessors 7 bei der ersten Ausführungsform ein Signalprozessor 7 dazu verwendet werden, entsprechend den einzelnen Schwingungszuständen der Vielzahl von LC-Resonanzschaltungen in dem Detektor 1 für den Näherungssensor zu ermitteln, ob sich der abzutastende Gegenstand innerhalb der entsprechenden Abtastbereiche der spulenförmigen Sensoren 20 der Vielzahl der Abtast-Einheiten befindet, und um auf Grund von Kombinationen der Ermittlungsergebnisse eine Positionsbestimmung des abzutastenden Gegenstands 110 durchzuführen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht der Signalprozessor 7 aus einer Vielzahl der Überwachungsschaltungen 70, die den einzelnen Oszillatoren 31 in dem Detektor 1 für den Näherungssensor entsprechen; einer Vielzahl der Ermittlungsschaltungen 71, die den einzelnen Überwachungsschaltungen 70 entsprechen; und einer Gesamtermittlungseinheit (nicht dargestellt) zum Durchführen der Positionsbestimmung des abzutastenden Gegenstands 110 auf Grund der Kombinationen der Ermittlungsergebnisse der Ermittlungsschaltungen 71. Die Überwachungsschaltungen 70 und die Ermittlungsschaltungen 71 sind die Gleichen, die vorstehend beschrieben worden sind, und werden daher nicht nochmals erläutert.
Die Gesamtermittlungseinheit erzeugt ein Positionsbestimmungssignal, das die Position des abzutastenden Gegenstands 110 angibt, in Abhängigkeit davon, welche Abtast-Einheit der Vielzahl von Abtast-Einheiten das Vorhandensein des abzutastenden Gegenstands 110 ermittelt, und gibt das Signal aus. Wenn zum Beispiel der Detektor 1 für den Näherungssensor zwei Abtast-Einheiten hat, gibt die Ermittlungsschaltung 71, die dem einen Sensor entspricht, ein Vorhandensein-Ermittlungssignal aus, das das Vorhandensein des abzutastenden Gegenstands 110 angibt, wenn sich der abzutastende Gegenstand 110 nur innerhalb des Abtastbereichs der spulenförmigen Sensoren 20 der einen Abtast-Einheit befindet. Hingegen gibt die Ermittlungsschaltung 71, die der anderen Abtast-Einheit entspricht, ein Vorhandensein-Ermittlungssignal aus, das das Fehlen des abzutastenden Gegenstands 110 angibt. Somit ermittelt die Gesamtermittlungseinheit, dass sich der abzutastende Gegenstand 110 nur innerhalb des Abtastbereichs der spulenförmigen Sensoren 20 der einen Abtast-Einheit befindet, wodurch das Positionsbestimmungssignal ausgegeben wird, das die Position des abzutastenden Gegenstands 110 angibt. Daher können mit dem Näherungssensor der vorliegenden Ausführungsform die Kosten gesenkt werden, die Abtastempfindlichkeit kann verbessert werden und es kann eine Positionsbestimmung für den abzutastenden Gegenstand 110 durchgeführt werden. Man beachte, dass die Konfiguration des Detektors 1 für den Näherungssensor nach der vorliegenden Ausführungsform (die Konfiguration mit einer Vielzahl von Abtast-Einheiten) auch für die zweite und dritte Ausführungsform verwendet werden kann.
Vorstehend sind Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden, die die Erfinder entwickelt haben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Beschreibung und die Figuren beschränkt, die einen Teil der Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand der Ausführungsformen bilden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auch für einen Näherungssensor mit Analogausgabe und dessen Detektor verwendet werden, die in dem japanischen Patent Nr. 4026405 beschrieben sind. Daher liegen alle anderen Ausführungsformen, Beispiele, Arbeitstechnologien und dergleichen, die von Fachleuten und dergleichen entwickelt werden, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, die auf den vorliegenden Ausführungsformen beruht.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann für einen berührungslosen Näherungssensor zum Abtasten eines abzutastenden Gegenstands verwendet werden, der aus Metallen (leitfähigen Materialien), magnetischen Materialien und dergleichen besteht.
Zusammenfassung
Ein Detektor (1) für einen Näherungssensor weist Folgendes auf: eine Abtast-Einheit, die ein Paar Abtast-Spulen (20) hat, das Mittelachsen entlang einer Richtung aufweist, die eine Bewegungsrichtung eines abzutastenden Gegenstands schneidet, der sich auf einer vorgegebenen Bewegungsstrecke bewegt, und so ausgebildet ist, dass es sich in die Bewegungsstrecke einfügt; einen Schaltungsblock (3), der einen Kondensator umfasst, der eine LC-Resonanzschaltung mit den Abtast-Spulen (20) der Abtast-Einheit bildet, und mit einem Oszillator (31) versehen ist, der die LC-Resonanzschaltung zum Schwingen bringt; und einen elektrischen Verbinder, der aus ersten Anschlussklemmen (22) und einer ersten Leiterstruktur (32), die die Abtast-Spulen (20) der Abtast-Einheit in Reihe schalten, und aus zweiten Anschlussklemmen (23) und einer zweiten Leiterstruktur (33) besteht, die die Abtast-Spulen (20) mit dem Oszillator (31) verbinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2007-109749 [0053]
- JP 4026405 [0058]

Claims

Detektor für einen Näherungssensor, mit: einer oder mehreren Abtast-Einheiten, die jeweils mindestens ein Paar Abtast-Spulen haben, wobei das Paar Abtast-Spulen Mittelachsen entlang einer Richtung aufweist, die eine Bewegungsrichtung eines abzutastenden Gegenstands schneidet, der sich auf einer vorgegebenen Bewegungsstrecke bewegt, und so ausgebildet ist, dass es sich in die Bewegungsstrecke einfügt; einem Schaltungsblock, der einen Kondensator umfasst, der eine LC-Resonanzschaltung mit den Abtast-Spulen der Abtast-Einheit bildet, und mit einem Oszillator versehen ist, um die LC-Resonanzschaltung zum Schwingen zu bringen; und einem aus leitfähigen Materialien bestehenden elektrischen Verbinder, der die Abtast-Spulen der Abtast-Einheiten in Reihe oder parallel schaltet und die Abtast-Spulen mit dem Oszillator verbindet.
Detektor für einen Näherungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abtast-Einheiten so vorgesehen sind, dass sie entlang der Bewegungsrichtung des abzutastenden Gegenstands angeordnet sind.
Detektor für einen Näherungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Abtast-Spulen aus einer Leiterstruktur besteht, die auf einem Trägersubstrat ausgebildet ist.
Detektor für einen Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der weiterhin Folgendes aufweist: mehrere Arme, die so vorgesehen sind, dass sie sich innerhalb der Bewegungsstrecke in der Richtung befinden, die die Bewegungsrichtung des abzutastenden Gegenstands schneidet, wobei jeder der Arme die Abtast-Spule aufnimmt; und ein Gehäuse, das Basis-Enden der mehreren Arme verbindet und ein Hauptteil hat, das den Schaltungsblock aufnimmt, wobei der elektrische Verbinder Kontakte hat, die angrenzend mit den Abtast-Spulen verbunden sind, und die Abtast-Spulen zwischen den Kontakten und Innenflächen der Arme hält.
Detektor für einen Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsblock aus einer Leiterplatte und elektronischen Komponenten besteht, die auf der Leiterplatte montiert sind, um den Oszillator zu bilden, und mindestens ein Teil des elektrischen Verbinders aus einer Leiterstruktur besteht, die auf der Leiterplatte ausgebildet ist.
Detektor für einen Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der spulenförmigen Sensoren aus einer Nickel-Chrom-Legierung, einer Nickel-Chrom-Eisen-Legierung, einer Kupfer-Nickel-Legierung oder einer Kupfer-Mangan-Legierung besteht.
Näherungssensor mit: dem Detektor für einen Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem Signalprozessor zum Durchführen des Abtastens für den abzutastenden Gegenstand entsprechend einem Schwingungszustand der LC-Resonanzschaltung der Abtast-Einheit.
Näherungssensor mit: dem Detektor für einen Näherungssensor nach Anspruch 2 und einem Signalprozessor zum Ermitteln, entsprechend den einzelnen Schwingungszuständen von mehreren LC-Resonanzschaltungen der Abtast-Einheiten, ob sich der abzutastende Gegenstand innerhalb entsprechender Abtastbereiche der spulenförmigen Sensoren von mehreren Abtast-Einheiten befindet, und zum Durchführen einer Positionsbestimmung für den abzutastenden Gegenstand auf Grund von Kombinationen von Ermittlungsergebnissen.