JP2008010313A - 近接スイッチ用スペーサ及び近接スイッチの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コア及びコイルの間にスペーサを配置する作業が極めて容易になる近接スイッチ用スペーサ及び近接スイッチの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】検出コイルＬ及び同検出コイルＬを収容する磁性体からなるコア６０を備える近接スイッチ１において、検出コイルＬ及びコア６０の間に配置される近接スイッチ用スペーサ８０であって、非導電性でかつ非磁性の材料により所定の厚みを有するように形成されるとともに、コア６０の外周に設けられた開口部６３Ａ,６３Ｂから当該コア６０の外部に導出されるつまみ部８２Ａ,８２Ｂを備えることを特徴とする、近接スイッチ用スペーサ８０。また、つまみ部８２Ａ,８２Ｂをつまみながらスペーサ８０をコア６０の内部に配置することを特徴とする、近接スイッチ１の製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、近接スイッチに関する。

従来より、コイルを有する発振回路、検波回路（整流回路）を主体として構成される渦電流式の近接スイッチが広く知られている。この渦電流式の近接スイッチでは、ヘッドに発振コイルが内蔵されており、この発振コイルに交流の励磁電流を流すことによって磁界が発生する。ヘッドを被検出体（金属体）に近接させると、コイルで発生した磁界が金属体に鎖交するため当該金属体に渦電流（誘導電流）が流れる。この渦電流により、被検出体では電力損失が生ずるが、これは発振コイル側のエネルギーが誘導現象によって被検出体側に引き出されたものである。そのため、発振コイル側ではエネルギーが低下して発振振幅が小さくなる。この発振振幅の変化に基づいて、被検出体とヘッド間の距離の変動を検出することが出来る。

このような近接スイッチでは、磁性体からなるコアの内部にコイルが収容されている。このコアは、フェライトなどの焼結体で形成されているために、製品毎の寸法のバラツキが大きい。したがって、コアの内部にコイルを収容したときに、コイルの収容位置にバラツキが生じてしまう。コイルの収容位置にバラツキが生じた場合には、インダクタンスやコンダクタンス等のコイル特性が一定とならないために、近接スイッチの検出精度が低くなってしまう。

そこで、コアに対するコイルの位置を一定とするために、以下のような種々の提案がなされている（特許文献１、２）。

特許文献１に記載されている近接スイッチは、コイルが巻回されているボビンの中心に貫通孔が設けられており、この貫通孔の一方には閉塞部が設けられている。フェライトコアの底には軸芯が突設されており、前記閉塞部にフェライトコアの軸芯の端面を密着させることによって、フェライトコアに対するコイルの位置を一定に位置決めするというものである。しかし、この特許文献１に記載されている近接スイッチでは、フェライトコアに設けられた軸芯の端面をボビンの貫通孔に設けられた閉塞部に密着させて位置決めを行うために、ボビンの位置はフェライトコアの軸芯の高さによって決まることになる。この場合、結局、フェライトコアの寸法のバラツキを吸収することができないために、製品毎のインダクタンス等のコイル特性にバラツキが生じてしまうという問題がある。

特許文献２に記載されている近接スイッチは、フェライトコアに挿入されるボビンの鍔部の肉厚を変化させることによって、フェライトコアの端面とボビンの端面とを一致させようとするものである。しかし、この特許文献２に記載されている近接スイッチでは、製品毎のフェライトコアの寸法に応じて、フェライトコアに挿入されるボビンの鍔部の肉厚を変化させなければならない。この場合、製品毎に鍔部の肉厚を調整する作業が必要となり、極めて生産効率が悪いという問題がある。

そこで、このような問題を解決するために、コイルとコアの間に、フィルムや紙、あるいは薄い樹脂板などのスペーサを介在させることが考えられる。このスペーサの枚数や厚みを変化させることによって、コアに対するコイルの相対位置の調節が可能となり、製品毎に、コアの端面とコイル（ボビン）の端面とを一致させることが可能となる。

しかし、近年、近接スイッチに内蔵する半導体回路基板やチップの小型化が進んだことから、近接スイッチ全体の小型化が一気に進んだという事情がある。その結果、コア及びコイルの寸法が従来よりも小さくなったために、コア及びコイルの間に薄いスペーサを配置する作業が極めて煩雑であるという問題があった。

実開平４−１２９４４７号公報 実開平３−９９３０５号公報

本発明は上記のような事情に鑑みて創案されたものであって、コア及びコイルの間にスペーサを配置する作業が極めて容易になる近接スイッチ用スペーサ及び近接スイッチの製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段は、以下の発明である。
第１の発明は、検出コイル及び同検出コイルを収容する磁性体からなるコアを備える近接スイッチにおいて、前記検出コイル及び前記コアの間に配置される近接スイッチ用スペーサであって、非導電性でかつ非磁性の材料により所定の厚みを有するように形成されるとともに、前記コアの外周に設けられた開口部から当該コアの外部に導出されるつまみ部を備えることを特徴とする近接スイッチ用スペーサである。

第２の発明は、第１の発明の近接スイッチ用スペーサであって、糸状の部材により形成されていることを特徴とする近接スイッチ用スペーサである。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明の近接スイッチ用スペーサであって、樹脂材料で形成されていることを特徴とする、近接スイッチ用スペーサである。

第４の発明は、第３の発明の近接スイッチ用スペーサであって、釣り糸で形成されていることを特徴とする、近接スイッチ用スペーサである。

第５の発明は、検出コイル及び同検出コイルを収容する磁性体からなるコアを備える近接スイッチの製造方法であって、前記コアの内部に、前記コアに対する前記検出コイルの相対位置を調節するためのスペーサを配置する工程を有しており、前記スペーサを配置する工程では、前記スペーサに設けられたつまみ部をつまみながら当該スペーサを配置することを特徴とする、近接スイッチの製造方法である。

第６の発明は、第５の発明の近接スイッチの製造方法であって、前記コアの内部に前記スペーサを配置した後に、前記コアの外部に導出されたつまみ部を切除する工程を有する、近接スイッチの製造方法である。

第７の発明は、第５の発明または第６の発明の近接スイッチの製造方法であって、前記スペーサとして糸状の部材を使用することを特徴とする、近接スイッチの製造方法である。

第８の発明は、第５〜第７のうちいずれかの発明の近接スイッチの製造方法であって、それぞれ異なる厚みを有する複数のスペーサの中から前記所定の厚みを有するスペーサを選択して用いることを特徴とする、近接スイッチの製造方法である。

第１の発明によれば、近接スイッチ用スペーサには、コアの外周に設けられた開口部から導出されるつまみ部が設けられている。したがって、近接スイッチ用スペーサを検出コイル及びコアの間に配置するときには、つまみ部をつまむことによって当該スペーサを容易に配置することが可能である。

第２の発明によれば、近接スイッチ用スペーサとして汎用性の高い糸状の部材を使用することができる。また、近接スイッチ用スペーサとして使用する糸の太さを変化させることによって、コアに対する検出コイルの高さを容易に調節することが可能である。

第３の発明によれば、近接スイッチ用スペーサが樹脂材料で形成されているために、近接スイッチ用スペーサに可撓性をもたせることが可能である。この場合、近接スイッチ用スペーサをコアの形状等に合わせて屈曲させることができるので、近接スイッチ用スペーサをコア及び検出コイルの間に配置する作業が容易になる。

第４の発明によれば、近接スイッチ用スペーサが釣り糸で形成されているために、太さ（厚み）の異なる近接スイッチ用スペーサを多数準備しておくことが可能である。したがって、コアの寸法にバラツキがある場合であっても、そのバラツキに応じて釣り糸の太さを選択すればよく、近接スイッチの検出精度を一定に保つことが可能である。

第５の発明によれば、近接スイッチ用スペーサを検出コイル及びコアの間に配置するときには、つまみ部をつまみながら当該スペーサを容易に配置することが可能である。

第６の発明によれば、コアの外部に導出されたつまみ部を切除する工程を有するために、スイッチ本体の内部にコアを収容する際に、コアの外部に導出されたつまみ部が邪魔になるなどの不具合を防止することが可能である。

第７の発明によれば、近接スイッチ用スペーサとして汎用性の高い糸状の部材を使用することができる。また、近接スイッチ用スペーサとして使用する糸の太さを変化させることによって、コアに対する検出コイルの高さを容易に調節することが可能である。

第８の発明によれば、それぞれ異なる厚みを有する複数のスペーサの中から所定の厚みを有するスペーサを選択して用いることができるので、コアに対する検出コイルの高さを容易に調節することができる。この結果、コアの寸法に製品毎のバラツキがある場合であっても、近接スイッチの検出精度を一定に保つことが可能になる。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を、図１〜図５によって説明する。
図１は、近接スイッチ１の電気的構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、近接スイッチ１は、発振回路１０、検波回路２０、及び比較回路３０により構成されている。発振回路１０は、検出コイルＬとコンデンサＣとからなるＬＣ並列共振回路１１と増幅回路１２とを備えている。

このＬＣ並列共振回路１１に対して図示しない電源回路から直流電圧が印加されると、ＬＣ並列共振回路の検出コイルＬとコンデンサＣとの間に電気振動が生じる。これにより、コンデンサＣの両端には振幅レベルがほぼ一定な交流の電圧（以下、発振振幅とする）が生じ、これが検波回路２０に出力される。

ここで、被検出体（金属体）Ｗと検出コイルＬとが離れている場合には、検出コイルＬに生ずる磁束が被検出体Ｗにほとんど鎖交しない。そのため、被検出体Ｗには誘導電流（渦電流）が流れず、同被検出体Ｗでのエネルギー損失がないため、検出コイルＬとコンデンサＣによる電気振動は一定の振幅レベルを保った状態で持続する。
これに対して、検出コイルＬが被検出体Ｗに接近すると、被検出体Ｗに渦電流が流れる。これは近接スイッチ１側から被検出体Ｗ側にエネルギーが引き出されたということであるから、近接スイッチ１側にエネルギーの損失が生じて、発振振幅のレベルが低下する。

そして、発振回路１０からの出力は交流電圧であるから、これを検波回路２０で、整流して直流電圧に変換し、比較回路３０に出力する。比較回路３０は例えば、コンパレータからなり、所定の基準電圧レベルと検波回路２０から出力された電圧レベルとを比較して、それに応じた出力を行う。

より具体的には、コンパレータの基準電圧レベルは、被検出体Ｗと検出コイルＬとが離間した状態の発振振幅のレベルより幾らか小さな値に設定されている。そのため、コンパレータは検波回路２０から出力される電圧のレベルが基準電圧レベルより大きいときには、非検出状態の出力（例えば、ＯＦＦ信号を出力して動作表示灯を消灯）を行い、これとは反対に、検波回路２０から出力される電圧のレベルが基準電圧レベルより小さいときには、検出状態の出力（例えば、ＯＮ信号を出力して動作表示灯を点灯）を行うように構成されている。

図２は近接スイッチ１の分解斜視図である。図２に示すように、近接スイッチ１は、ヘッド部４０と、スイッチ本体５０とを備えている。スイッチ本体５０は略円筒形状をなしており、内部には先に説明した検波回路２０、比較回路３０が実装される回路基板（図示せず）が収容されるとともに、前方からヘッド部４０が嵌めあわされるようになっている。スイッチ本体５０の内部にヘッド部４０が嵌めあわされた後に、そのスイッチ本体５０の内部にヘッド部４０を固定するための樹脂が充填されるとともに、そのスイッチ本体５０の前方側の開口部には薄い円板状のキャップ５１が被せられる。そして、スイッチ本体５０とキャップ５１との境界部分が接着剤あるいは溶着等によって接合される。これにより、スイッチ本体５０の内部にヘッド部４０が密閉された状態で収容される。スイッチ本体５０及びキャップ５１は、樹脂材料あるいは金属材料などにより形成される。なお、図２では、スイッチ本体５０及びキャップ５１が別体である例を示しているが、これら２つの部材は一体に形成されていてもよい。

図２に示すように、ヘッド部４０は、検出コイルＬ、コア６０、及びスペーサ８０を備えている。

検出コイルＬは、銅線などからなる線材７１がボビン７０の周囲に巻き付けられたものである。ボビン７０は、樹脂材料により略円筒形状に形成されたものであり、その上端部及び下端部には、鍔部７２，７３がそれぞれ形成されている。下端側の鍔部７３の外周部分には、径方向外向きに開口する切り欠き部７４Ａ,７４Ｂが２箇所に形成されている。この切り欠き部７４Ａ,７４Ｂは、ボビン７０に巻かれた線材７１の端部をスイッチ本体５０側に引き出すためのものである。スイッチ本体５０とヘッド部４０を電気的に接続するための２本のケーブル５２は、この切り欠き部７４Ａ,７４Ｂから引き出された線材７１の両端部にそれぞれ接続される。そして、この２本のケーブル５２間に寄生する寄生容量により、ＬＣ並列共振回路を構成する発振用のコンデンサＣが形成されている。

コア６０は、フェライトなどの磁性材料により略円筒状に形成されたものである。コア６０の底部には、円柱状の突出部６１が設けられており、この突出部６１がボビン７０の軸心に設けられた嵌合孔７５に嵌合される。一方、コア６０の外周には外壁部６２が設けられており、ボビン７０の嵌合孔７５に突出部６１が嵌合されると、検出コイルＬの周囲をコア６０の外壁部６２が取り囲むようになっている。

また、コア６０の外周に設けられた外壁部６２には、コア６０の中心を挟んで対向する２箇所の位置に、開口部６３Ａ,６３Ｂが設けられている。この開口部６３Ａ,６３Ｂは、ボビン７０に巻かれた線材７１の両端部をスイッチ本体５０側に導出するために設けられたものである。詳しくは後述するが、この開口部６３Ａ,６３Ｂは、スペーサ８０に設けられたつまみ部８２Ａ,８２Ｂをコア６０の外部に導出するための開口部としても機能する。

スペーサ８０は、近接スイッチ１のコイル特性に影響を与えないように、紙、樹脂フィルム、樹脂板などの非磁性でかつ非導電性の材料により形成されている。また、スペーサ８０は、コア６０に対する検出コイルＬの相対位置（高さ）を調節できるように、所定の厚みを有するように形成されている。
スペーサ８０は、略環状に形成されており、その中心に設けられた貫通孔８１にコア６０の突出部６１が挿通されるようになっている。貫通孔８１にコア６０の突出部６１が挿通されることによって、コア６０の底部にスペーサ８０が配置される。その後、コア６０の突出部６１をボビン７０の嵌合孔７５に嵌合させることによって、コア６０及び検出コイルＬの間にスペーサ８０が配置されるようになっている。

本実施形態では、図２に示すように、スペーサ８０の外周部の２箇所の位置に、つまみ部８２Ａ,８２Ｂが設けられている。つまみ部８２Ａ,８２Ｂは、スペーサ８０と一体に、かつ、スペーサ８０の外周部から径方向外側に突出するように設けられている。以下、このつまみ部８２Ａ,８２Ｂを利用した本発明の特徴的な作用効果について説明する。

図３〜図５は、検出コイルＬ、スペーサ８０、及びコア６０の断面図である。ただし、図３は、これら３つの部材を組み付ける前の状態を示しており、図４は、これら３つの部材を組み付けた後の状態を示しており、図５は、スペーサ８０に設けられたつまみ部８２Ａ,８２Ｂを切除した後の状態を示している。

図３〜図５に示すように、コア６０の内部にスペーサ８０を配置するときには、スペーサ８０に設けられた２箇所のつまみ部８２Ａ,８２Ｂをつまみながら当該スペーサ８０を配置する。このつまみ部８２Ａ,８２Ｂは、コア６０の外周に設けられた開口部６３Ａ,６３Ｂからコア６０の外部に導出されているために、容易に手（あるいは器具等）でつまむことができる。したがって、コア６０の内部に手や器具等を挿入してスペーサ８０を押し込む等の作業が不要であり、コア６０の寸法が小型化されている場合であっても、スペーサ８０を配置する作業が極めて容易である。

本実施形態の近接スイッチによれば、コア６０及び検出コイルＬの間に配置するスペーサ８０の枚数や、配置するスペーサ８０の厚みを変化させることによって、コア６０に対する検出コイルＬの相対位置（高さ）を自在に調整することが可能である。したがって、コア６０の寸法に製品毎のバラツキがある場合であっても、コア６０の上端面と検出コイルＬの上端面とを一致させることが可能であり、検出コイルＬのコイル特性を一定に保つことができる。

本実施形態の近接スイッチによれば、それぞれ異なる厚みを有する複数のスペーサ８０を準備しておいて、その複数のスペーサ８０の中から、検出コイルＬの高さを調節するのに適当な厚みを有するスペーサ８０を選択して使用することができる。したがって、スペーサ８０の厚みを調節する作業が不要であり、近接スイッチ１の製造工程の合理化・簡略化を図ることが可能である。

図５に示すように、コア６０の内部にスペーサ８０を配置した後に、このスペーサ８０に設けられたつまみ部８２Ａ,８２Ｂの全部又は一部を切除してもよい。これにより、検出コイルＬをスイッチ本体５０の内部に収容するときに、検出コイルＬの外部に導出されたつまみ部８２Ａ,８２Ｂが邪魔になるのを防止することができる。
この場合、つまみ部８２Ａ,８２Ｂを切除する方法は特に制限するものではない。例えば、つまみ部８２Ａ,８２Ｂの根元にミシン目や切れ目などをあらかじめ形成しておいて、このミシン目や切れ目に沿ってつまみ部８２Ａ,８２Ｂ引きちぎることができる。あるいは、つまみ部８２Ａ,８２Ｂの根元をカッター等の工具を用いて切断してもよい。

なお、つまみ部８２Ａ,８２Ｂをつまみながらスペーサ８０を配置するときには、つまみ部８２Ａ,８２Ｂを人の手でつまんでもよいし、工具やアームなどの器具を用いてつまむようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、コア６０及び検出コイルＬの間にスペーサ８０を容易に配置することが可能である。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態を、図６によって説明する。
図６は、コア６０、検出コイルＬ、及びスペーサ９０の斜視図である。本実施形態における近接スイッチは、スペーサ９０以外は第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と同一の符号を用いて説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態におけるスペーサ９０は、２本の糸状部材９１によって形成されている。この２本の糸状部材９１は、近接スイッチのコイル特性に影響を与えないように、樹脂材料、ガラスなどの非磁性でかつ非導電性の材料により形成されている。糸状部材９１の具体例としては、例えば、ナイロン糸、光ファイバー等を挙げることができる。２本の糸状部材９１は、コア６０に対する検出コイルＬの相対位置を調節できるように、所定の厚み（太さ）を有するように形成されている。

スペーサ９０として糸状部材９１を用いることによって、スペーサ９０をコア６０の内部に配置する作業が一層容易になる。なぜなら、この糸状部材９１は可撓性を有しており、コア６０の内部の形状に沿って曲げることが可能だからである。また、コア６０の開口部６３Ａ,６３Ｂから外部に導出される両端部９２Ａ,９２Ｂをつまむことが可能であり、コア６０の内部に手や器具等を挿入してスペーサ９０を押し込む作業が不要だからである。なお、本実施形態において、糸状部材９１の両端部９２Ａ,９２Ｂが、本発明における「つまみ部」に対応している。

本実施形態の近接スイッチによれば、スペーサ９０として使用する糸状部材９１の太さを変化させることによって、コア６０に対する検出コイルＬの相対位置を容易に調節することが可能である。例えば、それぞれ太さ（厚み）の異なる複数の糸状部材９１を準備しておけば、この複数種類の糸状部材９１の中から最適な太さを有する糸状部材９１を選択して使用することによって、検出コイルＬの位置調節を容易に行うことが可能である。

また、スペーサ９０として使用する糸状部材９１はコア６０の形状に合わせて自在に曲げることが可能である。したがって、コア６０の形状に合わせてあらかじめ所定の形状に形成されているものを使用する必要がなく、スペーサ９０を準備しておくためのコストを低減できるという効果がある。

糸状部材９１として釣り糸を使用することも可能である。この場合、釣り糸は各種の材料、太さのものが多数市場に流通しているために、糸状部材９１の調達が極めて容易になるという効果がある。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、本発明が「近接スイッチ」に適用される例を示したが、被検出体との距離を渦電流の発生に基づいて検出できるセンサ類であれば、その他の名称のセンサ類（例えば「近接センサ」）に対しても本発明を適用することができる。また、本発明は、被検出体との距離を定量的に測定可能なセンサ類に対しても適用することができる。
（２）上記実施形態では、検波回路２０や比較回路３０が実装される回路基板がヘッド部４０とともにスイッチ本体５０の内部に収容されている近接スイッチ１に適用される例を示したが、このような態様に限定するものではない。本発明は、例えば、回路基板とヘッド部４０が離れて配置されている近接スイッチに対しても適用することができる。

近接スイッチの電気的構成の一例を示すブロック図である。 近接スイッチの分解斜視図である。 検出コイル、スペーサ、及びコアの断面図であり、これら３つの部材を組み付ける前の状態を示している。 検出コイル、スペーサ、及びコアの断面図であり、これら３つの部材を組み付けた後の状態を示している。 検出コイル、スペーサ、及びコアの断面図であり、スペーサに設けられたつまみ部を切除した後の状態を示している。 第２の実施形態における検出コイル、スペーサ、及びコアの斜視図である。

符号の説明

１…近接スイッチ
４０…ヘッド部
５０…スイッチ本体
６０…コア
７０…ボビン
８０,９０…スペーサ
８２Ａ,８２Ｂ…つまみ部
９１…糸状部材
９２Ａ,９２Ｂ…両端部（つまみ部）
Ｌ…検出コイル
Ｗ…被検出体

Claims (8)

1. 検出コイル及び同検出コイルを収容する磁性体からなるコアを備える近接スイッチにおいて、前記検出コイル及び前記コアの間に配置される近接スイッチ用スペーサであって、
   非導電性でかつ非磁性の材料により所定の厚みを有するように形成されるとともに、前記コアの外周に設けられた開口部から当該コアの外部に導出されるつまみ部を備えることを特徴とする、近接スイッチ用スペーサ。
2. 請求項１に記載の近接スイッチ用スペーサであって、
   糸状の部材により形成されていることを特徴とする、近接スイッチ用スペーサ。
3. 請求項１または請求項２に記載の近接スイッチ用スペーサであって、
   樹脂材料で形成されていることを特徴とする、近接スイッチ用スペーサ。
4. 請求項３に記載の近接スイッチ用スペーサであって、
   釣り糸で形成されていることを特徴とする、近接スイッチ用スペーサ。
5. 検出コイル及び同検出コイルを収容する磁性体からなるコアを備える近接スイッチの製造方法であって、
   前記コアの内部に、前記コアに対する前記検出コイルの相対位置を調節するための所定の厚みを有するスペーサを配置する工程を有しており、
   前記スペーサを配置する工程では、前記スペーサに設けられたつまみ部をつまみながら当該スペーサを配置することを特徴とする、近接スイッチの製造方法。
6. 請求項５に記載の近接スイッチの製造方法であって、
   前記コアの内部に前記スペーサを配置した後に、前記コアの外部に導出されたつまみ部を切除する工程を有する、近接スイッチの製造方法。
7. 請求項５または請求項６に記載の近接スイッチの製造方法であって、
   前記スペーサとして糸状の部材を使用することを特徴とする、近接スイッチの製造方法。
8. 請求項５から請求項７のうちいずれかに記載の近接スイッチの製造方法であって、
   それぞれ異なる厚みを有する複数のスペーサの中から前記所定の厚みを有するスペーサを選択して用いることを特徴とする、近接スイッチの製造方法。

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