JP2009048902A - 近接センサ - Google Patents

Abstract

【課題】組付け作業が容易化し、かつ製造コストが削減できる近接センサを提供する。
【解決手段】近接センサ１Ａは、ケース体１０と、コア２１および検出コイル２２を含むコイル組立体２０と、検出コイル２２に電気的に接続される処理回路が設けられた第１プリント基板３０と、検出コイル２２と処理回路との電気的な接続の中継を行なう第２プリント基板４０とを備える。第２プリント基板４０は、コア２１の背面２１ｂに対向配置される。第１プリント基板３０は、処理回路に電気的に接続された第１ランドをその前端寄りの主面に有している。第２プリント基板４０は、検出コイル２２のコイル端２２ａ，２２ｂが電気的に接続された第２ランドと、第２ランドと電気的に接続された第３ランドとを含んでいる。第１ランドと第３ランドとは、第１プリント基板３０の前端と第２プリント基板４０の他方の主面とが対峙した状態で半田５０で接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、検出コイルを利用して検出対象物としての金属体の有無または位置を検出する近接センサに関する。

検出対象物としての金属体の有無または位置を検出するセンサの一つとして、近接センサが知られている。この近接センサは、主として各種生産設備や産業ロボット等に広く利用されている。

近接センサは、筒状のケース体と、コアおよびコイルを含むコイル組立体と、コイルに電気的に接続された処理回路が設けられたプリント基板とを主として備えている。コイル組立体は、ケース体の内部でかつ当該ケース体の前端に配置される。一方、処理回路が設けられたプリント基板は、ケース体の内部でかつコイル組立体の後方に配置される。

上述の如くの構成の近接センサにおいては、予めコイル組立体をプリント基板の前端に固定することによってアセンブリ化して中間組立部品とし、当該中間組立部品をケース体の内部に挿入して固定することにより、その組立て作業が行なわれる。そのため、コイル組立体とプリント基板とは、上述した中間組立部品の状態において機械的に固定されていることが必要であり、またコイル組立体に含まれる検出コイルとプリント基板に設けられた処理回路とは、当該中間組立部品の状態において電気的に接続されていることが必要である。

一般に、上述したコイル組立体とプリント基板との機械的な固定は、これら部材に嵌合部等を設けて嵌合固定したり、接着剤等を用いて接着固定すること等で行なわれる。また、上述した検出コイルと処理回路との電気的な接続は、半田付けによる接続や圧接等による接続で行なわれている。

たとえば、特開平９−５５１５３号公報（特許文献１）や特開２００４−１７０３８９号公報（特許文献２）に開示の近接センサにおいては、プリント基板の前端をコイル組立体のコアに設けられた凹部に挿し込んで嵌合固定することにより、コイル組立体とプリント基板との機械的な固定が実現され、コイル組立体の背面から後方に向けて突設した端子ピン（スプールピン）にコイル端を電気的に接続し、当該端子ピンの先端をプリント基板に設けられたランドに半田付けまたは圧接することにより、コイルと処理回路との電気的な接続が実現されている。

また、実開平５−１５２７５号公報（特許文献３）や実開平５−１７８９０号公報（特許文献４）には、上述した機械的な固定をどのように実現しているかについては詳細に記載されていないものの、コイル端を直接プリント基板に設けられたランドに半田付けすることによって検出コイルと処理回路との電気的な接続を実現したものや、フレキシブル配線基板に代表される如くの中継基板を利用することによってコイルと処理回路との電気的な接続を実現したもの等が開示されている。

ところで、近接センサにおいては、コイルや処理回路が外部からの電磁波の影響を受けないようにするために、静電シールドを設けることが必要である。特に、高周波発振型の近接センサにおいては、コイルや処理回路が電磁波の影響を受け易く、静電シールドを設けない構成とした場合には、これらコイルや処理回路に流れる電気信号にノイズが重畳してしまい、結果として誤動作するなど近接センサの動作異常を招来してしまうことになる。

そこで、上記特許文献１，２および４に開示の近接センサにおいては、コイルが収容されるコアの表面に金属蒸着膜を形成し、当該金属蒸着膜を安定電位に接地することによってコイルに対する静電シールドを形成している。また、上記特許文献３に開示の近接センサにおいては、コイルが収容されるコアを取り囲むように筒状に形成されたシールド部材を配置し、当該シールド部材を安定電位に接地することによってコイルに対する静電シールドを形成している。

また、上記特許文献１に開示の近接センサにおいては、処理回路が形成された部分のプリント基板を取り囲むようにフレキシブル配線基板を曲成して配置し、当該フレキシブル配線基板に形成された導体パターンを安定電位に接地することにより、処理回路に対する静電シールドを形成している。また、上記特許文献２に開示の近接センサにおいては、処理回路が形成された部分のプリント基板を取り囲むように安定電位に接地されたリード線を巻き回すことにより、処理回路に対する静電シールドを形成している。
特開平９−５５１５３号公報 特開２００４−１７０３８９号公報 実開平５−１５２７５号公報 実開平５−１７８９０号公報

しかしながら、上記特許文献１および２に開示される如くの構成を採用した場合には、コイル組立体とプリント基板との機械的な固定と、コイルと処理回路との電気的な接続とが別々の作業によって実現される構成であるため、その組付け作業が煩雑になるという問題があった。また、上記特許文献３および４に開示される如くの構成を採用した場合には、別途コイル組立体とプリント基板とを機械的に固定する作業が必要になるため、やはり組付け作業が煩雑化するという問題があった。

また、上記特許文献１および２に開示される如くの構成を採用した場合には、コイル組立体に端子ピンを設ける必要があるため、部品コストが増大する問題が生じるとともに、当該端子ピンのランドへの接続作業を容易化するために、当該ランドをプリント基板の前端から所定距離だけ後退させて設ける必要があり、当該プリント基板の実装可能面積が減少してしまうといった問題が生じていた。

また、上記特許文献１，２および４に開示される如くの検出コイルの静電シールド構造を採用した場合には、コアの表面に金属蒸着膜を形成する必要があり、製造コストが大幅に増加するという問題があった。また、上記特許文献３に開示される如くのコイルの静電シールド構造を採用した場合には、別途筒状のシールド部材が必要となり、部品点数が増加して製造コストが増大するという問題があった。

また、上記特許文献２に記載される如くの処理回路の静電シールド構造を採用した場合には、リード線を処理回路の周囲に巻き回す作業が必要になり、組付け作業が大幅に煩雑化するとともに製造コストが増大する問題があった。

以上において説明したように、従来の近接センサにおいては、コイル組立体とプリント基板との機械的な固定およびコイルと処理回路との電気的な接続を実現するために、煩雑な組付け作業が必要になったり、あるいは製造コストが増大してしまったりするという課題が生じていた。また、コイルや処理回路に対する静電シールド構造を実現するために、煩雑な組付け作業がさらに必要になったり、あるいは製造コストがさらに増大してしまったりするという課題も生じていた。

そこで、本発明は、上述の問題点を解消すべくなされたものであり、組付け作業が容易化し、かつ製造コストが削減できる近接センサを提供することを目的とする。

本発明に基づく近接センサは、磁界を利用して金属体の有無または位置を検出するものであって、軸方向に前端および後端を有する筒状のケース体と、コアおよびコイルを含み、上記ケース体の内部でかつ上記ケース体の前端に配置されたコイル組立体と、上記ケース体の軸方向に沿って延在するように上記ケース体の内部でかつ上記コイル組立体の後方に配置され、上記コイルに電気的に接続される処理回路が設けられた第１プリント基板と、上記コイル組立体と上記第１プリント基板との間に位置するように上記ケース体の内部に配置され、上記コイルと上記処理回路との電気的な接続の中継を行なう第２プリント基板とを備える。上記第２プリント基板は、その一対の主面のうちの一方の主面が上記コアの背面に対向するように配置されている。上記第１プリント基板は、上記処理回路に電気的に接続された第１ランドをその前端寄りの主面に有している。上記第２プリント基板は、上記コイルのコイル端が電気的に接続された第２ランドと、上記一対の主面のうちの他方の主面に設けられ、上記第２ランドと電気的に接続された第３ランドとを含んでいる。そして、上記第１ランドと上記第３ランドとは、上記第１プリント基板の前端と上記第２プリント基板の上記他方の主面とが対峙した状態でろう材によりろう付けされている。

上記本発明に基づく近接センサにあっては、上記コイルが、金属体の有無または位置を検出するための磁界を生成する検出コイルを含んでいることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサにあっては、上記コイルが、上記検出コイルによって生成される磁界を調整するための磁界を生成する補助コイルをさらに含んでいることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサにおいては、当該近接センサが、上記検出コイルにパルス状の励磁電流を周期的に流し、上記励磁電流の遮断後に発生する金属体の周囲の磁界変化によって上記検出コイルに誘起される電圧を所定の閾値と比較することにより、金属体の有無を検出するものであることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサにあっては、上記第２プリント基板が、上記コアの前記背面に対向する部分に、外部からのノイズの侵入を防止するためのシールドパターン部を有していることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサにあっては、上記第２プリント基板がフレキシブル配線基板であることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサにあっては、上記第２プリント基板が、上記コアの上記背面に対向する部分である基部と、上記基部から延設され、外部からのノイズの侵入を防止するために上記ケース体の内周面に沿うように筒状に曲成された筒状シールド部とを有していることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサにあっては、上記筒状シールド部が、上記コイル組立体を取り囲むように上記コアの周面に沿って巻回された第１筒状シールド部を含んでいることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサにあっては、上記第２プリント基板が、上記第１筒状シールド部からさらに延設され、外部からのノイズの侵入を防止するために上記コイル組立体の前面を覆うように上記コアの前面に配置された板状シールド部をさらに有していることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサにあっては、上記筒状シールド部が、上記第１プリント基板を取り囲むように巻回された第２筒状シールド部を含んでいることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサにあっては、上記第２プリント基板と上記コアとが、上記第２プリント基板の上記第１の主面と上記コアの上記背面とが接着部を介して接着されることにより固定されていることが好ましい。

また、上記本発明に基づく近接センサにあっては、上記第１プリント基板がリジッド配線基板であることが好ましい。

本発明によれば、組付け作業が容易化し、かつ製造コストが削減できる近接センサとすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す各実施の形態においては、同一または相当の部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の実施の形態１における近接センサの断面図であり、図２に示す断面は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態における近接センサ１Ａの概略構造について説明する。

図１および図２に示すように、本実施の形態における近接センサ１Ａは、概略円柱形状の外形を有しており、金属製の円筒状のケース体１０と、ケース体１０の内部でかつケース体１０の前端に配置されたコイル組立体２０と、ケース体１０の内部でかつコイル組立体２０の後方に配置された第１プリント基板３０とを主として備えている。

コイル組立体２０は、磁性材料かなるコア２１と、リード線をコア２１に巻回することによって形成された検出コイル２２および補助コイル２３とを含んでいる。検出コイル２２は、コア２１の前面２１ａに設けられた環状凹部に収容されてコア２１に巻回されており、補助コイル２３は、コア２１の外周面の前端に設けられた環状凹部に収容されてコア２１に巻回されている。検出コイル２２は、検出対象物を検出するための磁界を生成するコイルであり、補助コイル２３は、検出コイル２２の磁界を調整する（より特定的には磁界の方向を調整する）ための磁界を生成するコイルである。補助コイル２３は、一般にキャンセルコイルとも呼ばれる。なお、補助コイル２３は、検出コイル２２と直列に接続され、かつ、その巻回方向は、検出コイル２２の巻回方向と逆向きである。

コイル組立体２０は、有底筒状のコイルケース１４の内部に収容され、コイルケース１４の底部にコア２１の前面２１ａが当接した状態で配置されている。コイルケース１４は、その底部がケース体１０の前端に位置した状態となるようにケース体１０に圧入固定されている。これにより、コイル組立体２０がケース体１０の前端に配置されることになる。

第１プリント基板３０は、リジッド配線基板からなり、ケース体１０の軸方向に沿って延在するようにケース体１０の内部に配置されている。第１プリント基板３０には、処理回路が形成されている。処理回路には、上述した検出コイル２２および補助コイル２３を回路要素とする検出回路や、当該検出回路の出力を所定の仕様の電圧出力または電流出力に変換する出力回路、外部から導入される電力を所定の電源仕様に変換して検出回路などに出力する電源回路等が含まれる。ここで、リジッド配線基板とは、ガラス−エポキシ基板に代表されるような高い剛性を有する配線基板のことであり、電子部品の実装に特に適したものである。第１プリント基板３０としてのリジッド配線基板には、その主面３０ａ，３０ｂや内部に導体パターンが形成されており、その主面３０ａ，３０ｂに実装された電子部品とこれら導体パターンとの組合わせにより、上述した各種の回路が形成されている。

検出コイル２２には、パルス状の励磁電流が周期的に流れる。この励磁電流の周波数は、たとえば数ｋＨｚである。これにより、検出コイル２２および補助コイル２３が励磁される。なお、検出コイル２２の両端には、図示しない抵抗が接続される。

検出対象物としての金属体が近接センサ１Ａの検出可能範囲内に存在しない場合には、検出コイル２２への励磁電流の供給が遮断された後に検出コイル２２自体に流れる電流は、検出コイル２２の両端に接続された抵抗によって急速に減少する。よって、検出対象物としての金属体が近接センサ１Ａの検出可能範囲内に存在しない場合において、検出コイル２２の両端間の電圧は、励磁電流の供給が遮断された直後には検出コイル２２自体の逆起電力によって大きくなるものの、以後は急速に減衰する。

これに対し、検出対象物である金属体が近接センサ１Ａの検出可能範囲内に存在している場合には、検出コイル２２への励磁電流の供給が遮断されるとその金属体の周囲の磁界（検出コイル２２による磁界）が変化するため、金属体に渦電流が発生する。この渦電流による磁束が検出コイル２２を貫くことにより、検出コイル２２に誘起電圧が発生する。これにより、検出コイル２２への励磁電流の供給が遮断された時点からある一定時間（たとえば数１０μ秒）が経過すると、検出コイル２２の両端間の電圧としては、その誘起電圧が支配的になる。よって、このときの検出コイル２２の両端間の電圧を閾値と比較することにより、検出対象の有無あるいは位置を検出することができる。

上述の方式によって検出コイル２２を励磁する場合、誘起電圧は金属体に流れる渦電流の時間変化を反映したものとなる。検出コイル２２はその渦電流の時間的変化を電圧に変換する役割を果たす。この電圧は、検出コイル２２の損失や寄生容量等といったような温度依存性を有する成分の影響を受けにくい。よって、検出に際して温度変化の影響を受け難い近接センサとすることができる。

なお、検出回路は、検出コイル２２を共振回路要素とする発振回路と、発振回路の発振振幅を閾値と比較して２値化する弁別回路とを含んでいてもよい。この場合、近接センサ１Ａは、検出対象物としての金属体が検出コイル２２に接近することに伴って生じる発振回路の発振振幅の減少や発振の停止を検知することにより、検出対象物としての金属体の有無あるいはその位置を検出する。このような方式の場合、検出コイル２２には、たとえば周波数が数百ｋＨｚの連続的に変化する（たとえば波形が正弦波である）励磁電流が印加される。

ケース体１０の内部でかつコイル組立体２０と第１プリント基板３０との間には、第２プリント基板４０が配置されている。第２プリント基板４０は、その一対の主面４０ａ，４０ｂのうちの一方の主面４０ａがコア２１の背面２１ｂに対向するように配置されている。すなわち、第２プリント基板４０は、ケース体１０の径方向に沿って延在するように配置されている。第２プリント基板４０は、コア２１に図示しない接着部を介して固定されている。より詳細には、第２プリント基板４０の上記一方の主面４０ａとコア２１の背面２１ｂとが図示しない接着部を介して接着されることにより、第２プリント基板４０がコア２１に固定されている。

第１プリント基板３０は、その前端が第２プリント基板４０の他方の主面４０ｂに対峙しており、当該状態において、第１プリント基板３０が第２プリント基板４０に固定されている。なお、第１プリント基板３０と第２プリント基板４０との機械的な固定の詳細については、後述することとする。

第２プリント基板４０は、リジッド配線基板またはフレキシブル配線基板のいずれかからなる。ここで、フレキシブル配線基板は、上述したリジッド配線基板に比べて可撓性に優れた配線基板のことであり、たとえばポリイミド樹脂からなる基材の主表面に導体パターンが接着剤等によって貼り付けられて形成されたものが該当する。このフレキシブル配線基板は、適度に可撓性を有しているため、自在に折り曲げたり折り返したりすることが可能であり、電気的接点間の中継用の配線基板として利用可能なものである。

第２プリント基板４０は、上述した検出コイル２２および補助コイル２３と、第１プリント基板３０に設けられた処理回路との電気的な接続を中継するための中継部材である。なお、この中継部材としての第２プリント基板を用いた検出コイル２２および補助コイル２３と処理回路との電気的な接続の詳細については、後述することとする。

ケース体１０の後端には、金属製の環状部材１１を介して金属製の円筒状の部材であるホルダ１２が取付けられている。より具体的には、環状部材１１がケース体１０の後端に挿入されて接着固定されており、ケース体１０に固定されたこの環状部材１１の中空部にホルダ１２が挿入されて接着固定されている。ホルダ１２の内部には、絶縁性の部材からなるレセプタクル１６と、同じく絶縁性の部材からなるピンホルダ１７によって支持された端子ピン１８とが配置されている。レセプタクル１６は、ホルダ１２に圧入固定されており、ピンホルダ１７がこのレセプタクル１６に嵌合固定されている。

上述した第１プリント基板３０は、その後端がレセプタクル１６の内部にまで達しており、上述した端子ピン１８は、第１プリント基板３０の後端に設けられたランドに半田付け等によって電気的に接続されている。ここで、ランドとは、プリント基板に形成された導体パターンの一部に設けられた電気的な接続を実現するための接合用電極のことである。ランドは、プリント基板の表面において露出しており、半田付けや圧接等によって端子ピンやリード線が接合されることにより、これらと導体パターンとの電気的な接続を実現するものである。なお、図１においては、当該電気的な接続構造の図示は省略している。

ケース体１０の内部の空間には、必要に応じて充填材（不図示）が充填される。これにより、ケース体１０の内部の空間が充填材によって充填され、上述したコイル組立体２０、第１プリント基板３０、第２プリント基板４０等が封止されることになる。当該充填材による封止は、ケース体１０の内部の空間に外部から水分や油分等が侵入することを防止する目的で行なわれるものであり、また同時に振動環境下での内部構成部品の破損を防止することをも可能にするものである。なお、充填材としては、ポリウレタン樹脂に代表される樹脂材料が主として利用可能である。

図３は、上述した検出コイルおよび補助コイルと処理回路との電気的な接続構造を説明するための模式図であり、図４は、コイル組立体と第１プリント基板との機械的な接続構造を説明するための斜視図である。次に、これらの図を参照して、図１および図２に示す近接センサ１Ａにおける、検出コイル２２および補助コイル２３と処理回路との電気的な接続構造およびコイル組立体２０と第１プリント基板３０との機械的な接続構造について詳説する。

図３および図４に示すように、本実施の形態における近接センサ１Ａにおいては、第１プリント基板３０の一方の主面（表面）３０ａの前端側のコーナー部にランド３１Ａ，３１Ｂが設けられており、当該第１プリント基板３０の他方の主面（裏面）３０ｂの前端側のコーナー部にランド３１Ｃ，３１Ｄが設けられている。ランド３１Ａとランド３１Ｄおよびランド３１Ｂとランド３１Ｃは、それぞれ第１プリント基板３０の表裏の位置に対応して設けられている。図示するように、これらランド３１Ａ〜３１Ｄは、いずれも第１プリント基板３０の端部から所定距離だけ内側に入り込んだ位置に設けられていることが好ましいが、上記端部にまで達するように延在して設けられていてもよい。

ランド３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれは、いずれも第１プリント基板３０に設けられた処理回路に電気的に接続されている。より具体的には、ランド３１Ａ〜３１Ｃは、上述した処理回路（より特定的には検出回路）に電気的に接続されており、ランド３１Ｄは、安定電位を生成する接地回路に電気的に接続されている。これらランド３１Ａ〜３１Ｄが、第１プリント基板３０に設けられた第１ランドに相当する。

第２プリント基板４０のコア２１に面していない側の主面４０ｂには、ランド４１Ａ〜４１Ｄおよびランド４２Ａ〜４２Ｄが設けられている。このうち、ランド４１Ａ〜４１Ｄは、第２プリント基板４０の主面４０ｂの周縁寄りの部分に設けられており、ランド４２Ａ〜４２Ｄは、第２プリント基板４０の主面４０ｂの中央寄りの部分に設けられている。ランド４１Ａとランド４２Ａ、ランド４１Ｂとランド４２Ｂ、およびランド４１Ｃとランド４２Ｃは、それぞれ第２プリント基板４０に設けられた導体パターンによって電気的に接続されている。また、ランド４１Ｂとランド４１Ｄとは、同じく第２プリント基板４０に設けられた導体パターンによって電気的に接続されている。さらに、ランド４２Ｄは、第２プリント基板４０のランド４１Ａ〜４１Ｄおよびランド４２Ａ〜４２Ｄが設けられていない部分に形成された導体パターンに電気的に接続されている。このランド４２Ｄに電気的に接続されている導体パターンは、静電シールド用の接地パターン４２Ｅとなる。これら複数のランドのうち、ランド４１Ａ〜４１Ｄが、第２プリント基板４０に設けられた第２ランドに相当し、ランド４２Ａ〜４２Ｄが、第２プリント基板４０に設けられた第３ランドに相当する。なお、上述した接地パターン４２Ｅは、外部からのノイズの侵入を防止するためにケース体１０の内部に設けられるシールドパターン部に相当する。

ランド４１Ａには、検出コイル２２の一方のコイル端２２ａが電気的に接続され、ランド４１Ｂには、検出コイル２２の他方のコイル端２２ｂが電気的に接続される。ランド４１Ｃには、補助コイル２３の一方のコイル端２３ａが電気的に接続され、ランド４１Ｄには、補助コイル２３の他方のコイル端２３ｂが電気的に接続される。また、ランド４２Ａには、処理回路に電気的に接続されたランド３１Ａが電気的に接続され、ランド４２Ｂには、処理回路に電気的に接続されたランド３１Ｂが電気的に接続される。さらに、ランド４２Ｃには、処理回路に電気的に接続されたランド３１Ｃが電気的に接続され、ランド４２Ｄには、処理回路に電気的に接続されたランド３１Ｄが電気的に接続される。以上により、検出コイル２２および補助コイル２３と処理回路との電気的な接続が実現されることになるが、これらの電気的な接続は、より具体的には、後述するコイル組立体２０と第１プリント基板３０との第２プリント基板４０を介した機械的な接続によってそのすべてが実現されることになる。

図４に示すように、コア２１の背面２１ｂに固定された第２プリント基板４０の主面４０ｂ上には、検出コイル２２の一対のコイル端２２ａ，２２ｂと補助コイル２３の一対のコイル端２３ａ，２３ｂとが引き出されている。より具体的には、検出コイル２２の一対のコイル端２２ａ，２２ｂは、コア２１に設けられた貫通孔２１ｃを介してコア２１の背面２１ｂ側に引き出されており、補助コイル２３の一対のコイル端２３ａ，２３ｂは、コア２１の外周部に設けられた溝２１ｄを介してコア２１の背面２１ｂ側に引き出されている。そして、第２プリント基板４０の主面４０ｂ上に引き出されたこれら２組のコイル端は、第２プリント基板４０の主面４０ｂに設けられたランド４１Ａ〜４１Ｄにそれぞれ半田付けによって接続されている。なお、図４においては、接合部材としての半田の図示は省略している。

また、コア２１の背面に取付けられた第２プリント基板４０の主面４０ｂには、第１プリント基板３０の前端が対峙するように配置されている。ここで、第１プリント基板３０の前端は、第２プリント基板４０の主面４０ｂに設けられたランド４２Ａ〜４２Ｄで取り囲まれた部分に当接配置される。これにより、第１プリント基板３０の前端に設けられた４つのランド３１Ａ〜３１Ｄは、第２プリント基板４０に設けられたランド４２Ａ〜４２Ｄにそれぞれ対応して配置されることになる。そして、これら対応した位置に配置されたランド同士がろう材としての半田５０によって接合されることにより、第１プリント基板３０が第２プリント基板４０に機械的に固定され、それと同時にランド４２Ａ〜４２Ｄとランド３１Ａ〜３１Ｄの電気的な接続が実現されることになる。なお、このように、２つのプリント基板を立体的に半田付けした構造は、一般に井桁半田構造と呼ばれるものである。

以上において説明した如くの組付構造を採用することにより、コイル組立体２０と第１プリント基板３０との機械的な固定および検出コイル２２および補助コイル２３と処理回路との電気的な接続を第２プリント基板４０を用いることによって同時に実現することができる。すなわち、第１プリント基板３０の前端とコイル組立体２０の背面側に接着固定された第２プリント基板４０の主面４０ａとが対峙した状態で、これらプリント基板に設けられたランド同士を半田付けすることにより、上述した機械的な固定と電気的な接続とを同時に実現している。したがって、本実施の形態の如くの組付構造を採用することにより、従来に比して組付け作業が容易化し、かつ製造コストが削減できる近接センサとすることができる。

（実施の形態２）
図５および図６は、本発明の実施の形態２における近接センサの断面図であり、図６に示す断面は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線に沿った断面である。まず、これら図５および図６を参照して、本実施の形態における近接センサ１Ｂの概略構造について説明する。

図５および図６に示すように、本実施の形態における近接センサ１Ｂは、上述の実施の形態１における近接センサ１Ａと同様に、概略円柱形状の外形を有しており、ケース体１０と、コイル組立体２０と、第１プリント基板３０とを主として備えている。また、これらケース体１０、コイル組立体２０および第１プリント基板３０の組付構造も上述の実施の形態１における近接センサ１Ａのそれと同様であり、コイル組立体２０と第１プリント基板３０との機械的な固定および検出コイル２２および補助コイル２３と処理回路との電気的な接続が中継部材としての第２プリント基板４０によって行なわれている。

本実施の形態における近接センサ１Ｂにおいては、第２プリント基板４０がフレキシブル配線基板によって構成されており、この第２プリント基板４０が、コア２１の背面２１ｂに接着固定された基部４０Ａ以外に、当該基部４０Ａから延設されたシールド部４０Ｂ〜４０Ｄを備えている。これらシールド部４０Ｂ〜４０Ｄは、外部からのノイズの侵入を防止するためにケース体１０の内部に設けられる部位であり、いわゆる静電シールドに相当するものである。

具体的には、図５および図６に示すように、第２プリント基板４０は、コイル組立体２０を取り囲むようにコア２１の周面に沿って巻回されることによって筒状に曲成された第１筒状シールド部４０Ｂと、コイル組立体２０の前面を覆うようにコア２１の前面に配置された板状シールド部４０Ｃと、第１プリント基板３０の処理回路が形成された部分を取り囲むように巻回されることによって筒状に曲成された第２筒状シールド部４０Ｄとを含んでいる。これらシールド部４０Ｂ〜４０Ｄのうち、筒状シールド部４０Ｂ，４０Ｄは、いずれもケース体１０の内周面に沿うように延在することによって、上述したようにコイル組立体２０および第１プリント基板３０を取り囲んでいる。これらシールド部４０Ｂ〜４０Ｄは、フレキシブル配線基板からなる第２プリント基板４０を所定の形状に形成し、かつこれに所定の位置において曲げ加工を施すこと等によって構成されている。

図７および図８は、本実施の形態の近接センサにおける第２プリント基板の展開図であり、図７は表面側の展開図、図８は裏面側の展開図である。図７および図８に示すように、第２プリント基板４０は、展開した状態において平面視略円形の基部４０Ａおよび板状シールド部４０Ｃと、展開した状態において平面視矩形状となる第１筒状シールド部４０Ｂおよび第２筒状シールド部４０Ｄとを有している。基部４０Ａは、周縁から外側に向けて突設した３つの接着しろ４３を有している。第１筒状シールド部４０Ｂの長手方向の一端は、連結部４４を介して基部４０Ａの周縁に連結されている。板状シールド部４０Ｃは、連結部４５を介して第１筒状シールド部４０Ｂに連結されている。また、第２筒状シールド部４０Ｄは、連結部４６を介して第１筒状シールド部４０Ｂに連結されている。

基部４０Ａ、第１筒状シールド部４０Ｂ、板状シールド部４０Ｃおよび第２筒状シールド部４０Ｄのそれぞれには、ほぼ全面にわたって接地パターン４２Ｅが設けられており、上述した連結部４４，４５，４６を介してこれら接地パターン４２Ｅは相互に電気的に接続されている。

図８に示すように、第２プリント基板４０の裏面側の所定位置には、両面テープ４８が設けられている。当該両面テープ４８は、後述する曲げ加工が施された第２プリント基板４０の立体的な形状を維持するための接着手段であり、組付け作業が行なわれる前の状態においては剥離シールによってその粘着面が保護されている。なお、図８においては、当該両面テープ４８が設けられた領域を斜線にて示している。

図９は、本実施の形態における近接センサの、検出コイルおよび補助コイルと処理回路との電気的な接続構造を説明するための模式図であり、図１０は、コイル組立体と第１プリント基板との機械的な接続構造を説明するための斜視図である。また、図１１ないし図１３は、図１０に示す組付構造を実現するための組付け手順を説明するための図である。次に、これらの図を参照して、図５および図６に示す近接センサ１Ｂにおける、検出コイル２２および補助コイル２３と処理回路との電気的な接続構造、コイル組立体２０と第１プリント基板３０との機械的な接続構造およびその組付け手順について詳説する。

図９および図１０に示すように、本実施の形態における近接センサ１Ｂにおける、第１プリント基板３０に設けられた第１ランドとしてのランド３１Ａ〜３１Ｄ、第２プリント基板４０に設けられた第２ランドとしてのランド４１Ａ〜４１Ｄ、同じく第２プリント基板４０に設けられた第３ランドとしてのランド４２Ａ〜４２Ｄ、検出コイル２２の一対のコイル端２２ａ，２２ｂ、および補助コイル２３の一対のコイル端２３ａ，２３ｂ間の電気的な接続は、上述の実施の形態１における近接センサ１Ａの場合と同様である。これに加え、本実施の形態における近接センサ１Ｂにおいては、第２プリント基板４０に設けられたランド４２Ｄに電気的に接続された接地パターン４２Ｅによって、検出コイル２２、補助コイル２３および第１プリント基板３０の静電シールドが構成されている。図１０に示すように、これら静電シールドは、コイル組立体２０を取り囲むように設けられた第１筒状シールド部４０Ｂおよび板状シールド部４０Ｃと、処理回路が設けられた第１プリント基板３０を取り囲むように設けられた第２筒状シールド部４０Ｄによって構成されている。

図１０に示す組付構造は、以下に示す組付手順を経ることによって実現される。まず、コイル組立体２０の背面に第２プリント基板４０の基部４０Ａを接着固定する。この接着固定には、上述した両面テープ４８が利用される。そして、検出コイル２２の一対のコイル端２２ａ，２２ｂおよび補助コイル２３の一対のコイル端２３ａ，２３ｂをそれぞれ第２プリント基板４０に設けられたランド４１Ａ〜４１Ｄに半田付けする。次に、第１プリント基板３０の前端を第２プリント基板４０の主面４０ｂに対峙させた状態とし、この状態において第１プリント基板３０のランド３１Ａ〜３１Ｄと第２プリント基板４０のランド４２Ａ〜４２Ｄとの半田付けを行なう。当該半田付けには、上述の実施の形態１において説明した井桁半田付け構造を利用する。これにより、図１１に示す状態とする。

次に、図１２に示すように、コイル組立体２０の背面２１ｂに固定された第２プリント基板４０の基部４０Ａの周縁に設けられた接着しろ４３および連結部４４にそれぞれ曲げ加工を施す。そして、連結部４４に隣接する第２プリント基板４０の平面視矩形状の部分をコイル組立体２０の周面に沿って巻き付ける。これにより、第１筒状シールド部４０Ｂを形成する。この第１筒状シールド部４０Ｂは、その内周面において上述の接着しろ４３に対面することとなるため、上述した両面テープ４８を用いてこれら対面部分を接着固定することにより、第１筒状シールド部４０Ｂの筒形状を維持させる。これにより、図１３に示す状態となる。

次に、第１筒状シールド部４０Ｂに隣接して設けられた連結部４５に曲げ加工を施し、第１筒状シールド部４０Ｂに隣接する第２プリント基板４０Ｂの平面視円形状の部分をコイル組立体２０の前面に沿って配置する。これにより、板状シールド部４０Ｃを形成する。この板状シールド部４０Ｃは、その裏面に設けられた両面テープ４８によってコイル組立体２０の前面に接着固定する。

つづいて、第１筒状シールド部４０Ｂに隣接して設けられた連結部４６に曲げ加工を施す。そして、第１筒状シールド部４０Ｂに隣接する第２プリント基板４０Ｂの平面視略矩形状の部分を第１プリント基板３０に巻き付ける。これにより、第２筒状シールド部４０Ｄを形成する。この第２筒状シールド部４０Ｄは、その裏面に設けられた両面テープ４８によってその巻き付け方向の一端および他端が接着固定されることにより、その筒形状が維持されることになる。以上により、図１０に示す組付構造が実現されることになる。

以上において説明した如くの組付構造を採用することにより、コイル組立体２０と第１プリント基板３０との機械的な固定および検出コイル２２および補助コイル２３と処理回路との電気的な接続を第２プリント基板４０の基部４０Ａを用いて同時に実現することができるとともに、この第２プリント基板４０の基部４０Ａから延設された第１筒状シールド部４０Ｂ、板状シールド部４０Ｃおよび第２筒状シールド部４０Ｄによって、検出コイル２２、補助コイル２３および処理回路の静電シールド構造を実現することができる。この静電シールド構造は、第２プリント基板４０に曲げ加工を施してこれを接着固定するという簡便な作業にて実現できる。したがって、本実施の形態の如くの組付構造を採用することにより、従来に比して大幅に組付け作業が容易化し、かつ製造コストが削減できる近接センサとすることができる。

なお、本実施の形態における近接センサ１Ｂにおいては、第１筒状シールド部４０Ｂと第２筒状シールド部４０Ｄとの間に隙間が生じている。この隙間は、ケース体１０の内部に充填材を充填する際の充填材の流路となる。すなわち、充填材が当該隙間を経由して流動することになるため、充填工程においける充填材の流動が阻害されることが防止されることになる。したがって、本実施の形態の如くの静電シールド構造を採用した場合にも、、ケース体１０の内部を隙間なく充填材によって充填することが可能となり、高信頼性の近接センサとすることができる。

（実施の形態３）
図１４および図１５は、本発明の実施の形態３における近接センサの断面図であり、図１５に示す断面は、図１４に示すＸＶ−ＸＶ線に沿った断面である。本実施の形態における近接センサ１Ｃは、上述の実施の形態２における近接センサ１Ｂよりもケース体１０の外径寸法が大幅に小さく構成されたものである。

図１４および図１５に示すように、本実施の形態における近接センサ１Ｃは、上述の実施の形態２における近接センサ１Ｂと同様に、概略円柱形状の外形を有しており、ケース体１０と、コイル組立体２０と、第１プリント基板３０とを主として備えている。また、これらケース体１０、コイル組立体２０および第１プリント基板３０の組付構造も上述の実施の形態２における近接センサ１Ｂのそれと同様であり、コイル組立体２０と第１プリント基板３０との機械的な固定および検出コイル２２および補助コイル２３と処理回路との電気的な接続が中継部材としての第２プリント基板４０によって行なわれている。

本実施の形態における近接センサ１Ｃにおける静電シールド構造も、上述の実施の形態２における近接センサ１Ｂのそれと近似のものであり、コイル組立体２０を取り囲むようにコア２１の周面に沿って巻回されることによって筒状に曲成された第１筒状シールド部４０Ｂと、コイル組立体２０の前面を覆うようにコア２１の前面に配置された板状シールド部４０Ｃと、第１プリント基板３０の処理回路が形成された部分を取り囲むように巻回されることによって筒状に曲成された第２筒状シールド部４０Ｄとによって構成されている。これらシールド部４０Ｂ〜４０Ｄは、第２プリント基板４０の基部４０Ａから延設された部分によってそれぞれ構成されている。

図１６は、ケース体に組み付けられる前の状態における内部構成部品の斜視図である。図１６に示すように、本実施の形態における近接センサ１Ｃにおいては、第１筒状シールド部４０Ｂと第２筒状シールド部４０Ｄが同径に形成されているため、これらの間に十分な隙間が形成されていない。そのため、ケース体１０の内部に充填材を充填する際の充填材の流路が十分に確保されずに充填材の流動が阻害されるおそれがある。そこで、本実施の形態における近接センサ１Ｃにおいては、図１６に示される如く第１筒状シールド部４０Ｂと第２筒状シールド部４０Ｄとの間に開口４９を設け、当該開口４９を介して充填材が流動可能となるように構成している。このように構成することにより、本実施の形態の如く外形寸法が小さい小型の近接センサにおいても、当該開口４９を設けることによってケース体１０の内部に隙間なく充填材を流し込むことが可能になり、高信頼性の近接センサとすることができる。

以上において説明した本発明の実施の形態１ないし３においては、検出コイルに加えて補助コイルを具備してなる近接センサを例示して説明を行なった。しかしながら、補助コイルは必須の構成部品ではなく、補助コイルを具備しない近接センサを構成することも当然に可能である。その場合にも、本発明を当該補助コイルを具備しない近接センサに適用することは当然に可能であり、本発明はそれを除外するものではない。

また、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし３においては、外部への出力手段として端子ピンを用いた場合の近接センサを例示して説明を行なったが、本発明は、これをコードにて実現した近接センサにも当然に適用可能である。

このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の実施の形態１における近接センサの断面図である。 図１中に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図１および図２に示す近接センサの検出コイルおよび補助コイルと処理回路との電気的な接続構造を説明するための模式図である。 図１および図２に示す近接センサのコイル組立体と第１プリント基板との機械的な接続構造を説明するための斜視図である。 本発明の実施の形態２における近接センサの断面図である。 図５中に示すＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 図５および図６に示す近接センサの検出コイルおよび補助コイルと処理回路との電気的な接続構造を説明するための模式図である。 図５および図６に示す近接センサの第２プリント基板の表面側の展開図である。 図５および図６に示す近接センサの第２プリント基板の裏面側の展開図である。 図５および図６に示す近接センサのコイル組立体と第１プリント基板との機械的な接続構造を説明するための斜視図である。 図１０に示す組付構造を実現するための組付け手順を説明するための図である。 図１０に示す組付構造を実現するための組付け手順を説明するための図である。 図１０に示す組付構造を実現するための組付け手順を説明するための図である。 本発明の実施の形態３における近接センサの断面図である。 図１４中に示すＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。 図１４および図１５に示す近接センサにおいて、ケース体に組み付けられる前の状態における内部構成部品の斜視図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｃ 近接センサ、１０ ケース体、１１ 環状部材、１２ ホルダ、１４ コイルケース、１６ レセプタクル、１７ ピンホルダ、１８ 端子ピン、２０ コイル組立体、２１ コア、２１ａ 前面、２１ｂ 背面、２１ｃ 貫通孔、２１ｄ 溝、２２ 検出コイル、２２ａ，２２ｂ コイル端、２３ 補助コイル、２３ａ，２３ｂ コイル端、３０ 第１プリント基板、３０ａ，３０ｂ 主面、３１Ａ〜３１Ｄ ランド、４０ 第２プリント基板、４０ａ，４０ｂ 主面、４０Ａ 基部、４０Ｂ〜４０Ｄ シールド部、４１Ａ〜４１Ｄ，４２Ａ〜４２Ｄ ランド、４２Ｅ 接地パターン、４３ 接着しろ、４４〜４６ 連結部、４８ 両面テープ、４９ 開口、５０ 半田。

Claims (12)

1. 磁界を利用して金属体の有無または位置を検出する近接センサであって、
   軸方向に前端および後端を有する筒状のケース体と、
   コアおよびコイルを含み、前記ケース体の内部でかつ前記ケース体の前端に配置されたコイル組立体と、
   前記ケース体の軸方向に沿って延在するように前記ケース体の内部でかつ前記コイル組立体の後方に配置され、前記コイルに電気的に接続される処理回路が設けられた第１プリント基板と、
   前記コイル組立体と前記第１プリント基板との間に位置するように前記ケース体の内部に配置され、前記コイルと前記処理回路との電気的な接続の中継を行なう第２プリント基板とを備え、
   前記第２プリント基板は、その一対の主面のうちの一方の主面が前記コアの背面に対向するように配置され、
   前記第１プリント基板は、前記処理回路に電気的に接続された第１ランドをその前端寄りの主面に有し、
   前記第２プリント基板は、前記コイルのコイル端が電気的に接続された第２ランドと、前記一対の主面のうちの他方の主面に設けられ、前記第２ランドと電気的に接続された第３ランドとを含み、
   前記第１ランドと前記第３ランドとが、前記第１プリント基板の前端と前記第２プリント基板の前記他方の主面とが対峙した状態でろう材によりろう付けされている、近接センサ。
2. 前記コイルは、金属体の有無または位置を検出するための磁界を生成する検出コイルを含む、請求項１に記載の近接センサ。
3. 前記コイルは、前記検出コイルによって生成される磁界を調整するための磁界を生成する補助コイルをさらに含む、請求項２に記載の近接センサ。
4. 前記近接センサは、前記検出コイルにパルス状の励磁電流を周期的に流し、前記励磁電流の遮断後に発生する金属体の周囲の磁界変化によって前記検出コイルに誘起される電圧を所定の閾値と比較することにより、金属体の有無を検出する、請求項２または３に記載の近接センサ。
5. 前記第２プリント基板は、前記コアの前記背面に対向する部分に、外部からのノイズの侵入を防止するためのシールドパターン部を有している、請求項１から４のいずれかに記載の近接センサ。
6. 前記第２プリント基板は、フレキシブル配線基板である、請求項１から５のいずれかに記載の近接センサ。
7. 前記第２プリント基板は、前記コアの前記背面に対向する部分である基部と、前記基部から延設され、外部からのノイズの侵入を防止するために前記ケース体の内周面に沿うように筒状に曲成された筒状シールド部とを有している、請求項６に記載の近接センサ。
8. 前記筒状シールド部は、前記コイル組立体を取り囲むように前記コアの周面に沿って巻回された第１筒状シールド部を含んでいる、請求項７に記載の近接センサ。
9. 前記第２プリント基板は、前記第１筒状シールド部からさらに延設され、外部からのノイズの侵入を防止するために前記コイル組立体の前面を覆うように前記コアの前面に配置された板状シールド部をさらに有している、請求項８に記載の近接センサ。
10. 前記筒状シールド部は、前記第１プリント基板を取り囲むように巻回された第２筒状シールド部を含んでいる、請求項７から９のいずれかに記載の近接センサ。
11. 前記第２プリント基板と前記コアとが、前記第２プリント基板の前記第１の主面と前記コアの前記背面とが接着部を介して接着されることにより、固定されている、請求項１から１０のいずれかに記載の近接センサ。
12. 前記第１プリント基板は、リジッド配線基板である、請求項１から１１のいずれかに記載の近接センサ。