JP2011014302A - 近接センサ及び近接センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズの影響の受け方の各タイプ間のばらつきを抑えることが可能な近接センサを提供する。
【解決手段】ボビン３２ａにコイル３２ｂが巻回されてなる検出コイル部材３２と各種の回路部品３３とが基板３１に電気的に接続されてなる検出部ユニット２１と、検出部ユニット２１に電気的に接続され電源供給及び信号伝達を行うためのケーブル２２と、ケーブル２２の方向を固定するためのベース部２３，２４とを備え、ベース部２３，２４の一端部に検出部ユニット２１が設けられ、その反対側端部からケーブル２２が引き出されるように構成され、基板３１の表面３１ａ側に検出コイル部材３２が配置され、基板３１の裏面３１ｂ側に全ての回路部品３３が接続される。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検出物の接近やその有無を非接触で検出する近接センサ及びその製造方法に関するものである。

従来、近接センサは、コイルを有する検出コイル部材と各種の回路部品とが基板に電気的に接続されてなる検出部と、検出部に電気的に接続され電源供給及び信号伝達を行うためのケーブルと、ケーブルの方向を固定するためのベース部とを備えており、検出コイル部材のコイルを発振させ、そのコイルの発振振幅変化に基づいて被検出物の接近やその有無を検出することが可能となっている。

このような近接センサにおいて、例えば特許文献１に示すような小型のものでは、ベース部の一端部に検出部が設けられ、その反対側端部からケーブルが引き出されるように構成されている。そして、検出コイル部材の検出軸（コイル軸）の向きがケーブルの方向と垂直をなす構成のフラットタイプと、検出軸の向きがケーブルの方向と平行をなす構成のヘッドタイプとが用意されており、設置箇所に応じて各タイプを使い分けることが可能となっている。各タイプの近接センサにおいて、基板はケーブルの方向に対して平行に配置されており、フラットタイプでは検出コイル部材の検出軸が基板の板面と直交するように配置されている。一方、ヘッドタイプでは、検出コイル部材が基板の先端部側（反ケーブル側）に配置され、その検出軸が基板と平行となるように構成されている。

特開平１−２３２６３１号公報

しかしながら、上記のような近接センサでは、基板に対する検出コイル部材のレイアウトが各タイプで異なっているため、例えば検出コイル部材と基板とを繋ぐリードの長さの違いによるノイズの影響の受け方が各タイプ間で異なってしまい、検出精度がばらついてしまうという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ノイズの影響の受け方の各タイプ間のばらつきを抑えることが可能な近接センサ及び近接センサの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、コイルを有する検出コイル部材と各種の回路部品とが基板に電気的に接続されてなる検出部と、前記検出部における検出軸に対して垂直方向の端部に直接接続され電源供給及び信号伝達を行うためのケーブルと、前記ケーブルの方向を固定するためのベース部とを備え、前記検出部は、前記基板、前記検出コイル部材、及び前記回路部品が樹脂材料によりモールドされた樹脂モールド部を備え、前記ベース部の一端部に前記検出部が設けられ、その反対側端部から前記ケーブルが引き出されるように構成された近接センサであって、前記基板の表面側に前記検出コイル部材が配置され、前記基板の裏面側に全ての前記回路部品が接続されたことを特徴とする。

この発明では、各種の回路部品の少なくとも１つを前記検出コイル部材の基板を挟んだ裏面側に配置することで、検出部におけるコイル軸の垂直方向のサイズを小さく抑えることが可能となる。これにより、検出部をひとまとまりの部材として扱い、検出部の向きをケーブルの方向に対して様々変えて構成することが可能となるため、フラットタイプとヘッドタイプで検出部を共通部品とすることが可能となる。その結果、ノイズの影響の受け方の各タイプ間のばらつきを抑えることができ、検出精度の安定化に寄与できる。また、検出部は、基板、検出コイル部材、及び回路部品が樹脂モールド部によりモールドされてなるため、一体部品としての検出部の部材管理が容易となる。また更に、ケーブルは検出部における検出軸に対して垂直方向の端部に直接接続されるため、例えばフラットタイプの場合、検出部におけるベース部側の端部にケーブルを接続することが可能となり、その結果、ケーブルと検出部とを容易に接続することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の近接センサにおいて、前記検出部の基板には、該検出部の感度を調整するための感度調整部が設けられ、前記感度調整部は、前記樹脂モールド部内に埋設されず、被覆部により覆われるように構成されたことを特徴とする。

この発明では、基板に設けられた感度調整部が樹脂モールド部内に埋設されない構成であるため、感度調整部が樹脂モールド部から露出するように構成される。このため、感度調整部で検出部の感度を調整し、その後、感度調整部の露出部分を被覆部にて覆うことが可能となる。また、感度調整部が基板に設けられるため、検出感度を調整可能としつつも、検出部を共通化することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の近接センサにおいて、前記被覆部は、前記ベース部に一体に形成されたことを特徴とする。
この発明では、ベース部の成形と感度調整部の露出部分を覆う部位の成形をまとめて行うことができ、製造工程を簡素化することができる。

請求項４に記載の発明は、コイルを有する検出コイル部材と各種の回路部品とが基板に電気的に接続されてなる検出部と、前記検出部における検出軸に対して垂直方向の端部に直接接続されるケーブルと、前記ケーブルの方向を固定するためのベース部とを備え、前記ベース部の一端部に前記検出部が設けられ、その反対側端部から前記ケーブルが引き出されるように構成された近接センサの製造方法であって、前記基板の表面側に前記検出コイル部材を配置し、前記基板の裏面側に全ての前記回路部品を接続する工程と、前記基板、前記検出コイル部材、及び前記回路部品を樹脂材料によりモールドして前記検出部を一体化する工程と、前記検出部の向きを前記ケーブルの方向に対して固定する工程とを備えたことを特徴とする。

この発明では、各種の回路部品の少なくとも１つを前記検出コイル部材の基板を挟んだ裏面側に配置することで、検出部におけるコイル軸の垂直方向のサイズを小さく抑えることが可能となる。これにより、検出部をひとまとまりの部材として扱い、検出部の向きをケーブルの方向に対して様々変えて配置することが可能となるため、フラットタイプとヘッドタイプで検出部を共通部品とすることが可能となる。その結果、ノイズの影響の受け方の各タイプ間のばらつきを抑えることができ、検出精度の安定化に寄与できる。また、検出部は、基板、検出コイル部材、及び回路部品が樹脂材料によりモールドされてなるため、一体部品としての検出部の部材管理が容易となる。また更に、ケーブルは検出部における検出軸に対して垂直方向の端部に直接接続されるため、例えばフラットタイプの場合、検出部におけるベース部側の端部にケーブルを接続することが可能となり、その結果、ケーブルと検出部とを容易に接続することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の近接センサの製造方法において、前記基板に設けられた感度調整部が前記樹脂材料の開口部から露出するように構成し、該感度調整部で検出感度を調整した後に、前記開口部を被覆部により覆うことを特徴とする。

この発明では、感度調整部が基板に設けられるため、検出感度を調整可能としつつも、検出部を共通化することが可能となる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の近接センサの製造方法において、前記被覆部は、前記ベース部に一体に形成されていることを特徴とする。

この発明では、ベース部の成形と開口部を覆う部分の成形をまとめて行うことができ、製造工程を簡素化することができる。

従って、上記記載の発明によれば、ノイズの影響の受け方の各タイプ間のばらつきを抑えることが可能となる。

（ａ）本実施形態におけるフラットタイプの近接センサの斜視図、（ｂ）本実施形態におけるヘッドタイプの近接センサの斜視図。 （ａ）フラットタイプの近接センサの断面図、（ｂ）ヘッドタイプの近接センサの断面図。 検出部ユニットの斜視図。 回路部品の配置を説明するための模式図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態におけるフラットタイプの近接センサ１１及びヘッドタイプの近接センサ１２は、検出面２１ａを有する検出部ユニット２１と、該検出部ユニット２１に電気的に接続されたケーブル２２と、ケーブル２２の方向を固定するためのフラットタイプ用のベース部２３及びヘッドタイプ用のベース部２４とからそれぞれ構成されている。本実施形態の検出部ユニット２１は、両タイプで共通部品であり、ケーブル２２の方向に対する検出部ユニット２１の向き（検出軸Ｌの向き）がタイプ間で異なる構成となっている。詳しくは、フラットタイプの近接センサ１１では、検出軸Ｌの向きがケーブル２２の方向と垂直をなし、ヘッドタイプの近接センサ１２では、検出軸Ｌの向きがケーブル２２の方向と平行をなすように構成されている。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、検出部ユニット２１は、基板３１と、該基板３１に電気的に接続された検出コイル部材３２及び各種の回路部品３３と、それらの略全体を内部に含み検出部ユニット２１の外形を形成する樹脂モールド部３４とから構成されている。

検出コイル部材３２は、円環状のボビン３２ａと、ボビン３２ａに巻回されたコイル３２ｂと、コイル３２ｂをボビン３２ａに固定すべく樹脂モールド成形されたコア３２ｃとを備え、検出軸Ｌ（コイルの軸）方向から見た外形Ｃは、円形をなしている（図４参照）。コア３２ｃは、ボビン３２ａ及びコイル３２ｂの外周面とボビン３２ａの基板３１側の端面を覆うとともに、ボビン３２ａの中央部内にも形成されており、ボビン３２ａと基板３１との間にコア３２ｃが介在されるようになっている。尚、検出軸Ｌはコイル３２ｂの軸と一致している。

基板３１の表面３１ａ上には検出コイル部材３２が配置されており、基板３１の裏面には各種の回路部品３３（ＣＰＵ等）の全てが接続されている。コイル３２ｂと基板３１とは、検出コイル部材３２のコア３２ｃに支持された接続端子３５により電気的に接続される（図４参照）。接続端子３５は、基板３１に形成された貫通孔３１ｃに通って基板３１の裏面３１ｂ側に突出するとともに、基板３１の裏面３１ｂのパッドに半田等により接続されるようになっている。また、ケーブル２２は、基板３１の裏面３１ｂのパッド３１ｄに接続されており（図２（ａ）（ｂ）参照）、ケーブル２２を介しての電源供給及び信号伝達が可能となっている。

図４に示すように、各種の回路部品３３は、そのそれぞれの少なくとも一部がコイル３２ｂの検出軸Ｌ方向（紙面直交方向）から見て、検出コイル部材３２（コア３２ｃ）の外形Ｃを含む最小の四角形の領域Ａ内に含まれるように配置されている。これにより、回路部品３３の全てが検出コイル部材３２の裏側近傍に配置されることとなり、検出部ユニット２１における検出軸Ｌの直交方向のサイズを小さく抑えることが可能となっている。その結果、ケーブル２２の方向に対する検出部ユニット２１の向きを様々変えて構成することが可能となるため、本実施形態のように、フラットタイプの近接センサ１１とヘッドタイプの近接センサ１２とで検出部ユニット２１を共通部品とすることが可能となっている。

図１及び図２に示すように、樹脂モールド部３４は検出コイル部材３２を覆っており、検出コイル部材３２の反基板側の端面を覆う部位の表面が、検出部ユニット２１の検出面２１ａとなっている。また、図３に示すように、樹脂モールド部３４の裏面側（反検出面側）の基端部には、基板３１の裏面３１ｂのパッド３１ｄを露出するための開口部３４ａが形成されている。尚、樹脂モールド部３４の先端部（図３における上端部）には、基板３１の裏面３１ｂに設けられた各種の回路部品３３の１つである感度調整部３１ｅ（例えばトリマブル抵抗）を露出するための開口部４０が形成されている。即ち、感度調整部３１ｅは樹脂モールド部３４内に埋設されておらず、該樹脂モールド部３４から露出するようになっている。尚、トリマブル抵抗とは、レーザによってトリミング（パターン等を切断）することで、抵抗値を調整可能な抵抗である。

図１及び図２に示すように、フラットタイプ用のベース部２３及びヘッドタイプ用のベース部２４はそれぞれ、ベース部材４１，４２とモールド成形部４３，４４とから構成されている。

各ベース部材４１，４２は、図２に示すように、ケーブル２２が挿通されたガイド孔４５を有しており、ケーブル２２はこのガイド孔４５によりガイドされるようになっている。各ベース部材４１，４２のケーブル２２の方向の一端部（図における左側端部）に検出部ユニット２１が固定され、その反対側端部からケーブル２２が引き出されるように構成されている。

図１に示すように、各ベース部材４１，４２には、ケーブル２２に対する直交方向に貫通する一対のネジ挿通孔４６が形成されており、各ネジ挿通孔４６に挿通されたネジ（図示略）によって各近接センサ１１，１２を所定の設置箇所に締結固定することが可能となっている。即ち、各ベース部材４１，４２は、各近接センサ１１，１２を設置箇所に固定するための固定部となっている。尚、前記ガイド孔４５は、一対のネジ挿通孔４６間に形成されている。

また、フラットタイプ用のベース部材４１には、検出部ユニット２１（樹脂モールド部３４）の開口部３４ａの両側にそれぞれ形成された嵌合溝３４ｂ（図３参照）に嵌め込まれる嵌合部（図示略）が形成されている。また、ヘッドタイプ用のベース部材４２にも、検出部ユニット２１の端面（図３における下側端面）に形成された一対の嵌合溝３４ｃに嵌め込まれる嵌合部（図示略）が形成されている。尚、フラットタイプ用の嵌合溝３４ｂはケーブル２２に対する直交方向に延び、ヘッドタイプ用の嵌合溝３４ｃはケーブル２２の方向に延びている。

各モールド成形部４３，４４は、光透過性を有する樹脂材料よりなる。各モールド成形部４３，４４は、検出部ユニット２１の裏面側（反検出面側）を略覆うように形成されており、各タイプの検出部ユニット２１の開口部３４ａ，４０は、モールド成形部４３，４４によりそれぞれ覆われている。即ち、モールド成形部４３，４４は、開口部４０を覆う被覆部を含む構成となっている。また、各モールド成形部４３，４４は、検出部ユニット２１の裏面側から各ベース部材４１，４２の上面側にかけて形成されている。

各モールド成形部４３，４４の内部には、前記回路部品３３の１つであるＬＥＤ等の表示灯（図示略）が埋設されている。この表示灯は、電源のＯＮ／ＯＦＦを点灯及び消灯で表すものであり、各モールド成形部４３，４４が光透過性を有しているため、前記表示灯の点灯及び消灯を視認することが可能となっている。

このように本実施形態の各ベース部材４１，４２は、ベース部材４１，４２とモールド成形部４３，４４とに分けて構成されているため、それらを互いに別材料で成形することができる。これにより、モールド成形部４３，４４を光透過性を有する樹脂材料で成形し、ベース部材４１，４２を黒色等の光透過性を有さない樹脂材料で成形することが可能となっている。このため、ベース部材４１，４２全体を光透過性を有する材料で成形する必要がなく、前記表示灯の光を視認可能とするためにモールド成形部４３，４４のみを光透過性を有する樹脂材料で成形することが可能となるため、外観及び視認性の悪化を抑えることができるようになっている。

本実施形態の近接センサ１１，１２の製造方法を説明する。
まず、各タイプで共通の部品である検出部ユニット２１をベース部材４１，４２に組み付ける。フラットタイプでは、ベース部材４１のガイド孔４５の貫通方向に対して垂直な方向に検出部ユニット２１を組み付ける（図２（ａ）参照）。このとき、検出部ユニット２１の嵌合溝３４ｂにベース部材４１の前記嵌合部が嵌め込まれるようになっている。一方、ヘッドタイプでは、ベース部材４２のガイド孔４５の貫通方向に対して平行な方向に検出部ユニット２１を組み付ける（図２（ｂ）参照）。このとき、検出部ユニット２１の嵌合溝３４ｃにベース部材４２の前記嵌合部が嵌め込まれるようになっている。

次に、ベース部材４１，４２のガイド孔４５にケーブル２２を挿通し、ケーブル２２を基板３１のパッド３１ｄに接続する。尚、基板３１のパッド３１ｄは、樹脂モールド部３４（検出部ユニット２１）の開口部３４ａからベース部材４１，４２の下面側に露出するように構成され、この露出部分からケーブル２２とパッド３１ｄとの接続を行うことが可能となっている。また、このとき、樹脂モールド部３４の開口部４０から露出する感度調整部３１ｅで検出部ユニット２１の感度調整を行う。その後、モールド成形部４３，４４を成形し、これにより、該モールド成形部４３，４４により開口部３４ａ，４０が塞がれるようになっている。以上のようにして、本実施形態のフラットタイプ及びヘッドタイプの近接センサ１１，１２が完成する。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、ベース部材４１，４２の一端部に検出部ユニット２１が設けられ、その反対側端部からケーブル２２が引き出されるように構成され、基板３１の表面３１ａ側に検出コイル部材３２が配置され、基板３１の裏面３１ｂ側に全ての回路部品３３が接続される。このため、各種の回路部品３３の少なくとも１つを検出コイル部材３２の基板３１を挟んだ裏面３１ｂ側に配置することで、検出部ユニット２１における検出軸Ｌの垂直方向のサイズを小さく抑えることが可能となる。これにより、検出部ユニット２１をひとまとまりの部材として扱い、検出部ユニット２１の向きをケーブル２２の方向に対して様々変えて構成することが可能となるため、フラットタイプとヘッドタイプで検出部ユニット２１を共通部品とすることが可能となる。その結果、ノイズの影響の受け方の各タイプ間のばらつきを抑えることができ、検出精度の安定化に寄与できる。

（２）本実施形態では、回路部品３３のそれぞれの少なくとも一部が、コイル３２ｂの軸方向（検出軸Ｌ方向）から見て検出コイル部材３２を含む最小の四角形の領域Ａ内に含まれるように配置される。これにより、各種の回路部品３３を基板３１の裏側面における検出コイル部材３２の近傍に配置することができるため、検出部ユニット２１における検出軸Ｌの垂直方向のサイズを小さく抑えることが可能となり、これにより、フラットタイプとヘッドタイプで検出部ユニット２１を共通部品とすることが可能となる。

（３）本実施形態では、検出部ユニット２１は、基板３１、検出コイル部材３２、及び回路部品３３がコア３２ｃによりモールドされてなるため、一体部品としての検出部ユニット２１の部材管理が容易となる。

（４）本実施形態では、基板３１に設けられた感度調整部３１ｅが樹脂モールド部３４の開口部４０から露出するように構成し、該感度調整部３１ｅで検出感度を調整した後に、開口部４０をベース部２３，２４（モールド成形部４３，４４）により覆うようになっている。このため、検出感度を調整可能としつつも、検出部ユニット２１を共通化することが可能となる。また、開口部４０を覆う被覆部がモールド成形部４３，４４に一体に形成されるため、モールド成形部４３，４４の形成と開口部４０を覆う部分の形成をまとめて行うことができ、製造工程を簡素化することができる。

（５）本実施形態では、ケーブル２２は検出部ユニット２１（基板３１）における検出軸Ｌに対して垂直方向の端部に直接接続されるため、例えばフラットタイプの場合、検出部ユニット２１におけるベース部２３，２４側の端部にケーブル２２を接続することが可能となり、その結果、ケーブル２２と検出部ユニット２１とを容易に接続することが可能となる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、近接センサ１１，１２をフラットタイプ及びヘッドタイプとして構成したが、検出軸Ｌがケーブル２２の方向に対して斜めになるように検出部ユニット２１を配置したタイプとしてもよい。

・上記実施形態では、各タイプのベース部２３，２４においてベース部材４１，４２とモールド成形部４３，４４とを別体で構成したが、特にこれに限定されるものではなく、一体としてもよい。

・上記実施形態では、開口部３４ａ，４０をモールド成形部４３，４４にて被覆するように構成したが、特にこれに限定されるものではなく、例えばモールド成形部４３，４４とは別体の被覆部にて塞ぐ構成としてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ） 上記記載の近接センサにおいて、
前記回路部品のそれぞれの少なくとも一部が、前記検出軸方向から見て前記検出コイル部材を含む最小の四角形の領域内に含まれるように配置されたことを特徴とする近接センサ。

これにより、各種の回路部品を基板の裏側面における検出コイル部材の近傍に配置することができるため、検出部におけるコイル軸の垂直方向のサイズを小さく抑えることが可能となり、これにより、フラットタイプとヘッドタイプで検出部を共通部品とすることが可能となる。

１１，１２…近接センサ、２１…検出部ユニット（検出部）、２２…ケーブル、２３，２４…ベース部、３１…基板、３１ａ…表面、３１ｂ…裏面、３１ｅ…感度調整部、３２…検出コイル部材、３２ｂ…コイル、３３…回路部品、３４…樹脂モールド部、４０…開口部、４３，４４…被覆部を含むモールド成形部、Ａ…領域。

Claims (6)

1. コイルを有する検出コイル部材と各種の回路部品とが基板に電気的に接続されてなる検出部と、
   前記検出部における検出軸に対して垂直方向の端部に直接接続され電源供給及び信号伝達を行うためのケーブルと、
   前記ケーブルの方向を固定するためのベース部と
   を備え、前記検出部は、前記基板、前記検出コイル部材、及び前記回路部品が樹脂材料によりモールドされた樹脂モールド部を備え、前記ベース部の一端部に前記検出部が設けられ、その反対側端部から前記ケーブルが引き出されるように構成された近接センサであって、
   前記基板の表面側に前記検出コイル部材が配置され、前記基板の裏面側に全ての前記回路部品が接続されたことを特徴とする近接センサ。
2. 請求項１に記載の近接センサにおいて、
   前記検出部の基板には、該検出部の感度を調整するための感度調整部が設けられ、
   前記感度調整部は、前記樹脂モールド部内に埋設されず、被覆部により覆われるように構成されたことを特徴とする近接センサ。
3. 請求項２に記載の近接センサにおいて、
   前記被覆部は、前記ベース部に一体に形成されたことを特徴とする近接センサ。
4. コイルを有する検出コイル部材と各種の回路部品とが基板に電気的に接続されてなる検出部と、
   前記検出部における検出軸に対して垂直方向の端部に直接接続されるケーブルと、
   前記ケーブルの方向を固定するためのベース部と
   を備え、前記ベース部の一端部に前記検出部が設けられ、その反対側端部から前記ケーブルが引き出されるように構成された近接センサの製造方法であって、
   前記基板の表面側に前記検出コイル部材を配置し、前記基板の裏面側に全ての前記回路部品を接続する工程と、
   前記基板、前記検出コイル部材、及び前記回路部品を樹脂材料によりモールドして前記検出部を一体化する工程と、
   前記検出部の向きを前記ケーブルの方向に対して固定する工程と
   を備えたことを特徴とする近接センサの製造方法。
5. 請求項４に記載の近接センサの製造方法において、
   前記基板に設けられた感度調整部が前記樹脂材料の開口部から露出するように構成し、該感度調整部で検出感度を調整した後に、前記開口部を被覆部により覆うことを特徴とする近接センサの製造方法。
6. 請求項５に記載の近接センサの製造方法において、
   前記被覆部は、前記ベース部に一体に形成されていることを特徴とする近接センサの製造方法。

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