JP2017084645A - センサ用コントローラ及びセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の回路基板を有する構成であってもコスト増加を抑えることができるセンサ用コントローラを提供する。【解決手段】複数の回路基板２６，２７は、一方向に並設されるものであって、コネクタ部３０，３１が接続される通信用回路基板２６と、コネクタ部３１を挿通可能な貫通孔２７ａを有する演算用回路基板２７とを含む。コネクタ部３０，３１は、通信用回路基板２６から回路基板２６，２７の並設方向に沿った第１方向Ｘ１に延出する雄型コネクタ部３０と、通信用回路基板２６から第１方向Ｘ１と逆側の第２方向Ｘ２に延出する雌型コネクタ部３１とを含む。雌型コネクタ部３１は貫通孔２７ａに挿通した状態で通信用回路基板２６と接続される。【選択図】図５

Description

本発明は、センサ用コントローラ及びセンサに関するものである。

従来、検出対象物の有無や検出対象物の高さや厚みなどを測定するセンサが知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１のセンサは、親機ユニット（特許文献１では親機本体部）と、複数の子機ユニット（特許文献１では子機本体部）とがコネクタ部を介して信号の授受が可能に連結されている。

特開平９−６４７１２号公報

ところで、上記のようなセンサにおいて、各種回路を有する回路基板を有するが、例えば１枚当たりの大きさを抑えるべく複数の回路基板を並設する構成が考えられる。この場合、前述したコネクタ部の他に各回路基板間を接続するコネクタ（基盤間接続用コネクタ）が必要となるが、接続可能台数が増えるほど信号の授受が多くなり、それに対応するべく基盤間接続用コネクタのピン数が増えることとなるため、コスト増の懸念が考えられる。

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、複数の回路基板を有する構成であってもコスト増加を抑えることができるセンサ用コントローラ及びセンサを提供することにある。

上記課題を解決するセンサ用コントローラは、複数の回路基板と、他のセンサ用コントローラと接続して電源の供給及び信号の伝送を行うためのコネクタ部とを有するセンサ用コントローラにおいて、前記複数の回路基板は、一方向に並設されるものであって、前記コネクタ部が接続される第１回路基板と、前記コネクタ部を挿通可能な挿通部を有する第２回路基板とを有し、前記コネクタ部は、前記第１回路基板から前記複数の回路基板の並設方向に沿った第１方向に延出する第１コネクタ部と、前記第１回路基板から前記第１方向と逆側に延出する第２コネクタ部とを有し、前記第１コネクタ部と前記第２コネクタ部の少なくとも一方は前記挿通部に挿通した状態で前記第１回路基板と接続される。

この構成によれば、第１コネクタ部と前記第２コネクタ部の少なくとも一方は前記挿通部に挿通した状態で前記第１回路基板と接続されるため、第２回路基板に対して第１コネクタ部と第２コネクタ部とが接続されることがない。このため、第１回路基板と第２回路基板との間において、第１コネクタ部と第２コネクタ部とを接続するための基盤間接続用コネクタを設ける必要がなくなり、コスト増加を抑えることができる。

上記センサ用コントローラにおいて、前記挿通部は、前記コネクタ部を挿通するための貫通孔であることが好ましい。
この構成によれば、第２回路基板を貫通する貫通孔で挿通部を構成するため、自ずと第２回路基板は環状となる。このため、第１回路基板と第２回路基板との外形を概ね同じ大きさとする場合には、コネクタ部が第１回路基板の中央付近に配置されることとなる。これにより、コネクタ部に負荷がかかった場合でも例えば第１回路基板の隅にコネクタ部を配置した場合と比べて、強度を確保することができる。

上記センサ用コントローラにおいて、前記第１コネクタ部と前記第２コネクタ部とは前記複数の回路基板の並設方向に沿った同一直線上に位置することが好ましい。
この構成によれば、同一直線上に第１コネクタ部と第２コネクタ部とが位置する。ここで、例えば第１コネクタと第２コネクタ部とを同一直線からずれた位置に配置した場合には、第１回路基板上で第１コネクタと第２コネクタとを接続するための接続経路（例えば回路パターン）を設ける必要があるが、同一直線上に第１コネクタ部と第２コネクタ部を位置することで接続経路を短くすることができる。

また、上記課題を解決するセンサは、上記いずれかに記載のセンサ用コントローラと、該センサ用コントローラに対して検出対象物の検出信号を出力する検出部とを備える、
この構成によれば、上記いずれかに記載の効果と同様の効果を奏することができる。

上記センサにおいて、前記センサ用コントローラと前記検出部とを一体構成とすることが好ましい。
この構成によれば、センサ用コントローラと検出部とを一体構成としたセンサにおいても上記いずれかに記載の効果と同様の効果を奏することができる。

本発明のセンサ用コントローラ及びセンサによれば、複数の回路基板を有する構成であってもコスト増加を抑えることができる。

一実施形態における変位センサシステムの斜視図である。 同上における変位センサシステムの概略構成を説明するためのブロック図である。 同上における変位センサシステムを構成する子機コントローラの斜視図である。 同上における変位センサシステムを構成する子機コントローラの斜視図である。 同上における子機コントローラの回路基板構造を説明するための平面図である。 同上における子機コントローラの回路基板構造を説明するための斜視図である。 同上における子機コントローラの回路基板構造を説明するための斜視図である。 同上における子機コントローラの補強ブロックの斜視図である。

以下、センサを変位センサに具体化した一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、図１に示すように、本実施形態の変位センサシステム１は、センサユニット１１とコントローラ１２とを有する変位センサ１０を複数有する。本実施形態の変位センサ１０は、センサユニット１１の先端に測定子１３ａを有するスピンドル１３がセンサユニット１１の長手方向において移動可能に支持されており、測定子１３ａを測定対象物（検出対象物）に接触させることでスピンドル１３が移動し、それに基づいて測定対象物の厚みや表面の凹凸等の測定を行うものである。即ち、本実施形態の変位センサ１０は所謂接触式の変位センサである。

各センサユニット１１は、接続ケーブル１４を介して各コントローラ１２に接続されている。各センサユニット１１は、複数の投光素子１５と、各投光素子１５と対向する位置に設けられる複数の受光素子１６とを有する。各センサユニット１１では、前記スピンドル１３がセンサユニット１１の長手方向に移動することで投光素子１５の光が遮られることで対向する受光素子１６によって光が遮られたことを検出し、スピンドル１３の移動量（変位量）が電気信号に変換されて接続されるコントローラ１２に出力される。

本実施形態のコントローラ１２は、１つが親機コントローラ１７として動作し、他の物は子機コントローラ１８として動作するコントローラシステムとなっている。
図２〜図４に示すように親機コントローラ１７及び子機コントローラ１８は、それぞれ制御回路１９と、表示部２０と、操作部２１と、メモリ２２とを有する。ちなみに、図２においては親機コントローラ１７と１つの子機コントローラ１８のみに制御回路１９、表示部２０等の構成部材を記載しており、残りの子機コントローラ１８では図示を割愛している。

親機コントローラ１７及び子機コントローラ１８の制御回路１９は、センサユニット１１から出力される信号を適宜処理する信号処理部と、各種信号の授受が可能な送受信部とを含む。

図３及び図４に示すように表示部２０は、各種の表示を行うものである。その一例として、センサユニット１１で測定されるスピンドル測定値（生データ値）や、スピンドル測定値を加工した加工値などが表示可能である。なお、以下ではスピンドル測定値又は加工値を総称して計測値と呼ぶ場合がある。

図２〜図４に示すように、操作部２１は、各コントローラ１７，１８の判定に用いる閾値を設定する閾値設定部２１ａを含む。閾値設定部２１ａは、例えばセンサユニット１１で測定されるスピンドル測定値（生データ値）又はスピンドル測定値を加工した加工値のいずれかの計測値と比較するための閾値を使用者が使用する際に用いるものである。

図３〜図７に示すように本実施形態の子機コントローラ１８は、ハウジング２５内部に複数の回路基板２６，２７，２８と、補強ブロック２９とを有する。回路基板２６，２７，２８上に各種電子部品等が取り付けられて制御回路１９（図２参照）が構成される。なお、図示は割愛するものの親機コントローラ１７についても同様に、ハウジング２５内部に複数の回路基板２６，２７，２８と、補強ブロック２９とを有し、回路基板２６，２７，２８上に各種電子部品等が取り付けられて制御回路１９（図２参照）が構成される。

回路基板２６，２７，２８は、通信用回路基板２６と、通信用回路基板２６と略平行に並設される演算用回路基板２７と、演算用回路基板２７と直交するように配置される表示用回路基板２８とを含む。

通信用回路基板２６と演算用回路基板２７との間には表示用回路基板２８を支持する補強ブロック２９が設けられる。
図３〜図７に示すように子機コントローラ１８の通信用回路基板２６には、親機コントローラ１７又は他の子機コントローラ１８と接続可能な雄型コネクタ部３０と雌型コネクタ部３１とが取り付けられている。なお、図示は割愛するものの親機コントローラ１７についても雄型コネクタ部３０を有する。

子機コントローラ１８の雄型コネクタ部３０は、他の子機コントローラ１８の雌型コネクタ部３１に挿通されて隣接する子機コントローラ１８同士が連結され、各種信号の授受が可能となっている。

また、雄型コネクタ部３０は、通信用回路基板２６と演算用回路基板２７とが並設される並設方向の一方側の第１方向Ｘ１に延出するように通信用回路基板２６の一方の面に対して取り付けられている。雌型コネクタ部３１は、通信用回路基板２６と演算用回路基板２７とが並設される並設方向の他方側の第２方向Ｘ２（第１方向とは反対側の方向）に延出するように通信用回路基板２６に対して取り付けられている。

また、雄型コネクタ部３０と雌型コネクタ部３１は、通信用回路基板２６と演算用回路基板２７とが並設される並設方向に沿った略同一直線上に配置される。
また雌型コネクタ部３１は、通信用回路基板２６に取り付けた状態で、演算用回路基板２７に形成された貫通孔２７ａと、補強ブロック２９に形成された貫通孔２９ａ（図８参照）とに挿通されるようになっている。このため、雌型コネクタ部３１は演算用回路基板２７に接続されることなく外部に他の子機コントローラ１８や親機コントローラ１７と接続が可能となっている。

表示用回路基板２８上には、前記表示部２０及び前記操作部２１が配設される。表示用回路基板２８上には、表示用回路基板２８と直交するように配置される演算用回路基板２７が半田付けによって電気的に接続される。

図８に示すように補強ブロック２９は、通信用回路基板２６と演算用回路基板２７との間に位置するベース板部２９ｂと、ベース板部２９ｂの縁部であって前記表示部２０寄りにベース板部２９ｂの板面と直交する方向に延出する複数の梁部２９ｃとを有する。梁部２９ｃは、表示用回路基板２８を表示部２０とは反対側の裏面側から支持する。このように、梁部２９ｃによって表示用回路基板２８が支持されているため、表示用回路基板２８上に設けられる操作部２１等を使用者が操作しても表示用回路基板２８と演算用回路基板２７とを説毒する半田付けの箇所に対して負荷がかかることが抑えられている。

次に、上記のように構成された変位センサシステム１の作用について説明する。
本実施形態の変位センサシステム１では、各センサユニット１１の測定子１３ａを検出対象物に対して当接させることで各センサユニット１１の測定子１３ａ及びスピンドル１３が移動（変位）し、その移動量に基づく電気信号が各コントローラ１２（１７，１８）に出力される。

親機コントローラ１７及び子機コントローラ１８では、センサユニット１１から出力される電気信号に基づいて種々の処理を行う。
次に、本実施形態の効果を記載する。

（１）雌型コネクタ部３１は挿通部としての貫通孔２７ａに挿通した状態で第１回路基板としての通信用回路基板２６と接続されるため、第２回路基板としての演算用回路基板２７に対して雄型コネクタ部３０と雌型コネクタ部３１とが接続されることがない。このため、通信用回路基板２６と演算用回路基板２７との間において、雄型コネクタ部３０と雌型コネクタ部３１とを接続するための基盤間接続用コネクタを設ける必要がなくなり、コスト増加を抑えることができる。

（２）演算用回路基板２７を貫通する貫通孔２７ａで挿通部を構成するため、自ずと演算用回路基板２７は環状となる。このため、通信用回路基板２６と演算用回路基板２７との外形を概ね同じ大きさとする場合には、雌型コネクタ部３１が通信用回路基板２６の中央付近に配置されることとなる。これにより、雌型コネクタ部３１に負荷がかかった場合でも例えば通信用回路基板２６の隅に雌型コネクタ部３１を配置した場合と比べて、強度を確保することができる。

（３）同一直線上に雄型コネクタ部３０と雌型コネクタ部３１とが位置する。ここで、例えば雄型コネクタ部３０と雌型コネクタ部３１とを同一直線からずれた位置に配置した場合には、第１回路基板上で雄型コネクタ部３０と雌型コネクタ部３１とを接続するための接続経路（例えば回路パターン）を設ける必要があるが、同一直線上に雄型コネクタ部３０と雌型コネクタ部３１を位置することで接続経路を短くすることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、２つの回路基板２６，２７が対向するように並設する構成としたが、３つ以上の回路基板を並設するような構成としてもよい。この場合、或る１つの回路基板が各雄型コネクタ部３０と雌型コネクタ部３１が接続される第１回路基板に相当し、残りの回路基板が挿通部（貫通孔２７ａ）を有する第２回路基板に相当する。この場合、第１回路基板が複数の第２回路基板の間に位置する構成であってもよい。また、第１回路基板が並設方向の最も基端側に位置する構成であってもよい。

・上記実施形態では、雄型コネクタ部３０と雌型コネクタ部３１とを同一直線上に位置する構成としたが、これに限らず、ずれた位置に配置してもよい。
・上記実施形態では、複数のコントローラ１２の１つを親機コントローラ１７とし、残りのコントローラ１２を子機コントローラ１８としたが、例えば、各コントローラ１２（１７，１８）について子機コントローラ１８を包含する親機コントローラ１７の機能を有し、使用者によって設定することで親機と子機の関係を切り替える構成を採用してもよい。この場合、全てのコントローラにおいて雄型コネクタ部３０と雌型コネクタ部３１とを有する構成が好ましい。

・上記実施形態では、親機コントローラ１７に雄型コネクタ部３０を設ける構成としたが、雌型コネクタ部３１のみを設ける構成を採用してもよい。この場合、親機コントローラ１７の雌型コネクタ部３１に子機コントローラ１８の雄型コネクタ部３０が接続されることとなる。

・上記実施形態における親機コントローラ１７においても回路基板２７に貫通孔２７ａを設ける構成としたが、これに限らない。例えば親機コントローラ１７は各コントローラ１７，１８の配置方向において最も端部に位置するため、回路基板２６，２７の配置及び子機コントローラ１８と接続されるコネクタ部３０（コネクタ部３１）の位置によっては貫通孔２７ａを省略することができる。

・上記実施形態では、各コントローラ１７，１８と、センサユニット１１とを接続ケーブル１４にて有線接続する構成としたが、これに限らず、コントローラ１７，１８とセンサユニット１１とを無線接続する構成を採用してもよい。

・上記実施形態では、各コントローラ１２（１７，１８）と、各センサユニット１１とを別体としたが一体構成を採用してもよい。
・上記実施形態では、変位センサシステムのセンサユニット１１として接触式を採用したが、レーザ式、渦電流式、超音波式などの非接触式のセンサユニットを採用してもよい。

・上記実施形態では、センサユニット１１にて測定対象物の変位を測定する構成としたが、これに限らない。センサユニット１１として光電センサを用いて測定対象物の有無などを測定する構成を採用してもよい。この場合、光電センサにおける測定値は受光量である。

また、センサユニット１１として近接センサを用いて測定対象物の有無などを測定する構成を採用してもよい。近接センサとしては、電磁誘導を利用した高周波発振型、磁石を用いた磁気型、検出物体とセンサとの間の静電容量の変化を検出する静電容量型の３種類が挙げられる。

また、センサユニット１１として圧力センサを用いて液圧や気圧（空圧）などを検出する構成を採用してもよい。この場合、圧力センサにおける測定値は、圧力値である。
・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１…変位センサシステム、１０…変位センサ、１１…センサユニット（検出部）、１２…コントローラ、１８…子機コントローラ（センサ用コントローラ）、２６…通信用回路基板（第１回路基板）、２７…演算用回路基板（第２回路基板）、２７ａ…貫通孔（挿通部）、３０…雄型コネクタ部（第１コネクタ部）、３１…雌型コネクタ部（第２コネクタ部）、Ｘ１…第１方向、Ｘ２…第２方向。

Claims (5)

1. 複数の回路基板と、他のセンサ用コントローラと接続して電源の供給及び信号の伝送を行うためのコネクタ部とを有するセンサ用コントローラにおいて、
   前記複数の回路基板は、一方向に並設されるものであって、前記コネクタ部が接続される第１回路基板と、前記コネクタ部を挿通可能な挿通部を有する第２回路基板とを有し、
   前記コネクタ部は、前記第１回路基板から前記複数の回路基板の並設方向に沿った第１方向に延出する第１コネクタ部と、前記第１回路基板から前記第１方向と逆側に延出する第２コネクタ部とを有し、
   前記第１コネクタ部と前記第２コネクタ部の少なくとも一方は前記挿通部に挿通した状態で前記第１回路基板と接続されることを特徴とするセンサ用コントローラ。
2. 請求項１に記載のセンサ用コントローラにおいて、
   前記挿通部は、前記コネクタ部を挿通するための貫通孔であることを特徴とするセンサ用コントローラ。
3. 請求項１又は２に記載のセンサ用コントローラにおいて、
   前記第１コネクタ部と前記第２コネクタ部とは前記複数の回路基板の並設方向に沿った同一直線上に位置することを特徴とするセンサ用コントローラ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ用コントローラと、該センサ用コントローラに対して検出対象物の検出信号を出力する検出部とを備えたことを特徴とするセンサ。
5. 請求項４に記載のセンサにおいて、前記センサ用コントローラと前記検出部とを一体構成としたことを特徴とするセンサ。

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