JP2018125184A

JP2018125184A - 近接センサ

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Publication number: JP2018125184A
Application number: JP2017016901A
Authority: JP
Inventors: 貴章三田; Takaaki Mita
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-02-01
Publication date: 2018-08-09
Anticipated expiration: 2037-02-01
Also published as: US10408598B2; CN108375795B; CN108375795A; JP6968545B2; DE102017126887B4; US20180216926A1; DE102017126887A1

Abstract

【課題】組み立て時の作業性が良好でかつ組み立て精度に優れた近接センサを提供する。【解決手段】近接センサ（１）は、コイル（２）を保持するコア（３）と、近接検知回路が実装されたプリント基板（５）と、コアに対して基板を固定する樹脂製の中間部品（４）であって、コイルと基板に設けられた配線とを電気的に接続する導通パターンが設けられた中間部品とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、近接センサに関する。

従来、近接センサの内部においてコアに基板を固定する場合に、コアに窪みを付けて基板の突起を差し込むことにより、位置決めを行っていた。例えば、特許文献１には、近接センサにおいて、シールドフィルムに突出部を設け、突出部の端部に電極を設けるとともに、開口によってプリント基板の突起部を貫通させてコアの直線状溝に嵌合する構成が開示されている。

ところが、コア及び基板は公差が大きいため、組立精度が必要になるので、高精度治具を用いてＸＹ方向の軸出しを行っていた。しかしながら、治具にも設計上、公差が発生するので、精密な軸出し設計を行うことは難しい。

前記によれば、近接センサの内部においてコアに基板を固定する場合に、現物ごとの合わせ込みが多くなる。その結果、経年的な治具の劣化による歩留まりの低下、部品の型更新による歩留まりの低下等の問題が発生する。すなわち、近接センサの安定的な量産が難しいという課題がある。

特開平０９−０５５１５３号公報（１９９７年０２月２５日公開）特開２００９−０４８９０２号公報（２００９年０３月０５日公開）特開２００４−１７０３８９号公報（２００４年０６月１７日公開）

一方、コア及び基板の組み立て時にグランド（ＧＮＤ）接続を行う必要がある。そのような電気的接続のためだけでなく、半田部により組立時の基板にかかる応力をキャンセルするためにも、フレキ基板を、コアと、基板との間に挟む技術がある。

例えば、特許文献２には、近接センサにおいて、コアおよび検出コイルを含むコイル組立体と、検出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、検出コイル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（前記フレキ基板に対応する）とを備える構成が開示されている。

しかしながら、フレキ基板（例えば、特許文献２の第２プリント基板）は、電気的接続時の作業性が悪く、組立工程の自動化に対する障壁となっている。

また、特許文献２および特許文献３に記載されている構成では、コアの底面に対して基板を垂直に立てる際に、半田によって固定を行っている。この構成の場合、上記と同様に、治具の精度によって精密な軸だし設計を行うことは難しいという問題がある。また、半田での固定の場合、コアの底面に対して基板が曲がった状態で固定されるリスクもある。

本発明の一態様は、組み立て時の作業性が良好でかつ組み立て精度に優れた近接センサを提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る近接センサは、コイルを保持するコアと、近接検知回路が実装された基板と、前記コアに対して前記基板を固定する樹脂製の固定部材であって、前記コイルと前記基板に設けられた配線とを電気的に接続する導通パターンが設けられた固定部材とを備えている。

前記の構成によれば、固定部材が樹脂製であるため固定部材の設計精度を高めることができる。そして、この設計精度の高い固定部材を介してコアと基板とを接続するので、コアに対して基板を精度よく固定できる。また、固定部材が樹脂製であるため、組立時のハンドリングが容易であり、コアと基板とが曲がった状態で固定されるリスクを低減することができる。すなわち、近接センサの組立時の作業性を良好にすることができるとともに、近接センサの組立精度を向上させることができる。

また、固定部材には導通パターンが設けられているため、コイルと基板とを電気的に接続する配線を別途設ける必要がない。よって、構成の簡素化および組立工程の容易化を図ることができる。

本発明の一態様に係る近接センサにおいて、前記固定部材と前記コアとの接続、および、前記固定部材と前記基板との接続が、圧入嵌合によって行われる。

前記の構成によれば、圧入嵌合の場合、両者のサイズの誤差が多少あっても、その誤差を吸収して嵌合し、両者の接続固定を容易に実現できる。この圧入嵌合は、固定部材が樹脂であれば容易に実現できる。

本発明の一態様に係る近接センサにおいて、前記コアにおいて、前記固定部材に圧入嵌合されている部分の形状が、当該コアの中心軸に対称な形状となっている。

前記の構成によれば、コアの形成において、圧入嵌合されている部分の形状の中心位置の公差を比較的小さくすることができる。よって、コアの中心軸と固定部材の中心軸との位置合わせ誤差を小さくすることができ、精度の高い軸出しが可能となる。

本発明の一態様に係る近接センサにおいて、前記コアの前記固定部材と当接する側の面には、当該コアの中心軸を中心とする穴が形成されており、前記基板は、切り欠きが形成された端部を有し、前記固定部材は、前記穴に嵌合する突起部と、前記切り欠きに嵌合する窪み部と、を有する。

前記の構成によれば、コアと固定部材との固定、および固定部材と基板との固定を容易に精度よく実現することができる。

本発明の一態様に係る近接センサにおいて、前記導通パターンは、前記基板に設けられたグランド配線と前記コアとを接続する配線をさらに含む。

前記の構成によれば、基板と、コアとのグランドに関する電気的な接続を容易に実現することができる。

本発明の一態様に係る近接センサにおいて、前記導通パターンは、前記基板の周囲に設けられるシールド配線と前記コアとを接続する配線をさらに含む。

前記の構成によれば、シールド配線と、コアとの電気的な接続を容易に実現することができる。

本発明の一態様によれば、近接センサの組立時の作業性を良好にすることができるとともに、近接センサの組立精度を向上させることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る近接センサの構造を示す図である。本発明の実施形態１に係る近接センサの部品構成を示す図である。本発明の実施形態１に係る中間部品の形状を示す図である。本発明の実施形態１に係る近接センサにおける電気的接続を示す図である。本発明の実施形態１に係る近接センサの組立工程を示す図である。本発明の実施形態２に係る近接センサの構造を示す図である。本発明の実施形態３に係るコア及び中間部品の形状を示す図である。本発明の実施形態４に係る近接センサの構造を示す図である。本発明の実施形態５に係る近接センサの構造を示す図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、図１〜図５に基づいて、詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る近接センサ１の構造を示す図である。図１に示すように、近接センサ１は、コイル２、コア３、中間部品（固定部材）４、プリント基板（基板）５、回路パターン（導通パターン）６、シールドフィルム７、ケースコイル８、筐体９、クランプ１０、及び、ケーブル１１を備えている。

コイル２は、円周状に束になるように形成されており、プリント基板５と導通することにより磁界を発生させる。コア３は、コイル２を保持する。コア３は、コイル２を覆う位置にあってもよい。中間部品４は、コア３にプリント基板５を固定する樹脂製の固定部材であって、回路パターン６が設けられた固定部材である。

プリント基板５は、近接検知回路が実装され、コイル２に導通して電気を流す。回路パターン６は、中間部品４に設けられ、コイル２と、プリント基板５に設けられた配線とを電気的に接続する。回路パターン６は、プリント基板５に設けられたグランド配線とコア３とを接続する配線をさらに含む。回路パターン６は、プリント基板５の周囲に設けられるシールド配線とコア３とを接続する配線をさらに含む、
シールドフィルム７は、先端のランドを中間部品４のランドに導電テープ又は導電接着剤を介して固定し、接続する。シールドフィルム７は、プリント基板５の周囲に巻き付けられて、外部からのノイズ浸入を防止する。ケースコイル８は、コイル２、コア３、プリント基板５、及び、シールドフィルム７を収容する筒状のケースである。ケースコイル８は、コイル２及びコア３を外力から保護する。

筐体９は、ケースコイル８の外側に配置される。筐体９は、円筒状のケースであって、設備に取り付けるためのネジタップが切られている。クランプ１０は、樹脂製の部材であって、ケーブル１１を保持するものである。

なお、図１に示すように、コイル２と、プリント基板５のランドとの間は、半田１２により接続されて、導通する。

図２は、本実施形態に係る近接センサ１の部品構成を示す図である。図２（ａ）は、近接センサ１全体の部品構成を示す。図２（ｂ）は、近接センサ１の部品のうち、コイル２からプリント基板５までの構成を示す。

図２（ａ）に示すように、近接センサ１は、ケースコイル８、コイル２、コア３、シールドフィルム７、プリント基板５、ケーブル１１、筐体９、及び、クランプ１０に分かれている。図２（ｂ）に示すように、さらに、近接センサ１は、部品として、コイル２、コア３、中間部品４、及び、プリント基板５を備えている。

図２（ｂ）に示すように、コア３と中間部品４との固定、及び、中間部品４とプリント基板５との固定は、圧入嵌合によって行われる。コア３において、中間部品４に圧入嵌合されている部分の形状が、当該コア３の中心軸に対称な形状となっている。コア３の中間部品４と当接する側の面には、当該コア３の中心軸を中心とする穴３１が形成されている。一例として、コア３の平面の中央に円形状の穴３１が設けられる。プリント基板５は、切り欠き５１が形成された端部を有する。

コア３、及び、プリント基板５は、それぞれの中心軸を基準に設計される。そのため、コア３、及び、プリント基板５が固定された場合に、両者の中心軸同士の位置ずれはほとんどないものになる。コア３と中間部品４との固定は、圧入嵌合と、導電テープ又は導電接着剤とによって行われる。中間部品４とプリント基板５との固定は、圧入嵌合と、半田付け、導電テープ又は導電接着剤とによって行われる。

図３は、本実施形態に係る中間部品４の形状を示す図である。図３（ａ）は、中間部品４の斜視図である。図３（ｂ）は、中間部品４の正面図である。図３（ｃ）は、中間部品４の側面図である。図３（ｄ）は、中間部品４と、コア３との嵌合部分を示す図である。図３（ｅ）は、中間部品４と、プリント基板５との嵌合部分を示す図である。

図３（ａ）及び（ｃ）に示すように、中間部品４は、穴３１に嵌合する突起部４１と、切り欠き５１に嵌合する窪み部４２及び４３とを有する。

図３（ｄ）及び（ｅ）に示すように、中間部品４の突起部４１と、窪み部４２及び４３とは、樹脂製のリブを有する。このリブにより、コア３にプリント基板５を固定する場合に、中心軸出しがさらに確実に実現される。

図４は、本実施形態に係る近接センサ１における電気的接続を示す図である。図４（ａ）は、コア３と、中間部品４との電気的接続を示す図である。図４（ｂ）は、プリント基板５と、中間部品４とに電気的接続を示す図である。

樹脂表面にグランド回路の引かれた中間部品４がコア３およびプリント基板５に嵌合されることにより、コア３およびプリント基板５が中間部品４を介して導通する。図４（ａ）に示すように、コア３と、中間部品４との間は、導電テープ又は導電接着剤により導通する。図４（ｂ）に示すように、プリント基板５と、中間部品４との間は、導電テープ、導電接着剤又は半田により導通する。

図５は、本実施形態に係る近接センサ１の組立工程を示す図である。

（ステップＳ１）
コア３と、コイル２とを組み合わせる。

（ステップＳ２）
コア３の天面に導電テープを貼り付ける。導電体を両面テープで貼り付けてもよいし、導電接着剤を用いてもよい。

（ステップＳ３）
中間部品４の突起部４１をコア３の穴３１に圧入する。

（ステップＳ４）
プリント基板５を中間部品４に圧入する。

（ステップＳ５）
中間部品４及びプリント基板５に導電テープを貼り付ける。導電体を両面テープで貼り付けてもよいし、導電接着剤を用いてもよい。

（ステップＳ６）
コイル２及びプリント基板５を半田付けする。

（ステップＳ７）
シールドフィルム７をプリント基板５の周囲に巻き付けて固定する。

（ステップＳ８）
ケースコイル８に１次樹脂を入れて、コアＡＳＳＹを押し込む。

（ステップＳ９）
１次樹脂を硬化させる。

（ステップＳ１０）
プリント基板５の端部にケーブル１１を半田付けする。

（ステップＳ１１）
１次ＡＳＳＹに筐体９を圧入する。

（ステップＳ１２）
クランプ１０を圧入する。

（ステップＳ１３）
２次樹脂を注入する。

（ステップＳ１４）
２次樹脂を硬化させる。

なお、ステップＳ３と、ステップＳ４及びＳ５との順序を入れ替えてもよい。ステップＳ６をステップＳ４の次に行ってもよい。ステップＳ１０と、ステップＳ１１との順序を入れ替えてもよい。

前記の構成によれば、中間部品４が樹脂製であるため中間部品４の設計精度を高めることができる。そして、この設計精度の高い中間部品４を介してコア３とプリント基板５とを接続するので、コア３に対してプリント基板５を精度よく固定できる。また、中間部品４が樹脂製であるため、組立時のハンドリングが容易であり、コア３とプリント基板５とが曲がった状態で固定されるリスクを低減することができる。すなわち、近接センサ１の組立時の作業性を良好にすることができるとともに、近接センサ１の組立精度を向上させることができる。

また、中間部品４には回路パターン６が設けられているため、コイル２とプリント基板５とを電気的に接続する配線を別途設ける必要がない。よって、構成の簡素化および組立工程の容易化を図ることができる。

次に、圧入嵌合の場合、コア３及びプリント基板５のサイズの誤差が多少あっても、その誤差を吸収して嵌合し、コア３及びプリント基板５の接続固定を容易に実現できる。この圧入嵌合は、中間部品４が樹脂であれば容易に実現できる。また、コア３の形成において、圧入嵌合されている部分の形状の中心位置の公差を比較的小さくすることができる。よって、コア３の中心軸と中間部品４の中心軸との位置合わせ誤差を小さくすることができ、精度の高い軸出しが可能となる。

さらに、前記の構成によれば、コア３と中間部品４との固定、および中間部品４とプリント基板５との固定を容易に精度よく実現することができる。次に、プリント基板５と、コア３とのグランドに関する電気的な接続を容易に実現することができる。また、シールド配線と、コア３との電気的な接続を容易に実現することができる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図６は、本実施形態に係る近接センサ１の構造を示す図である。図６に示すように、プリント基板５の下に部品１３が実装されている。実装高さは、プリント基板５の中心線から部品１３の最頂点までの垂直距離である。中間部品高さは、プリント基板５の中心線（すなわち、中間部品４の中心線）から中間部品４の円周までの垂直距離である。図６に示すように、中間部品高さは、実装高さよりも大きい。

前記の構成によれば、中間部品高さが実装高さよりも大きいので、シールドフィルム７をプリント基板５の周囲に巻き付ける際の干渉がなくなるため、組立のばらつきを抑制することができる。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図７は、本実施形態に係るコア３及び中間部品４の形状を示す図である。図７に示すように、コア３の穴３１、及び、中間部品４の突起部４１が台形の形状になっている。穴３１及び突起部４１の形状は、台形に限らず、多角形であってもよいし、楕円形であってもよい。

前記の構成によれば、コア３と、中間部品４との嵌合部分が多角形、又は、楕円形であるので、コア３、及び、プリント基板５に対する回転方向の位置決めが可能になる。

〔実施形態４〕
本発明の実施形態４について、図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図８は、本実施形態に係る近接センサ１の構造を示す図である。図８（ａ）は、導電テープ、導電接着剤又は半田の位置を示す。図８（ｂ）は、樹脂部材による絶縁距離を示す。

図８（ａ）に示すように、中間部品４と、プリント基板５との間の電気的接続は、任意の箇所で可能であり、例えば、プリント基板５の先端中央において導電テープ、導電接着剤又は半田を用いて行ってもよい。

図８（ｂ）に示すように、プリント基板５は、樹脂部材によりプリント基板５の両側面を保持することにより固定される。また、プリント基板５の側面に、所定のサイズを有する樹脂部材を設ける。プリント基板５の周囲には、シールドフィルム７が覆われ、さらに金属製の筐体９が覆われる。

前記の構成によれば、プリント基板５の側面と、プリント基板５の周囲を覆う金属製の筐体９との間に、樹脂部材による絶縁距離を確保するので、耐電圧性能を上げることができ、そのため、内部の樹脂を不要とすることができる。

〔実施形態５〕
本発明の実施形態５について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図９は、本実施形態に係る近接センサ１の構造を示す図である。図９に示すように、ケースコイル８の記載はなく、ケースコイルは筐体９と一体化されている。

この場合、図５の、ステップＳ８〜Ｓ１０は、筐体９の内部で行われる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１近接センサ
２コイル
３コア
４中間部品（固定部材）
５プリント基板（基板）
６回路パターン（導通パターン）
３１穴
４１突起部
４２、４３窪み部
５１切り欠き

Claims

コイルを保持するコアと、
近接検知回路が実装された基板と、
前記コアに対して前記基板を固定する樹脂製の固定部材であって、前記コイルと前記基板に設けられた配線とを電気的に接続する導通パターンが設けられた固定部材と
を備えていることを特徴とする近接センサ。
前記固定部材と前記コアとの接続、および、前記固定部材と前記基板との接続が、圧入嵌合によって行われることを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。
前記コアにおいて、前記固定部材に圧入嵌合されている部分の形状が、当該コアの中心軸に対称な形状となっていることを特徴とする請求項２に記載の近接センサ。
前記コアの前記固定部材と当接する側の面には、当該コアの中心軸を中心とする穴が形成されており、
前記基板は、切り欠きが形成された端部を有し、
前記固定部材は、
前記穴に嵌合する突起部と、
前記切り欠きに嵌合する窪み部と、
を有する、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の近接センサ。
前記導通パターンは、前記基板に設けられたグランド配線と前記コアとを接続する配線をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の近接センサ。
前記導通パターンは、前記基板の周囲に設けられるシールド配線と前記コアとを接続する配線をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の近接センサ。