JP2905803B2 - 近接センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、近接センサに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、物体の接近に伴なって変化する静
電容量の値に基づいて、積分回路を用いることにより、
物体の接近を検出する近接センサが、しばしば利用され
ている。この静電容量形近接センサは、一般に図４に示
すような構成を採用していた。

【０００３】図４を具体的に説明すると、樹脂ケース１
０１の底部１０１Ａに配置された検出用電極１０２は、
リード線１０３により制御回路部を有する回路基板１０
４とハンダ接続され、回路基板１０４は、樹脂ケース１
０１内部に設けられた固定用ボス部（図示せず。）によ
り位置決めされ固定されている。そして、回路基板１０
４を囲むように検出用電極１０２と対向配置することに
より容量成分を形成する対向電極を兼ねるシールド板１
０５が設けてあり、回路基板１０４とシールド板１０５
の間には絶縁性シート材１０６が配置されている。ま
た、回路基板１０４への電源供給および検出状態を出力
するためのケーブル１０７の先端が、樹脂ケース１０１
に嵌挿され、回路基板１０４にハンダ接続されている。
さらに、シールド板１０５上には、近接センサの検出領
域を設定するための抵抗１０８が設けてあり、回路基板
１０４へリード１０８Ａを介してハンダ付けしてある。
樹脂ケース１０１内には、周囲の温湿度変化に対して検
出出力を安定化させるために、その底部１０１Ａから回
路基板１０４の下面までを発泡性樹脂１０９で充填して
あり、また、耐油性および耐水性を確保するために回路
基板１０４の下面から樹脂ケース１０１の上面１０１Ｂ
までは非発泡性樹脂１１０が充填してある。

【０００４】ここで、抵抗１０８の役割について詳述す
る。上記のように底部１０１Ａから回路基板１０４の下
面までの領域に発泡性樹脂１０９を充填する前と後と
で、検出用電極１０２と対向電極を兼ねるシールド板１
０５の間の静電容量が変動してしまい、予め回路基板１
０４で設定した検出領域と実際の検出領域がずれてしま
う。この検出領域のずれを補正するために、すなわち発
泡性樹脂１０９の充填により変化した静電容量の値を補
正するために抵抗１０８を適宜選択して、このずれを補
正するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
シールド板は鉄や黄銅等を用いて形成しているので、こ
れを製造する際、複雑な曲げ加工を必要とし、製造が困
難であった。

【０００６】また、シールド板の板厚が比較的薄いため
自動組立が難しく、変形させないように注意しなければ
ならないため組立能率が悪かった。

【０００７】さらに、例えばシールド板１０５として図
５に示したような箱型に加工する場合、その角に隙間５
０１が生じてしまうため、完全なシールド効果を得るこ
とができず、これによりノイズが侵入するため近接セン
サの動作が不安定になってしまうという問題点を有して
いた。

【０００８】本発明の目的は、複雑な製造工程を必要と
せず、しかも正確な検出が行なえる近接センサを提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ケース底面に
検出電極を設けてあり、このケース内に回路基板を収納
した近接センサにおいて、上記ケースは底面のみ絶縁性
材で形成してあり側面および上面は導電性樹脂によって
形成してあり、上記導電性樹脂は上記検出電極の対向電
極を構成する。

【００１０】ケース底面に検出電極を設けてあり、この
ケース内に回路基板を収納した近接センサにおいて、上
記ケースは、底面のみ絶縁性材で形成してあり、側面お
よび上面は導電性材によって形成してあり、上記導電性
材は、上記検出電極の対向電極を構成する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面に示した一実施例を参照
して具体的に説明する。

【００１２】図１において、１は絶縁性ケースで、本例
ではプラスチックで構成してあり、その底部１ａには、
断面コの字形状の検出電極２の検出面２ａが固定されて
おり、検出電極２の足部２ｂが、種々の回路３を備えて
いる回路基板４とハンダ付けされ、電気的に接続してあ
る。１ｂはケース１と一体形成した室画定部で、ケース
側壁から一定の間隙をもってケース１の全域にわたって
形成してある。回路基板４の図面上側の面にはシール部
材５が設けてある。本例では、シール部材５としてゴム
で形成された環状の形状のものを用いており、環内部の
領域５ａを抵抗固定領域として画定している。領域５ａ
には、検出領域を補正するためのチップ抵抗６が設けて
ある。チップ抵抗６は、検出電極２と後述する導電性樹
脂７（対向電極を構成する。）とで形成される容量成分
と抵抗（図示せず。）とによって形成される積分回路に
接続してあり、後述する非発泡性樹脂８の充填により変
動する検出電極２と導電性樹脂７とで形成する容量成分
の静電容量の変化に応じて変わる時定数を補正する。な
お、本例における物体の検出方法は、所定の時定数を有
する積分回路（図示せず。）と、検出電極２と導電性樹
脂７とで形成される容量成分を有し物体の近接によって
時定数が変動する積分回路とに共通のパルスを入力し、
このパルスの遅延時間の差の大きさによって、人体等の
物体の近接を検出するものである。このように回路基板
４に直接チップ抵抗６を設けてあるので、ノイズの乗り
やすいリードを無くすことができるとともに、構成の小
形化、薄型化が図れる。ケース１の室画定部１ｂの内側
で、底部１ａから回路基板４の上面までの間の領域に
は、絶縁性の非発泡性樹脂８（本例では、エポキシ樹脂
を用いる。）が充填されている。導電性樹脂７は、ケー
ス側壁と室画定部１ｂとの間の領域と回路基板４の上お
よびシール部材５の外周に充填してあり、検出電極２の
対向電極およびケースの上面を構成する。このように、
絶縁性の非発泡性樹脂８が充填されていることにより、
周囲の温湿度変化に対して検出出力を安定化させること
ができる。そして、非発泡性樹脂８は気体を含んでいな
いので、すなわち、誘電率が一定なので、これを充填す
ることによる検出電極２の検出領域のずれは、充填する
形状が同一であれば、ほぼ同一の値に安定する。よっ
て、非発泡性樹脂８の充填によりずれた検出領域を補正
するためのチップ抵抗６を従来のように多種類準備して
おく必要がなくなり、組立の際のコストダウンが図れ
る。９は導電用ピンで、回路基板４と導電性樹脂７との
導通を取っている。１０は蓋で、シール部材５が画定す
る領域５ａを覆うようにシール部材５に嵌挿させてあ
る。１１はケーブルで、リード１１ａが回路基板４にハ
ンダ付けされており、回路基板４に設けてある種々の回
路３に電源を供給するとともに、センサが人物等の物体
の近接を検出した際に、その検出信号を出力する。１２
は絶縁性樹脂（本例では、エポキシ樹脂を用いる。）
で、回路基板４とリード１１ａとの接続部分を封止す
る。

【００１３】このように、導電性樹脂７が対向電極を構
成しているので、従来必要であった黄銅等によって形成
される対向電極を省略できるので構成の簡略化が図れ
る。さらに、回路基板４を囲むように導電性樹脂７を充
填しているので、従来使用していたシールド板よりも高
いシールド効果を得ることができ、ノイズによる誤動作
を軽減できる。

【００１４】次に、図１に示した近接センサの製造方法
について説明する。

【００１５】検出電極２の足部２ｂを回路基板４の種々
の回路３が実装してある面側にハンダ接続し、検出電極
２と種々の回路３とを電気的に接続する。

【００１６】電気的に接続してある検出電極２と回路基
板４とをケース１に組み込み固定する。この際、ケース
１の底部１ａと検出電極２の検出面２ａとが密接するよ
うに配置する。なお、回路基板４の検出電極２と対向す
る面の反対側には、導電用ピン９が突出するように設け
てある。

【００１７】リード１１ａを回路基板４に接続し、その
接続部分を絶縁性樹脂１２で封止する。

【００１８】ケース１の室画定部１ｂの内側で、底部１
ａから回路基板４の上面までの間の領域に非発泡性樹脂
８を充填する。

【００１９】非発泡性樹脂８が固まった段階で、回路基
板４の検出電極２と対向する面の反対側にシール部材５
を配置する。

【００２０】ケース側壁と室画定部１ｂとの間の領域お
よび、回路基板４と非発泡性樹脂８とシール部材５の外
壁で画定される部分に導電性樹脂７を充填し、この導電
性樹脂７により対向電極を形成する。このとき、導電性
樹脂７と回路基板４とは、導電用ピン９により導通す
る。

【００２１】導電性樹脂７の充填が終了すると、非発泡
性樹脂８の充填によって確定した検出電極２と導電性樹
脂７との間の静電容量に応じた抵抗値を有するチップ抵
抗６を領域５ａに設け、検出領域の設定を行なう。

【００２２】チップ抵抗６の設置が終了すると、シール
部材５に蓋１０を嵌挿する。

【００２３】このように、導電性樹脂７で対向電極を形
成するようにしたので、導電性樹脂を充填するという１
つの工程で、対向電極の形成とセンサの保護層（ケース
上面）の形成を行なえるので、製造工程の簡略化が図れ
る。

【００２４】上記の例では、検出電極２から回路基板４
の上面までを絶縁性の非発泡性樹脂８で充填して温湿度
変化による検出領域のずれを解消するようにしたが、絶
縁性非発泡性樹脂を充填せずに検出電極２から回路基板
４までの領域を完全に密閉することにより、温湿度変化
による検出領域のずれを解消する例を図２に基づいて説
明する。

【００２５】同図において、１３はシール部材で、ゴム
等で構成され、圧着部１３ａと領域画定部１３ｂとから
なり、環状の形状を有しており、環内部の領域１３ｃを
抵抗画定領域として画定している。１４は封止部で、本
例ではプラスチックで構成され、図示してあるようにシ
ール部材１３の領域画定部１３ｂの外面と同一形状を有
する窓部１４ａとケーブル１１のリード１１ａ用の穴部
１４ｂおよび導電用ピン９用のピン用穴部１４ｃを有
し、ケース１の室画定部１ｂの端部と接合し、かつシー
ル部材１３の圧着部１３ａの上面と接合し、かつその窓
部１４ａがシール部材１３の領域画定部１３ｂと接合す
るように配置し固定する。導電用ピン９は、封止部１４
に設けてあるピン用穴部１４ｃを通って突出する状態と
なる。なお、図１と同一番号のものは、同一のものとす
る。

【００２６】次に、図２に示した近接センサの製造方法
を説明する。

【００２７】先の実施例と同様に、検出電極２の足部２
ｂを回路基板４の種々の回路３が実装してある面側にハ
ンダ接続し、検出電極２と種々の回路３とを電気的に接
続し、ケース１の底部１ａと検出電極２の検出面２ａと
が密接するように配置する。なお、回路基板４の検出電
極２と対向する面とは反対側の面側には、導電用ピン９
が突出するように取り付けてある。

【００２８】回路基板４の検出電極２と対向する面とは
反対側の面上に、チップ抵抗６を実装する領域１３ｃを
画定するシール部材１３を配置する。

【００２９】封止部１４を、その窓部１４ａがシール部
材１３に、穴部１４ｃが導通用ピン９にそれぞれ嵌合す
るようにケース１の室画定部１ｂの端部に載置する。

【００３０】リード１１ａを穴部１４ｂを介して回路基
板４に接続し、穴部１４ｂを絶縁性樹脂１２で覆う。よ
って、封止部１４と室画定部１ｂとシール部材１３と回
路基板４とで形成される室内１５は密閉状態となる。

【００３１】ケース１と室画定部１ｂと封止部１４とシ
ール部材１３とで画定された領域に導電性樹脂７を充填
し、この導電性樹脂７により対向電極を形成する。

【００３２】回路基板４のシール部材１３で画定された
領域１３ｃに検出領域を補正するチップ抵抗６を取り付
けた後、窓部１４ａに蓋１０を被せる。

【００３３】このように、導電性樹脂７で対向電極を形
成するようにするので、上記と同様の効果に加えて、導
電性樹脂を充填するという１つの工程で、対向電極の形
成とセンサの保護層（ケース上面）の形成を行なえるの
で、製造工程の簡略化が図れる。

【００３４】次に、対向電極を導電性樹脂で形成せず
に、ケースの一部に導電性の材料を用い、このケースの
導電性部分により、検出電極の対向電極を構成する例を
説明する。

【００３５】図３において、１６は導電性ケースで、導
電性樹脂で予め形成してあり、ケーブルガイド部１６ａ
とチップ抵抗６を取り付けるための窓部１６ｂを備えて
いる。１７はセンサの検出面を構成する導電性ケース１
６の蓋で、絶縁性部材により形成してある。１８はシー
ル部材で、導電性弾性部材からなり、導電性ケース１６
の窓部１６ｂの形状に応じた環状のものを用いており、
回路基板４と導電性ケース１６との間に配置してあり回
路基板４と導電性ケース１６との導通を取り、環内部の
領域１８ａを抵抗固定領域として画定している。なお、
同図において図１、２と同一番号のものは同一のものと
する。

【００３６】この場合も、先の例と同様に、従来必要で
あった黄銅等によって形成される対向電極を省略できる
ので構成の簡略化が図れる。

【００３７】次に、図３に示した近接センサの製造方法
について説明する。

【００３８】検出電極２の足部２ｂを回路基板４の種々
の回路３が実装してある面側にハンダ接続し、検出電極
２と種々の回路３とを電気的に接続する。

【００３９】ケーブル１１を導電性ケース１６のケーブ
ルガイド部１６ａから導電性ケース１６内に挿入し、リ
ード１１ａを回路基板４の検出電極２と対向する面の反
対側にハンダ接続する。

【００４０】回路基板４のリード１１ａがハンダ接続し
てある面側にシール部材１８を設置する。

【００４１】シール部材１８で画定される領域１８ａの
上に導電性ケース１６の窓部１６ｂが位置するように導
電性ケース１６とシール部材１８とを接続する。導電性
ケース１６と回路基板４とは、シール部材１８により導
通する。

【００４２】導電性ケース１６とケーブル１１とシール
部材１８と回路基板４とで画定された領域のうち検出電
極２の上面まで非発泡性樹脂８を充填する。

【００４３】非発泡性樹脂８が固まった段階で、蓋１７
を導電性ケース１６に接着や溶着により固定する。この
際、検出電極２の検出面２ａが蓋１７に接合することが
望ましい。

【００４４】窓部１６ｂから回路基板４にチップ抵抗６
を取り付けた後、窓部１６ｂに蓋１０を被せる。

【００４５】このように、対向電極を予め導電性樹脂で
形成しておき、これによりケースも兼ねる構成となるの
で、構成の簡略化が図れる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、従来必要であった黄銅
等によって形成される対向電極を省略できるので構成の
簡略化が図れる。

【００４７】ケースの上面を除いて絶縁性材にて形成
し、上面およびケースの側面内側を導電性樹脂にて形成
することにより、回路基板に関して高いシールド性を得
ることができ、ノイズによる誤操作を軽減できる。

【００４８】ケースを底面のみ絶縁性部材で形成し、側
面および上面は導電性材によって形成することにより、
ケースそのものが対向電極を構成し、構成の簡略化が図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示した断面図。

【図２】本発明の他の実施例を示した断面図。

【図３】本発明のさらに他の実施例を示した断面図。

【図４】従来の近接センサの構成を示した説明図。

【図５】図４の要部詳細図。

【符号の説明】

１ ケース ２ 検出電極 ４ 回路基板 ７ 導電性部材、導電性樹脂、対向電極 １６ 導電性部材、導電性材、対向電極 １７ 絶縁性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01H 36/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース底面に検出電極を設けてあり、こ
   のケース内に回路基板を収納した近接センサにおいて、 上記ケースは、底面のみ絶縁性材で形成してあり、側面
   および上面は導電性樹脂によって形成してあり、 上記導電性樹脂は、上記検出電極 の対向電極を構成する
   ことを特徴とする近接センサ。
2. 【請求項２】 ケース底面に検出電極を設けてあり、こ
   のケース内に回路基板を収納した近接センサにおいて、 上記ケースは、底面のみ絶縁性材で形成してあり、側面
   および上面は導電性材によって形成してあり、 上記導電性材は、上記検出電極の対向電極を構成する こ
   とを特徴とする近接センサ。