JP3966445B2

JP3966445B2 - 近接センサ

Info

Publication number: JP3966445B2
Application number: JP2001024509A
Authority: JP
Inventors: 尚鈴木; 洋介深川; 宏治關
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP2002225072A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出コイルを巻回したコアと共にセンサ構成部品を一体に樹脂封止した一次成形体を、その外殻をなす樹脂製の二次成形体にて覆った構造の近接センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、近接センサ等の小型化、耐環境性向上等を確保するためのセンサパッケージとして、筺体内に構成部品を組み込んだ後、筺体内に液状の熱硬化性樹脂を流し込んで加熱硬化させる、所謂ポッティングという封止方法が用いられている。図１３は、このポッティングによる近接センサの一例を示し、近接センサ１は、樹脂部材により形成された箱状のハウジング２内に検出コイル３を巻回したコア４、電子回路部品５、作動表示灯６等を実装した回路基板７を収納してコア４の検出端面４ａをハウジング２の底部２ａの内面２ｂに位置決め当接し、樹脂部材８を充填して構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ポッティングには次のような問題点がある。（１）気泡を巻き込まないように筺体内に熱硬化性樹脂を流し込む工程及び加熱硬化させる工程に時間がかかる。（２）熱硬化性樹脂は、熱可塑性樹脂に比べて種類が少ないので、仕様に最適な性能を持つ樹脂を選択できるとは限らない。
【０００４】
そこで、この問題を解決すべく、近接センサの構成部品を金型内に設置し溶融させた熱可塑性樹脂を射出して一体化する、所謂インサート成形を試みたが、次の問題点があることがわかった。即ち、上記近接センサ１のハウジング２は、検出コイル３及びコア４を保護するもので、コア４が傾かないようにハウジング２の底部２ａに平行に保たれていれば、底部２ａの板厚が計測原理上の誤差要因にはならないが、製品の仕様上、センサ動作距離をハウジング２の下面２ｃからの距離で表示する必要がある。このため、ハウジング２の底部２ａの板厚がばらつくと、たとえ内蔵されるセンサユニットの性能にバラツキが無くとも、下面２ｃからのセンサ動作距離がばらついてしまう。従って、底部２ａの板厚の精度を確保することが必要である。これは、上記高周波タイプの近接センサの他、ホール素子タイプやリードスイッチタイプ等の近接センサについても同様である。
【０００５】
しかしながら、箱状を成すハウジングの底部の板厚を薄く例えば、０.５ｍｍ程度に精度よく成形することは困難であり、ハウジングを小型化するにつれて益々困難となり、センサを更に小型化して距離精度を確保することが困難であるという問題がある。
これは、金型内に流れ込む溶融樹脂により構成部品が力を受けて撓み、その結果として検出コイル３及びコア４が僅かに変位してしまうためである。この変位の状態は、成形毎にばらつくので、得られた製品にバラツキが発生してしまい量産に適さなかった。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成でコアのセンサ面からの距離精度を確保することができ、且つ小型化を図ることができる近接センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に係る近接センサは、検出コイルを巻回したコアを基準面に位置付けて該コアと共にセンサ構成部品を一体に樹脂封止した一次成形体と、金型を用いた樹脂の射出成形により少なくとも前記コアのセンサ面を覆って前記一次成形体の外殻をなして設けられる二次成形体とを備えたものであって、特に前記一次成形体に、前記コアのセンサ面からの高さがそれぞれ等しく、前記二次成形体の射出成形に用いられる金型の壁面にその先端部を当接させて該金型の壁面と前記基準面との間に前記樹脂が注入される所定の厚みの空間を形成する複数の突起を設けたことを特徴としている。
【０００８】
これにより、二次成形体の前記コアのセンサ面を覆って設けられる部位の厚みを正確に規定することができる。
ちなみに二次成形体の前記コアのセンサ面を覆う部位は、請求項２に記載するように前記コアのセンサ面を液密に封止すると共に、該センサ面から外殻表面までの距離を正確に保つ役割を担うものである。
【０００９】
また前記一次成形体としては、内蔵部品を液密に封止すると共に、内蔵部品との膨張率の違いによる応力を緩和し得る弾性係数の小さい柔らかい樹脂を用い、前記二次成形体としては、外殻としての強度とその寸法精度を確保し得る弾性係数の大きい硬い樹脂を用いることが望ましい。
【００１０】
これにより、成形物体により形成され封止される近接センサ等の電気部品或いは電子部品が液密に保護される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る成型物体の第１の実施形態を示す近接センサの斜視図、図２は図１に示す近接センサの一次成形体の斜視図、図３は、図２に示す近接センサの一次成形体を覆う二次成形体の斜視図である。尚、図３に示す二次成形体は、形状を判り易くするために図１に示す近接センサにおいて図２に示す一次成形体を取り除いた状態を示している。
【００１２】
図１乃至図３に示すように近接センサ（樹脂成形体）１０は、近接センサ本体としての一次成形体（樹脂成形体）１１、この一次成形体１１を覆う外殻としての二次成形体（樹脂成形体）１２及び電線１３から成る。一次成形体１１は、図４に示すように回路基板２０は、電気部品や電子部品としての検出コイルを巻回したコア２１、発光素子（ＬＥＤ）２２及び他の回路素子２４等が実装されてインサートされている。電線１３は、被覆材１４の端末から引き出された心線１５〜１７の端末が回路基板２０に接続されている（図６）。
【００１３】
回路基板２０及び電線１３の端末は、一次成形用の金型（図示せず）に収納されて一次成形樹脂２５が充填される。成形樹脂２５は、回路基板２０、コア２１、発光素子２２、及び他の回路素子２４間の隙間に充填されてこれらを一体的にモールドする。これにより、一次成形体１１が成形される。
図２に示すように略直方体形状をなし、回路基板２０の後方に上面１１ａと後部下面１１ｂ'を貫通してネジ取付孔（段差孔）１１ｃが設けられており、更に、二次成形体との密着性の向上及び基板の変形等を防止するために上面１１ａから回路基板２０までテーパ孔１１ｄ（図４）が複数設けられ、両側面の前、後に夫々溝１１ｅ、１１ｆが、前面中央に溝１１ｇが設けられている。溝１１ｇの下端は、前部下面１１ｂに連設されている（図４）。
【００１４】
図４に示すように一次成形体１１の前部下面１１ｂは、回路基板２０に固定されているコア２１の端面（検出面）２１ａと同一面とされ、当該前部下面１１ｂに連設する後部下面１１ｂ'は、前部下面１１ｂから所定の高さｔに設定されている。この前部下面１１ｂは、基準面とされる（以下「基準面１１ｂ」という）。基準面１１ｂの前端近傍の左右両側に円柱形状の突起１１ｉ、１１ｉが突設されており、その高さは、基準面１１ｂから前記所定の高さｔに設定されている。これらの突起１１ｉは、基端から先端方向に僅かに縮径するテーパ面とされて、前記金型の抜き勾配とされると共に先端の面積を小さくされている。また、基準面１１ｂと後部下面１１ｂ'との連設部は、基準面１１ｂから後部下面１１ｂ'方向に僅かに傾斜するテーパ面とされ、前記金型の抜き勾配とされている。
【００１５】
一次成形体１１を形成する樹脂は、内蔵される回路基板２０及び当該回路基板２０に実装されている前記種々の回路部品や電線１３の端末等を封止して液密に保護すると共に回路基板２０との線膨張率の違いによる応力を緩和するために、弾性係数が小さく柔らかい樹脂（例えば、熱可塑性エラストマ系樹脂）が使用されている。また、内蔵された発光素子２２の光を透過させて外部から視認可能とするために半透明の樹脂が使用されている。
【００１６】
次に、一次成形体１１を二次成形用の金型（図示せず）に収納し、両側部の溝１１ｅ、１１ｆ、前面の溝１１ｇに対向して設けられた各ゲートから二次成形用の溶融した樹脂２６を加圧注入して二次成形体１２を成形する。この二次成形樹脂２６は、一次成形体１１を保護する外殻としての強度を確保し、且つ寸法精度を得るために弾性係数が大きく硬い樹脂（例えば、ＰＢＴ、ＡＢＳ樹脂等）が使用される。
【００１７】
図３、図７及び図８に示すように二次成形体１２は、一次成形体１１の上面１１ａを保護する上板１２ａ、基準面１１ｂと各突起１１ｉとの間に生じさせた空間に充填されコア２１の端面２１ａを保護する下板１２ｂ、ねじ取付孔１１ｃの内周面及びネジ頭部と当接する段差面を覆うネジ取付補強部１２ｃ、上面１１ａの各孔１１ｄに充填されて回路基板２０の反り等の変形を防止する突起部１２ｄ、両側部の溝１１ｅに充填されて上板１２ａと下板１２ｂとを連設すると共に前側部の一部を保護する補強部を兼ねた連設部１２ｅ、両側部の溝１１ｆに充填されて後側部の一部を保護する補強部１２ｆ、前面の溝１１ｅに充填されて前面の一部を保護する補強部１２ｇ、及び電線１３の端末を覆う保護部１２ｊ等からなる。
【００１８】
一次成形体１１の前部下面１１ｂの各突起１１ｉは、上面１１ａの前部に充填される樹脂による前部の変形を防止して、前部下面１１ｂと金型との間の前記空間を所定の間隔ｔに保持する。即ち、溶融樹脂が金型内に流れ込むときに、最初に大きい空間に流れ込もうとする性質を持つので、まず、上面１１ａと図示しない金型壁面とが形成する比較的大きい空間に流れ込む。このとき前面下部１１ｂと図示しない金型壁面とが形成する比較的小さな空間には溶融樹脂が未だ流れ込んでおらず、一次成形体１１は上面１１ａから下面１１ｂに向けて溶融樹脂からの力を受ける。このとき各突起１１ｉが図示しない金型壁面に当接して一次成形体１１の前部を支えるので、一次成形体が撓むことがなく、従って、基準面である下面１１ｂが下方に変位することがない。そして、やや遅れて溶融樹脂が下面１１ｂに到着しこの空間を充填した後、溶融樹脂の熱量が金型へ移行して温度の低下と共に固まる。
【００１９】
そして、平板状成形物体としての二次成形体１２の下板１２ｂは、一次成形体１１の基準面１１ｂに密着成形され、左、右の突起１１ｉ、１１ｉにより板厚が所定の高さ（肉厚）ｔに正確に成形されて下面が後部下面１１ｂ'と面一をなしている。これにより、コア２１の端面（検出面）２１ａから下板１２ｂの下面までの距離が前記所定の高さｔに精度よく設定され（図７）、近接センサ１０の動作距離のバラツキが抑えられる。また、下板１２ｂは、基準面１１ｂに密着成形されることでシール性が確保され、コア２１の端面２１ａが液密に封止される。
【００２０】
また、図７、図８に示すようにネジ取付孔１１ｃの内周面及び段差面を二次成形体の樹脂で覆うことにより強度が確保され、ネジ等で取り付ける際に近接センサ１０の変形や破損等が防止されと共に、電線１３の心線１５〜１７も保護される。
図９及び図１０に示す第２の実施形態では、一次成形体１１の基準面１１ｂの先端左右隅部に第１の実施形態の円柱状突起１１ｉに代えて底面視四分円形状の突起１１ｊ、１１ｊを、当該基準面１１ｂから所定の高さｔに突設させて設けた構成としたものである。これらの突起１１ｊも金型の抜き勾配が設けられている。他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００２１】
図１１及び図１２に示す第３の実施形態では、一次成形体１１の基準面１１ｂに第１の実施形態の円柱状突起１１ｉに代えてコア２１の端面２１ａの中央を左右（基準面の幅方向）に横切るように所定の高さｔの凸条１１ｋを設けた構成としたものである。この凸条１１ｋも両側に金型の抜き勾配が設けられている。他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る近接センサは、検出コイルを巻回したコアを基準面に位置付けて上記コアと共にセンサ構成部品を一体に樹脂封止した一次成形体に、上記センサ面から所定高さの突起を一体に設け、前記センサ面と突起の先端が当設する金型の壁面との間に生じた空間に成形樹脂を注入して、前記所定高さの平板状成形物体を前記成形物体に射出成形することにより、簡単な構成で前記センサ面に密着した平板状の成形物体を前記基準面から所定の高さ（板厚）に精度よく容易に成形することができる。
【００２３】
請求項２に係る近接センサは、成形樹脂により形成される平板状成形物体が近接センサの検出体から検出面までの距離をなすことで、近接センサの前記平板状成形物体の表面から基準面に位置する検出面までのセンサ動作距離を所定距離に正確に確保することが可能となる。また、近接センサの更なる小型化を図ることが可能となる。
【００２４】
請求項３に係る近接センサによれば、前記一次成形体として、内蔵部品を液密に封止すると共に、内蔵部品との膨張率の違いによる応力を緩和し得る弾性係数の小さい柔らかい樹脂を用い、前記二次成形体として、外殻としての強度とその寸法精度を確保し得る弾性係数の大きい硬い樹脂を用いるので、センサ本体およびセンサ構成部品を効果的に保護すると共にそのシール性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る成形物体の第１の実施形態を示し、近接センサの斜視図である。
【図２】図１に示す近接センサの一次成形体の斜視図である。
【図３】図２に示す近接センサの一次成形体を覆う二次成形体の斜視図で、図１に示す近接センサにおいて図２に示す一次成形体を取り除いた状態を示す。
【図４】図２に示す一次成形体の矢線IV−IVに沿う断面図である。
【図５】図４に示す一次成形体の底面図である。
【図６】図４に示す一次成形体の矢線VI−VIに沿う断面図である。
【図７】図１に示す近接センサの矢線VII−VIIに沿う断面図である。
【図８】図７に示す近接センサの矢線VIII−VIIIに沿う断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態を示す近接センサの一次成形体の要部断面図である。
【図１０】図９の底面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態を示す近接センサの一次成形体の要部断面図である。
【図１２】図１１の底面図である。
【図１３】従来の近接センサの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０近接センサ（成形物体）
１１一次成形体（樹脂成形体）
１１ａ上面
１１ｂ前部下面（基準面）
１１ｂ後部下面
１１ｉ、１１ｊ、１１ｋ突起
１２二次成形体（樹脂成形体）
１２ａ上板
１２ｂ下板（平板状成形物体）
１３電線
２０回路基板
２１コア
２１ａコア端面（検出面）

Claims

検出コイルを巻回したコアを基準面に位置付けて上記コアと共にセンサ構成部品を一体に樹脂封止した一次成形体と、金型を用いた樹脂の射出成形により少なくとも前記コアのセンサ面を覆って前記一次成形体の外殻をなして設けられる二次成形体とを備えた近接センサであって、
前記一次成形体は、前記コアのセンサ面からの高さがそれぞれ等しく、前記二次成形体の射出成形に用いられる金型の壁面にその先端部を当接させて該金型の壁面と前記センサ面との間に前記樹脂が注入される所定の厚みの空間を形成する複数の突起を備えることを特徴とする近接センサ。
前記二次成形体の前記コアのセンサ面を覆う部位は、前記センサ面を液密に封止すると共に、該センサ面から外殻表面までの距離を正確に保つ役割を担う平板状の部位からなる請求項１に記載の近接センサ。
前記一次成形体は、内蔵部品を液密に封止すると共に、内蔵部品との膨張率の違いによる応力を緩和し得る弾性係数の小さい柔らかい樹脂からなり、前記二次成形体は、外殻としての強度とその寸法精度を確保し得る弾性係数の大きい硬い樹脂からなる請求項１に記載の近接センサ。