JPH0231713Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、静電容量形近接スイツチに関し、
特に、検出感度が高くかつ安定になるように改良
した静電容量形近接スイツチに関する。

静電容量形近接スイツチは、検出用電極が大地
との間に有している静電容量が、物体等の接近に
よつて変化することにより回路を動作させること
を動作原理とするもので、非磁性金属の検出距離
および金属以外の物体の検出の点で有利なためし
ばしば利用される。

第１図は、従来の静電容量形近接スイツチの縦
断面図である。この図に示すように、有底円筒形
樹脂ケース１の底部に銅箔２１を有するプリント
基板からなる検出用電極２を配置し、回路部４が
実装されたプリント基板５と前記検出用電極２お
よびケーブル６とを電気的に接続してこのプリン
ト基板５をケース１内部に収めた後、これら回路
部４等を振動・衝撃等から保護し、かつシール性
を保持するためエポキシ等の樹脂７を充填する。
その後蓋兼用ケーブル押え部材８がケース１に被
着される。

ところで、検出用電極２の周辺にまで樹脂７が
充填されると、この検出用電極の２の誘電体検出
という機能からも、検出変化率が低下し、安定に
（特に周囲温度変化に対し）微少容量変化を検出
することが困難となる。これを詳述する。静電容
量形近接スイツチの検出変化率Ｒは次式で表わす
ことができる。この検出変化率Ｒが大きいほど検
出感度が高いといえる。

Ｒ＝△Ｃ／C₀ …(1) ここで、C₀は、残留静電容量であり、これに
は前記検出用電極２の周辺部の部材による静電容
量も含まれている。△Ｃは、前記検出用電極２と
大地間に被検出物体が入ることによる静電容量の
変化分である。この△Ｃの値はC₀の値に比し非
常に小さい。したがつて、検出感度が高く一定で
あり、正確な検出を行なうためには、前記C₀の
値が小さく一定であることが好ましい。つまり、
検出用電極２の周辺には誘電率の大きいものや、
温度変化により誘電率等の変化するものを設けな
いのが好ましい。このため、従来ではこの図に示
すように、空洞部材９を用いて、検出用電極２と
回路部４の発振回路の一部４１とをこの空洞部材
９の空洞９１内に収めて充填樹脂７を遠避けるよ
うにしている。またこの空洞部材９を金属として
静電シールド的な機能を併せ持たすこともある。
しかしながら、このような別途に作つた空洞部材
９を用いることは、いたずらに構造を複雑化し、
組立に手間がかかつて高価格化を招くのみであ
る。

そこで、上記の欠点を解消するため、第２図に
示すような改良をすることが考えられる。第２図
は、改良した静電容量形近接スイツチの縦断面図
である。この図において、銅箔２１を有するプリ
ント基板からなる検出用電極２と回路部４が実装
されたプリント基板５とをリード３で予め接続
し、かつプリント基板５にケーブル６を接続した
後、有底円筒形樹脂ケース１の開口部からその内
部に挿入配置する。そして開口部から最初は発泡
樹脂７１を、次に通常の（非発泡の）エポキシな
どの樹脂７を充填する。発泡樹脂には色々なタイ
プがあるが、特にポリウレタン系のものは、50〜
90％以上が気体のものがあり、その誘電率が空気
の誘電率とほぼ等しく、検出用電極２の周辺に充
填されても検出感度への影響が少ない。エポキシ
樹脂７の充填はケーブル６の引張り強度や外部か
らの機械的強度の向上に効果がある。したがつ
て、本改良例によれば、検出感度に大きな影響を
及ぼすことなく、空洞部材を使用したりする従来
のものに比較して構造および組立が簡単になる。

しかしながら、前述した改良によつてもなお次
に説明するような欠点がある。

第３図は、第２図に示した静電容量形近接スイ
ツチの検出用電極付近を示す斜視図である。前記
検出用電極２は、基材２２（たとえば、ベーク、
エポキシ等）と銅箔２１よりなるプリント基板で
あり、前記プリント基板５とリード３により接続
されている。すなわち、リード３の一方は、検出
用電極２に銅箔２１と反対側の面に突出ないよう
に挿入し半田１０により半田付けされ、リード３
の他方は、プリント基板５の金属パターン５１部
に挿入し半田付けされ固定されている。したがつ
て、半田付け部が別々に２個所あり、しかも、リ
ード３が必要となり、部品管理上の手間と製造上
の工数アツプにより、コストアツプの要因となつ
ている。また、リード３は、検出用電極２の一部
となつており、これが太い場合は前記(1)式のC₀
の値を大きくし、検出感度においてそれだけ周辺
部材の影響を受けやすくなるので、なるべく細く
しなければならない。しかしこのことは、組立途
中などに検出用電極２に力が加わつた場合などで
はリード３が変形することになり、検出用電極２
とプリント基板５との相対的な位置関係が変わ
り、ケース１への検出用電極２等の挿入がうまく
いかなくなる。さらに、前記(1)式のC₀の値にば
らつきが生じ、検出感度にばらつきが生じる。

この考案の主な目的は、構造が簡単で組立てや
すく、コストダウンが可能であり、検出感度が高
くかつ安定した静電容量形近接スイツチを提供す
ることである。

この考案は要約すれば、プリント基板の回路部
から先端部にまで細く引き延ばされた金属パター
ンを形成し、プリント基板の先端部の金属パター
ンに平板状の検出用電極を直接固着した静電容量
形近接スイツチである。

以下、この考案の実施例を図面に基づき説明す
る。

第４図は、この考案にかかる静電容量形近接ス
イツチの検出用電極付近の第１の実施例を示す側
面図、第５図はその下方から見た平面図である。
以下、第２図の静電容量形近接スイツチとの相違
点を主に説明する。すなわち、前記回路部４が細
く引き延ばされた金属パターン５１を有するプリ
ント基板５に設けられていて、前記プリント基板
５の先端部５２に前記検出用電極２が、ほぼ直角
に、ガイド等を使用することなく直接取付けられ
ている。さらに、前記金属パターン５１と前記検
出用電極２の銅箔２１とが半田１０により電気的
に接続されている。検出用電極２の先端部５２へ
の取付け方法は、前述した半田１０のみでもよい
し、他の方法、たとえば、接着剤を用いてもよ
い。以上のように、検出用電極２はプリント基板
５の先端部５２に直接固着されているので、組立
途中などに検出用電極２とプリント基板５との相
対的な位置関係が変わることがないので、組立て
が容易であり、かつ(1)式のC₀の値がばらつくこ
とがないため、安定した検出感度が得られる。ま
た、回路部４と検出用電極２とを接続する金属パ
ターン５１は、プリント基板５上に設けられてい
るので、それ自体は強度を保つ必要がないため、
極力細くてよい。このように、金属パターン５１
を極力細くすれば、金属パターン５１周辺部によ
る静電容量を含む上記(1)式の残留静電容量C₀を
低く押えることができるので、検出感度が高くな
る。

なお、金属パターン５１の先端部に第５図に示
すようなはんだ付け部５１１を設けておけば、接
続がより強固になり、はんだ付けのみで十分強固
に検出用電極２を先端部５２に取付けることがで
きる。

また、先端部５２の金属パターン５１の周辺部
には回路部４の部品を配置しない方が、前記(1)式
のC₀の値を小さくできるので、検出感度への周
辺部材の影響を少なくすることができる。

第６図および第７図は、この考案にかかる静電
容量形近接スイツチの検出用電極付近の第２およ
び第３の実施例を示す平面図である。第４図また
は第５図の実施例との相違点は、先端部５２が、
回路部４の部品を配置した部分よりも狭くなつて
いることである。すなわち、第６図では、先端部
５２に、前記回路部４の部品を配置した部分との
間で段差が設けられている。第７図では、先端部
５２は、先端に近付くほど狭くなつている。これ
によつて、前記(1)式のC₀の値を小さくできるの
で、検出感度への周辺部材の影響を少なくするこ
とができる。

第８図はこの考案にかかる静電容量形近接スイ
ツチの検出用電極付近の第４の実施例を示す縦断
面図、第９図はその横断面を下方から見た図であ
る。第６図または第７図の実施例との相違点は、
前記検出用電極２に開口部２３が開けられてい
て、前記先端部５２が前記開口部２３に挿入され
ていることである。これによつて、検出用電極２
を先端部５２により強固に取付けることができ
る。さらに、検出用電極２と先端部５２との相対
的位置関係が治具等を用いなくても正確に定まる
ため、検出用電極２等のケース１への挿入が容易
になり、加えて、プリント基板５の検出容量物体
としての影響が固定化され（すなわち、前記(1)式
のC₀の値が固定化され）、検出感度のばらつきが
小さくなる。

以上の実施例においては、検出用電極２とし
て、銅箔２１と基材２２よりなるプリント基板を
用いているが、この代りに、金属、たとえば半田
付け可能な黄銅のみからなる検出用電極を用いて
もよい。そうすると、検出用電極自体の誘電率は
０となり、さらに、温度変化による形状変化も、
前記プリント基板に比べて極めて小さくなる。し
たがつて、検出用電極自体による検出感度への温
度の影響が極めて小さくなり（すなわち、前記(1)
式のC₀の値の変化が小さくなり）、安定した検出
感度が得られる。

なお、前記開口部２３を開けるときに直角方向
に折曲げられた当該開口部の金属を、前記金属パ
ターン５１との接続端子として用いることも可能
である。こうすることによつて、検出用電極２を
先端部５２により強固に取付けることができる。

以上のように、この考案によれば、プリント基
板の先端部に検出用電極が直接取付けられている
ので、両者を接続するリードが不要となる。した
がつて、リードが必要なことによる部品管理上の
手間と製造上の工数アツプという従来の欠点を除
去することができ、コストダウンが可能となると
ともに、組立途中などに検出用電極とプリント基
板との相対的な位置関係が変わることがないの
で、組立てが容易となる。また、残留静電容量
C₀の値が組立て等の問題でばらつくことがない
ので、安定した検出感度が得られる。さらに、こ
の考案では、回路部と検出用電極とを細い金属パ
ターンにより接続しているので、金属パターン周
辺部の部材による静電容量を含む残留静電容量
C₀を低く押えることができるため、検出感度を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の静電容量形近接スイツチの縦
断面図である。第２図は、改良した静電容量形近
接スイツチの縦断面図である。第３図は、第２図
に示した静電容量形近接スイツチの検出用電極付
近を示す斜視図である。第４図は、この考案にか
かる静電容量形近接スイツチの検出用電極付近の
第１の実施例を示す側面図、第５図はその下方か
ら見た平面図である。第６図および第７図は、こ
の考案にかかる静電容量形近接スイツチの検出用
電極付近の第２および第３の実施例を示す平面図
である。第８図はこの考案にかかる静電容量形近
接スイツチの検出用電極付近の第４の実施例を示
す縦断面図、第９図はその横断面を下方から見た
図である。 図において、１は有底円筒形樹脂ケース、２は
検出用電極、２１は銅箔、２２は基材、２３は開
口部、３はリード、４は回路部、５はプリント基
板、５１は金属パターン、５１１は半田付け部、
５２は先端部、７は樹脂、７１は発泡樹脂、１０
は半田である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 有底筒状形樹脂ケースと、 前記ケース内に収納され、その表面に回路部
   が形成されたプリント基板と、 前記ケース内の底部に収納され、前記プリン
   ト基板の回路部に電気的に接続された検出用電
   極とを備えた静電容量形近接スイツチにおい
   て、 前記プリント基板には、前記回路部から前記
   プリント基板の先端部にまで細く引き延ばされ
   た金属パターンが形成され、 前記検出用電極は平板状をなし、かつ前記プ
   リント基板の先端部の前記金属パターンに電気
   的に接続されるとともに直接固着されている静
   電容量形近接スイツチ。 (2) 前記ケース内の底部の前記電極周辺には、発
   泡樹脂が充填されている、実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の静電容量形近接スイツチ。 (3) 前記検出用電極は、前記プリント基板の先端
   部にほぼ直角に取付けられる、実用新案登録請
   求の範囲第１項または第２項記載の静電容量形
   近接スイツチ。 (4) 前記プリント基板の前記金属パターンを極力
   細くした、実用新案登録請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれかに記載の静電容量形近接ス
   イツチ。 (5) 前記回路部の部品は、前記プリント基板の先
   端部の前記金属パターンから離れて配置され
   る、実用新案登録請求の範囲第１項ないし第４
   項のいずれかに記載の静電容量形近接スイツ
   チ。 (6) 前記金属パターンを有する前記プリント基板
   の先端部は、前記回路部の部品を配置した部分
   より狭い、実用新案登録請求の範囲第１項ない
   し第５項のいずれかに記載の静電容量形近接ス
   イツチ。 (7) 前記検出用電極には、開口部が設けられてい
   て、 前記先端部は、前記開口部に挿入されてい
   る、実用新案登録請求の範囲第６項記載の静電
   容量形近接スイツチ。 (8) 前記検出用電極が金属のみからなる、実用新
   案登録請求の範囲第１項ないし第７項のいずれ
   かに記載の静電容量形近接スイツチ。 (9) 前記金属は、黄銅である、実用新案登録請求
   の範囲第８項記載の静電容量形近接スイツチ。 (10) 前記開口部を開けるときに直角方向に折曲げ
   られた当該開口部の金属を、前記金属パターン
   との接続端子として用いる、実用新案登録請求
   の範囲第８項または第９項記載の静電容量形近
   接スイツチ。