JPH0945194A

JPH0945194A - 貫通型近接センサ

Info

Publication number: JPH0945194A
Application number: JP21543495A
Authority: JP
Inventors: Toru Aoki; 徹青木; Akio Mazaki; 昭夫真崎; Masakatsu Hosoya; 正勝細谷
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】静電気による近接センサの劣化や破壊を、配
線基板の配線パターンにより形成した静電気放電手段に
より防止する。【解決手段】配線基板２９の電源入力部パターン５３
及びアース側パターン５４と出力回路の間において、信
号側とアース側の配線パターン５１間に静電気放電手段
５５を形成する。静電気放電手段５５は、例えば少なく
とも一方の配線パターン５１に突起状部分５６を設けて
他方の配線パターン５１に接近させ、しかも、この部分
をレジスト膜６０から露出させて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は貫通型近接センサに
関し、特に貫通部を通過する金属体を検出する貫通型の
近接センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属体の存在を非接触で磁気的に検出す
るセンサとして、一般的に高周波発振型近接センサが用
いられる。このような近接センサのうち、円筒形コイル
中をパチンコ球等の金属体が通過する毎に電気信号を出
すようにした貫通型の近接センサが知られている。

【０００３】図１７は、このような近接センサの回路構
成を示すブロック図であって、コイル１６の両端には発
振回路１０１が接続される。発振回路１０１は、このコ
イル１６と内部の容量によってＬＣ発振回路を構成する
ものであって、一定の周波数で発振し、その出力は検波
回路１０２に伝えられる。コイル１６に金属体が接近し
た場合には、コイル１６のコンダクタンスが増加し、発
振回路１０１の発振条件が変化して振幅が低下し、また
は発振レベルが所定のしきい値以下となる。この振幅も
しくは発振レベルの低下により近接センサは金属体の接
近ないし通過を検知し、出力回路１０３を介して物体検
知信号を出力する。検波回路１０２と出力回路１０３
は、発振状態の変化に基づいて金属体の近接を検出する
信号処理部を構成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような近接センサ
は、用途によっては静電気の発生し易い使用環境下で用
いられることがある。例えば、パチンコ機に用いられる
場合には、静電気が発生しやすく、静電気から近接セン
サを保護する必要がある。そのため、従来の近接センサ
に用いられている配線基板には、電源信号などのライン
に侵入した静電気に対する対策としては、サージアブソ
ーバ、ツェナーダイオードなどの電子部品を利用したも
のが多用されている。

【０００５】しかし、これら電子部品を使用する方法で
は、部品コストの増加、基板上における実装面積の増加
などの問題があった。また、静電気の強度が大きい場合
には、静電気対策のための電子部品そのものが劣化した
り破壊したりするといった問題があった。

【０００６】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、静電気によ
る近接センサの破壊を防止する新規な技術を提供するこ
とにある。

【０００７】

【発明の開示】請求項１に記載の貫通型近接センサは、
コイル巻線を巻回して構成したコイルと、コイルの電気
的特性の変化により検出対象物を検出する回路部分とを
備えた貫通型近接センサにおいて、回路部分を構成する
配線基板の配線パターンにより静電気放電手段を構成し
たことを特徴としている。

【０００８】また、請求項２に記載の実施態様は、請求
項１記載の貫通型近接センサにおいて、前記電極パター
ンにより構成された静電気放電手段が、電極パターンの
レジスト膜により覆われていない部分であることを特徴
としている。

【０００９】本発明の近接センサにあっては、配線パタ
ーンにより静電気放電手段を構成している。配線パター
ンにより静電気放電手段を構成するには、たとえば配線
パターンの一部を放電が起き易いような形状にする方法
や、信号ライン側とアース側との距離を小さくする方法
や、請求項２のようにレジスト膜で覆われていないため
に放電が起き易い部分を形成する方法などがある。しか
して、配線基板内に強い静電気が侵入すると、静電気放
電手段となっている部分において、信号ライン側とアー
ス側の間で放電され、近接センサを劣化や破壊から保護
することができる。

【００１０】このように配線パターンにより静電気を放
電させることができるので、従来のようにサージアブソ
ーバ等の静電気対策部品が不要となり、コストを安価に
することができる。すなわち、配線パターンによる静電
気放電手段は他の配線パターンと同時に作製することが
でき、静電気放電手段を設けてもコストが上昇しない。
また、配線基板の面積が大きくならず、他部品の電気的
特性を考慮せずに静電気放電手段を設けることができる
ので、静電気対策の必要な任意の部分に容易に静電気放
電手段を設けることができ、設計の自由度を高くでき
る。さらには、この静電気放電手段は配線パターンによ
って形成されているだけであるので、繰り返しによる劣
化がほとんどなく、半永久的に動作させることができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態によるパチン
コ球等の貫通を検出する貫通型近接センサＡを図面に従
って説明する。図１は近接センサＡの分解斜視図、図２
は図１の上下反転した状態の分解斜視図、図３は一部破
断した分解側面図である。これらの図に示されるよう
に、近接センサＡは、上ケース１及び下ケース２からな
る平たい直方体状の筐体内にコイル部分と回路部分とを
納めて構成される。

【００１２】この筐体を構成する上下のケース１，２に
は、互いに対向するようにして略円形の貫通孔３，４が
形成されている。上ケース１のコーナ部及び両側面に
は、係合爪５を有する弾性片６，７がそれぞれ垂下され
ており、下ケース２には各係合爪５と対向して突起８
（コーナ部の突起は図示せず）が突設されており、下ケ
ース２の上に上ケース１を被せて係合爪５を突起８に係
合させることにより上下のケース１，２を一体化して筐
体が構成される。下ケース２の貫通孔４の周囲には、下
ケース２の内面側へ向けてリング状をした突縁９が突設
されており、突縁９の一部にはシールドリング４６を位
置決めするためのボス１０が突設されている。下ケース
２内面の貫通孔４の近傍にはピン１１が立設されてい
る。さらに、下ケース２のピン１１と対向するあたりの
左右側壁には、後述する配線基板２９の突出部４０を保
持するための凹部１２が形成されている。また、上ケー
ス１には下ケース２の貫通孔４と対向して同じく貫通孔
３が開口されており、貫通孔３の周囲にはリング状の突
縁１３が突設されており、突縁１３の一部にはシールド
リング４５を位置決めするためのボス１４が突設されて
いる。

【００１３】上下のケース１，２間には、図５に示すよ
うなコイル部分と回路部分とが納められている。コイル
部分は、図６〜図８に示すような形状のコイルスプール
１５にコイル１６を巻装をしたものであって、コイルス
プール１５に設けられた基板接続部１７に回路部分が接
続される。コイルスプール１５は、コイル巻線１８を巻
回するための巻胴部１９の内側に金属体（すなわち、パ
チンコ球）を通過させるための貫通孔２０を有してお
り、巻胴部１９の後端部に基板接続部１７が突出してい
る。巻胴部１９の上下両端に設けられたフランジ２１，
２２間には、コイル巻線１８のツイスト部２３のみを巻
く部分（以下、補助巻線部という）２４とコイル巻線１
８の単線部２５を巻く部分（以下、主巻線部という）２
６とが形成されていて仕切り部２７により分割されてい
る。また、下側のフランジ２２には、補助巻線部２４に
巻き付けられたツイスト部２３を滑らかに基板接続部１
７の表面へ導くための傾斜ガイド面２８が形成されてい
る。

【００１４】基板接続部１７の下面には、回路部分の配
線基板２９の端部を保持するための保持片３０と、高さ
の低い突部３１が設けられており、基板接続部１７と保
持片３０の間には配線基板２９の厚みと等しい高さの溝
部３２が形成され、突部３１の高さは配線基板２９の厚
みに比較して小さなものとなっている。また、基板接続
部１７の上面にはツイスト部２３を掛け回すための一対
の中継ピン３３が一体成形されている。

【００１５】回路部分は、図１及び図２に示されている
ように、配線基板２９の上にＩＣや抵抗、コンデンサ等
の部品を実装して発振回路や検波回路、出力回路等を構
成したものである。配線基板２９の先端には基板接続部
１７に挿入するための挿入部３５が設けられており、挿
入部３５には小孔３６が開口されている。しかして、こ
の挿入部３５を基板接続部１７と保持片３０の間の溝部
３２に挿入すると、基板接続部１７に設けられた突部３
１が挿入部３５の小孔３６に嵌合して配線基板２９が抜
け止めされると共に基板接続部１７と配線基板２９が互
いに位置決めされる。配線基板２９と基板接続部１７に
は、下ケース２のピン１１と対応する位置にピン挿入孔
３７，３８が穿孔されている。また、挿入部３５の両側
には各々側方に突出した突出部４０が設けられている。
配線基板２９の表面側には、図９に示すように、発振回
路や検波回路等を構成するＩＣや抵抗、コンデンサ等の
部品を実装するための配線パターン（銅箔部分を梨地で
示す）５１が形成されており、配線パターン５１の端部
には電源入力部パターン５３とアース側パターン５４が
設けられている。また、配線基板２９の表面側の一方の
突出部４０には発振回路のアース側の電極パッド４１が
設けられ、他方の突出部４０には信号出力側の電極パッ
ド４３が設けられている。配線基板２９の裏面側には、
図１０に示すように、ほぼ全面に静電気シールド用の銅
箔３９が貼られており、一方の突出部４０にはシールド
用の銅箔３９と導通した電極パッド４２が設けられ、他
方の突出部４０にはダミー電極４４が設けられている。

【００１６】しかして、配線基板２９を接続されたコイ
ルスプール１５にコイル巻線１８を巻回する工程では、
まずコイル巻線１８の一端のツイスト部２３を配線基板
２９の一方の突出部４０に巻き付ける。ついで、図１又
は図５に示すように、ツイスト部２３を中継ピン３３に
掛け回した後、この巻き始めのツイスト部２３を補助巻
線部２４に略１ターン巻き回し、さらに単線部２５を主
巻線部２６に数１０ターン巻き回してコイル１６を巻胴
部１９に巻装する。こうして単線部２５を主巻線部２６
に巻き終わると、巻き終わりのツイスト部２３を補助巻
線部２４に（あるいは、単線部２５の上から主巻線部２
６に）略１ターン巻き付け、中継ピン３３に掛け回した
後、他方の突出部４０に巻き付ける。この後、両突出部
４０，４０に巻き付けられたツイスト部２３をハンダ槽
に漬けてディップハンダにより突出部４０，４０の各電
極パッド４１，４２，４３及びダミー電極４４にハンダ
付けする。こうして、例えば図１１（ａ）に示すように
両突出部４０，４０にコイル巻線１８のツイスト部２３
を巻いて、図１１（ｂ）に示すようにツイスト部２３を
突出部４０，４０にディップハンダすると、一方のツイ
スト部２３が電極パッド４１及び４２にハンダ付けされ
て固定される。しかも、表裏の電極パッド４１及び４２
同志もハンダ５２によって導通させられ、表裏の電極パ
ッド４１及び４２をスルーホール等によって接続する必
要が無くなる。さらに、ツイスト部２３も表裏の電極パ
ッド４１及び４２にハンダ付けされて固定強度が向上す
る。また、他方のツイスト部２３も電極パッド４３とダ
ミー電極４４にハンダ付けされるので、ツイスト部２３
の固定強度が向上する。この結果、コイル１６が回路部
分に確実に接続されると同時に配線基板２９の表裏も同
時に接続される。

【００１７】こうしてコイル巻線１８をコイルスプール
１５に巻回することにより、図５に示すように、コイル
巻線１８のツイスト部（特に、巻き始めのツイスト部）
２３を単線部２５と分離して巻胴部１９に巻回すること
ができ、単線部２５の巻き太りを防止し、単線部２５を
ほぼ整然と安定に巻くことができる。従って、巻き太り
によってコイル巻線１８を巻くスペースが少なくなり、
十分にコイル巻線１８を巻けなくなる恐れがない。ま
た、ツイスト部２３と擦れて単線部２５の絶縁被膜が剥
離し、単線部２５に層間短絡が発生することを防止する
ことができる。さらに、単線部２５を巻胴部１９に安定
に巻くことができるので、コイル特性が向上して検出感
度が安定する。

【００１８】コイル１６を巻かれたコイルスプール１５
は上下から磁気シールド用のシールドリング４５，４６
で挟まれる。シールドリング４５，４６は例えば銅箔板
で形成された金属製のリング状の部材であって、これら
を組み合わせてコイル１６の外周部を覆うことにより、
コイル１６の磁束が外周部に漏れるのを防ぎ、周囲金属
による誤動作を防止するものである。シールドリング４
５，４６は、コイル巻線１８等に触れないよう、前縁部
及び後縁部には細い切り欠き部４７，４８が設けられて
おり、後縁側の切り欠き部４８には突片４９が突設され
ている。さらに、後側の内周部には切り欠き凹部５０が
設けられている。しかして、コイルスプール１５の上下
にシールドリング４５，４６を被せると、下のシールド
リング４６に突設されている突片４９が配線基板２９の
小孔３６内に嵌入してシールドリング４６が回り止めさ
れると共に下のシールドリング４６が銅箔３９に触れて
アースされる。また、シールドリング４５，４６がコイ
ルスプール１５等とともに筐体内に納められると、上の
シールドリング４５が下のシールドリング４６に接触す
ることにより上のシールドリング４５もアースされる。
なお、上のシールドリング４５の突片４９は、上下のシ
ールドリング４５，４６を同形にして部品点数を減少さ
せるためであるから、これは省略しても差し支えない。
あるいは、上のシールドリング４５の突片４９も基板接
続部１７にあけた小孔３６等に嵌合するようにしてもよ
い。

【００１９】さて、近接センサＡの組立に当たっては、
下ケース２の突縁９の周囲に下のシールドリング４６を
置くと、シールドリング４６の切り欠き凹部５０が下ケ
ース２のボス１０に嵌合して回り止めされる。ついで、
配線基板２９及び基板接続部１７の各ピン挿入孔３７，
３８に下ケース２のピン１１を圧入させるようにしてコ
イル部分と回路部分を下ケース２内に納めると、配線基
板２９の突出部４０が下ケース２の凹部１２に収容され
て位置決め保持され、下のシールドリング４６の突片４
９が配線基板２９の小孔３６に挿入される。コイルスプ
ール１５の上に上のシールドリング４５を被せた後、こ
の上から上ケース１を被せると、上のシールドリング４
５の切り欠き凹部５０が上ケース１のボス１４に嵌合し
てシールドリング４５が回り止めされる。上ケース１を
下ケース２に押し付けると、上ケース１の弾性片６，７
に設けられた係合爪５が下ケース２の突起８に係合し、
上下のケース１，２が一体化されて筐体が構成され、図
４に示すように、コイル部分と回路部分が筐体内に収納
される。こうして組立られた近接センサＡにあっては、
上ケース１、コイルスプール１５及び下ケース２の各貫
通孔３，２０，４が連続して金属体の通過する貫通部が
構成される。

【００２０】図４に示すコイル１６とシールドリング４
５，４６との距離Ｌは近接センサＡの検出感度に影響す
るが、この近接センサＡではコイル１６の巻き太りによ
ってこの距離Ｌが小さくなるのを防ぐことができるの
で、近接センサＡの検出感度を安定させることができ
る。また、このシールドリング４５，４６は、静電気シ
ールドも兼ねており、電気的に絶縁される必要がある
が、コイル巻線１８がほぼ整然と巻かれているので、巻
き太りによりシールドリング４５，４６とコイル巻線１
８とが接触する恐れがなく、静電気的な問題も解決する
ことができる。

【００２１】つぎに、上記近接センサＡの静電気対策に
ついて説明する。図１２は図９の配線基板２９の一部分
（電源入力部パターン５３及びアース側パターン５４の
設けられている側の端部）を拡大して示す図である。こ
の実施形態では、配線パターン５１からなる静電気放電
手段５５が２箇所に設けられている。この静電気放電手
段５５は、信号ライン側に侵入した静電気を信号ライン
側とアース側で放電させるものであるから、静電気放電
手段を設ける位置は電源入力部パターン５３及びアース
側パターン５４と出力回路との間（つまり、図１７にお
いて出力回路１０３から右へ延びている信号ラインとア
ースラインとの間）であって、静電気放電手段５５を構
成する一方の配線パターン５１は信号ライン側であっ
て、他方の配線パターンはアース側である。

【００２２】静電気放電手段５５の構造としては種々の
ものが考えられるので、これらを図１３（ａ）（ｂ）
（ｃ）及び図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）により説明する。
図１３（ａ）に示すものは放電が起き易い形状としたも
のである。すなわち、静電気が放電し易いように信号ラ
イン側の配線パターン５１とアース側の配線パターン５
１にそれぞれ突起状部分５６を設け、対向する突起状部
分５６間で放電が起き易いようにしたものである。ま
た、いずれか一方がこのような突起状部分５６を有して
いれば、その近傍で電界が大きくなって放電し易くなる
ので、いずれか一方のみに突起状部分５６を設けてあれ
ば、放電される側の形状は問わない。従って、他方の配
線パターン５１は図１３（ｃ）のように直線状でもよ
く、あるいは、図１４（ａ）に示すように、一方に突起
状部分５６を設け、他方に凹状部分５７を設けて対向さ
せてもよい。また、図１３（ｂ）に示すものは配線パタ
ーン５１のコーナ部５８を利用し、他方の配線パターン
５１とコーナ部５８との間で放電するようにしたもので
ある。図１４（ｂ）に示すものは配線パターン５１，５
１間の一部に距離の小さな部分を設け、この接近した部
分で放電が起き易くなるようにしたものである。また、
配線基板２９の裏面のシールド用の電極３９は露出して
いるが、一般に配線基板２９の表面側はレジスト膜によ
って覆われており、レジスト膜によって覆われていると
配線パターン５１，５１間に放電は生じない。従って、
図１４（ｃ）に示すように配線パターン５１，５１の対
向する一部分をレジスト膜６０から露出させ、この露出
部分５９，５９を静電気放電手段５５としてもよい。こ
のようにレジスト膜６０から露出させる点は重要であっ
て、静電気放電手段５５をレジスト膜６０から露出させ
ることにより４ｋＶ程度の静電気の電圧で動作させるこ
とができる。

【００２３】さて、図１２に戻ると、この実施形態で
は、電源入力部パターン５３もしくはその近傍に設けた
突起状部分５６とアース側パターン５４もしくはその近
傍に設けた突起状部分５６を対向させ、しかも、突起状
部分５６，５６をレジスト膜から露出させて静電気放電
手段５５としている。また、もう１箇所の静電気放電手
段５５は、コーナ部５８を利用したものとし、このコー
ナ部５８に他方の配線パターン５１を近づけると共にコ
ーナ部５８とその対向部分をレジスト膜から露出させて
いる。

【００２４】図１のような近接センサＡでは、配線基板
２９の後端部がケース１，２から飛び出ており、電源入
力部パターン５３に信号線６１が接続され、アース側パ
ターン５４にアース線６２が接続されるので、この信号
線６１などを通して電源入力部パターン５３から配線基
板２９に静電気が侵入し易い。また、図１６に示すもの
は配線基板２９上に実装されたソケット６３にプラグ６
４を差込むようになったものである。このような近接セ
ンサでは、プラグ６４やソケット６３等を通じて電源入
力部パターン５３から配線基板２９に静電気が侵入す
る。信号ライン側に侵入した静電気は、静電気放電手段
５５へ達し、静電気放電手段５５において信号ライン側
とアース側との間の電界強度が非常に大きくなるので、
静電気放電手段５５で放電が起きる。放電することによ
って静電気は回路内部の部品へ到達することまくアース
側に落ちる。よって、適当な静電気の強度で静電気放電
手段５５に放電が発生するようにしておけば、配線基板
２９上に実装されている部品などが劣化したり破壊した
りしないように保護することができる。

【００２５】図１５（ａ）（ｂ）は放電により静電気の
流れる道筋を説明するための図である。図１５（ａ）
（ｂ）において、６５は配線基板２９上のＩＣ、６６は
保護用のツェナーダイオード（耐圧３０Ｖ程度）、６７
はサージ吸収用のコンデンサ、６８，６９は抵抗であ
る。信号側に抵抗６９の存在する図１５（ａ）の場合で
は、Ｋの位置に生じた静電気は破線で示すようにそのま
まアースに流れるが、Ｓの位置に数ｋＶの静電気が侵入
すると、静電気放電手段５５が放電して静電気は実線で
示す経路でアースに流れ、ツェナーダイオード６６やＩ
Ｃ６５が保護される。

【００２６】また、アース側に抵抗６９の存在する図１
５（ａ）の場合では、Ｓの位置に生じた静電気は破線で
示すように電源７０を通ってアースに流れるが、Ｋの位
置に数ｋＶの静電気が侵入すると、静電気放電手段５５
が放電して静電気は実線で示す経路でアースに流れ、ツ
ェナーダイオード６６やＩＣ６５が保護される。

【００２７】なお、上記説明で用いた上下方向は近接ス
イッチの使用状態における上下方向とは関係なく便宜的
なものであって、実際の使用状態においては、シールド
用の銅箔が上面側となるように上下反転した状態で用い
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による貫通型近接センサの
分解斜視図である。

【図２】同上の近接センサの上下反転した状態における
分解斜視図である。

【図３】同上の近接センサの一部破断した側面図であ
る。

【図４】同上の近接センサの組み立て状態を示す断面図
である。

【図５】一体に組み立てられたコイル部分と回路部分を
示す側面図である。

【図６】同上のコイルスプールの平面図である。

【図７】同上のコイルスプールの下面図である。

【図８】同上のコイルスプールの側面図である。

【図９】配線基板の表面図である。

【図１０】配線基板の裏面図である。

【図１１】（ａ）（ｂ）は配線基板の突出部に巻き回さ
れたコイル巻線を示す側面図及び平面図である。

【図１２】同上の配線基板の一部分を拡大して示す平面
図である。

【図１３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は種々の静電気放電手段
を示す概略説明図である。

【図１４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は種々の静電気放電手段
を示す概略説明図である。

【図１５】（ａ）（ｂ）は同上の静電気放電手段の作用
を説明する図である。

【図１６】（ａ）（ｂ）は別なタイプの近接センサを示
す斜視図である。

【図１７】貫通型近接センサの原理を説明するためのブ
ロック図である。

【符号の説明】

１５コイルスプール１６コイル２９配線基板５１配線パターン５３電源入力部パターン５４アース側パターン５５静電気放電手段６０レジスト膜

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１０月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１５】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コイル巻線を巻回して構成したコイル
と、コイルの電気的特性の変化により検出対象物を検出
する回路部分とを備えた貫通型近接センサにおいて、回路部分を構成する配線基板の配線パターンにより静電
気放電手段を構成したことを特徴とする貫通型近接セン
サ。
【請求項２】前記電極パターンにより構成された静電
気放電手段は、電極パターンのレジスト膜により覆われ
ていない部分であることを特徴とする、請求項１に記載
の貫通型近接センサ。