JP2000164090A - センサヘッド及びこれを用いた近接センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近接センサのセンサヘッドのコイル端部の断
線を効果的に防止すること。 【解決手段】 コイル３の端部に非ツイスト部７，８を
介してツイスト部５，６を構成する。そしてコイル３を
コア２の環状凹部に挿入した後、コアの根元部まで非ツ
イスト部７，８をツイスト状態とする。こうすれば断線
が起きにくくなり、センサヘッドを近接センサのケース
内に超音波溶着により固定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近接センサに用い
られるセンサヘッドとこれを用いた近接センサに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近接センサはコイルにフェライト等の磁
性体で形成されたコアを設け、コイルを用いて発振回路
を構成し、発振状態の変化を利用して金属物体の有無や
近接状態を検出している。このような高周波発振型の近
接センサに用いられるコアは、断面形状がＥ形で、略回
転対称体のものが多い。図６はコアの形状の一例を示す
外観斜視図である。本図に示すコア３１は中心にセンタ
ポール部３２を有し、外周部にリング部３３を有し、セ
ンタポール部３２とリング部３３の間に環状凹部３４が
形成されている。又リング部３３の２ヵ所にコイル線の
引出口３５が設けられている。

【０００３】このようなコア３１にコイルを装着するに
は、その１つの方法として、樹脂成形されたスプールに
コイル線を回巻きし、コイル線付きのスプールをコア３
１の環状凹部３４に挿入する方法がある。又小型の近接
センサの場合は、例えば５ｍｍφ以下とコア３１の外径
が小さいので、所定の巻き線数を確保するためにはスプ
ールを用いることができない場合が多い。従ってコア３
１にコイルを装着する第２の方法として、スプール無し
のコイルを製造し、このコイルを直接コア３１の環状凹
部３４に接着固定する方法がある。

【０００４】この場合、コイル線が回巻きされた状態で
コイルの形状が自己保持されるようにするため、自己融
着線が用いられる。このような構造のコイルの製造方法
について図７を用いて具体的に説明する。コイルは専用
の巻線機を用いて自動的に製造される。巻線機は図７
（ａ）に示すように専用巻型４１，４２を有し、専用巻
型４１，４２は夫々巻線機軸４３，４４及びフランジ４
５，４６を有している。コイルを製造するには、自己融
着性を有するコイル線４８の一端部をフランジ４５の一
部に引っかけ、専用巻型を回転させる。このときヒータ
４９で巻線部を加熱し、芯線に被服された熱融着性の絶
縁樹脂の表面を加熱溶融させる。そうすると、コイルの
層間が固着される。そしてコイル線４８を所定回数だけ
回巻きした後、コイル線４８の端部を図８（ａ）のよう
に多重に折り返す。

【０００５】接続部の長さをｄ１とすると、例えばコイ
ル線４８の端部の長さｄ１の部分を３重に折り返し、専
用巻型４１側の一端Ｐ１を抑え、供給スプール側から供
給されたコイル線の一端Ｐ２を回転させる。又回転側と
固定側を逆にしてもよい。こうすると、図８（ｂ）に示
すように、先に回巻きされたコイルの巻き終わりと、後
から回巻きされるコイルの巻き始めがツイストされた状
態となる。この状態で接続部の中間位置Ｐ３でコイル線
４８を切断する。

【０００６】次に図７（ｃ）に示すように、一方の専用
巻型４１から他方の専用巻型４２を引き離し、回巻きさ
れたコイル５０を取り出す。これを繰り返すことによっ
てコイル５０の両端部がツイストされたものとなる。

【０００７】このように両端のコイル線がツイストされ
たツイスト部５１を持つコイル５０をコア３１に挿入し
て、図９に示すセンサヘッドを構成する。このときコイ
ル線の引出部が断線しないように、コア３１の内部空間
にツイスト部５１の一部を巻き込むようにしている。こ
うすればコア３１から引き出された引出部の折り曲げ強
度を確保することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
の構成では、引出部の断線は生じにくくなる反面、以下
のような欠点が生じる。 （１）ツイスト部５１を回巻部に巻き込むと、コイル５
０の外側の巻き形状が不安定になる。そしてコア３１の
内部空間がこのツイスト部５１により占有されるので、
コイル線の一定の巻き数を確保する場合、コア３１を小
型化することが難しくなる。 （２）（１）の結果から、センサヘッドの検出感度がば
らつく。 （３）ツイスト部５１の巻き込み位置がセンサヘッド毎
に変動する。 （４）コア３１が小型の場合、ツイスト部５１の巻き込
みにより、センサヘッドの感度が大幅に劣化する。

【０００９】又図１０に示すように、引出部をツイスト
させないで、コイル線の両端を単線のままとしたコイル
６０の場合には、コイル６０の製造工程が簡単になり、
コア３０内に収納できるコイル６０の巻き数も図９のも
のより多くすることができる。しかし半田付けの根元部
分や、コア３１の引出口で過大な曲げ応力が１本の芯線
にかかり、断線し易くなる欠点があった。又このセンサ
ヘッド６２を後述する筺体に収納する場合、筺体の超音
波溶着で生じる振動によって、コイル線が断線し易いと
いう欠点があった。

【００１０】又図１０のような構造のセンサヘッド６２
の断線対策として、コイル線の引出部を中心に樹脂を充
填し、引出部を保護する方法がある。この方法は、樹脂
充填の工数とコストが余分にかかる。又他の例として、
コイル線の引出部を接着材で固定する方法がある。この
方法では、接着材の硬化まで時間がかかるという欠点が
あった。更に他の方法として、専用の固定部材を用いる
こともできるが、部品点数の増加とコストの増加を伴う
という欠点があった。

【００１１】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、引出部がツイストされたコイ
ル線を用い、接続部の強度を確保し、且つコア内の巻線
数を確保してセンサヘッドの検出感度の向上を図るよう
にしたセンサヘッドと、これを用いた近接センサを提供
することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、環状凹部を有するコアと、前記コアの環状凹部に挿
入されるコイルと、を有するセンサヘッドにおいて、前
記コイルより引出された両端部をそれぞれ少なくとも１
回折り曲げてツイスト線とし、前記コアに挿入後にその
両端部を前記コアの引出し部まで互いに捩じることによ
りツイスト線としたことを特徴とするものである。

【００１３】本願の請求項２の発明は、請求項１記載の
センサヘッドと、前記センサヘッドを保持する下ケース
と、前記下ケースの開口を被う上蓋と、を有する近接セ
ンサにおいて、前記下ケースは、その内部に前記センサ
ヘッドの保持部を有するものであり、前記上蓋は、その
内側に前記センサヘッドのコアを押圧するプッシャーを
有するものであり、前記上蓋のプッシャーにより前記セ
ンサヘッドを押圧した状態で前記プッシャー及び前記下
ケース、上蓋を超音波溶着させることにより、センサヘ
ッドを筺体に固定して構成したことを特徴とするもので
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１による近接センサに用いられるセンサヘッドにつ
いて、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施の形態
のセンサヘッド１の外観を示す概略図である。このセン
サヘッド１は、コア２とコイル３とを含んで構成され
る。コア２の外観は図６に示したものと同一であり、そ
の断面図と正面図を夫々図２の（ａ），（ｂ）に示す。
図２（ａ）に示すように、コア２は断面形状がＥ字状の
フェライト焼結体で構成される。形状の具体例として、
リング部の外径φ１は４．２ｍｍ、センターポール部の
外径φ２は１．４ｍｍ、軸長さａ１は１．７ｍｍ、環状
凹部の深さａ２は０．８ｍｍである。図２（ｂ）に示す
ように、リング部に引出口が形成され、その幅ａ３は、
１．０ｍｍである。

【００１５】コイル３の断面図を図３に示す。コイル３
は例えば外径φ３は３．１ｍｍ、内径φ４は１．７ｍ
ｍ、コア厚ａ４は０．９５ｍｍである。コイル線４とし
て、例えば線径φ５が０．０６ｍｍの自己融着線が用い
られる。コイル線４の回巻き方法は図７で示したものと
同様であり、回巻き終了後のコイル線の両端がツイスト
されている。但し、本実施の形態では、そのツイスト部
５、６をコア２の環状凹部に巻き込まない。又ツイスト
部５，６と回巻き部との間に位置するコイル線を単芯と
し、この部分を非ツイスト部７，８と呼ぶ。ａ５は非ツ
イスト部の長さであり、例えば約５ｍｍとする。

【００１６】次にコイル３をコア２の環状凹部に収納し
た後、２つの非ツイスト部７，８を捩じり合わせ、図１
に示すようにコア２の根元の部分までツイスト状態とす
る。コイル線４の外皮は熱融着樹脂で塗膜されている
が、この膜は半田の融点よりやや低い温度で融解して飛
散してしまう。このことを利用して、コイル３のツイス
ト部５，６の先端を溶融半田に通すことにより、半田あ
げを施すことができる。又コイル３の半田あげされてい
ない部分はツイスト状態となっているが、熱融着樹脂が
残存しているので、線間短絡は生じない。又コイル３を
このような構造にすることにより、コア２の引出部に位
置する引出線は２本の芯線がツイストされているので、
曲げ剛性が大きくなり、曲率半径が極端に小さくならな
いので断線を生じない。

【００１７】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２による近接センサについて、その構造及びセンサヘッ
ドの固定方法とについて説明する。図４は近接センサ１
０Ａの構造を示す断面図である。本図に示すように、こ
の近接センサ１０Ａは、筺体の長手方向に検出感度を有
するセンサヘッド１１、プリント基板１２を含む電子回
路部１３、これらの部品を収納する筺体としての下ケー
ス１４及び上蓋１５、接続ケーブル１６を含んで構成さ
れる。プリント基板１２上の電子回路部１３はコイルを
発振要素とする発振回路、及びその発振状態の変化から
物体の有無を検出する信号処理部を有している。センサ
ヘッド１１は実施の形態１で示したセンサヘッドと同一
のものを用いる。ツイスト部５，６、非ツイスト部７，
８をまとめて引出線１７とする。

【００１８】図４に示すように、センサヘッド１１から
の引出線１７は、図１に示すツイスト部５，６の先端部
がプリント基板１２に半田付けされる。又下ケース１４
の内部前方に形成されたリブ１８により、センサヘッド
１１が位置決めされ、プリント基板１２の片端が保持さ
れる。一方、上蓋１５の裏面には第１のプッシャー１９
が、両端部にはスナップフィット２０が一体成形されて
いる。スナップフィット２０は下ケース１４の側面に形
成された凹部に係合し、下ケース１４に上蓋１５が嵌合
する。プッシャー１９はひれ状の押圧部材で、上蓋１５
が下ケース１４に嵌合されたとき、センサヘッド１１を
上方から押圧し、超音波溶着により、センサヘッド１１
の上端部にプッシャー１９が食い込む。このとき上蓋１
５の周囲を同時に超音波溶着して、近接センサの筐体を
気密に組み立てる。

【００１９】図５は他の近接センサ１０Ｂの構造を示す
断面図である。本図に示すように、この近接センサ１０
Ｂは、下ケースの下面方向に検出感度を有するセンサヘ
ッド１１、プリント基板１２を含む電子回路部１３、こ
れらの部品を収納する下ケース１４、上蓋１５、接続ケ
ーブル１６を含んで構成される。この近接センサでは、
図４に示す近接センサ１０Ａと筺体を含めて共通の部品
が用いられる。

【００２０】下ケース１４の内側先端部に凹部２１が形
成されており、センサヘッド１１を横置きにできる。又
上蓋１５の裏面には、第１のプッシャー１９に加えて、
第２のプッシャー２２が一体形成されている。プッシャ
ー２２は横置きにされたセッサヘッド１１の背面を押圧
するもので、超音波溶着により、センサヘッド１１の背
面と接合される。これらの部分以外の組み立て方法は、
図４に示すものと同一である。

【００２１】以上のような構成と組み立て方法によれ
ば、近接センサの検出方向に合わせて、センサヘッド１
１を下ケース１４に固定することができる。又、引出線
１７を折り曲げてプリント基板１２に接続するとき、引
出線１７全体がツイストされているので、多少の張力が
印加されても、切断されにくく、超音波溶着が可能とな
り、且つ端子部の半田付けが容易である。又接着材や充
填材を用いないため、センサヘッド１１を下ケース１４
及び上蓋１５からなる筺体に固定する作業時間が短くな
る。更に同一の筺体を用いてセンサヘッド１１の取り付
け方向を、ｚ軸方向、ｙ軸方向のいずれの方向にも設定
することができる。又下ケース１４と上蓋１５とを超音
波溶着することにより、上蓋を固定し筺体全体を密閉す
ることができ、超音波印加時にセンサヘッド１１の引出
線が切断する恐れもなくなる。

【００２２】又コイル線の線径を更に小さくしても、コ
イル線の曲げ強度及び引張強度を確保することができ
る。又センサヘッドを筺体に取り付ける場合、下ケース
にリブやプッシャーが設けられているので、固定のため
の別部材を必要としない。更にコア内に収納できるコイ
ルの巻き線数がセンサヘッド毎に一定となるため、検出
感度にばらつきを生じない。更にこの実施の形態では、
コイル線の両端を複数回折り曲げてツイスト線としてい
るが、１回折り曲げてツイスト線とするようにしてもよ
い。

【００２３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、コイルを
コアに挿入しても、コアの引出部に位置する引出線は、
２本の芯線がツイストされている構造となっているの
で、曲げ剛性が大きくなり、曲率半径が極端に小さくな
らず、断線を生じない。又コアの限られた巻線空間にツ
イスト部を巻き込んでいないので、回巻部の巻数を増加
でき、検出感度のばらつきもより少なくなるという効果
が得られる。

【００２４】又請求項２記載の発明によれば、センサヘ
ッドを筺体に取り付ける場合、下ケースに保持部が設け
られ、上蓋にプッシャーが設けられているので、固定の
ための別部材を必要とせず、製造時間を大幅に短縮する
ことができる。更にコア内に収納できるコイルの巻き線
数がセンサヘッド毎に一定となるめ、検出感度にばらつ
きを生じないという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１によるセンサヘッドの外
観を示す正面図である。

【図２】本実施の形態のセンサヘッドに用いられるコア
の形状を示す断面図及び正面図である。

【図３】本実施の形態の近接センサに用いられるコイル
及びコアを示す図である。

【図４】本発明の実施の形態２による近接センサ（その
１）の構造を示す断面図である。

【図５】本実施の形態の近接センサ（その２）の構造を
示す断面図である。

【図６】近接センサに用いられるコアの形状を示す斜視
図である。

【図７】近接センサに用いられるコイルの製造方法を示
す工程図である。

【図８】コイルの引出部の処理方法を示す工程図であ
る。

【図９】従来例の近接センサに用いられるセンサヘッド
（その１）の構造を示す断面図である。

【図１０】従来例の近接センサに用いられるセンサヘッ
ド（その２）の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１１ センサヘッド ２ コア ３ コイル ４ コイル線 ５，６ ツイスト部 ７，８ 非ツイスト部 １０Ａ，１０Ｂ 近接センサ １２ プリント基板 １３ 電子回路部 １４ 下ケース １５ 上蓋 １６ 接続ケーブル １７ 引出線 １８ リブ １９ 第１のプッシャー ２０ スナップフィット ２１ 凹部 ２２ 第２のプッシャー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状凹部を有するコアと、 前記コアの環状凹部に挿入されるコイルと、を有するセ
   ンサヘッドにおいて、 前記コイルより引出された両端部をそれぞれ少なくとも
   １回折り曲げてツイスト線とし、前記コアに挿入後にそ
   の両端部を前記コアの引出し部まで互いに捩じることに
   よりツイスト線としたことを特徴とするセンサヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１記載のセンサヘッドと、 前記センサヘッドを保持する下ケースと、 前記下ケースの開口を被う上蓋と、を有する近接センサ
   において、 前記下ケースは、その内部に前記センサヘッドの保持部
   を有するものであり、 前記上蓋は、その内側に前記センサヘッドのコアを押圧
   するプッシャーを有するものであり、 前記上蓋のプッシャーにより前記センサヘッドを押圧し
   た状態で前記プッシャー及び前記下ケース、上蓋を超音
   波溶着させることにより、センサヘッドを筺体に固定し
   て構成したことを特徴とする近接センサ。