JP4691439B2 - 検出センサ - Google Patents

Description

本発明は、検出センサに関する。

検出センサには、その動作状態を表示するための発光素子が、ケースに収容されるとともに、ケースの一部に透明な樹脂を用いることにより、ユーザが動作状態（検出状態）を視認できるように構成されたもの知られている。
また、検出センサには、例えば、近接センサのように、工場の製造ラインで使用されるものが多く、一般に、マシン油や洗浄液などを受けても不具合が生じないように、発光素子部分等を耐油性、耐薬品性を有する樹脂で構成されたケースで覆う必要がある。
下記特許文献１には、上記発光素子が取り付けられた回路基板に対して、発光素子部分を覆う透明合成樹脂キャップと、そのキャップを除く回路基板部分を覆う不透明合成樹脂と、からなるケースが設けられた検出センサが開示されている。
実開昭６１−２０２８４０号公報

ところで、一般的に、検出センサのケースのうち、不透明合成樹脂の部分は、結晶性プラスチック（ＰＢＴ等）が用いられ、発光素子からの光を透過する透明合成樹脂の部分は、非結晶性プラスチック（ＰＣ等）が用いられている。ここで、非結晶性プラスチックと結晶性プラスチックとは、互いに融合しにくいため成形時に密着性を有しにくく（非結晶性プラスチックと結晶性プラスチックとの接合部分に密着性を持たせることが難しく）、ケースにより内部を十分に密閉することが困難であるために、非結晶性プラスチックと結晶性プラスチックとの境目の部分（接合部分の隙間）の耐水性（マシン油等の浸入）に問題が生じるおそれがある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ケースの密閉性を向上させることが可能な検出センサを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る検出センサは、被検出物の検出状態に応じた検出動作を行う検出部と、前記検出部の検出動作に応じた発光動作を行う動作表示部と、前記検出部及び前記動作表示部を覆うケースと、を備える検出センサであって、前記ケースは、前記動作表示部を覆う範囲が光透過性樹脂で形成され、前記光透過性樹脂で覆われない範囲が結晶性プラスチックに非結晶性プラスチックを混入した第１アロイ樹脂で形成されていると共に、前記動作表示部を覆う範囲の光透過性樹脂は、複数種類の非結晶性プラスチックを混合した第２アロイ樹脂であり、当該第２アロイ樹脂は、ポリエステルとポリカーボネートが用いられる構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記第１アロイ樹脂中の非結晶性プラスチックと、前記動作表示部を覆う光透過性樹脂を構成する非結晶性プラスチックとは、同一のものであるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載に記載のものにおいて、前記第１アロイ樹脂は、結晶性プラスチックと非結晶性プラスチックとの混合比率が、結晶性プラスチックの方が多いところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記第２アロイ樹脂は、前記ポリエステルの方が前記ポリカーボネートよりも混合比率が高いところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記光透過性樹脂で覆われない範囲に用いられる第１アロイ樹脂は、結晶性プラスチックとしてポリエチレンテレフタラートが用いられ、非結晶性プラスチックとしてポリカーボネートが用いられるところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
検出センサのケースのうち動作表示部を覆う範囲は、外部から視認できるように非結晶性プラスチックからなる光透過性樹脂が用いられる。しかし、非結晶性プラスチックは、一般に、耐油性、耐薬品性に劣るため、耐油性、耐薬品性が必要な検出環境にあっては動作表示部を覆う範囲の光透過性樹脂として非結晶性プラスチックが用いられ、光透過性樹脂で覆われない範囲については、耐油性、耐薬品性に優れた結晶性プラスチックが用いられている。
ところで、非結晶性プラスチックと結晶性プラスチックとは、互いに融合しにくいため成形時に密着性を有しにくく、非結晶性プラスチックと結晶性プラスチックとの境目の部分（接合部分の隙間）の耐水性に問題が生じるおそれがある。
そこで、本構成によれば、光透過性樹脂で覆われない範囲については、結晶性プラスチックに非結晶性プラスチックを混入した第１アロイ樹脂で形成されているから、光透過性樹脂としての非結晶性プラスチックと、第１アロイ樹脂中の非結晶性プラスチックとが融合することにより、成形時に密着しやすくなり、ケースの密閉性を向上させることができる。したがって、外部からマシン油等が浸入しにくくなるから、より耐水性を持たせることができる。
また、動作表示部を覆う範囲の光透過性樹脂として用いられる非結晶性プラスチックは、複数種類の非結晶性プラスチックを混合した第２アロイ樹脂であり、当該第２アロイ樹脂は、ポリエステルとポリカーボネートが用いられる。したがって、動作表示部を覆う範囲についても耐油性を持たせることができ、検出センサ全体として耐油性を向上させることが可能になる。
さらに、一般に、非結晶性プラスチックは、結晶性プラスチックと比較して耐油性、耐熱性が劣るが、動作表示部を覆う範囲についても耐油性、耐熱性ができる限り高いことが望ましい。
そこで、本構成によれば、動作表示部を覆う非結晶性プラスチックに、ポリエステルとポリカーボネートを混合したアロイ樹脂が用いられる。したがって、動作表示部を覆う範囲についても耐油性と耐熱性とを持たせることができ、検出センサ全体として耐油性、耐熱性を向上させることが可能になる。

＜請求項２の発明＞
本構成によれば、非結晶性プラスチックが同一のものであるから、非結晶性プラスチック同士が融合しやすい。したがって、より密着性を向上させることができる。

＜請求項３の発明＞
一般に、結晶性プラスチックの方が、耐油性、耐熱性に優れている。そこで、本構成によれば、結晶性プラスチックの混合比率の方が非結晶性プラスチックよりも多いから、光透過性樹脂で覆われない範囲について耐油性、耐熱性を向上させることができる。

＜請求項４の発明＞
一般に、検出センサとしては、耐熱性よりも耐油性が求められる環境で使用されることが多い。そこで、本構成によれば、耐油性を向上させることができるから、耐油性が求められる環境で使用する場合に好適である。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１〜図６を参照して説明する。
１．近接センサの構成
本実施形態の近接センサ１０（本発明の「検出センサ」に相当）は、例えば、工場の製造ライン等に配されるものであり、金属製ワークＷ（本発明の「被検出物」に相当）が搬送される際に生じる検出コイル１１（本発明の「検出部」に相当）の磁界の変化に基づき、金属製ワークＷの接近やその有無を判別するものである。なお、以下では、近接センサ１０の方向は、図１の紙面手前側（図６の上方）を上方をとし、図１の左方を前方として説明する。

（１）近接センサの構成
図１は、近接センサ１０の上面図であり、図２は、近接センサ１０の底面（下面）図である。
図１に示すように、近接センサ１０は、検出コイル１１等が実装される長方形状の回路基板３１（図１の点線部分）と、回路基板３１等をの全体を覆う直方体状の保護ケース５０（本発明の「ケース」に相当）と、を備えて構成されている。そして、検出コイル１１の軸方向（図１の紙面手前側）に金属製ワークが存在すると、検出コイル１１から生じる磁界が変化するから、かかる変化に基づき金属製ワークが検出されるようになっている。

回路基板３１上には、前端部側（図１で左端部側）に検出コイル１１が搭載される一方、後端部（右端部）側には、端子２０〜２３が配された接続端子部３４が設けられている。そして、ここに外部機器に連なる信号ケーブル３２の各信号線が接続されている。

また、回路基板３１の中央よりやや後端側の位置には、近接センサ１０を所定の位置に取り付けるための取付ネジが挿通される円筒状のスリーブ３３が上下面を貫通するように埋設されている。なお、上記検出コイル１１と各端子２０〜２３との間の回路パターン上に後述する発振回路１４、検出回路１５、出力回路１７及び感度調整回路１９が搭載されている。

また、図２に示すように、回路基板３１の裏面の前端部には、検出用発光素子１６及び安定確認用発光素子１８が並設されており、金属製ワークの検出状態に応じて、発光素子１６，１８が発光するようになっている。したがって、発光素子１６，１８が本発明の「動作表示部」に相当する。

保護ケース５０は、直方体状をなし、詳しくは後述するが、光を透過する透明樹脂（又は半透明樹脂。本発明の「光透過性樹脂」に相当）からなる透光部５１と、光を透過しない不透明樹脂からなる遮光部５２と、から構成されている。

遮光部５２は、保護ケース５０底面の検出用発光素子１６及び安定確認用発光素子１８の下方の部分Ｌ１（図２の左端部）を除いて、保護ケース５０のほぼ全体に亘って設けられている。
一方、透光部５１は、保護ケース５０の底面のうちの発光素子１６，１８の下方の部分Ｌ１と、保護ケース５０の中央位置（前後方向の略中間部）の底面部分を除く周囲部分（両側壁及び上面部）Ｌ２と、接続端子部３４の周囲部分Ｌ３と、から構成されている。即ち、図１，２では、斜線網掛け部分が透光部５１であり、それ以外の部分が遮光部５２である。

透光部５１の透明樹脂としては、耐油性は比較的高く、耐熱性は低い光透過性の非結晶性プラスチックであるポリエステル（ポリエステル系樹脂）に、耐油性は低く、耐熱性は比較的高い光透過性の非結晶性プラスチックであるＰＣ（ポリカーボネート）を混入した熱可塑性アロイ樹脂（PC/PEアロイ。本発明の「第２アロイ樹脂」に相当。例えば、ＸＹＬＥＸ(ゼネラル・エレクトリック・カンパニイの登録商標。ＧＥプラスチックス社の商品名））が用いられている。
ここで、ポリエステルとポリカーボネートとの混合比率は、ポリエステル（耐油性を備えた非結晶性プラスチック）の方がポリカーボネート（耐熱性を有する非結晶性プラスチック）よりも多くなっている。したがって、耐油性を向上させることができるから、耐油性が求められる環境で使用することができる。

一方、遮光部５２の樹脂としては、耐油性、耐熱性に優れ、光を透過しない結晶性プラスチックであるＰＢＴ（ポリブチレンテフタレート）に、耐油性は低いものの、耐熱性は比較的高く、光を透過する非結晶性プラスチックであるＰＣ（ポリカーボネート）が混入されてなるアロイ樹脂（PC/PBTアロイ。本発明の「第１アロイ樹脂」に相当。例えば、ゼノイ（ゼネラル・エレクトリック・カンパニイの登録商標。ＧＥプラスチックス社の商品名））が用いられている。
ここで、ＰＢＴ（ポリブチレンテフタレート）とＰＣ（ポリカーボネート）との混合比率は、結晶性プラスチックであるＰＢＴ（ポリブチレンテフタレート）の方が多くなっている。これにより、遮光部５２については比較的耐油性、耐熱性を有するようになっている。

このように、保護ケース５０の透光部５１（の透明樹脂）及び遮光部５２（の不透明樹脂）に、製造ライン等において飛散する油滴（マシン油）や、食品ラインにおいて飛散する洗浄液等に対する耐油性や耐熱性を有するアロイ樹脂を用いることにより、耐油性や耐熱性を持たせつつ透光部５１（の透明樹脂）と遮光部５２（の不透明樹脂）との間に密着性を持たせることができるから、保護ケース５０の密閉性を向上させることができる。したがって、耐水性を持たせることができるから、油滴等が保護ケース５０内部に収容されている回路基板３１等の部品に達して悪影響を与えないようになっている。

（２）近接センサの回路構成
図３は、近接センサの回路構成を示すブロック図である。
図３に示すように、検出コイル１１及びコンデンサ１２からなるＬＣ並列回路１３は、発振回路１４によって発振状態に維持されることで、検出コイル１１から交流磁界Ｈ（検出領域Ｈ）を発生する。この発振状態で金属製ワークが接近すると、検出コイル１１の磁気エネルギーが吸収され、これに応じてＬＣ並列回路１３の振幅電圧が変化（例えば減少）する。検出回路１５は、例えばＬＣ並列回路１３の振幅電圧を所定の検出用閾値と大小比較し、この比較結果に基づき検出動作を行う。本実施形態では、検出動作として、ＬＣ並列回路１３の振幅電圧が上記検出用閾値を下回ったときに、動作表示灯としての検出用発光素子１６（例えば緑色に発光する発光ダイオード）を発光させるとともに、出力回路１７を介して検出信号を外部に出力する。

また、検出回路１５は、ＬＣ並列回路１３の振幅電圧を上記検出用閾値よりも高い安定確認用閾値とも比較し、上記検出動作時においてＬＣ並列回路１３の振幅電圧がこの安定確認用閾値を上回らなくなったときに安定確認用発光素子１８（例えば赤色に発光する発光ダイオード）を発光させるようになっている。また、図１中の符号２０，２１は、本近接センサ１０に電源を供給するための電源端子及びグランド端子であり、符号２２は出力回路１７からの上記検出信号を外部機器に出力する出力端子である。また、符号２３は、発振回路１４に連なり上記ＬＣ並列回路１３の振幅電圧を調整するための感度調整回路１９に与える制御信号を外部機器から入力するための入力端子である。

２．近接センサの製造方法
次に、近接センサ１０の製造方法について、図４〜６を参照しつつ説明する。
まず、図４に示すように、回路基板３１の表面上に検出コイル１１等を半田付けし、裏面に検出用発光素子１６及び安定確認用発光素子１８等を半田付けする。そして、回路基板３１に形成された貫通孔３１ａ（図２参照）にスリーブ３３を嵌合させる。

次いで、図５に示すように、上記Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３部分を除いた遮光部５２を不透明樹脂で一次成形を行う。このとき、回路基板３１の中央位置の周囲部分Ｌ２も樹脂成形しない理由は、回路基板３１の前端側の部分Ｌ１及び後端側の部分Ｌ３だけでなく、中央部分Ｌ２を支持しつつ樹脂成形することで、回路基板３１の反りを抑えるためである。

これにより、一次形成部材４０（遮光部５２。図５で斜線網掛け部分の不透明樹脂）としては、検出コイル１１を覆う部分が突出し全体としてＬ字状の形状をなし、回路基板３１の後端部からは、接続端子部３４の部分が一次形成部材４０の後端部から後方に突出している。
一次形成部材４０の後端部は、一次形成部材４０の本体部分よりも径小な径小部４１とされ、径小部４１から後端にかけては全周に亘って突出形成された防水用壁４２が設けられている。また、一次形成部材４０の前端部の下面側のうち、上記検出用発光素子１６及び安定確認用発光素子１８の並設部分Ｌ１の周縁部（二次成形部材と接する部分の周縁部）には、その形状に対応した溝が設けられることでやはり防水用壁４３が形成されている。

次に、接続端子部３４の電源端子２０、グランド端子２１及び出力端子２２に上記信号ケーブル３２の各信号線を半田付けする。その後、上記Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３部分について半透明樹脂によって二次成形を一括で行う。これにより、図６に示すように、検出用発光素子１６及び安定確認用発光素子１８がそれらの光を透過可能な透光部５１（透明樹脂）によって覆われる。また、信号ケーブル３２が近接センサ１０に対して一体的に成形される。また、各防水用壁４２，４３を透明樹脂によって覆うように成形して防水性が図られる。なお、その後、本実施形態では、図１に示すように、二次成形部分に型番（同図では「ＡＢＣ」「ＤＥ」）などをレーザ光によって発色印字する。

３．本実施形態の効果
（１）本実施形態によれば、検出コイル１１（検出部）及び発光素子１６，１８（動作表示部）を覆う保護ケース５０（ケース）は、遮光部５２（透光部５１の透明樹脂（光透過性樹脂）で覆われない範囲）については、結晶性プラスチック（ポリブチレンテフタレート）に非結晶性プラスチック（ポリカーボネート）を混入したアロイ樹脂で形成されている。したがって、透光部５１（光透過性樹脂）の非結晶性プラスチックと、アロイ樹脂中の非結晶性プラスチック（ポリカーボネート）とが融合することにより、成形時に密着しやすくなり、ケースの密閉性を向上させることができる。したがって、外部からマシン油等が浸入しにくくなるから、より耐水性を持たせることができる。

（２）本実施形態によれば、透光部５１及び遮光部５２には、共に（同一の）ポリカーボネート（非結晶性プラスチック）が用いられるから、ポリカーボネート（非結晶性プラスチック）同士が融合しやすい。したがって、より密着性を向上させることができる。

（３）本実施形態によれば、遮光部５２（光透過性樹脂で覆われない範囲）は、結晶性プラスチック（ＰＢＴ）の混合比率の方が非結晶性プラスチック（ポリカーボネート）よりも多いから、遮光部５２について耐油性、耐熱性を向上させることができる。

（４）本実施形態によれば、透光部５１（動作表示部を覆う非結晶性プラスチック）には、耐油性をを備えた非結晶性プラスチック（ポリエステル）と、耐熱性を備えた非結晶性プラスチック（ポリカーボネート）と、を混合したアロイ樹脂が用いられる。したがって、透光部５１（動作表示部を覆う範囲）についても耐油性と耐熱性とを持たせることができ、検出センサ全体として耐油性、耐熱性を向上させることが可能になる。

（５）一般に、検出センサとしては、耐熱性よりも耐油性が求められる環境で使用されることが多い。そこで、本実施形態によれば、透光部５１（動作表示部を覆う範囲）の光透過性樹脂として用いられるポリエステル（耐油性を有する非結晶性プラスチック）と（耐熱性を有する非結晶性プラスチック）とが混合されてなるアロイ樹脂は、ポリエステルの方がポリカーボネートよりも混合比率が高くなっている。したがって、耐油性を向上させることができるから、耐油性が求められる環境で使用する場合に好適である。

（６）動作表示部を覆うアロイ樹脂は、耐油性を備えた非結晶性プラスチックとしてポリエステルが用いられ、耐熱性を備えた非結晶性プラスチックとしてポリカーボネートが用いられる一方、光透過性樹脂で覆われない範囲のアロイ樹脂は、結晶性プラスチックとしてポリエチレンテレフタラートが用いられ、非結晶性プラスチックとしてポリカーボネートが用いられる。このようにすれば、、比較的汎用性を有する部材（材料）を用いて、耐油性、耐熱性を有するケースを構成することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、検出センサとして近接センサ１０を例に挙げて説明したが、これに限られず、例えば、光電センサ、超音波センサなどの他のセンサであってもよい。
ここで、光電センサとした場合には、発光素子（動作表示部）からの光を透過させる透光部だけでなく、発光素子からの光を外部に透過させるとともに、受光素子へ受光される光を透過させる透明カバー（図示しない）を有するのが一般的であるが、この透明カバーについて非結晶性プラスチック同士のアロイ樹脂で構成することにより、保護ケースにおける耐水性の向上を図ることができる。

（２）上記実施形態では、動作表示部を覆う部分以外については、光を透過しない不透明樹脂からなる遮光部５２にて構成されることとしたが、動作表示部を覆う部分以外についても、透明又は半透明のアロイ樹脂にて構成される（例えば、ケース全体が透明又は半透明）ものであってもよい。

本発明の実施形態１に係る近接センサの構成を示す上面図 近接センサの下面図 近接センサの電気的構成を示すブロック図 成形前の回路基板を示す側面図 近接センサの一次成形後の側断面図 近接センサの二次成形後の側断面図

符号の説明

１０…近接センサ（検出センサ）
１１…検出コイル（検出部）
１６，１８…発光素子（動作表示部）
３１…回路基板
５０…保護ケース（ケース）
５１…透光部（光透過性樹脂）
５２…遮光部

Claims (5)

1. 被検出物の検出状態に応じた検出動作を行う検出部と、
   前記検出部の検出動作に応じた発光動作を行う動作表示部と、
   前記検出部及び前記動作表示部を覆うケースと、を備える検出センサであって、
   前記ケースは、
   前記動作表示部を覆う範囲が光透過性樹脂で形成され、
   前記光透過性樹脂で覆われない範囲が結晶性プラスチックに非結晶性プラスチックを混入した第１アロイ樹脂で形成されていると共に、
   前記動作表示部を覆う範囲の光透過性樹脂は、複数種類の非結晶性プラスチックを混合した第２アロイ樹脂であり、当該第２アロイ樹脂は、ポリエステルとポリカーボネートが用いられることを特徴とする検出センサ。
2. 前記第１アロイ樹脂中の非結晶性プラスチックと、前記動作表示部を覆う光透過性樹脂を構成する非結晶性プラスチックとは、同一のものであることを特徴とする請求項１記載の検出センサ。
3. 前記第１アロイ樹脂は、結晶性プラスチックと非結晶性プラスチックとの混合比率が、結晶性プラスチックの方が多いことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の検出センサ。
4. 前記第２アロイ樹脂は、前記ポリエステルの方が前記ポリカーボネートよりも混合比率が高いことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検出センサ。
5. 前記光透過性樹脂で覆われない範囲に用いられる第１アロイ樹脂は、結晶性プラスチックとしてポリエチレンテレフタラートが用いられ、非結晶性プラスチックとしてポリカーボネートが用いられることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれかに記載の検出センサ。

Images