JP7033274B2 - センサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、センサ及びその製造方法に関する。

従来から、検出領域内における物体の有無を検出するために近接センサや光電センサ等の各種センサが用いられている。例えば、近接センサは、磁界を発生させるコイルを備えており、コイルに接近した物体に発生する誘導電流によるコイルのインピーダンスの変化を測定することで物体の有無を検出する。また、光電センサは、投光部から検出領域内に光を出射し、物体を透過又は反射した光を受光部により分析することで物体の有無を検出する。これらのセンサは、開口部が設けれられた筐体内部にコイル等の電子部品を収容した後、電子部品を保護するクランプの一部を開口部に挿入し製造されることがある。

また、筐体の内部には、筐体とクランプとの隙間を封止するために封止樹脂が設けられる場合がある。このとき、充填された封止樹脂が筐体の内壁とクランプの外壁との隙間からセンサ外部に漏れ出すおそれがある。そこで、クランプの外壁に筐体の内壁と当接するリブ部を形成し、当該クランプを筐体内部に圧入することにより封止樹脂の漏れを防止している。特許文献１には、外壁に帯状突起（リブ部に相当）が設けられたクランプが記載されている。

特開平０９－０９２１０５号公報

しかしながら、上記の方法では、リブ部の高さが規定の寸法より若干小さい等の理由から筐体とリブ部との間からにじみ出た封止樹脂がセンサの外部へと漏れ出てしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、筐体とクランプとの間からの封止樹脂の漏れを防止できるセンサを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るセンサは、一端に開口部が形成された筒形状の筐体と、筐体に収容された電子部品と、一端が開口部から筐体内部に挿入された筒形状のクランプと、筐体の内壁とクランプの外壁との隙間を封止する封止樹脂と、を備え、クランプは、筐体の内壁に向かって隆起するリブ部を外壁に有し、リブ部は、頂部と、頂部からクランプの他端側に延在しクランプの外壁と交わる斜面とを含み、筐体の内壁と頂部との間からにじみ出て斜面上に位置する封止樹脂は、表面張力による凹みを有している。

この態様によれば、筐体の内壁とリブ部との間から封止樹脂がにじみ出た場合であっても、封止樹脂の流れは、表面張力により筐体の内壁とリブ部の斜面との間で停止する。すなわち、筐体とクランプとの間からセンサ外部へ封止樹脂が漏れ出ることを防止できる。

上記態様において、リブ部は、クランプの外周方向に沿って連続して形成されてもよい。

この態様によれば、クランプの外壁全周にわたって封止樹脂の漏れを防止できる。

上記態様において、リブ部は、前記クランプの軸方向に複数並んで形成されてもよい。

この態様によれば、リブ部が一つのみ形成されている場合と比較してより高い精度で封止樹脂の漏れを防止することができる。

上記態様において、凝固することにより封止樹脂を形成する液体状態の封止樹脂の粘度は、９６ｍＰａ・ｓ以上であり、斜面は、クランプの外壁と１４０°以上の角度で交わってもよい。

この態様によれば、液体樹脂の粘度が９６ｍＰａ・ｓ以下、又は、斜面がクランプの外壁と１４０°以下の角度で交わる場合と比較してより高い精度で封止樹脂の漏れを防止できる。

上記態様において、センサは、近接センサであってもよい。

この態様によれば、検出対象の有無を非接触で検出することができる。

本実施形態の他の態様に係るセンサの製造方法は、一端に開口部が形成された筒形状の筐体に電子部品を挿入する工程と、筒形状のクランプの一端を開口部から筐体内部に挿入する工程と、筐体内部に封止樹脂を注入し、筐体の内壁とクランプの外壁との隙間を封止する工程と、を含むセンサの製造方法であって、クランプは、筐体の内壁に向かって隆起するリブ部を外壁に有し、リブ部は、頂部と、頂部からクランプの他端側に延在しクランプの外壁と交わる斜面とを含み、筐体の内壁と頂部との間からにじみ出て、斜面上に位置する封止樹脂は、表面張力による凹みを有している。

この態様によれば、筐体の内壁とリブ部との間から封止樹脂がにじみ出た場合であっても、封止樹脂の流れは、表面張力により筐体の内壁とリブ部の斜面との間で停止する。すなわち、筐体とクランプとの間からセンサ外部へ封止樹脂が漏れ出ることを防止できる。

本発明によれば、筐体とクランプとの間からの封止樹脂の漏れを防止できるセンサを提供することができる。

本発明の実施形態に係るセンサの分解斜視図である。 図１に示すセンサのＩＩ－ＩＩ線における断面図である。 図２に示すセンサの内部に封止樹脂が設けられた状態の図である。 センサの内部に封止樹脂を設ける工程を示す図である。 図３に示す破線領域Ａの拡大図であり、リブ部の形状の一例を示す図である。 リブ部の形状の他の例を示す図である。 第２樹脂の粘度と斜面の角度との関係を示す表である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

図１及び図２を参照して、センサ１の内部構造について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るセンサ１の分解斜視図である。図２は、図１に示すセンサ１を組み立てた状態におけるＩＩ－ＩＩ線の断面図である。本明細書においては、本発明を近接センサに適用した場合を例に説明するが、本発明は近接センサに限られず、光電センサ等の各種センサに適用可能である。

本実施形態に係るセンサ１は、筐体１０、クランプ２０、基板３０、ケーブル素線３４、ケーブル３５、リング部品３６、検出部４０及びシールド４５を備える。筐体１０は、筒形状に形成されており、内部に基板３０等の電子部品が収容される。筐体１０は、一端に開口部１１を有しており、この開口部１１から基板３０等の電子部品が差し込まれる。筐体１０は、金属や樹脂等で形成されてもよい。センサ１は、その外形が円柱形状となっているが、筐体１０やクランプ２０の外周が多角形である角柱形状であってもよい。

クランプ２０は、その端部が筐体１０の開口部１１に接続され、筐体１０に収容された基板３０等の電子部品を保護する。図１の矢印で示すように、センサ１の軸方向に沿って、クランプ２０から筐体１０に向かう方向を前方とし、筐体１０からクランプ２０に向かう方向を後方とすると、図２に示すように、クランプ２０の前方部分２１が開口部１１から筐体１０内部に挿入される。基板３０はその多くの領域が筐体１０内に収容されているが、基板３０における後方の領域はクランプ２０内に収容されている。また、クランプ２０には、ケーブル素線３４、リング部品３６及びケーブル３５の一部が収容されている。

クランプ２０は、樹脂や金属等で形成することができるが、可視光を透過する透明な材料により形成し、センサ１の内部に位置する表示灯３２を外部から視認可能とすることが好ましい。

図２に示すように、クランプ２０のうち前方部分２１の外壁には、筐体１０の内壁に向かって隆起するリブ部２４が設けられている。リブ部２４は、センサ１内部に封止樹脂が設けられる際、筐体１０とクランプ２０との間からセンサ１外部に封止樹脂が漏れ出ることを防止する。本実施形態において、リブ部２４は、クランプ２０の外周方向に沿って連続して形成されている。また、リブ部２４は、クランプ２０の軸方向に沿って二つ並んで形成されている。なお、リブ部２４の個数はこれに限定されず、一つ又は三つ以上であってよい。リブ部２４の詳細については、図５を用いて後述する。

基板３０は、検出部４０を制御する制御回路（不図示）及び検出部４０に電流を供給する電流供給回路（不図示）を搭載する基板であり、筐体１０に一部が収容される。基板３０の前方側の端部には、図２に示すように検出部４０が取り付けられている。検出部４０は、検出対象の有無を非接触で検出する。検出部４０は、コイル４２が収容されるコア４１と、環状に巻かれたコイル４２とを備える。一方、基板３０の後方側の端部には、ランド３１が設けられており、ケーブル素線３４と電気的に接続される。ここで、センサ１による検出対象の検出方法を説明する。まず、基板３０に搭載された電流供給回路からコイル４２に励磁電流が供給される。コイル４２は、供給された励磁電流に基づいて磁場を発生させる。この状態でコイル４２に金属等の検出対象が接近すると、電磁誘導の法則により検出対象内部に渦電流が発生する。この渦電流は磁場を発生させるため、コイル４２を貫く磁束、ひいてはコイル４２のインピーダンスが変化する。検出部４０に接続された制御回路は、コイル４２のインピーダンスの変化を測定し、検出対象の有無を検出する。

基板３０には、センサ１の動作状態を表示する表示灯３２が搭載されている。表示灯３２は、例えば、ＬＥＤ等であってよい。本実施形態において、表示灯３２は、センサ１の電源がオンになっている場合や、センサ１が検出対象を検出した場合に点灯する。

ケーブル３５は、複数のケーブル素線３４に保護被覆を施したものである。ケーブル素線３４は、基板３０のランド３１と電気的に接続される。ケーブル素線３４は、外部電源からの電力を基板３０に搭載された回路へ供給してもよい。また、ケーブル素線３４は、基板３０に搭載された制御回路からの出力信号をアンプ等の外部機器へ伝達してもよい。

リング部品３６は、ケーブル３５の外周に設けられ、ケーブル３５の破損を防止する。詳しくは、リング部品３６は、ケーブル３５における保護被覆の端部を覆う位置に射出成形等により形成される。また、リング部品３６は、筐体１０の内部に設けられる封止樹脂と密着し、ケーブル３５をクランプ２０に固定する。

ケーブル３５とクランプ２０との間であって、且つ、リング部品３６より後方の領域には、ケーブル３５を取り囲むように封止リング３８が設けられている。封止リング３８は、クランプ２０の内壁とケーブル３５の外周との隙間を封止する。封止リング３８は、センサ１の外部から液体や粉塵が浸入することを防止する。また、封止リング３８は、センサ１の内部に設けられる封止樹脂が外部へ漏れ出ることを防止する。

シールド４５は、外部からのノイズを除去する。シールド４５は、検出部４０及び基板３０の一部を囲むように設けられており、検出部４０及び基板３０へとノイズが到達することを防止する。シールド４５は、例えば、金属膜で形成されてもよいし、銅箔とポリイミド樹脂との積層部材で形成されてもよい。

図３は、図２に示すセンサ１の内部に封止樹脂（第１樹脂５０及び第２樹脂５１）が設けられた状態の図である。また、図４は、センサ１の内部に封止樹脂を設ける工程を示す図である。

封止樹脂のうち第１樹脂５０は、図３に示すように筐体１０内部の前方領域に設けられ、検出部４０や基板３０の一部を覆っている。第１樹脂５０は、基板３０を筐体１０に固定し基板３０の位置ずれを防止する。第２樹脂５１は、筐体１０内部の後方領域及びクランプ２０内部に設けられている。第２樹脂５１は、破線領域Ａで示す筐体１０とクランプ２０との隙間を封止している。また、第１樹脂５０と第２樹脂５１との間には樹脂が存在しない空隙が設けられている。

図４を参照して第１樹脂５０及び第２樹脂５１を筐体１０内部に設ける工程を説明する。まず、図４（ａ）に示すように、筐体１０を前面１２が下側に位置するように配置し、開口部１１から液体状態の第１樹脂５０を筐体１０内部へと注ぎ込む。その後、検出部４０及びシールド４５が取り付けられた基板３０が、筐体１０の内部へと挿入される。この状態で、第１樹脂５０を凝固させ、基板３０を筐体１０に固定する。

次に、図４（ｂ）に示すように、ケーブル素線３４を基板３０のランドに接続する。ケーブル素線３４とランドとの接続は、ハンダ付けにより行われてもよい。その後、図４（ｃ）に示すように、開口部１１から第２樹脂５１を筐体１０の内部に注ぎ込む。

次に、図４（ｄ）に示すように、クランプ２０を筐体１０の開口部１１に挿入する。第２樹脂５１が凝固する前に、図４（ｅ）に示すように、センサ１全体を上下反転させる。すると、第２樹脂５１が重力の影響によりクランプ２０側に移動し、第１樹脂５０及び第２樹脂５１との間に空隙が設けられる。この状態で、第２樹脂５１を凝固させる。以上の方法により、封止樹脂が筐体１０内部に設けられる。なお、上述の方法に限られず、筐体１０又はクランプ２０に微小な孔を設け、当該孔からセンサ１内部に封止樹脂を充填する方法等により、封止樹脂がセンサ１内部に設けられてもよい。

上述したように第２樹脂５１は液体状態でセンサ１内部へと注ぎ込まれる。そのため、筐体１０に注ぎ込まれた第２樹脂５１は、筐体１０とクランプ２０との隙間へと浸入することがある。図３に示すように、クランプ２０の外壁にはリブ部２４が設けられている。リブ部２４は、第２樹脂５１の流れを妨げ、筐体１０の内壁とクランプ２０の外壁との隙間から第２樹脂５１がセンサ１の外部へと漏れ出ることを防止している。ここで、リブ部２４について図５及び図６を用いて説明する。

図５は、図３に示す破線領域Ａの拡大図であり、リブ部２４の形状の一例を示す図である。図６は、リブ部２４の形状の他の例を示す図である。

図５に示すようにクランプ２０の外壁２０ａには、筐体１０の内壁１０ａに向かって隆起するリブ部２４が形成されている。リブ部２４は、頂部２５と二つの斜面２６ａ、ｂとを有している。頂部２５は、斜面２６ａと斜面２６ｂとを接続する接続面である。斜面２６ａは、頂部２５からセンサ１の前方側へと下る斜面であり、斜面２６ｂは、頂部２５からセンサ１の後方側へと下る斜面である。なお、本実施形態において、リブ部２４は二つ形成されているが、どちらも同様の構成を有するため、センサ１の前方寄りに位置するリブ部２４を例に説明を行う。

図５に示すように、斜面２６ｂは、クランプ２０の外壁２０ａと角度αで交わっている。角度αの大きさは、筐体１０の内壁１０ａと頂部２５との間からにじみ出た第２樹脂５１の流れが表面張力により筐体１０の内壁１０ａと斜面２６ｂとの間で停止するように調整されている。角度αの大きさは、液体状態における第２樹脂５１の粘度に基づいて定まる。角度αの大きさと第２樹脂５１の粘度との関係については図７を用いて説明する。

センサ１内部に注ぎ込まれた液体状態の第２樹脂５１は、筐体１０の内壁１０ａとクランプ２０の外壁２０ａとの隙間に浸入し、隙間内を図５に示す矢印方向に移動する。具体的には、第２樹脂５１は斜面２６ａから頂部２５に向かって移動する。上述したように第２樹脂５１は、筐体１０の内壁１０ａと頂部２５との間からにじみ出た場合であっても、表面張力により筐体１０の内壁１０ａと斜面２６ｂとの間で流れが停止する。にじみ出た第２樹脂５１の形状は、第２樹脂５１の進行方向に向かって突き出ているのではなく、表面張力の影響により第２樹脂内部への凹み５１ａを有している。

リブ部２４の形状は図５に示す形状に限られない。例えば、リブ部２４のうちセンサ１の前方側（第２樹脂５１が浸入してくる側）に位置する面は斜面２６ａではなく、図６に示すように、クランプ２０の外壁２０ａとほぼ垂直に交わる側面２８であってよい。また、本実施形態においては、クランプ２０の軸方向に沿ってリブ部２４が二つ設けられているが、リブ部２４の数は限定されず、一つ又は三つ以上であってよい。

図７は、第２樹脂５１の粘度と、斜面２６ｂとクランプ２０の外壁２０ａが成す角度αとの関係を示す表である。図７の表には、にじみ出た第２樹脂５１の流れが筐体１０の内壁１０ａと斜面２６ｂとの隙間で停止するかを、第２樹脂５１の粘度と角度αのそれぞれを変化させ検証した結果が示されている。図７に示す表には、第２樹脂５１の粘度を「９６ｍＰａ・ｓ」、「１０８ｍＰａ・ｓ」、「１３９ｍＰａ・ｓ」、角度αの角度を「１３０°」、「１４０°」、「１５０°」にそれぞれ変化させて行った検証の結果が示されている。

図７に示すように、第２樹脂５１の粘度が９６ｍＰａ・ｓであって角度αが１３０°であるとき、第２樹脂５１の流れは、筐体１０の内壁１０ａと斜面２６ｂとの隙間で停止しない。一方、第２樹脂５１の粘度が９６ｍＰａ・ｓであって角度αが１４０°又は１５０°であるとき、第２樹脂５１の流れは筐体１０の内壁１０ａと斜面２６ｂとの隙間で停止する。

また、第２樹脂５１の粘度が１０８ｍＰａ・ｓ又は１３９ｍＰａ・ｓである場合、角度αが１３０°、１４０°及び１５０°のいずれであっても、第２樹脂５１の流れは筐体１０の内壁１０ａと斜面２６ｂとの隙間で停止する。すなわち、角度αが大きい程（筐体１０の内壁１０ａと斜面２６ｂとが成す角度が小さい程）、より粘度の低い樹脂の流れを筐体１０の内壁１０ａと斜面２６ｂとの隙間で停止させることができる。角度αの大きさや、第２樹脂５１として用いる樹脂の粘度は、図７に示すような検証結果に基づいて決定されてよい。

本実施形態に係るセンサ１によれば、筐体１０の内壁１０ａとリブ部２４との間から第２樹脂５１がにじみ出た場合であっても、第２樹脂５１の流れは、表面張力により筐体１０の内壁１０ａとリブ部２４の斜面２６ｂとの間で停止する。すなわち、筐体１０とクランプ２０との間からセンサ１外部へ第２樹脂５１が漏れ出ることを防止できる。

また、リブ部２４がクランプ２０の外周方向に沿って連続して形成されているため、クランプ２０の外壁全周にわたって第２樹脂５１の漏れを防止できる。また、リブ部２４がクランプ２０の軸方向に沿って複数並んで形成されている。そのため、リブ部が一つのみ形成されている場合と比較してより高い精度で第２樹脂５１の漏れを防止することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…センサ、１０…筐体、１０ａ…内壁、１１…開口部、１２…前面、２０…クランプ、２０ａ…外壁、２１…前方部分、２４…リブ部、２５…頂部、２６…斜面、２６ａ…斜面、２６ｂ…斜面、２８…側面、３０…基板、３１…ランド、３２…表示灯、３４…ケーブル素線、３５…ケーブル、３６…リング部品、３８…封止リング、４０…検出部、４１…コア、４２…コイル、４５…シールド、５０…第１樹脂、５１…第２樹脂

Claims (6)

1. 一端に開口部が形成された筒形状の筐体と、
   前記筐体に収容された電子部品と、
   一端が前記開口部から前記筐体の内部に挿入された筒形状のクランプと、
   前記筐体の内壁と前記クランプの外壁との隙間を封止する封止樹脂と、を備え、
   前記クランプは、前記筐体の内壁に向かって隆起するリブ部を外壁に有し、
   前記リブ部は、頂部と、前記頂部から前記クランプの他端側に延在し前記クランプの外壁と交わる斜面とを含み、
   前記筐体の内壁と前記頂部との間からにじみ出て前記斜面上に位置する前記封止樹脂を表面張力により筐体の内壁とリブ部の斜面との間で停止させたことで、当該位置で前記封止樹脂が凹み形状になっている、センサ。
2. 前記リブ部は、前記クランプの外周方向に沿って連続して形成されている、
   請求項１に記載のセンサ。
3. 前記リブ部は、前記クランプの軸方向に複数並んで形成されている、
   請求項１又は２に記載のセンサ。
4. 凝固することにより前記封止樹脂を形成する液体状態の封止樹脂の粘度は、９６ｍＰａ・ｓ以上であり、
   前記斜面は、前記クランプの外壁と１４０°以上の角度で交わる、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ。
5. 前記センサは、近接センサである、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ。
6. 一端に開口部が形成された筒形状の筐体に電子部品を挿入する工程と、
   筒形状のクランプの一端を前記開口部から前記筐体の内部に挿入する工程と、
   封止樹脂により前記筐体の内壁と前記クランプの外壁との隙間を封止する工程と、を含むセンサの製造方法であって、
   前記クランプは、前記筐体の内壁に向かって隆起するリブ部を外壁に有し、
   前記リブ部は、頂部と、前記頂部から前記クランプの他端側に延在し前記クランプの外壁と交わる斜面とを含み、
   前記筐体の内壁と前記頂部との間からにじみ出て前記斜面上に位置する封止樹脂は、表面張力による凹みを有している、センサの製造方法。

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