(57)【要約】【課題】薄形で上面検出角型の近接センサにおいて、横面視、より薄形の近接センサを提供すること。【解決手段】センサケース２内に信号処理回路搭載基板３と検出回路搭載基板４それぞれを、その基板上面をセンサケース上面側に向けると共にセンサケース奥行き方向略同一平面内に並べた形態で、配置し、信号処理回路搭載基板上には信号処理回路を構成するチップ型回路部品を実装し、検出回路搭載基板を、Ｅ型コア１０と、多層プリントコイル基板１１と、チップ型共振コンデンサＣｐと、から構成し、多層プリントコイル基板の基板上面をセンサケース上面に相対向させた構成。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサケース内に、信号処理回路搭載基板と検出回路搭載基板それぞれを、その基板上面をセンサケース上面側に向けると共にセンサケース奥行き方向略同一平面内に並べた形態で、配置すると共に、
上記信号処理回路搭載基板上には所定発振周波数の発振信号を検出回路に供給する発振回路を含み検出回路出力を処理する信号処理回路を構成するチップ型回路部品が実装されている一方、
上記検出回路搭載基板は、中央脚とこの中央脚を囲む円筒脚とを有して断面Ｅ形状をなすＥ型コアと、このＥ型コアの中央脚を貫通する基板穴を持ち当該Ｅ型コアの円筒脚内周に沿う形状を有し複数の接続されたプリントコイルを有する多層プリントコイル基板と、この多層プリントコイル基板上に実装され上記多層プリントコイル基板内の各プリントコイルからなる検出コイルに接続されたチップ型共振コンデンサと、からなり、
上記多層プリントコイル基板は、その基板穴にＥ型コア中央脚が貫通し基板外周が中央脚内周に沿ってＥ型コアに実装され、その基板上面がＥ型コアから開放されてこの基板上面に対向するセンサケース上面に相対向していると共に基板下面側がＥ型コアで覆われている、ことを特徴とする近接センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の近接センサに対して上記信号処理回路搭載基板を上記センサケースとは別の本体ケース内に配置して信号処理回路を検出回路から分離した、ことを特徴とする近接センサ。
【請求項３】
上記多層プリントコイル基板は、スパイラルパターンが形成された複数枚の基材を積層すると共に各スパイラルパターンを順次接続し、最上段基材上のスパイラルパターン一端側と最下段基材上のスパイラルパターン一端側が最上段または最下段基材上に引き出されてそれら両一端側間に上記チップ型共振コンデンサが並列接続されてなる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の近接センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンプ一体型、アンプ分離型の近接センサ、特には、薄形で上面検出角型の近接センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
検出対象物の有無（接近）を無接触で検出する近接センサとして、発振回路内のコイルを検出コイルとし、この検出用コイルに導電性の検出対象物（例えば金属）が存在または接近したとき、電磁誘導作用により該検出用コイルのインダクタンスや損失が変化し、これに伴って発振回路の発振周波数や発振振幅が変化することを利用して上記検出対象物の存在や接近を検出する近接センサがある。このように発振回路内の発振用コイルを検出コイルとした近接センサの一方で、特開平０６−１６４３５８のように、共振周波数ｆｏｓｃでかつ一定の発振振幅レベルで安定に発振する発振回路とは別に、共振コイルと共振コンデンサとからなり上記発振回路からの発振信号の供給を受けて発振回路のｆｏｓｃとは異なる周波数ｆｏの共振周波数ｆｏで共振するＬＣ並列共振回路を設け、このＬＣ並列共振回路内の共振コイルを検出コイルとなし、当該ＬＣ並列共振回路の共振出力のレベル変化で検出対象物を検出するようにした近接センサも提供されている。
【０００３】
いずれにしても、検出コイルはセンサケースの一部のケース面を検出面とし、その検出面の内側に対向配置され、検出面外側に近づく検出対象物を検出コイルで検出するようにしている。このケース面のうちケース前面を検出面とした前面検出角型近接センサや、ケース上面を検出面とした上面検出角型近接センサがある。このような上面検出角型近接センサでは、近年、そのセンサケース横面視厚さが益々薄型化されることが要求されるようになっている。
【特許文献１】特開平０６−１６４３５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明により解決すべき課題は、センサケース厚さをより薄くするという要求に沿うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明第１によるアンプ一体型薄形上面検出角型近接センサは、センサケース内に、信号処理回路搭載基板と検出回路搭載基板それぞれを、その基板上面をセンサケース上面側に向けると共にセンサケース奥行き方向略同一平面内に並べた形態で、配置すると共に、上記信号処理回路搭載基板上には所定発振周波数の発振信号を検出回路に供給する発振回路を含み検出回路出力を処理する信号処理回路を構成するチップ型回路部品が実装されている一方、上記検出回路搭載基板は、中央脚とこの中央脚を囲む円筒脚とを有して断面Ｅ形状をなすＥ型コアと、このＥ型コアの中央脚を貫通する基板穴を持ち当該Ｅ型コアの円筒脚内周に沿う形状を有し複数の接続されたプリントコイルを有する多層プリントコイル基板と、この多層プリントコイル基板上に実装され上記多層プリントコイル基板内の各プリントコイルからなる検出コイルに接続されたチップ型共振コンデンサと、からなり、上記多層プリントコイル基板は、その基板穴にＥ型コア中央脚が貫通し基板外周が中央脚内周に沿ってＥ型コアに実装され、その基板上面がＥ型コアから開放されてこの基板上面に対向するセンサケース上面に相対向していると共に基板下面側がＥ型コアで覆われている、ことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明第１では、上面視側に信号処理回路搭載基板と検出回路搭載基板それぞれの基板上面を共に向け、横面視これら基板を略同一平面内に配置した形態に沿った状態でそれら基板を上記薄形センサケース内に配置したから、センサケース厚さを上記両基板の基板厚さとその基板上の実装部品の実装高さで決めることができるので、センサケース厚さを極力薄形にすることができる。そして本発明はこれに加えて以下の理由でより薄形にすることができるようになる。すなわち、検出コイルは検出距離を確保するうえで巻数を多くして磁束を増大する必要があるが、従来の検出コイルではコア中央脚にセンサケース上面方向に極力検出コイルを多く巻き付ける結果、センサケース厚さが増大していた。本発明第１では、検出回路搭載基板の検出コイルは、多層プリントコイル基板で構成されているので、検出コイル自体の厚さはプリント厚さであり、磁束増大はスパイラルパターンのスパイラル数や、スパイラルパターンが形成された基材の積層数によるので、所望の磁束増大を図ることができる構成となっている。そのため、本発明第１では、検出回路搭載基板の基板厚さはそれほど増大することがなく、センサケース厚さを従来よりも薄形にすることができる。
【０００７】
本発明第２によるアンプ分離型薄形上面検出角型近接センサは、上記信号処理回路搭載基板を上記センサケースとは別の本体ケース内に配置して信号処理回路を検出回路から分離したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明第２では、センサケース内の検出回路搭載基板が、本発明第１と同様に、Ｅ型コアと、多層プリントコイル基板と、チップ型共振コンデンサとからなるので、センサケースを本体ケースとは別により薄形にして、センサケースがより薄形であることが要求される用途に適したアンプ分離型近接センサを提供することができるようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来よりも、より薄形の近接センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る近接センサを詳細に説明する。
【００１１】
図１に本発明の実施の形態に係るアンプ一体型近接センサを一部破断した斜視構成、図２に上面視断面構成、図３に横面視断面構成をそれぞれ示す。図解のため、図１ではセンサケース内の基板を破線で示し、図２中には近接センサ実装部品を回路記号で示し、図３中にはそれら実装部品を実装した状態で示す。
【００１２】
これら図１ないし図３を参照して、実施の形態の近接センサ１は、薄角型のセンサケース２内に、信号処理回路搭載基板３と検出回路搭載基板４それぞれの基板上面３ａ，４ａを共にセンサケース上面視側に向け、センサケース横面視でこれら基板３，４を略同一平面内に若干離間して配置している。
【００１３】
信号処理回路搭載基板３上には、電源回路５、所定発振周波数の発振信号を検出回路搭載基板４実装の検出回路に出力する発振回路６、上記検出回路出力を検波する検波回路７、検波回路出力を入力して検出対象物の存在等の検出処理をするＣＰＵ８、等が信号処理回路を構成するチップ型の回路部品９ａ，９ｂ，９ｃ…として実装されている。その他の回路部品として上記回路上の分圧コンデンサＣｓ、等も実装されている。これら各回路５−８は、信号処理回路すなわちアンプとして実装される。実施の形態では同一のセンサケース２内にこの信号処理回路であるアンプと、後記検出回路１３とが実装されることでアンプ一体型とされる。
【００１４】
検出回路搭載基板４は、Ｅ型コア１０と、多層プリントコイル基板１１と、チップ型共振コンデンサＣｐと、を備える。Ｅ型コア１０は、中央脚１０ａとこの中央脚１０ａを円筒状に囲む円筒脚１０ｂとを有して断面Ｅ形状をなしている。多層プリントコイル基板１１は、Ｅ型コア１０の中央脚１０ａを貫通する基板穴１１ａを持ち当該Ｅ型コア１０の円筒脚１０ｂ内周に沿う形状を有する。チップ型共振コンデンサＣｐは、多層プリントコイル基板１１上に実装され多層プリントコイル基板１１内のプリントコイルで構成される検出コイルＬｐに並列接続されて、当該共振コンデンサＣｐと共にＬＣ並列型共振回路を構成している。
【００１５】
多層プリントコイル基板１１は、その基板穴１１ａにＥ型コア中央脚１０ａが貫通し基板外周が中央脚１０ａ内周に沿ってＥ型コア１０に実装され、その基板上面がＥ型コア１０から開放されてこの基板上面に対向するセンサケース２上面に相対向していると共に基板下面側がＥ型コア１０で覆われている。これにより、センサケース２上面上方に検出コイルＬｐから磁束形成空間を形成することができ、当該センサケース２上面上方に近接する検出対象物を検出することができるようになる。これにより、実施の形態の近接センサ１は、薄形で上面検出角型の近接センサを構成する。
【００１６】
図４を参照して近接センサ１による検出対象物１２の検出の原理を説明すると、発振回路６は、発振周波数ｆｏｓｃで安定発振している。この発振回路６からの発振信号は、分圧コンデンサＣｓを介して検出回路１３に供給される。検出回路１３は、共振コンデンサＣｐと検出コイルＬｐとのＬＣ並列共振回路である。
【００１７】
検出回路１３は、ＬＣ並列共振回路であるから、発振回路６からの発振信号で励振電圧Ｖ、励振周波数ｆｏで共振する。この共振周波数ｆｏは、上記発振周波数ｆｏｓｃ（＝ｆｏ）と同一である。この検出コイルＬｐに共振電流が流れると、検出コイルＬｐが磁束Φｐを発生する。この磁束Φｐが、検出対象物１２に作用することで、電磁誘導により、検出対象物１２には渦電流が流れ、磁束Φｅが発生する。
【００１８】
この磁束Φｐは検出対象物１２の検出距離（ｘ）に応じて変化し、検出対象物１２に流れる渦電流が変化し、その結果、検出コイルＬｐの抵抗Ｒ（ｘ）、インダクタンスＬ（ｘ）およびＱ値（ｘ）が変化することとなる。検出回路１３は、この検出コイルＬｐの抵抗Ｒ（ｘ）、インダクタンスＬ（ｘ）およびＱ値（ｘ）の変化を出力電圧Ｖｏに変換する。そして、図４には示していない検波回路７により出力電圧Ｖｏが検波され、ＣＰＵ８により検出対象物１２の検出距離（ｘ）が演算される。
【００１９】
図５を参照して上記近接センサの回路配線を説明する。図５では電源回路３の図示を略する。図５で示すように、発振回路６と、検波回路７と、ＣＰＵ８とで信号処理回路１４を構成する。そして、検出回路１３は、発振回路６からの発振信号の供給を受けて、共振周波数ｆｏで共振するようになっている。
【００２０】
図６、図７を参照して、検出回路搭載基板４を説明すると、図５は、検出回路搭載基板４を拡大して示し、図６は多層プリントコイル基板１１を分解して示す。図６、図７で示すように、多層プリントコイル基板１１は、複数枚、実施の形態では４枚の円形基材１４ａ−１４ｄが積層されて構成されている。各基材１４ａ−１４ｄの上面には、スパイラルにプリントコイル１５ａ−１５ｄが形成されている。最上段の基材１４ａの上面にはプリントコイル１５ａが外周側一端１５ａ１から内周側一端１５ａ２までスパイラルに形成され、２段目の基材１４ｂの上面にはプリントコイル１５ｂが外周側一端１５ｂ１から内周側一端１５ｂ２までスパイラルに形成され、３段目の基材１４ｃの上面にはプリントコイル１５ｃが外周側一端１５ｃ１から内周側一端１５ｃ２までスパイラルに形成され、最下段の基材１４ｄの上面にはプリントコイル１５ｂが外周側一端１５ｄ１から内周側一端１５ｄ２までスパイラルに形成されている。そして、最上段の基材１４ａのプリントコイル１５ａの内周側一端１５ａ２と、２段目の基材１４ｂのプリントコイル１５ｂの内周側一端１５ｂ２とが、スルーホール１６ａ（プリントコイル間の電気的導通を可能とするもので例えば貫通穴内周に導体が充填されている穴）で接続され、２段目の基材１４ｂのプリントコイル１５ｂの外周側一端１５ｂ１と、３段目の基材１４ｃのプリントコイル１５ｃの外周側一端１５ｃ１とが、スルーホール１６ｂで接続され、３段目の基材１４ｃのプリントコイル１５ｃの内周側一端１５ｃ２と、最下段の基材１４ｄのプリントコイル１５ｄの内周側一端１５ｄ２とがスルーホール１６ｃで接続されている。
【００２１】
そして、最上段基材１５ａ上のプリントコイル１４ａの外周側一端１５ａ１と、最下段基材１５ｄ上のプリントコイル１４ｄの外周側一端１５ｄ１とが最上段基材１５ａ上に引き出されてそれら両一端１５ａ１，１５ｄ１間にチップ型共振コンデンサＣｐが基材１４ａ−１４ｃに設けたスルーホール１６ｄ１−１６ｄ３（全体でスルーホール１６ｄとする）を介して並列接続されている。
【００２２】
以上の構成を有する多層プリントコイル基板１１は、各基材１４ａ−１４ｄそれぞれの上面のプリントコイル１５ａ−１５ｄが順次接続されることで検出コイルＬｐを構成し、この検出コイルＬｐに共振コンデンサＣｐが並列接続され構成されている。上記において、プリントコイル１５ａ−１５ｄは磁性材料例えば銅材であり、幅、ピッチ、厚みが３０μｍ程度の微細な形状のものである。
【００２３】
各基材１４ａ−１４ｄの厚みも３５μｍ程度、多層プリントコイル基板１１全体の厚みは２００μｍであり、また、センサケース２全体での厚みは４ｍｍ程度であり、きわめて薄形となっている。
【００２４】
以上説明した実施の形態の近接センサ１では、センサケース２に対して信号処理回路搭載基板３と検出回路搭載基板４とを略同一平面内に配置したから、センサケース２を極めて薄形にすることができる。特に、検出コイル１３を多層プリントコイル基板１１で構成したので、センサケース２をより薄形にすることができる。
【００２５】
図８に実施の形態にかかるアンプ分離型近接センサの上面視構成を示す。この近接センサは、信号処理回路搭載基板３を本体ケース２ａ内に配置すると共に、検出回路搭載基板４をセンサケース２ｂ内に配置し、これらがケーブル配線１７で接続されたアンプ分離型の近接センサである。検出回路搭載基板４は、図６、図７と同様であり、その説明は略する。
【００２６】
図８の近接センサでは、検出回路搭載基板４を本体ケース２ａとは別のセンサケース２ｂ内に配置したから、センサケース２ｂをより薄形にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係るアンプ一体型近接センサの構成を示す図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態に係るアンプ一体型近接センサの上面視断面構成を示す図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態に係るアンプ一体型近接センサの横面視断面構成を示す図である。
【図４】図４は実施の形態のアンプ一体型近接センサの検出方式の説明に供する回路図である。
【図５】図５は実施の形態のアンプ一体型近接センサの回路構成を示す図である。
【図６】図６は実施の形態のアンプ一体型近接センサの多層プリントコイル基板の断面を拡大して示す図である。
【図７】図７は図６に対応し実施の形態のアンプ一体型の多層プリントコイル基板を分解して示す図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態に係るアンプ分離型近接センサの上面視構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  近接センサ
２  センサケース
３  信号処理回路搭載基板
４  検出回路搭載基板
１０  Ｅ型コア
１１  多層プリントコイル基板
Ｃｐ  チップ型共振コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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