(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、このケース内部に配置され、環状のコイルを収容した状態で、その環状コイルの中空部に挿通される突出状の中心部、及び環状コイルの周囲を包囲する周囲部を有するコアと、ケース内部に設けられ、前記コイルが接続された検出回路部とを備える近接スイッチにおいて、
前記コアの中心部よりも前記環状コイル及びコアの周囲部を低くして、コアの中心部の先端を前記環状コイル及びコアの周囲部より突出させ、前記コアの中心部の先端面に相対するケース部分の肉厚を、この相対部分以外の肉厚よりも薄くしたことを特徴とする近接スイッチ。
【請求項２】
前記コアの中心部の一方端面に相対するケース部分と、他方端面に相対するケース部分とで、前記コアを支持したことを特徴とする請求項１記載の近接スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、金属、導電物体、磁性体等の検出物体の接近を検出する近接スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近接スイッチには、一般に次の３種類のタイプがある。
▲１▼検出用コイルのみを用い、このコイルにコアを設けないもの
▲２▼検出用コイルに断面凸形のフェライトコアを用いたもの
▲３▼検出用コイルの中空部に挿通される中心部、及びコイル周囲を包囲する周囲部を有するフェライトコアを設けたもの
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記タイプ▲１▼の近接スイッチでは、構造が簡単で安価であるが、検出距離が短く、しかも複数個の近接スイッチを互いに接近させて使用した場合、高周波相互干渉により誤動作し易い。又、その取付け位置によっては周囲に存在する金属等の影響を受け易く、これも誤動作の原因となる。
【０００４】
タイプ▲２▼の近接スイッチでは、検出距離は長くすることができるが、コイルの周囲がコアでシールドされていないため、この近接スイッチも複数個を接近させて使用した場合、相互干渉や周囲の金属等の影響を受け易い。
更に、タイプ▲３▼の近接スイッチでは、コイルの周囲がコアでシールドされているため、相互干渉も少なく、周囲の金属等の影響も受け難いが、コイルの周辺（検出部付近）に磁石を近づけると検出距離が大幅に変化し、検出不能になり易い。又、フェライトコアは、その材質上、中心部と周囲部との間の部分が非常に脆く、検出物体が近接スイッチに衝突したり、近接スイッチを落としたりした時に破損し易い。そこでコアの破損を防ぐには、フェライトコアに相対するケース部分の肉厚を厚くする必要があるが、これだと検出距離が短くなってしまう。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記タイプ▲１▼〜▲３▼の従来の近接スイッチにみられる種々の問題点を解決すること、即ち（ａ）相互干渉を少なくすること、（ｂ）取付け位置の周囲に存在する金属等の物体の影響を受け難くすること、（ｃ）磁石の影響を受け難くすること、（ｄ）検出距離を長くすること、（ｅ）フェライトコアを破損し難くすること、を実現する近接スイッチを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の近接スイッチは、ケースと、このケース内部に配置され、環状のコイルを収容した状態で、その環状コイルの中空部に挿通される突出状の中心部、及び環状コイルの周囲を包囲する周囲部を有するコアと、ケース内部に設けられ、前記コイルが接続された検出回路部とを備える近接スイッチにおいて、前記コアの中心部よりも前記環状コイル及びコアの周囲部を低くして、コアの中心部の先端を前記環状コイル及びコアの周囲部より突出させ、更に前記コアの中心部の先端面に相対するケース部分の肉厚を、この相対部分以外の肉厚よりも薄くしたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
環状コイル及びコアの周囲部をコアの中心部よりも低くし、コアの中心部の先端を環状コイル及びコアの周囲部よりも突出させることで、結果的に従来の類似形状のコアと比較して中心部の高さが変わらないものとすると、それよりも周囲部の高さが低くなるため、近接スイッチ同士の相互干渉が少なくなって、取付け位置の周囲に存在する金属等の物体の影響を受け難くなるばかりか、磁石の影響をも受け難くなる。
【０００８】
又、コアの中心部の先端面に相対するケース部分の肉厚を、この相対部分以外の肉厚よりも薄くすることにより、薄くするのはコア中心部の先端面に相対するケース部分の狭い部分なので、ケースの強度を低下させることなく、薄くしたことでコア中心部の先端面がケース表面に近くなる分、検出距離を長くすることが可能となる。
更には、コアの中心部の一方端面に相対するケース部分と、他方端面に相対するケース部分とでコアを支持することにより、特にコアの中心部と周囲部と間の部分が破損し難くなり、コアの耐久性が向上する。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の近接スイッチを実施例に基づいて説明する。
その一実施例に係る近接スイッチの要部断面図を図１に示す。この近接スイッチＳでは、ケース本体１とケース本体１に着脱自在に嵌着されるカバー２とでケースが構成され、このケース内部に、断面山字形のフェライト製コア３と、コア３に収容された環状の中空ボビン４と、ボビン４に巻回されたコイル５と、コイル５が電気的に接続された検出回路部を有し、一端部がケース外部に出るプリント基板６と、カバー２とコア３及びプリント基板６との間に介設されたシールド板７とが配置されている。
【００１０】
本発明の特徴であるフェライトコア３、ボビン４及びコイル５からなる検出部の構造を図６（断面図）及び図７（分解斜視図）に示す。円形のフェライトコア３は、その中心から垂直に延びる円柱状の中心部３０を有し、この中心部３０が周囲部３１よりも若干高くなっており、中心部３０と周囲部３１とには高低差がある。これは、従来と同一サイズのフェライトコアに比べて、中心部３０の高さをそのままにしておき、周囲部３１の高さを低くすると共に、ボビン４の高さも若干低くしたものである。従って、中心部３０と周囲部３１とには高低差が生じ、この高低差は、以下にも述べるように、例えばパチンコ台に使用するサイズの近接スイッチの場合には、０．５〜１．５ｍｍ程度である。
【００１１】
このコア３には、コイル５を巻回した環状のボビン４の中空部４０を中心部３０に挿通することにより、ボビン４が収容される。ボビン４の収容状態において、ボビン４の中空部４０からはコア３の中心部３０の先端がボビン４よりも外方に若干突出する（図６参照）。なお、コア３の周囲部３１には、ボビン４に巻回したコイル５の両端部（リード）をコア３の外部に導出して、プリント基板６の検出回路部に接続するための切欠き部３２が形成されている。
【００１２】
この実施例では、図３から分かるように、フェライトコア３の中心部３０に相対するケース本体１の部分には、凹部１０が形成されており、この凹部１０に中心部３０の先端面が当接する。又、凹部１０により、ケース本体１の当該部分の肉厚は、この部分以外の肉厚よりも薄くなっているが、薄肉部分はこの凹部１０だけであるため、ケース全体の強度が低下するようなことはない。更に、図２において、コア３は、ケース内部に配置された状態では、ケース本体１の内側に設けられた４つの極小リブ１０，１１，１２，１３によって動かない程度の弱い力で保持されるようになっている。
【００１３】
一方、図４及び図５に示すように、フェライトコア３の中心部３０の後端面（先端面とは反対側の部分）が相対するカバー２の部分には、中心部３０の中心軸線上に位置する突起２０と、この突起２０の周囲に位置するリング状の突起２１とが形成されており、これら突起２０，２１に中心部３０の後端面が当接する。従って、ケース本体１にコア３を収容してカバー２を取付けると、コア３は、中心部３０の先端面にてケース本体１の凹部１０によって、中心部３０の後端面にてカバー２の突起２０，２１によってそれぞれ押圧・挟持されると共に、前述のリブ１０〜１３によって動かない程度に軽く保持されることになる。固定状態のコア３は、その中心部３０の先端面と後端面以外は、ケース本体１やカバー２には接触せず、ケース内部で浮いた状態にある。このため、凹部１０及び突起２０，２１以外からは、固定用の力や外部の力がコア３には一切加わらない。
【００１４】
シールド板７は、図８に示すような形状を呈するもので、コア３の周囲部３１を包囲する環状部分７１を有し、更に環状部分の一部分は分離し、ギャップ７２となっている。
このように構成した近接スイッチは、例えば図９の（ａ）〜（ｃ）に示すように使用する。ここでは、鋼球（パチンコ球等）１００を上記の如き近接スイッチＳで検出する場合を示している。（ａ）では近接スイッチＳを水平に、（ｂ）では斜めにそれぞれ配置し、これに鋼球１００が当たる場合であるが、前述したようにフェライトコア３は、その中心部３０の先端面及び後端面以外は、ケースのどこにも接触していないため、鋼球１００の衝撃は中心部３０にのみ加わる。しかしながら、中心部３０はその中心軸線方向には長さ分相当の十分な肉厚を有しており、しかも中心部３０以外がケースから離れているため、コア３が中心部３０と周囲部３１との間の部分から破損する等の不具合は起こらない。
【００１５】
又、図９の（ｃ）では、傾けた近接スイッチＳの前に板やレール等の介在物１０１を配した場合で、この場合には鋼球１００が近接スイッチＳに直接当たることはない。
近接スイッチＳの検出動作自体は、従来の近接スイッチと同様である。即ち、コイル５に印加される高周波発振の交流磁界は、コイル５、コア３の中心部３０、空間、コア３の周囲部３１を通るループを描く。ここで、図９のように鋼球１００が近接スイッチＳの磁界内に接近すると、渦電流が発生し、これにより▲１▼渦電流によるコイル５の尖鋭度Ｑの低下、▲２▼渦電流に起因する反射磁束によるコイル５のインダクタンスＬの低下、及び▲３▼上記▲１▼，▲２▼の両方によって、高周波ゲインの変化又は発振周波数のズレが生じ、これを電気的に判別して出力する。
【００１６】
ここで、物体を検出する検出距離は、検出物体がコアの前面よりもかなり小さいと、前記交流磁界ループの原理に基づきコアの主に中心部の先端面が検出の基準となる。例えば、検出距離が４ｍｍの近接スイッチがあるとすると、従来のような前面が平坦なコア（中心部が突出していないコア）では、コアの中心部に相対するケース部分の肉厚は、ケースの強度やコアの破損防止を考慮すると１ｍｍ近い肉厚を必要とするため、検出可能な距離は３ｍｍとなる。しかし、本発明のように中心部を突出させてあると、中心部の先端面の面積は非常に小さくなるので、ケースの対応部分の肉厚は約０．３ｍｍで十分である。従って、検出距離は３．７ｍｍとなり、約１．２倍の距離を検出することが可能となるか、或いは検出距離を任意に３．３ｍｍに設定することができ、より安定性及び信頼性の高い近接スイッチが得られる。
【００１７】
次に、本発明の近接スイッチが磁石の影響を如何に受け難いかということを詳しく述べる。前述したように、周囲部が無いコアを用いた近接スイッチでは、複数個を接近させて使用すると、高周波が相互に干渉し合って誤動作したり、取付け位置の周囲の金属等を検出して使用不可能になったりする。例えば、近接スイッチが良く使用されるパチンコ台等では強力な磁石を用いて不正を行うことが少なくないが、上記磁石の影響を解決しない限り、不正行為防止のために近接スイッチをパチンコ台に使用することは難しい。
【００１８】
ところで、一般にフェライトコアは磁石を近づけるとコイルのインダクタンスＬ（Ｈ）が大幅に低下することが知られている。このコイルのインダクタンスＬとコイルの周波数Ｆとの関係は、発振回路又は共振回路を用いた次の一般公式
Ｆ＝１／〔２π（ＬＣ）１／２  〕＝Ｋ／（Ｌ）１／２    （単位：Ｈｚ）
但し、Ｋ＝１／〔２π（Ｃ）１／２  〕、
Ｆ：周波数、Ｃ：容量、Ｌ：インダクタンス
で表される。この式から分かるように、コイルの周波数ＦはインダクタンスＬの平方根に反比例する。従って、磁石が近接スイッチに近づくことにより共振周波数が高くなり、検出物体があたかも近づいたかのように動作したり、或いは検出感度が上昇して誤動作の原因となったりする訳である。
【００１９】
しかし、幸いなことにパチンコ台では、前面に二重のガラスが設けられているため、前面のガラスから鋼球を検出する近接スイッチまでに１５〜２０ｍｍの距離があり、この間隔以下に磁石を近づけることは不可能である。このことを、更に図１０を参照して説明する。
図１０は、本発明及び従来の近接スイッチにおけるフェライトコアと磁石の影響を示したものであり、（ａ）では本発明及び従来のフェライトコア３，１０３の上面図を、（ｂ）では本発明のフェライトコア３の断面図を、（ｃ）では従来のフェライトコア１０３の断面図を表してある。この図で、コアの中心部３０，１３０の径をφ１  、周囲部３１，１３１の内径をφ２  、外径をφ３  とし、コアの中心部の高さをＨ１  、周囲部の高さをＨ２  、基部の肉厚をＨ０  とする。なお、参考までに、本発明に対応して従来の近接スイッチに使用されているコア１０３を図１２及び図１３に示す。このコア１０３では、中心部１３０の先端面が周囲部１３１及びボビン４と同一平面上に在り、中心部１３０はボビン４から中心軸線方向に突出していない。その他の構成は本発明と同様である。
【００２０】
ここで、フェライトコア３，１０３に磁石Ｍをそれぞれ近づけたとすると、コアは磁石Ｍに一番近い面、つまり磁石Ｍから距離Ｐ１  だけ離れたコアの相対面が影響を受ける。本発明及び従来のコアにおいて、中心部３０の高さＨ１  と中心部１３０及び周囲部１３１の高さＨ１  が同一で、基部の肉厚Ｈ０  も同一で、径φ１  ，φ２  ，φ３  も同じであるとすると、磁石Ｍの影響は高さＨ１  とＨ２  の差に現れる。即ち、従来のコア１０３は、本発明のコア３に比べて、周囲部１３１が高い分だけ磁石Ｍの影響を大きく受けることになる。これに対し、本発明のコア３の中心部３０は、従来のコア１０３の中心部１３０と同一高さであるが、磁石Ｍから十分に遠い距離Ｐ２  だけ離れているため、磁石Ｍの影響は遙に少なくなる。
【００２１】
更に、本発明及び従来の近接スイッチにおいて、コイルのインダクタンスＬと、コアと磁石との距離との関係を図１１に示す。この図１１では、図１０に示すコアの各寸法を、φ１  ＝５．５ｍｍ、φ２  ＝１２ｍｍ、φ３  ＝１４ｍｍ、Ｈ０  ＝１ｍｍ、Ｈ１  ＝５ｍｍ、Ｈ２  ＝４ｍｍとし、磁石のサイズを、縦×横＝２０×２０ｍｍ、長さｌ＝４０ｍｍ、磁力＝２ｋガウスとしてある。
【００２２】
図１１から、例えば近接スイッチの検出回路部にハートレーやコルピッツを用い、これを近接スイッチの発振コイルとした場合、発振周波数が約１５％変化した時、即ち前記式Ｆ＝Ｋ／（Ｌ）１／２  で、インダクタンスＬが約３２％変化した時にスイッチングの弁別を行うように定数を設定したとすると、従来のコアでは約１９ｍｍ、本発明のコアでは約１１ｍｍの距離に磁石が近づいた時に誤動作が起こることが分かる。つまり、本発明のコアでは、磁石の影響が十分に少なくなっていることが理解される。
【００２３】
上記実施例の近接スイッチでは、カバー２とコア３の後面及びプリント基板６との間にシールド板７を介在させてあるが、このシールド板７の作用について述べる。例えばパチンコ台等は金属球が激しく移動し、プラスチック等との間で摩擦が生ずるため、金属球は大きな静電気を帯び、この静電気が近接スイッチのケース本体１とカバー２との間より検出回路部に放電すると、回路部が破壊してしまう。このため、ケース本体１とカバー２との間にシールド板７を設け、このシールド板７の一部を検出回路部のＧＮＤに電気的に接続しておくことにより、静電気を放電させることができ、回路部を静電気から守ることができる。
【００２４】
更に、シールド板７の環状部分７１によってフェライトコア３の周囲部３１がシールドされていることについては、コイル５がフェライトコア３でシールドされていても、漏れ磁束により検出回路部が多少の影響を受けるが、シールド板７の環状部分７１をコア３の周囲部３１の回りに配すると共に、環状部分７１にギャップ７２を設けておくことで、渦電流の損失が少なくなり、渦電流の検出回路部への影響が軽減される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の近接スイッチは、以上説明したように構成されるため、下記の効果を有する。
（１）コアの周囲部を中心部より低くしても周囲部の高さが十分確保されているため、近接スイッチの取付け位置の周囲に存在する金属等の物体の影響を受け難く、誤動作がない。
（２）コアの中心部よりも周囲部及びコイルが低いため、磁石の影響を受け難く、例えばパチンコ台に使用すれば磁石による不正を確実に防止することができる。
（３）コアの周囲部を中心部より低くしても周囲部の高さが十分確保されているため、相互干渉も少なく、複数個を接近させて使用しても誤動作が少なくなる。
（４）コアの中心部の先端面に相対するケース部分の肉厚のみを薄くすることにより、ケースの強度を低下させることなく検出距離を長くすることができる。
（５）コアの中心部の一方端面及び他方端面のみをケースの対応部分で支持することにより、検出物体の衝突や近接スイッチの落下によるコアの破損は起こらず、優れた耐久性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例に係る近接スイッチの要部断面図である。
【図２】図１に示す近接スイッチにおけるケース本体の内面図である。
【図３】図１に示す近接スイッチにおけるケース本体の断面図である。
【図４】図１に示す近接スイッチにおけるカバーの内面図である。
【図５】図１に示す近接スイッチにおけるカバーの断面図である。
【図６】図１に示す近接スイッチにおけるコア、コイル及びボビンで構成される検出部の要部断面図である。
【図７】図６に示す検出部の分解斜視図である。
【図８】図１に示す近接スイッチにおけるシールド板の平面図である。
【図９】実施例の近接スイッチの使用例を示す図である。
【図１０】本発明及び従来の近接スイッチにおけるコアと磁石の影響とを示す図である。
【図１１】本発明及び従来の近接スイッチにおけるコイルのインダクタンスと、コアと磁石との距離との関係を示す図である。
【図１２】従来例の近接スイッチにおけるコア、コイル及びボビンで構成される検出部の要部断面図である。
【図１３】図１２に示す検出部の分解斜視図である。
【符号の説明】
１      ケース本体
２      カバー
３      コア
４      ボビン
５      コイル
６      プリント基板
７      シールド板
３０    コアの中心部
３１    コアの周囲部
【図１】
0003614870.tif 000002
【図２】
0003614870.tif 000003
【図３】
0003614870.tif 000004
【図４】
0003614870.tif 000005
【図５】
0003614870.tif 000006
【図６】
0003614870.tif 000007
【図７】
0003614870.tif 000008
【図８】
0003614870.tif 000009
【図９】
0003614870.tif 000010
【図１０】
0003614870.tif 000011
【図１１】
0003614870.tif 000012
【図１２】
0003614870.tif 000013
【図１３】
0003614870.tif 000014