(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物が通過する貫通孔を有するコイルスプールと、
発振回路を含むセンサ回路が実装された配線基板と、
前記コイルスプールに巻かれ、その両端が前記配線基板の発振回路に接続されたコイル巻線と、
を有する貫通型近接センサにおいて、
前記配線基板の前記センサ回路と反対側の面にシールド部を形成し、さらに前記配線基板の両側にコイル巻線を巻き付けるための突出部を設け、一方の突出部の裏表面に前記シールド部につながる電極パッドと当該電極パッドに接続されるべき電極パッドとを設け、他方の突出部の表面に前記センサ回路につながる電極パッドを設け、
前記コイルスプールに基板接続部を設けると共に前記配線基板に挿入部を設け、前記挿入部を前記基板接続部に挿入することにより、前記配線基板を前記貫通孔の軸心と垂直となるようにして前記コイルスプールに保持させ、
前記コイルスプールに巻かれたコイル巻線の両端をそれぞれの前記突出部に巻き付けてハンダ付けすることにより、一方の突出部の表裏面に形成されている前記電極パッドどうしを電気的に接続したことを特徴とする貫通型近接センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は貫通型近接センサに関し、特に貫通部を通過する金属体を検出する貫通型の近接センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属体の存在を非接触で磁気的に検出するセンサとして、一般的に高周波発振型近接センサが用いられる。このような近接センサのうち、円筒形コイル中をパチンコ球等の金属体が通過する毎に電気信号を出すようにした貫通型の近接センサが知られている。
【０００３】
図１２は、このような近接センサの回路構成を示すブロック図であって、コイル１６の両端には発振回路１０１が接続される。発振回路１０１は、このコイル１６と内部の容量によってＬＣ発振回路を構成するものであって、一定の周波数で発振し、その出力は検波回路１０２に伝えられる。コイル１６に金属体が接近した場合には、コイル１６のコンダクタンスが増加し、発振回路１０１の発振条件が変化して振幅が低下し、または発振レベルが所定のしきい値以下となる。この振幅もしくは発振レベルの低下により近接センサは金属体の接近ないし通過を検知し、出力回路１０３を介して物体検知信号を出力する。検波回路１０２と出力回路１０３は、発振状態の変化に基づいて金属体の近接を検出する信号処理部を構成している。
【０００４】
このような貫通型近接センサで、配線基板上に構成された発振回路とコイルを接続する場合には、コイル巻線の端部を配線基板に形成された電極パッドにハンダ付けする必要がある。そのため、従来にあっては、▲１▼コイル巻線の端部を配線基板の電極パッドにハンダ付けし、ハンダ付け部分の周囲をシリコン樹脂や接着剤などにより固定して強化処理する方法が用いられたり、▲２▼コイル巻線が細い場合にはコイル巻線の端部に中継端子を用いて配線基板の電極パッドと接続する方法が用いられたりしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにしてコイルと回路部分（発振回路）とを接続する方法では、配線基板の表面に電極パッドが設けられており、この電極パッドにコイル巻線の端部を接続するようになっていたので、例えば配線基板の裏面に電極パッドと同電位の回路配線（例えば、シールド用の金属箔など）が形成されている場合には、配線基板にスルーホールを作成して裏面の回路配線と表面の電極パッドとを電気的に接続するしかなかった。このため配線基板のコストが上昇し、ひいては近接センサのコストを上昇させていた（スルーホールのある配線基板では、スルーホールのないものに比較して１．５〜２倍のコストが掛かる）。
【０００６】
本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、配線基板の表裏両面に形成された電極パッド同志を簡単かつ安価に接続することができる構造を提供することにある。
【０００７】
【発明の開示】
請求項１に記載の貫通型近接センサは、検出対象物が通過する貫通孔を有するコイルスプールと、発振回路を含むセンサ回路が実装された配線基板と、前記コイルスプールに巻かれ、その両端が前記配線基板の発振回路に接続されたコイル巻線とを有する貫通型近接センサにおいて、前記配線基板の前記センサ回路と反対側の面にシールド部を形成し、さらに前記配線基板の両側にコイル巻線を巻き付けるための突出部を設け、一方の突出部の裏表面に前記シールド部につながる電極パッドと当該電極パッドに接続されるべき電極パッドとを設け、他方の突出部の表面に前記センサ回路につながる電極パッドを設け、前記コイルスプールに基板接続部を設けると共に前記配線基板に挿入部を設け、前記挿入部を前記基板接続部に挿入することにより、前記配線基板を前記貫通孔の軸心と垂直となるようにして前記コイルスプールに保持させ、前記コイルスプールに巻かれたコイル巻線の両端をそれぞれの前記突出部に巻き付けてハンダ付けすることにより、一方の突出部の表裏面に形成されている前記電極パッドどうしを電気的に接続したことを特徴としている。
【０００８】
突出部にコイル巻線を巻いてハンダ付けすると、突出部の表裏両面に設けられている電極パッドがコイル巻線もしくはハンダによって導通させられる。
【０００９】
従って、配線基板にスルーホール等を作成することなく表側の電極パッドと裏側の電極パッドとを接続することができ、配線基板の表裏の電気的接続を簡単な構造で、安価に実現することができる。また、コイル巻線の端部を表裏の電極パッドにハンダ付けすることができるので、コイル巻線を確実かつ強固に固定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態によるパチンコ球等の貫通を検出する貫通型近接センサＡを図面に従って説明する。図１は近接センサＡの分解斜視図、図２は図１の上下反転した状態の分解斜視図、図３は一部破断した分解側面図である。これらの図に示されるように、近接センサＡは、上ケース１及び下ケース２からなる平たい直方体状の筐体内にコイル部分と回路部分とを納めて構成される。
【００１１】
この筐体を構成する上下のケース１，２には、互いに対向するようにして略円形の貫通孔３，４が形成されている。上ケース１のコーナ部及び両側面には、係合爪５を有する弾性片６，７がそれぞれ垂下されており、下ケース２には各係合爪５と対向して突起８（コーナ部の突起は図示せず）が突設されており、下ケース２の上に上ケース１を被せて係合爪５を突起８に係合させることにより上下のケース１，２を一体化して筐体が構成される。下ケース２の貫通孔４の周囲には、下ケース２の内面側へ向けてリング状をした突縁９が突設されており、突縁９の一部にはシールドリング４６を位置決めするための突起１０が突設されている。下ケース２内面の貫通孔４の近傍にはピン１１が立設されている。さらに、下ケース２のピン１１と対向するあたりの左右側壁には、後述する配線基板２９の突出部４０を保持するための凹部１２が形成されている。また、上ケース１には下ケース２の貫通孔４と対向して同じく貫通孔３が開口されており、貫通孔３の周囲にはリング状の突縁１３が突設されており、突縁１３の一部にはシールドリング４５を位置決めするための突起１４が突設されている。
【００１２】
上下のケース１，２間には、図５に示すようなコイル部分と回路部分とが納められている。コイル部分は、図６〜図８に示すような形状のコイルスプール１５にコイル１６を巻装をしたものであって、コイルスプール１５に設けられた基板接続部１７に回路部分が接続される。コイルスプール１５は、コイル巻線１８を巻回するための巻胴部１９の内側に金属体（すなわち、パチンコ球）を通過させるための貫通孔２０を有しており、巻胴部１９の後端部に基板接続部１７が突出している。巻胴部１９の上下両端に設けられたフランジ２１，２２間には、コイル巻線１８のツイスト部２３のみを巻く部分（以下、補助巻線部という）２４とコイル巻線１８の単線部２５を巻く部分（以下、主巻線部という）２６とが形成されていて仕切り部２７により分割されている。また、下側のフランジ２２には、補助巻線部２４に巻き付けられたツイスト部２３を滑らかに基板接続部１７の表面へ導くための傾斜ガイド面２８が形成されている。
【００１３】
基板接続部１７の下面には、回路部分の配線基板２９の端部を保持するための保持片３０と、高さの低い突部３１が設けられており、基板接続部１７と保持片３０の間には配線基板２９の厚みと等しい高さの溝部３２が形成され、突部３１の高さは配線基板２９の厚みに比較して小さなものとなっている。また、基板接続部１７の上面にはツイスト部２３を掛け回すための一対の中継ピン３３が一体成形されている。
【００１４】
回路部分は、図１及び図２に示されているように、配線基板２９の上にＩＣや抵抗、コンデンサ等の部品を実装して発振回路や検波回路、出力回路等を構成したものである。配線基板２９の先端には基板接続部１７に挿入するための挿入部３５が設けられており、挿入部３５には小孔３６が開口されている。しかして、この挿入部３５を基板接続部１７と保持片３０の間の溝部３２に挿入すると、基板接続部１７に設けられた突部３１が挿入部３５の小孔３６に嵌合して配線基板２９が抜け止めされると共に基板接続部１７と配線基板２９が互いに位置決めされる。配線基板２９と基板接続部１７には、下ケース２のピン１１と対応する位置にピン挿入孔３７，３８が穿孔されている。また、挿入部３５の両側には各々側方に突出した突出部４０が設けられている。配線基板２９の表面側には、図９に示すように、発振回路や検波回路等を構成するＩＣや抵抗、コンデンサ等の部品を実装するための回路パターン（銅箔部分を梨地で示す）５１が形成されており、一方の突出部４０には発振回路のアース側の電極パッド４１が設けられ、他方の突出部４０には信号出力側の電極パッド４３が設けられている。配線基板２９の裏面側には、図１０に示すように、ほぼ全面に静電気シールド用の銅箔３９が貼られており、一方の突出部４０にはシールド用の銅箔３９と導通した電極パッド４２が設けられ、他方の突出部４０にはダミー電極４４が設けられている。
【００１５】
しかして、配線基板２９を接続されたコイルスプール１５にコイル巻線１８を巻回する工程では、まずコイル巻線１８の一端のツイスト部２３を配線基板２９の一方の突出部４０に巻き付ける。ついで、図１又は図５に示すように、ツイスト部２３を中継ピン３３に掛け回した後、この巻き始めのツイスト部２３を補助巻線部２４に略１ターン巻き回し、さらに単線部２５を主巻線部２６に数１０ターン巻き回してコイル１６を巻胴部１９に巻装する。こうして単線部２５を主巻線部２６に巻き終わると、巻き終わりのツイスト部２３を補助巻線部２４に（あるいは、単線部２５の上から主巻線部２６に）略１ターン巻き付け、中継ピン３３に掛け回した後、他方の突出部４０に巻き付ける。この後、両突出部４０，４０に巻き付けられたツイスト部２３をハンダ槽に漬けてディップハンダにより突出部４０，４０の各電極パッド４１，４２，４３及びダミー電極４４にハンダ付けする。こうして、例えば図１１（ａ）に示すように両突出部４０，４０にコイル巻線１８のツイスト部２３を巻いて、図１１（ｂ）に示すようにツイスト部２３を突出部４０，４０にディップハンダすると、一方のツイスト部２３が電極パッド４１及び４２にハンダ付けされて固定される。しかも、表裏の電極パッド４１及び４２同志もハンダ５２によって導通させられ、表裏の電極パッド４１及び４２をスルーホール等によって接続する必要が無くなる。さらに、ツイスト部２３も表裏の電極パッド４１及び４２にハンダ付けされて固定強度が向上する。また、他方のツイスト部２３も電極パッド４３とダミー電極４４にハンダ付けされるので、ツイスト部２３の固定強度が向上する。この結果、コイル１６が回路部分に確実に接続されると同時に配線基板２９の表裏も同時に接続される。また、パチンコ球を検出するための近接センサＡでは、絶えずパチンコ球の衝撃にさらされている環境下にあるが、この近接センサＡではコイル巻線１８の固定が突出部４０の両面で行なわれているために強固なものとなり、コイル断線対策として効果的であった。
【００１６】
こうしてコイル巻線１８をコイルスプール１５に巻回することにより、図５に示すように、コイル巻線１８のツイスト部（特に、巻き始めのツイスト部）２３を単線部２５と分離して巻胴部１９に巻回することができ、単線部２５の巻き太りを防止し、単線部２５をほぼ整然と安定に巻くことができる。従って、巻き太りによってコイル巻線１８を巻くスペースが少なくなり、十分にコイル巻線１８を巻けなくなる恐れがない。また、ツイスト部２３と擦れて単線部２５の絶縁被膜が剥離し、単線部２５に層間短絡が発生することを防止することができる。さらに、単線部２５を巻胴部１９に安定に巻くことができるので、コイル特性が向上して検出感度が安定する。
【００１７】
コイル１６を巻かれたコイルスプール１５は上下から磁気シールド用のシールドリング４５，４６で挟まれる。シールドリング４５，４６は例えば銅箔板で形成された金属製のリング状の部材であって、これらを組み合わせてコイル１６の外周部を覆うことにより、コイル１６の磁束が外周部に漏れるのを防ぎ、周囲金属による誤動作を防止するものである。シールドリング４５，４６は、コイル巻線１８等に触れないよう、前縁部及び後縁部には細い切り欠き部４７，４８が設けられており、後縁側の切り欠き部４８には突片４９が突設されている。さらに、後側の内周部には切り欠き凹部５０が設けられている。しかして、コイルスプール１５の上下にシールドリング４５，４６を被せると、下のシールドリング４６に突設されている突片４９が配線基板２９の小孔３６内に嵌入してシールドリング４６が回り止めされると共に下のシールドリング４６が銅箔３９に触れてアースされる。また、シールドリング４５，４６がコイルスプール１５等とともに筐体内に納められると、上のシールドリング４５が下のシールドリング４６に接触することにより上のシールドリング４５もアースされる。なお、上のシールドリング４５の突片４９は、上下のシールドリング４５，４６を同形にして部品点数を減少させるためであるから、これは省略しても差し支えない。あるいは、上のシールドリング４５の突片４９も基板接続部１７にあけた小孔３６等に嵌合するようにしてもよい。
【００１８】
さて、近接センサＡの組立に当たっては、下ケース２の突縁９の周囲に下のシールドリング４６を置くと、シールドリング４６の切り欠き凹部５０が下ケース２の突起１０に嵌合して回り止めされる。ついで、配線基板２９及び基板接続部１７の各ピン挿入孔３７，３８に下ケース２のピン１１を圧入させるようにしてコイル部分と回路部分を下ケース２内に納めると、配線基板２９の突出部４０が下ケース２の凹部１２に収容されて位置決め保持され、下のシールドリング４６の突片４９が配線基板２９の小孔３６に挿入される。コイルスプール１５の上に上のシールドリング４５を被せた後、この上から上ケース１を被せると、上のシールドリング４５の切り欠き凹部５０が上ケース１の突起１４に嵌合してシールドリング４５が回り止めされる。上ケース１を下ケース２に押し付けると、上ケース１の弾性片６，７に設けられた係合爪５が下ケース２の突起８に係合し、上下のケース１，２が一体化されて筐体が構成され、図４に示すように、コイル部分と回路部分が筐体内に収納される。こうして組立られた近接センサＡにあっては、上ケース１、コイルスプール１５及び下ケース２の各貫通孔３，２０，４が連続して金属体の通過する貫通部が構成される。
【００１９】
図４に示すコイル１６とシールドリング４５，４６との距離Ｌは近接センサＡの検出感度に影響するが、この近接センサＡではコイル１６の巻き太りによってこの距離Ｌが小さくなるのを防ぐことができるので、近接センサＡの検出感度を安定させることができる。また、このシールドリング４５，４６は、静電気シールドも兼ねており、電気的に絶縁される必要があるが、コイル巻線１８がほぼ整然と巻かれているので、巻き太りによりシールドリング４５，４６とコイル巻線１８とが接触する恐れがなく、静電気的な問題も解決することができる。
【００２０】
なお、上記説明で用いた上下方向は近接スイッチの使用状態における上下方向とは関係なく便宜的なものであって、実際の使用状態においては、シールド用の銅箔が上面側となるように上下反転した状態で用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による貫通型近接センサの分解斜視図である。
【図２】同上の近接センサの上下反転した状態における分解斜視図である。
【図３】同上の近接センサの一部破断した側面図である。
【図４】同上の近接センサの組み立て状態を示す断面図である。
【図５】一体に組み立てられたコイル部分と回路部分を示す側面図である。
【図６】同上のコイルスプールの平面図である。
【図７】同上のコイルスプールの下面図である。
【図８】同上のコイルスプールの側面図である。
【図９】配線基板の表面図である。
【図１０】配線基板の裏面図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）は配線基板の突出部に巻き回されたコイル巻線を示す側面図及び平面図である。
【図１２】貫通型近接センサの原理を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１５  コイルスプール
１６  コイル
１８  コイル巻線
２３  コイル巻線のツイスト部
２９  配線基板
３９  シールド用の銅箔
４０  突出部
４１  電極パッド
４２  電極パッド
４３  電極パッド
４４  ダミー電極
５１  電極パターン
５２  ハンダ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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