(57)【要約】【課題】コスト増加を抑制しつつセンサ同士が互いに干渉してしまうのを抑制することのできる近接センサの取付構造を得る。【解決手段】近接センサの取付構造１は、被検出物の検出に用いられる検出コイル２３およびコンデンサ４１で形成されるＬＣ共振部６０を備える近接センサ１０を複数備えている。そして、複数の近接センサ１０のうち互いに隣り合う近接センサ１０の検出コイル２３間に金属シールド板５０を配置した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出物の検出に用いられる検出コイルおよびコンデンサで形成されるＬＣ共振部を備える近接センサの取付構造であって、
前記近接センサを複数備え、
前記複数の近接センサのうち互いに隣り合う近接センサの検出コイル間には、金属シールド板が配置されていることを特徴とする近接センサの取付構造。
【請求項２】
互いに隣り合う近接センサの検出コイル間に前記金属シールド板が複数配置され、複数の金属シールド板はそれぞれ絶縁されていることを特徴とする請求項１に記載の近接センサの取付構造。
【請求項３】
前記複数の金属シールド板の絶縁は各金属シールド板を離間させることで行われることを特徴とする請求項２に記載の近接センサの取付構造。
【請求項４】
前記複数の金属シールド板の絶縁は各金属シールド板の表面に絶縁材料を塗布することで行われることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の近接センサの取付構造。
【請求項５】
前記金属シールド板は、平面視で、前記近接センサの検出コイルを覆うように配置されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の近接センサの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属体や磁性体などからなる被検出物を非接触で検出する近接センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、近接センサとして、ＬＣ共振回路を含む発振回路を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この、特許文献１では、ＬＣ共振回路として２個の発振コイルを用い、一方の発振コイルを磁気シールドすることで、磁界の作用による発信回路の誤作動を防止できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−０８７４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、同一の近接センサを複数個接近させて使用する場合、磁気シールドされていない発振コイル同士が相互に誘導磁界の影響を受けてしまい、センサ同士が干渉してしまうおそれがあった。そのため、近接センサを取り付ける機器側のスペース上の制約から複数個の近接センサを接近して取り付けねばならない場合には、発振コイルの発振周波数を大きく変更する必要があり、コストが増加してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、コスト増加を抑制しつつセンサ同士が互いに干渉してしまうのを抑制することのできる近接センサの取付構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、被検出物の検出に用いられる検出コイルおよびコンデンサで形成されるＬＣ共振部を備える近接センサの取付構造であって、前記近接センサを複数備え、前記複数の近接センサのうち互いに隣り合う近接センサの検出コイル間には、金属シールド板が配置されていることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、互いに隣り合う近接センサの検出コイル間に前記金属シールド板が複数配置され、複数の金属シールド板はそれぞれ絶縁されていることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第３の特徴は、前記複数の金属シールド板の絶縁は各金属シールド板を離間させることで行われることを要旨とする。
【００１０】
本発明の第４の特徴は、前記複数の金属シールド板の絶縁は各金属シールド板の表面に絶縁材料を塗布することで行われることを要旨とする。
【００１１】
本発明の第５の特徴は、前記金属シールド板は、平面視で、前記近接センサの検出コイルを覆うように配置されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被検出物の検出に用いられる検出コイルおよびコンデンサで形成されるＬＣ共振部を備える近接センサを複数備え、複数の近接センサのうち互いに隣り合う近接センサの検出コイル間に金属シールド板を配置している。このように金属シールド板を配置することで、金属シールド板の表面で発生する表皮効果を利用することができる。すなわち、金属シールド板の表面で発生する表皮効果によって、互いに隣り合う近接センサ間では、相手側の近接センサから出される磁気の影響や自己の出す磁界の影響を抑えることができ、各々のセンサの相互干渉を抑えることができる。そのため、同一の近接センサを互いに接近させて使用した場合であっても、それぞれの近接センサの検出性能を安定させることができる。すなわち、発振周波数が同一の近接センサを接近させて使用することができるようになる。その結果、発振周波数を大きく変更する必要がなくなり、部品の統一化を図ることができるようになる。このように、本発明の近接センサの取付構造によれば、コスト増加を抑制しつつセンサ同士が互いに干渉してしまうのを抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる近接センサの取付構造を模式的に示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる近接センサの取付構造を模式的に示す図であって、（ａ）は金属シールド板の配置状態を示す平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる近接センサを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる近接センサの構成を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる近接センサの回路構成を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる近接センサのタイミングチャートを示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態にかかる金属シールド板を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態にかかる近接センサの取付構造を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態にかかる近接センサの取付構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
本実施形態にかかる近接センサ１０の取付構造１は、被検出物の検出に用いられるコイル（検出コイル）２３およびコンデンサ４１で形成されるＬＣ共振部６０を備える近接センサ１０を複数（本実施形態では、２つ）備えている。本実施形態では、２つの近接センサ１０が厚さ方向に積層されている。
【００１６】
この種の近接センサ１０は、例えば遊戯機に設けられるパチンコ玉をカウントするセンサに用いられ、被検出物としてのパチンコ玉が通過する貫通孔１１が形成されている。
【００１７】
また、近接センサ１０は、図３に示すように、樹脂製のハウジング２０を備えており、このハウジング２０には、貫通孔１１の一部を構成する貫通孔２１が形成された筒状部２２が形成されている。そして、筒状部２２の外周にはコイル（検出コイル）２３が巻回されている。また、ハウジング２０のコイル（検出コイル）２３と干渉しない部位に、回路基板４０が配置されている。この回路基板４０には、コイル（検出コイル）２３とでＬＣ共振部６０を形成するコンデンサ４１や外部電源に接続される端子部４２等が実装されている。また、筒状部２２の外周に巻回されたコイル（検出コイル）２３は、両端部が回路基板４０に電気的に接続されている。
【００１８】
そして、筒状部２２の外周にコイル（検出コイル）２３を巻回し、回路基板４０を配置したハウジング２０に蓋３０を取り付けることで近接センサ１０が形成される。具体的には、貫通孔１１の一部を構成する貫通孔３１を貫通孔２１と連通するようにした状態で、係止部３２をハウジング２０に係止することで、蓋３０をハウジング２０に取り付けている。
【００１９】
次に、近接センサ１０の回路構成について説明する。なお、以下に示す回路構成は一例に過ぎず、他の構成とすることも可能である。
【００２０】
近接センサ１０は、図４に示すように、ＬＣ共振部６０と、発振回路部７０と、発振振幅検出部８０と、信号処理部９０と、信号出力部１００とを備えている。ＬＣ共振部６０は、検出コイル（コイル２３）Ｌとコンデンサ（コンデンサ４１）Ｃとの並列回路で構成されている。発振回路部７０は、ＬＣ共振部６０を発振させるものである。発振振幅検出部８０は、ＬＣ共振部６０の発振振幅を検出するものである。信号処理部９０は、発振振幅検出部８０が出力する検出信号Ｓ１から、被検出物のＬＣ共振部６０への接近によるＬＣ共振部６０の発振振幅の低減を検出し、ＬＣ共振部６０の近傍における被検出物の存在有無を判定するものである。信号出力部１００は、信号処理部９０の判定結果に基づいて判定信号Ｓ２を出力するものである。
【００２１】
図５は、近接センサ１０の発振回路部７０の具体的な回路構成を示す図であり、この図５に示すように、発振回路部７０は、バイアス回路７１と、レベルシフト回路７２と、増幅回路７３と、電流帰還回路７４とを備えている。バイアス回路７１は、内部電源ＶｃｃよりＬＣ共振部６０に一定のバイアス電流を供給する定電流源である。レベルシフト回路７２は、ＬＣ共振部６０の発振電圧（ＬＣ共振部６０の両端電圧）をレベルシフトするものである。増幅回路７３は、ＬＣ共振部６０の発振電圧に応じた電流を出力するものである。電流帰還回路７４は、増幅回路７３が出力する電流の大きさに応じた帰還電流をＬＣ共振部６０に供給して発振を維持するものである。
【００２２】
レベルシフト回路７２は、ｎｐｎ形のトランジスタＱ１により構成され、トランジスタＱ１のコレクタは、バイアス回路７１の出力端に接続され、エミッタは、一端が接地されたＬＣ共振回路部６０の他端に接続されている。図５の例では、トランジスタＱ１のエミッタとグラウンドとの間に検知コイルＬとコンデンサＣとからなる並列回路が挿入されている。また、トランジスタＱ１においてはコレクタとベースとが接続されている。したがって、トランジスタＱ１のエミッタの電位はＬＣ共振回路部６０の発振電圧に等しい。このようなレベルシフト回路７２では、増幅回路７３のｎｐｎ形のトランジスタＱ２のベース−エミッタ間電圧の分だけ発振電圧をレベルシフトするようにしている。これによって、トランジスタＱ２のエミッタとグラウンドとの間に、発振の正の半サイクルのみ、ＬＣ共振部６０の発振電圧に等しい電圧が印加される。
【００２３】
増幅回路７３は、前述のトランジスタＱ２により構成されている。トランジスタＱ２のエミッタは、増幅回路７３のエミッタ電位設定用（電流調整用）の抵抗Ｒ１を介してグラウンドに接続されている。つまり、増幅回路７３は、所謂エミッタフォロワ回路からなる。トランジスタＱ２のベースは、トランジスタＱ１のベースに接続され、レベルシフト回路７２によりレベルシフトされたトランジスタＱ１のエミッタの電位、すなわちレベルシフト回路７２により生成されたレベルシフト電圧がトランジスタＱ２のベースに入力される。したがって、増幅回路７３からは、ＬＣ共振部６０の発振電圧に応じた電流が出力されることになる。
【００２４】
電流帰還回路７４は、ｐｎｐ形のトランジスタＱ３，Ｑ４により構成されたカレントミラー回路であり、ＬＣ共振回路部６０の発振を維持するためにＬＣ共振回路部６０に電流を正帰還させる。トランジスタＱ３は、増幅回路７３のトランジスタＱ２と内部電源Ｖｃｃとの間に、コレクタをトランジスタＱ２のコレクタに、エミッタを内部電源Ｖｃｃにそれぞれ接続する形で挿入されている。トランジスタＱ３のベースは、トランジスタＱ４のベースに接続され、トランジスタＱ４のエミッタは内部電源Ｖｃｃに接続され、コレクタはトランジスタＱ１のエミッタに接続されている。
【００２５】
ここで、増幅回路７３から電流が出力される際には、この電流に等しいトランジスタＱ２のコレクタ電流がトランジスタＱ３のエミッタ−コレクタ間に流れることになる。そして、トランジスタＱ４のエミッタ−コレクタ間には、トランジスタＱ３のエミッタ−コレクタ間に流れた電流に等しい電流が流れ、この電流がＬＣ共振部６０に供給される帰還電流となる。つまり、電流帰還回路７４は、増幅回路７３が出力する電流に等しい帰還電流をＬＣ共振部６０に供給する。結局、発振の正の半サイクルの間は、ＬＣ共振部６０を抵抗Ｒ１で割って得られる電流がＬＣ共振部６０に帰還され、負の半サイクルの間は、帰還される電流はゼロであるので、発振回路部７０の負性コンダクタンスＧの絶対値は、１／（２×Ｒ１）で与えられる。
【００２６】
上記の構成で、ＬＣ共振部６０を構成する検出コイルＬに被検出物が接近した際に、電磁誘導作用によって渦電流損が生じて検出コイルＬのコンダクタンス（インピーダンス）が変化するという現象を利用して被検出物の検出を行っている。つまり、検出コイルＬのコンダクタンスＧｃｏｉｌが変化するとＬＣ共振部６０の発振条件も変化することを利用して被検出物の有無（近接）を検出するようにしている。ＬＣ共振部６０を発振させている状態から、被検出物の近接によって検出コイルＬのコンダクタンスＧｃｏｉｌが増加し、負性コンダクタンスＧの絶対値よりも大きくなると、ＬＣ共振部６０の発振が停止または発振振幅が低減する。
【００２７】
図６（ａ）〜（ｃ）は、近接センサ１０のタイミングチャートであり、（ａ）はＬＣ共振部６０の発振振幅、（ｂ）は検出信号Ｓ１、（ｃ）は判定信号Ｓ２を示している。
【００２８】
本実施形態では、ＬＣ共振部６０が発振して発振振幅検出部８０がハイレベルの検出信号Ｓ１を出力している場合、信号処理部９０は、検出コイルＬの検出範囲内に被検出物が存在しないと判定する。この場合、信号出力部１００は、被検出物が存在しないことを示すハイレベルの判定信号Ｓ２を出力する。一方、ＬＣ共振部６０の発振が停止して発振振幅検出部８０がローレベルの検出信号Ｓ１を出力している場合、信号処理部９０は、検出コイルＬの検出範囲内に被検出物が存在すると判定する。この場合、信号出力部１００は、被検出物の存在を示すローレベルの判定信号Ｓ２を出力する。
【００２９】
こうして、被検出物の有無（近接）を検出するようにしている。
【００３０】
ここで、本実施形態では、上述の近接センサ１０を複数（２つ）接近させた状態で用いるようにしている。
【００３１】
具体的には、２つの近接センサ１０を厚さ方向に積層するとともに、近接センサ１０の貫通孔１１同士が連通するようにしている。こうすることで、２つの近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３同士が厚さ方向に対向するように配置される。
【００３２】
そして、互いに対向するそれぞれの近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３の間に、図７に示すような金属シールド板５０を介在させている。
【００３３】
図７は、金属シールド板５０の外観を示す図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は断面図である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、金属シールド板５０は平面視で円環形状をしており、中央には貫通孔５１が形成されている。
【００３４】
そして、この金属シールド板５０をコイル（検出コイル）２３間に介在させることで、互いに隣り合う近接センサ１０のうちの一方の近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３から出る誘導磁界が他方の近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３に影響を与えてしまうのを抑制している。
【００３５】
なお、金属シールド板５０の表面は平坦面でもよいが、表皮効果の影響を少しでも増やすために、金属シールド板５０の表面に凹凸をつけたり、金属シールド板５０の表面を荒らしたりして表面積を増やすようにしてもよい。
【００３６】
さらに、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、平面視で、近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３を覆うように金属シールド板５０を配置している。
【００３７】
具体的には、金属シールド板５０は、貫通孔５１の径が貫通孔１１の径よりも小さく、金属シールド板５０の外径が筒状部２２に巻回したコイル（検出コイル）２３の外径よりも大きくなるようにしている。そして、平面視で、コイル（検出コイル）２３の全体が金属シールド板５０の円環部分によって覆われるようにしている。
【００３８】
このように、コイル２３の外形より金属シールド板５０を大きくし、コイル２３間で相互に直接対面する部分がなくなるようにすることで、コイル２３から発生する誘導磁界を金属シールド板５０によって効果的にシールドすることが可能になる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態では、被検出物の検出に用いられるコイル（検出コイル）２３およびコンデンサ４１で形成されるＬＣ共振部６０を備える近接センサ１０を複数備えている。そして、複数の近接センサ１０のうち互いに隣り合う近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３間に金属シールド板５０を配置している。このように金属シールド板５０を配置することで、金属シールド板５０の表面で発生する表皮効果を利用することができる。すなわち、金属シールド板５０の表面で発生する表皮効果によって、互いに隣り合う近接センサ１０間では、相手側の近接センサ１０から出される磁気の影響や自己の出す磁界の影響を抑えることができ、各々の近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３の相互干渉を抑えることができる。そのため、同一の近接センサ１０を互いに接近させて使用した場合であっても、それぞれの近接センサ１０の検出性能を安定させることができる。すなわち、発振周波数が同一の近接センサ１０を接近させて使用することができるようになる。その結果、発振周波数を大きく変更する必要がなくなり、部品の統一化を図ることができる。このように、本実施形態の近接センサ１０の取付構造１によれば、コスト増加を抑制しつつセンサ（検出コイル）同士が互いに干渉してしまうのを抑制することができるようになる。
【００４０】
また、本実施形態にかかる近接センサ１０の取付構造１によれば、互いに隣り合う近接センサ１０のうちの一方の発振周波数を変更することで、それぞれの発振周波数を若干異ならせた場合であっても、コスト増加を抑制しつつ相互干渉の抑制を図ることが可能になる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、平面視で、近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３を覆うように金属シールド板５０を配置している。
【００４２】
すなわち、コイル２３の外形より金属シールド板５０を大きくし、コイル２３間で相互に直接対面する部分がなくなるようにしている。こうすれば、コイル２３から発生する誘導磁界を金属シールド板５０によって効果的にシールドすることが可能になって、近接センサ１０間の誘導磁界による相互干渉の低減をより安定して確保することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
本実施形態にかかる近接センサ１０の取付構造１Ａは、上記第１実施形態とほぼ同様の構成をしており、被検出物の検出に用いられるコイル（検出コイル）２３およびコンデンサ４１で形成されるＬＣ共振部６０を備える近接センサ１０を複数（本実施形態では、２つ）備えている。
【００４４】
また、本実施形態においても、複数の近接センサ１０のうち互いに隣り合う近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３間に金属シールド板５０を配置している。
【００４５】
ここで、本実施形態の近接センサ１０の取付構造１Ａが上記第１実施形態の近接センサ１０の取付構造１と主に異なる点は、金属シールド板５０を複数配置させた点にある。
【００４６】
本実施形態では、図８に示すように、互いに隣り合う近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３間に３枚の金属シールド板５０を配置している。
【００４７】
さらに、この３枚の金属シールド板５０はそれぞれ絶縁されている。すなわち、それぞれの金属シールド板５０は互いに電気的に接続されていない状態になっている。
【００４８】
本実施形態では、各金属シールド板５０の表面に絶縁材料５２を塗布することで複数の金属シールド板５０の絶縁を行っている。
【００４９】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、互いに隣り合う近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３間に、表面が絶縁された金属シールド板５０を複数配置している。そのため、金属シールド板５０による表皮効果の影響を増大させることができ、近接センサ１０間の誘導磁界による相互干渉をより抑制することができる。
【００５１】
（第３実施形態）
本実施形態にかかる近接センサ１０の取付構造１Ｂは、上記第２実施形態とほぼ同様の構成をしており、被検出物の検出に用いられるコイル（検出コイル）２３およびコンデンサ４１で形成されるＬＣ共振部６０を備える近接センサ１０を複数（本実施形態では、２つ）備えている。
【００５２】
また、本実施形態においても、複数の近接センサ１０のうち互いに隣り合う近接センサ１０のコイル（検出コイル）２３間に金属シールド板５０を複数（本実施形態では３枚）配置している。
【００５３】
そして、３枚の金属シールド板５０はそれぞれ絶縁されている。
【００５４】
ここで、本実施形態の近接センサ１０の取付構造１Ｂが上記第２実施形態の近接センサ１０の取付構造１Ａと主に異なる点は、各金属シールド板５０を離間させることで複数の金属シールド板５０の絶縁を行っている点にある。
【００５５】
具体的には、図９に示すように、隔壁３４を隔てて金属シールド板５０が収容される収容部３３を蓋３０に形成し、各収容部３３に金属シールド板５０をそれぞれ収容することで、複数の金属シールド板５０の絶縁を行っている。
【００５６】
このとき、表面に絶縁材料５２を塗布した金属シールド板５０を収容させるようにしてもよい。
【００５７】
なお、隔壁３４にも貫通孔３４ａが形成されている。
【００５８】
以上の本実施形態によっても、上記第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、各金属シールド板５０を離間させている。そのため、振動等によって金属シールド板５０同士が接触してしまうのを抑制することができる。すなわち、金属シールド板５０が導通状態になって電気的につながってしまうことが抑制される。その結果、コイル２３から発生する誘導磁界を金属シールド板５０によってより安定的にシールドすることが可能になって、近接センサ１０間の誘導磁界による相互干渉の低減をより安定して確保することができる。
【００６０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００６１】
例えば、上記各実施形態では、２つの近接センサを接近させた場合を例示したが、３つ以上の近接センサを接近させるようにしてもよい。
【００６２】
また、金属シールド板やハウジング、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１，１Ａ，１Ｂ  近接センサの取付構造
１０  近接センサ
２３  コイル（検出コイル）
４１  コンデンサ
５０  金属シールド板
５２  絶縁材料
６０  ＬＣ共振部
【図１】
2013236293.tif 000003
【図２】
2013236293.tif 000004
【図３】
2013236293.tif 000005
【図４】
2013236293.tif 000006
【図５】
2013236293.tif 000007
【図６】
2013236293.tif 000008
【図７】
2013236293.tif 000009
【図８】
2013236293.tif 000010
【図９】
2013236293.tif 000011