(57)【要約】【課題】近接スイッチ毎の検出精度のばらつきを効率よく低減できる近接スイッチを提供する。【解決手段】検出コイル６５と、検出コイル６５を収容する磁性体からなるコア６０と、検出コイル６５の中心軸方向の一端面を覆うヘッドキャップ５１と、検出コイル６５をヘッドキャップ５１に向けて付勢する付勢手段８０と、を備える。検出コイル６５をヘッドキャップ５１に向けて付勢することにより、検出コイル６５とヘッドキャップ５１との間の隙間を均一化できる。これにより、近接スイッチ１毎の検出精度のばらつきを低減できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出コイルと、
磁性体からなるコアと、
前記検出コイル及び前記コアを前記検出コイルの中心軸方向の一方側から覆うヘッドキャップと、
前記検出コイルを前記ヘッドキャップに向けて付勢する付勢手段と、
を備える近接スイッチ。
【請求項２】
前記コアは前記検出コイルを前記中心軸方向の他方側から覆い、
前記付勢手段は、前記検出コイルと前記コアとの間に配置されるスペーサであって、前記検出コイルと前記コアとの間で弾性変形する弾性部が形成されているスペーサである請求項１に記載の近接スイッチ。
【請求項３】
前記コアは前記検出コイルを前記中心軸方向の他方側から覆い、
前記検出コイルは前記中心軸方向の少なくともコア側に鍔部が形成されているボビンを有し、
前記付勢手段は、前記ボビンの前記コア側の鍔部に形成され前記ボビンと前記コアとの間で弾性変形する弾性部である請求項１に記載の近接スイッチ。
【請求項４】
前記コアは前記検出コイルの外周を覆う第１の外周部と、前記第１の外周部に形成され前記検出コイルの中心軸方向に延びる開口とを有し、
前記ヘッドキャップは前記コアの前記第１の外周部を囲む第２の外周部と、前記第２の外周部の内壁面に形成され前記開口に挿入される凸部とを有し、
前記凸部を前記開口に挿入し、挿入後に前記ヘッドキャップと前記コアとを前記検出コイルの中心軸周りに相対回転させて前記凸部を前記第１の外周部に圧接させることによって前記ヘッドキャップと前記コアとが固定されている請求項３に記載の近接スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、近接スイッチでは、検出コイルを収容するコアをフェライトなどの焼結体で形成しているため、コアの寸法であって検出コイルの中心軸方向の寸法にばらつきが生じ、それにより検出コイルとヘッドキャップとの間に一定でない隙間が生じて近接スイッチ毎に検出精度がばらつくという問題がある。
そこで、検出コイルとコアとの間に適切な厚みのスペーサを介在させることによって隙間を均一化する近接スイッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００８−１０３１３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、スペーサを介在させることによって隙間を均一化するためには近接スイッチ毎にスペーサの厚みを調整する必要があるが、この調整は適切な隙間になるまでスペーサの交換を繰り返すという所謂カット・アンド・トライによるものであるため、不効率であるという問題がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、近接スイッチ毎の検出精度のばらつきを効率よく低減できる近接スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の発明は、近接スイッチであって、検出コイルと、磁性体からなるコアと、前記検出コイル及び前記コアを前記検出コイルの中心軸方向の一方側から覆うヘッドキャップと、前記検出コイルを前記ヘッドキャップに向けて付勢する付勢手段と、を備える。
この発明によると、コアの寸法であって検出コイルの中心軸方向の寸法にばらつきがあって検出コイルとヘッドキャップとの間に一定ではない隙間が生じても、検出コイルをヘッドキャップに向けて付勢することにより、検出コイルとヘッドキャップとの間の隙間を均一化できる。これにより、近接スイッチ毎の検出精度のばらつきを低減できる。この場合に、この発明によると近接スイッチ毎にスペーサの厚みを調整して隙間を均一化するといったような近接スイッチ毎の調整の手間がないので効率がよい。よってこの発明によると、検出精度のばらつきを効率よく低減できる。
【０００５】
第２の発明は、第１の発明の近接スイッチであって、前記コアは前記検出コイルを前記中心軸方向の他方側から覆い、前記付勢手段は、前記検出コイルと前記コアとの間に配置されるスペーサであって、前記検出コイルと前記コアとの間で弾性変形する弾性部が形成されているスペーサである。
この発明によると、弾性部が形成されているスペーサを検出コイルとコアとの間に配置するので、検出コイルをヘッドキャップに向けて付勢できる。
【０００６】
第３の発明は、第１の発明の近接スイッチであって、前記コアは前記検出コイルを前記中心軸方向の他方側から覆い、前記検出コイルは前記中心軸方向の少なくともコア側に鍔部が形成されているボビンを有し、前記付勢手段は、前記ボビンの前記コア側の鍔部に形成され前記ボビンと前記コアとの間で弾性変形する弾性部である。
この発明によると、コア側の鍔部に弾性部を形成するので、検出コイルをボビンとともにヘッドキャップに向けて付勢できる。この場合に、この発明では付勢手段をボビンの鍔部に形成するので、付勢部材を別部材で備える必要がない。よってこの発明によると、部品点数を増やすことなく検出コイルをヘッドキャップに向けて付勢できる。
【０００７】
第４の発明は、第３の発明の近接スイッチであって、前記コアは前記検出コイルの外周を覆う第１の外周部と、前記第１の外周部に形成され前記検出コイルの中心軸方向に延びる開口とを有し、前記ヘッドキャップは前記コアの前記第１の外周部を囲む第２の外周部と、前記第２の外周部の内壁面に形成され前記開口に挿入される凸部とを有し、前記凸部を前記開口に挿入し、挿入後に前記ヘッドキャップと前記コアとを前記検出コイルの中心軸周りに相対回転させて前記凸部を前記第１の外周部に圧接させることによって前記ヘッドキャップと前記コアとが固定されている。
この発明によると、接着剤あるいは溶着等を用いることなく簡素な構成でヘッドキャップとコアとを固定できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、近接スイッチ毎の検出精度のばらつきを効率よく低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１ないし図５、図１３によって説明する。
図１は、近接スイッチ１の電気的構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、近接スイッチ１は、発振回路１０、検波回路２０、及び比較回路３０により構成されている。発振回路１０は、検出コイル６５とコンデンサＣとからなるＬＣ並列共振回路１１と増幅回路１２とを備えている。
【００１０】
このＬＣ並列共振回路１１に対して図示しない電源回路から直流電圧が印加されると、ＬＣ並列共振回路１１の検出コイル６５とコンデンサＣとの間に電気振動が生じる。これにより、コンデンサＣの両端には振幅レベルがほぼ一定な交流の電圧（以下、発振振幅とする）が生じ、これが検波回路２０に出力される。
ここで、被検出体（金属体）Ｗと検出コイル６５とが離れている場合には、検出コイル６５に生ずる磁束が被検出体Ｗにほとんど鎖交しない。そのため、被検出体Ｗには誘導電流（渦電流）が流れず、被検出体Ｗでのエネルギー損失がないため、検出コイル６５とコンデンサＣによる電気振動は一定の振幅レベルを保った状態で持続する。
【００１１】
これに対して、検出コイル６５が被検出体Ｗに接近すると、被検出体Ｗに渦電流が流れる。これは近接スイッチ１側から被検出体Ｗ側にエネルギーが引き出されたということであるから、近接スイッチ１側にエネルギーの損失が生じて、発振振幅のレベルが低下する。
そして、発振回路１０からの出力は交流電圧であるから、これを検波回路２０で、整流して直流電圧に変換し、比較回路３０に出力する。比較回路３０は例えばコンパレータからなり、所定の基準電圧レベルと検波回路２０から出力された電圧レベルとを比較して、それに応じた出力を行う。
【００１２】
より具体的には、コンパレータの基準電圧レベルは、被検出体Ｗと検出コイル６５とが離間した状態の発振振幅のレベルより幾らか小さな値に設定されている。そのため、コンパレータは検波回路２０から出力される電圧のレベルが基準電圧レベルより大きいときには、非検出状態の出力（例えば、ＯＦＦ信号を出力して動作表示灯を消灯）を行い、これとは反対に、検波回路２０から出力される電圧のレベルが基準電圧レベルより小さいときには、検出状態の出力（例えば、ＯＮ信号を出力して動作表示灯を点灯）を行うように構成されている。
【００１３】
図２は近接スイッチ１の分解斜視図である。図２に示すように、近接スイッチ１は、ヘッド部４０と、スイッチ本体５０とを備えている。スイッチ本体５０は略円筒形状をなしており、内部には先に説明した検波回路２０、比較回路３０が実装される回路基板（図示せず）が収容されるとともに、前方からヘッドキャップ５１が嵌めあわされる。
【００１４】
スイッチ本体５０及びヘッドキャップ５１は、樹脂材料あるいは金属材料などにより形成される。ヘッドキャップ５１はカップ状に形成されており、検出コイル６５及びコア６０を検出コイル６５の中心軸方向の一方側から覆う。ヘッドキャップ５１は内部に検出コイル６５、スペーサ８０（付勢手段の一例）、コア６０が嵌め合わされた後、コア６０との境界部分が接着剤あるいは溶着等によって接合され、その後にスイッチ本体５０の内部に嵌め合わされる。そして、スイッチ本体５０とヘッドキャップ５１との境界部分が接着剤あるいは溶着等によって接合される。これにより、スイッチ本体５０の内部にヘッド部４０が密閉された状態で収容される。
【００１５】
なお、図２では、スイッチ本体５０及びヘッドキャップ５１が別体である例を示しているが、これら２つの部材は一体に形成されていてもよい。また、図２ではヘッドキャップ５１をカップ状に形成した場合を例を示しているが、ヘッドキャップ５１は円板状に形成されてもよい。要するに、検出コイル６５の一方側を覆うようにヘッドキャップが構成される。
【００１６】
図２に示すように、ヘッド部４０は、検出コイル６５、磁性体であるコア６０、及びスペーサ８０を備えている。
検出コイル６５は、ボビン７０とボビン７０に巻き回された銅線などからなる線材７１とで構成されている。ボビン７０は、樹脂材料により略円筒形状に形成されたものであり、その上端部及び下端部、すなわち検出コイル６５の中心軸方向の両端部には、鍔部７２、７３が形成されている。
下端側の鍔部７３の外周部分には、径方向外向きに開口する切り欠き部７４が２箇所に形成されている。ただし図２では一方の切り欠き部７４は隠れて見えていない。２つの切り欠き部７４は、ボビン７０に巻かれた線材７１の端部をスイッチ本体５０側に引き出すためのものである。
【００１７】
スイッチ本体５０とヘッド部４０とを電気的に接続するための２本のケーブル５２は、２つの切り欠き部７４から引き出された線材７１の両端部にそれぞれ接続される。そして、２本のケーブル５２間に寄生する寄生容量により、ＬＣ並列共振回路１１を構成する発振用のコンデンサＣが形成されている。
コア６０は、フェライトなどの磁性材料により略円筒状に形成されたものである。コア６０の底部には円柱状の突出部６１が設けられており、突出部６１がボビン７０の軸心に設けられた嵌合孔７７に嵌合される。コア６０の外周には外壁部６２が設けられており、ボビン７０の嵌合孔７７に突出部６１が嵌合されると、検出コイル６５の外周がコア６０の外壁部６２によって覆われるとともに、検出コイル６５の中心軸方向の下端側がコア６０の底部によって覆われる。
【００１８】
また、コア６０の外壁部６２（第１の外周部の一例）には、コア６０の中心を挟んで対向する２箇所の位置に開口７６が形成されている。２つの開口７６は、ボビン７０に巻かれた線材７１の両端部をスイッチ本体５０側に導出するためのものである。
スペーサ８０は、近接スイッチ１のコイル特性に影響を与えないように、非磁性でかつ非導電性の材料により形成する必要がある。更に、本実施形態ではスペーサ８０の一部を弾性部として用いるので、スペーサ８０は上述した要件を満たし且つ弾性を有する材料で形成する必要がある。そこで、本実施形態ではスペーサ８０を樹脂で形成している。
【００１９】
スペーサ８０は略環状に形成されており、その中心に設けられた貫通孔８１にコア６０の突出部６１が挿通される。貫通孔８１にコア６０の突出部６１が挿通されることによって、コア６０の底部にスペーサ８０が配置される。その後、コア６０の突出部６１をボビン７０の嵌合孔７７に嵌合させることによって、コア６０及び検出コイル６５の間にスペーサ８０が配置される。
【００２０】
図３は、スペーサ８０の上面図であり、図４はスペーサ８０の側面図である。図示するようにスペーサ８０には板ばね状の弾性部８２が２箇所に形成されている。弾性部８２は起端部を残してスペーサ８０から切り離されており、図４に示すようにスペーサ８０の盤面に対して傾斜している。
【００２１】
図５は、ヘッドキャップ５１、検出コイル６５、コア６０、及びスペーサ８０を組み付けた状態の断面図である。
図示するようにヘッドキャップ５１は検出コイル６５及びコア６０を検出コイル６５の中心軸方向の一方側から覆う。言い換えると、ヘッドキャップ５１はその円板状の底部が検出コイル６５の中心軸に対して垂直になる姿勢で配置されている。ヘッドキャップ５１とコア６０とは、コア６０の底部の外縁部とヘッドキャップ５１の内壁との境界に接着剤７５を充填することによって接合されている。
【００２２】
コア６０とボビン７０との間隔Ｈ１はコア６０の寸法のばらつきによって必ずしも一定ではないが、スペーサ８０の底面から弾性部８２の先端までの高さＨ２（図４参照）よりは狭い。言い換えると、コア６０とボビン７０との間隔Ｈ１よりも高さＨ２の方が高くなるように弾性部８２の形状が設定されている。
したがって、これらを組み付けたとき、弾性部８２はコア６０とボビン７０とに押圧されて弾性変形する。そして、弾性変形した弾性部８２からの反力がボビン７０に作用し、これにより検出コイル６５がヘッドキャップ５１に向けて付勢される。
【００２３】
次に、本発明の一実施形態に係る近接スイッチ１の効果を、比較例と比較して説明する。
図１３は、比較例としての従来の近接スイッチ２００のヘッドキャップ２０１、検出コイル２０２、及びコア２０４の断面図である。コア２０４をフェライトなどの焼結体で形成すると寸法にばらつきが生じ、コア２０４の深さＨ３とボビン２０３の高さＨ４とが一致せず、ボビン２０４とヘッドキャップ２０１との間に隙間Ｈ５が生じる場合がある。隙間Ｈ５は一定であるとは限らず、近接スイッチ毎にばらつき、このばらつきによって検出精度にばらつきが生じる。
【００２４】
これに対し、近接スイッチ１によると、図５に示すようにコア６０の寸法にばらつきがあって検出コイル６５とヘッドキャップ５１との間に一定ではない隙間Ｈ１が生じても、検出コイル６５をヘッドキャップ５１に向けて付勢することにより、検出コイル６５とヘッドキャップ５１との間の隙間をなくすことができる。これにより、近接スイッチ１毎の検出精度のばらつきを低減できる。この場合に、近接スイッチ１によると近接スイッチ１毎にスペーサ８０の厚みを調整して隙間を均一化するといったような近接スイッチ１毎の調整の手間がないので効率がよい。よって近接スイッチ１によると、検出精度のばらつきを効率よく低減できる。
【００２５】
更に、近接スイッチ１によると、ボビン７０のヘッドキャップ５１側の鍔部７２とヘッドキャップ５１とを接着剤で接着しないので、接着剤による検出精度のばらつきという問題も生じないという利点がある。具体的に説明すると、検出コイル６５とヘッドキャップ５１との間の隙間を均一化する方法としては、ボビン７０の鍔部７２とヘッドキャップ５１とを接着剤で接合する方法が考えられる。鍔部７２とヘッドキャップ５１とを接着剤で接合すれば隙間をなくすことができるからである。しかしながら、鍔部７２とヘッドキャップ５１との間に接着剤を塗布する場合は、接着剤の塗布量の管理が困難であり、接着剤の量のばらつきによって検出精度がばらつくという問題がある。
これに対し、近接スイッチ１では鍔部７２とヘッドキャップ５１との間に接着剤を塗布しないので、接着剤による検出精度のばらつきという問題が生じない。
【００２６】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を、図６ないし図７によって説明する。
図６は、本発明の実施形態２に係る近接スイッチを構成する検出コイル９０の斜視図である。なお、実施形態２では実施形態１と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
検出コイル９０のボビン９１は、軸方向の両端部に形成されている２つの鍔部９２、９３のうち、コア６０側となる鍔部９３に板ばね状の弾性部９４が２箇所に形成されている。弾性部９４は起端部を残して鍔部９３から切り離されており、鍔部９３の盤面に対して傾斜している。
【００２８】
図７は、ヘッドキャップ５１、検出コイル９０、及びコア６０を組み付けた状態の断面図である。図示するようにボビン９１は弾性部９４が形成されている鍔部９３がコア６０側となるように配置される。これらを組み付けたとき弾性部９４はコア６０に押圧されて弾性変形する。そして、弾性変形した弾性部９４からの反力がボビン９１に作用し、これにより検出コイル９０がヘッドキャップ５１に向けて付勢される。
【００２９】
以上説明した実施形態２に係る近接スイッチによると、コア６０側の鍔部９３に弾性部９４を形成するので、検出コイル９０をヘッドキャップ５１に向けて付勢できる。
この場合に、実施形態２に係る近接スイッチでは弾性部９４をボビン９１の鍔部９３に形成するので、付勢部材を別部材で備える必要がない。よって実施形態２に係る近接スイッチによると、部品点数を増やすことなく検出コイル６５をヘッドキャップ５１に向けて付勢できる。
【００３０】
＜実施形態３＞
本発明の実施形態３を、図８ないし図９によって説明する。
図８は、前述したコア６０を裏側から見た斜視図である。実施形態１において説明したように、コア６０の底部には２箇所に開口７６が形成されている。
図９は、ヘッドキャップ５１、検出コイル６５、及びコア６０を組み付けた状態の断面図である。図示するように実施形態３では２つの開口７６によって露出したボビンの鍔部７３に２つのコイルばね１０１の端面がそれぞれ当接している。コイルばね１０１はそれぞれ圧縮された状態で鍔部７３とスイッチ本体５０との間に配置されており、鍔部７３をヘッドキャップ５１に向けて付勢している。
【００３１】
＜実施形態４＞
本発明の実施形態４を、図１０ないし図１１によって説明する。
図１０は、本発明の実施形態４に係る検出コイル１１１の斜視図である。図示するように検出コイル１１１のボビン１１２の鍔部１１３には、２つの突出部１１４が設けられている。２つの突出部１１４にはそれぞれ端子ピン１１５が挿入されており、検出コイル１１１を構成する線材７１の両端がそれぞれ接続されている。端子ピン１１５の他端はスイッチ本体に収容されている回路基板に接続される。
【００３２】
図１１は、ヘッドキャップ５１、検出コイル１１１、及びコア６０を組み付けた状態の断面図である。図示するように突出部１１４はコア６０の開口７６に挿入され、先端部分がコア６０の底部から突出する。
２つの突出部１１４の先端には、２つのコイルばね１１７の端面がそれぞれ当接している。コイルばね１１７はそれぞれ圧縮された状態で突出部１１４とスイッチ本体５０との間に配置されており、ボビン１１２をヘッドキャップ５１に向けて付勢している。
【００３３】
＜実施形態５＞
本発明の実施形態５を、図１２Ａないし図１２Ｂによって説明する。実施形態５に係るヘッドキャップ１２１は実施形態１のヘッドキャップ５１と同様にカップ上に形成されており、コア６０の外壁部６２（図２参照）を囲む第２の外周部１２１ａと、第２の外周部１２１ａの内壁面に形成されコア６０の開口７６（開口の一例）に挿入される２つの凸部１２２（凸部の一例）とを有している。２つの凸部１２２は検出コイル６５の中心軸を挟んで対称となる位置に形成されており、中心軸方向に延びている。
【００３４】
ヘッドキャップ１２１をコア６０にセットするときは図１２Ａに示すように２つの凸部１２２をそれぞれコア６０の開口７６に挿入する。そして、その後、図１２Ｂに示すようにコア６０とヘッドキャップ１２１とを相対回転させると凸部１２２とコア６０の開口７６との位置関係が変化し、それにより凸部１２２がコア６０の外周面に圧接し、ヘッドキャップ１２１がコア６０に固定される。
【００３５】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態１ではスペーサ８０に２つの弾性部８２を形成した場合を例に説明したが、ボビン７０とヘッドキャップ５１との間に隙間ができない程度の力でボビン７０をヘッドキャップ５１に向けて付勢できるのであれば、弾性部８２の数は２つ以外であってもよい。実施形態２についても同様である。
（２）上記実施形態では近接スイッチを例に説明したが、近接センサに本発明を適用してもよい。
（３）上記実施形態では検出コイルがボビンとボビンに巻き回された線材とで構成されている場合を例に説明したが、ボビンを備えず、巻き回された線材のみで検出コイルを構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る近接スイッチのブロック図。
【図２】本発明の一実施形態に係る近接スイッチの分解斜視図。
【図３】本発明の一実施形態に係るスペーサの上面図。
【図４】本発明の一実施形態に係るスペーサの側面図。
【図５】本発明の一実施形態に係る近接スイッチの断面図。
【図６】本発明の一実施形態に係るボビンの斜視図。
【図７】本発明の一実施形態に係る近接スイッチの断面図。
【図８】本発明の一実施形態に係るコアを裏側から見た斜視図。
【図９】本発明の一実施形態に係る近接スイッチの断面図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る検出コイル及びボビンの斜視図。
【図１１】本発明の一実施形態に係る近接スイッチの断面図。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態に係るヘッドキャップ及びコアの模式図。
【図１２Ｂ】本発明の一実施形態に係るヘッドキャップ及びコアの模式図。
【図１３】従来の近接スイッチの断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１…近接スイッチ
５１…ヘッドキャップ
６０…コア
６２…外壁部（第１の外周部）
６５…検出コイル
８０…スペーサ（付勢手段）
８２…弾性部
９０…検出コイル
９１…ボビン
９３…鍔部
９４…弾性部（付勢手段）
１０１…コイルばね（付勢手段）
１１１…検出コイル
１１７…コイルばね（付勢手段）
１２１…ヘッドキャップ
１２１ａ…第２の外周部
【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】
2009245891.tif 000009
【図８】
2009245891.tif 000010
【図９】
2009245891.tif 000011
【図１０】
2009245891.tif 000012
【図１１】
2009245891.tif 000013
【図１２Ａ】
2009245891.tif 000014
【図１２Ｂ】
2009245891.tif 000015
【図１３】
2009245891.tif 000016