特許 7425967 センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-24

(45)【発行日】2024-02-01

(54)【発明の名称】センサ

(51)【国際特許分類】

   H01H 36/00 20060101AFI20240125BHJP

   H01H 35/00 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

H01H36/00 Q

H01H35/00 E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020044307

(22)【出願日】2020-03-13

(65)【公開番号】P2021144910

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2023-01-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100108213

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 豊隆

(72)【発明者】

【氏名】三田 貴章

(72)【発明者】

【氏名】中山 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】桂 浩人

【審査官】高橋 裕一

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第１９５０４６０８（ＤＥ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００１／００２３１５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開平０４－１０６８２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１８８３２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１６５５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３１０００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６５３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４８９０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３６／００

Ｈ０１Ｈ ３５／００

Ｈ０３Ｋ １７／９４５ － １７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一つの接点端子及び該少なくとも一つの接点端子を支持する透光性のインシュレータを有し、外部のプラグに接続可能なレセプタクルと、
少なくとも一つの発光素子と、
可撓性のフレキシブル配線基板と、
前記レセプタクルの少なくとも一部、前記少なくとも一つの発光素子及び前記フレキシブル配線基板を収容する筐体と、を備え、
前記インシュレータは、前記筐体の外部に露出した視認部を含み、
前記フレキシブル配線基板は、前記視認部と同じ側を向いた第１部分と、前記視認部とは反対側を向いた第２部分と、を含み、
前記少なくとも一つの発光素子が前記第１部分に実装され、かつ前記少なくとも一つの接点端子が前記第２部分に実装されており、
前記フレキシブル配線基板は、第１面と、該第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記第１部分及び前記第２部分のどちらも、折り返された状態の前記フレキシブル配線基板の前記第１面上に区画されている、
センサ。

【請求項2】

前記第１部分と前記第２部分とを接続し、かつ前記第１部分及び前記第２部分の各々よりも幅が狭い幅狭部をさらに含む、
請求項１に記載のセンサ。

【請求項3】

前記第１部分と前記第２部分との間に挟まれて前記第２面に対向する挟持部材をさらに備えた、
請求項１又は２に記載のセンサ。

【請求項4】

前記少なくとも一つの発光素子は、互いに異なる色に発光する複数の発光素子である、
請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円柱状のセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

円柱状に形成された近接センサや光学センサがある。円柱状のセンサの動作状態は、検知部とは反対側の視認部に表示される表示灯によって目視で確認できる。そのようなセンサは、障害物が多い生産設備の内部に取り付けられることがあるため、どの方向から見ても表示灯の光が視認しやすいことを望まれている。視認部に表示される光は、発光ダイオード素子等の発光素子から発せられ、視認部に入射する。発光素子は、センサに内蔵された基板に実装されている。基板の表面に実装された発光素子の光は、基板に遮られて裏面側からは視認しにくい。

【0003】

基板の表面側から見ても裏面側から見ても表示灯を視認できるように、基板の両面にそれぞれ発光素子が実装されたセンサが流通している。そのようなセンサでは、同じ色の表示灯のために複数の発光素子を実装しなければならず、実装面積が増えて小型化の弊害となる。

【0004】

単一の発光素子の光を基板の裏面側から視認できるようにするため、特許文献１には、基板の表面に実装された発光素子から発せられた光を筒状導光部により屈折させて基板の裏面側から視認できるようにした近接センサが開示されている。特許文献２には、発光素子の光を拡散させる光拡散部と、該光拡散部により拡散した光を表示部に導く導光部と、を追加した近接センサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１１－１６５３２３号公報

【文献】特開２０１８－１４２４１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかるに、特許文献１に記載の近接センサは、発光素子に近い表面側の窓部と、発光素子から遠い裏面側の窓部とで導光路の長さが異なる。そのため、表示灯の輝度に差が生じやすい。特許文献２に記載の近接センサは、光拡散部や導光部を追加するため、部品点数が増えて近接センサが大型化する。そこで、本発明は、部品点数を増やすことなく、どの方向から見ても均一な表示灯を視認できるセンサ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】

【0007】

本開示の一態様に係るセンサは、外部のプラグに接続可能なレセプタクルと、少なくとも一つの発光素子と、可撓性のフレキシブル配線基板と、筐体と、を備えている。レセプタクルは、少なくとも一つの接点端子と、該少なくとも一つの接点端子を支持する透光性のインシュレータと、を有している。筐体は、レセプタクルの少なくとも一部と、少なくとも一つの発光素子と、フレキシブル配線基板と、を収容している。インシュレータは、筐体の外部に露出した視認部を含んでいる。フレキシブル配線基板は、視認部と同じ側を向いた第１部分と、視認部とは反対側を向いた第２部分と、を含んでいる。少なくとも一つの発光素子が第１部分に実装され、かつ少なくとも一つの接点端子が第２部分に実装されている。

【0008】

この態様によれば、レセプタクルの接点端子と発光素子とを異なる場所に実装するため、レセプタクルをはんだ付けする際の熱が発光素子に伝わりにくい。発光素子の接続信頼性を向上できる。発光素子の実装スペースを広く確保できる。複数の発光素子を実装して複数の色を表示できる。インシュレータが露出する視認部に向いた第１部分に発光素子が実装されるため、透光性のインシュレータを導光路にできる。部品点数を増やすことなく、どの方向から見ても均一な表示灯を視認できるセンサを提供できる。

【0009】

上記態様において、フレキシブル配線基板は、第１面と、該第１面とは反対側の第２面と、を有し、第１部分及び第２部分のどちらも、折り返された状態のフレキシブル配線基板の第１面上に区画されていてもよい。

【0010】

この態様によれば、一枚のフレキシブル配線基板を折り曲げて第１部分と第２部分とを区画できる。フレックスリジッド基板等の高価な基板を用意する必要がない。第１部分と第２部分との間が離れているため、接点端子を第２部分にはんだ付けする際の熱が第１部分に伝わりにくい。

【0011】

上記態様において、第１部分と第２部分とを接続し、かつ第１部分及び第２部分の各々よりも幅が狭い幅狭部をさらに含んでいてもよい。

【0012】

この態様によれば、フレキシブル配線基板を折り曲げるとき、幅が狭い幅狭部を起点に屈曲するため、第１部分と第２部分との境界を幅狭部に位置決めしやすい。

【0013】

上記態様において、第１部分と第２部分との間に挟まれて第２面に対向する挟持部材をさらに備えていてもよい。

【0014】

この態様によれば、挟持部材があるため、第１部分と第２部分との距離が保たれる。接点端子を第２部分にはんだ付けする際の熱が第１部分に伝わりにくい。

【0015】

上記態様において、少なくとも一つの発光素子は、互いに異なる色に発光する複数の発光素子であってもよい。

【0016】

この態様によれば、複数の発光素子を実装して複数の色の表示灯を表示できる。接点端子と異なる部分に発光素子を実装するため、複数の発光素子を実装可能な実装スペースを確保できる。発光素子の数が増えても筐体のサイズに影響しにくい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、部品点数を増やすことなく、どの方向から見ても均一な表示灯を視認できるセンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の一実施形態のセンサの内部構造を示す断面図である。

【図2】図２は、図１に示されたセンサを分解して示す斜視図である。

【図3】図３は、図１に示された第１筐体と第２筐体とを組み立てる前の状態を示す断面図である。

【図4】図４は、図１に示された第１及び第２部分を拡大して示す断面図である。

【図5】図５は、図１に示されたフレキシブル配線基板を展開して示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の参照符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。以下、図１から図５を参照して各構成について詳しく説明する。図１は、本発明の一実施形態のセンサ１の内部構造を示す断面図である。図１に示すように、センサ１は、円柱状に形成されたコネクタタイプのセンサであり、外部のプラグＰを接続可能に構成されたレセプタクル（ソケット）８を備えている。

【0020】

図示した例では、センサ１は、磁界を利用して金属体の有無又は位置を検出する検知部４を備えた近接センサとして構成されている。センサ１は、近接センサに限定されず、光を出す投光部及び光を受ける受光部の少なくとも一方を検知部として備えた光学センサであってもよいし、他種のセンサであってもよい。

【0021】

センサ１の一方の端部（以下、先端部と呼ぶ）には、検知部４が収容されている。一方の端部とは反対側の他方の端部（以下、基端部と呼ぶ）には、レセプタクル８が設けられている。検知部４は、例えば、鉄心等のコア４１と、コア４１に巻回された巻き線であるコイル４２と、コア４１及びコイル４２を収容するコイルケース４３と、を備え、検知部４を制御する主回路５に接続されている。

【0022】

主回路５は、略矩形の基板５０と、基板５０に設けられた第１コネクタ５４（図２に示す）と、銅箔等から形成されたシールドフィルム５１と、を備えている。基板５０の表面５０Ａ及び裏面５０Ｂには、電子部品を保護するシリコン樹脂等が塗布されている。シールドフィルム５１は、両面テープ等によって基板５０の周囲に巻き付けて固定されている。

【0023】

シールドフィルム５１は、基板５０から発せられた電磁波及び静電気を遮蔽してもよいし、外部から基板５０に侵入しようとする電磁波及び静電気を遮蔽してもよい。第１コネクタ５４は、基板５０の表面５０Ａ上において検知部４とは反対側に位置し、後述するフレキシブル配線基板７を基板５０に接続する。

【0024】

センサ１の外形を構成する筐体（２，３）は、金属等の材料から略円筒形に形成されている。筐体（２，３）は、第１筐体２と、第２筐体３と、に分割可能に構成されている。第１筐体２の少なくとも一部には、エポキシ樹脂等の一次封止樹脂Ｓ１が充填されている。一次封止樹脂Ｓ１は、第１筐体２に収容された検知部４及び主回路５の隙間を埋めてそれらを互いに固定している。

【0025】

同様に、第２筐体３には、エポキシ樹脂等の二次封止樹脂Ｓ２が充填されている。二次封止樹脂Ｓ２は、第２筐体３に収容された部品の隙間を埋めてそれらを互いに固定している。さらに、二次封止樹脂Ｓ２は、第１筐体２と第２筐体３とに跨って充填されており、第１及び第２筐体２，３を互いに固定している。

【0026】

図２は、図１に示されたセンサ１を分解して示す斜視図である。図２に示すように、筐体（２，３）を構成する第２筐体３には、前述した主回路５の一部及びレセプタクル８に加え、フレキシブル配線基板７、発光ダイオード素子等の発光素子９、樹脂材料から形成された円筒状の絶縁部材６等が収容されている。フレキシブル配線基板７は、一方の端部に第２コネクタ７４が設けられ、他方の端部にレセプタクル８が接続されている。フレキシブル配線基板７の第２コネクタ７４は、基板５０の第１コネクタ５４に接続されている。

【0027】

フレキシブル配線基板７の他方の端部には、レセプタクル８に加えて、少なくとも一つの発光素子９が実装されている。図示した例では、互いに異なる色を発する第１及び第２発光素子９Ｇ，９Ｏが実装されている。第１発光素子９Ｇは、例えば、通信表示灯であり、緑色発光ダイオードである。第２発光素子９Ｏは、例えば、動作表示灯であり、橙色発光ダイオードである。絶縁部材６は、第１及び第２筐体２，３に内嵌している。絶縁部材６の厚みにより、筐体（２，３）の外部からの静電気に対して、主回路５の基板５０、フレキシブル配線基板７及びそれらのはんだ部を保護するための絶縁耐圧距離を確保できる。

【0028】

レセプタクル８は、少なくとも一つの接点端子８１と、接点端子８１を支持するインシュレータ８０と、を有している。図示した例では、接点端子８１が四本のコネクタピン８１Ｋ，８１Ｌ，８１Ｍ，８１Ｎであり、棒状に形成されている。接点端子８１の形状は棒状に限定されず、筒状であってもよいし、他の形状であってもよい。

【0029】

インシュレータ８０は、透光性の樹脂材料で形成され、複数の接点端子８１Ｋ，８１Ｌ，８１Ｍ，８１Ｎ同士が互いに接触しないように支持する絶縁体である。図示した例では、インシュレータ８０がフランジ部を有したカップ状に形成されている。インシュレータ８０のフランジ部と第２筐体３との隙間には、Ｏリング等の気密部材３５が取り付けられている。

【0030】

インシュレータ８０は、第２筐体３の外部に露出した視認部８９を含んでいる。図示した例では、第２筐体３の外周にインシュレータ８０の一部を露出させる視認窓（貫通孔）３９が形成されている。なお、視認部８９の構成は、図示した例に限定されない。例えば、レセプタクル８の一部が第２筐体３に収容され、レセプタクル８の残余が第２筐体３からはみ出すように構成してもよい。その場合、筐体（２，３）からはみ出した残余の部分がすべて視認部８９となる。

【0031】

図３は、図１に示された筐体（２，３）を組み立てる前の状態を示す断面図である。図３に示すように、一次封止樹脂Ｓ１で封止された後かつ二次封止樹脂Ｓ２で封止される前の状態において、フレキシブル配線基板７は、第１筐体２に収容された主回路５と、第２筐体３に収容されたレセプタクル８とを接続している。第１及び第２筐体２，３は、可撓性のフレキシブル配線基板７の長さの範囲内で自由に動かすことができる。フレキシブル配線基板７には、先に発光素子９が実装され、次いでレセプタクル８がはんだ付けされる。

【0032】

図３に示された半製品からセンサ１を組み立てるには、第１筐体２と第２筐体３とが分割された状態において、検知部４を鉛直方向下向きにして第１筐体２に二次封止樹脂Ｓ２の樹脂組成物を注入する。絶縁部材６に沿ってフレキシブル配線基板７を折り畳み、第１筐体２に第２筐体３を取り付ける。レセプタクル８が鉛直方向下向きになるように筐体（２，３）の天地を反転させ、加熱等の手段により二次封止樹脂Ｓ２の樹脂組成物を硬化させる。

【0033】

図４は、図１に示された第１及び第２部分７１，７２を拡大して示す断面図である。フレキシブル配線基板７は、第２コネクタ７４とは反対側の端部に区画された第１及び第２部分を含んでいる。第１及び第２部分７１，７２は、発光素子９及びレセプタクル８の実装スペースである。

【0034】

第１部分７１は、視認部８９と同じ側を向いている。つまり、センサ１の先端部に位置した検知部４からセンサ１の基端部に位置したレセプタクル８へ向かう側を向いている。一方、第２部分７２は、視認部８９とは反対側を向いている。つまり、センサ１の基端部に位置したレセプタクル８からセンサ１の先端部に位置した検知部４へ向かう側を向いている。

【0035】

図４に示すように、フレキシブル配線基板７は、第１面（例えば、表面）７Ａと、第１面７Ａとは反対側の第２面（例えば、裏面）７Ｂと、を有している。前述した第１及び第２部分７１，７２のどちらも、１８０度折り返された状態のフレキシブル配線基板７の第１面７Ａ上に区画されている。

【0036】

第１部分７１と第２部分７２との間には、挟持部材７５が挟まれている。挟持部材７５は、例えば両面テープであり、フレキシブル配線基板７の第２面７Ｂ同士が対向するように固定している。フレキシブル配線基板７の曲げ部（例えば、幅狭部７３）には、挟持部材７５の厚みにより所望のＲを形成できる。フレキシブル配線基板７を折り曲げる際に断線が生じにくくなる。

【0037】

第２部分７２には、少なくとも一つの接点端子８１が実装されている。第１部分７１には、少なくとも一つの発光素子９が実装されている。図示した例では、第１部分７１に互いに異なる色を発する第１及び第２発光素子９Ｇ，９Ｏが並んで実装されている。実装された第１及び第２発光素子９Ｇ，９Ｏは、インシュレータ８０に対向している。

【0038】

図示した例では、第１及び第２発光素子９Ｇ，９Ｏに対向する面において、インシュレータ８０には、第１及び第２発光素子９Ｇ，９Ｏとの干渉を避けるように凹部が形成されている。第１及び第２発光素子９Ｇ，９Ｏは、この凹部の内部に突出するように配置されている。

【0039】

図５は、図１に示されたフレキシブル配線基板７を展開して示す平面図である。図５に示すように、第１及び第２部分７１，７２の間には、第１及び第２部分７１，７２の各々よりも幅が狭い幅狭部７３が含まれている。第１部分７１には、第２部分７２に向かう接点端子８１Ｋ，８１Ｌ，８１Ｍ，８１Ｎを避ける切欠き７１Ｋ，７１Ｌ，７１Ｍ，７１Ｎが形成されている。第２部分７２には、接点端子８１Ｋ，８１Ｌ，８１Ｍ，８１Ｎがはんだ付けされる電極７２Ｋ，７２Ｌ，７２Ｍ，７２Ｎが設けられている。

【0040】

以上のように構成された本実施形態のセンサ１によれば、透光性のインシュレータ８０を導光路に用いるため、部品点数を増やす必要がない。センサ１を小型化できる。インシュレータ８０の一部である視認部８９とインシュレータ８０に対向する発光素子９との距離が略一定であるため、表示灯の輝度がばらつきにくい。どの方向から見ても均一な表示灯を視認できるセンサ１を提供できる。

【0041】

接点端子８１の実装スペースである第２部分７２とは異なる部分である第１部分７１に発光素子９を実装し、これら第１及び第２部分７１，７２を折り畳んで筐体（２，３）に収納するため、広い実装スペースの確保と小型化とを実現できる。広い実装スペースを確保できるため、複数の色の発光素子９Ｇ，９Ｏを並べて実装できる。

【0042】

第１部分７１と第２部分７２との距離が離れているため、接点端子８１をはんだ付けする際の熱で発光素子９が脱落したり接続信頼性が損なわれたりすることを防止できる。両面テープである挟持部材７５で固定したり、幅狭部７３が第１及び第２部分７１，７２の境界になったりするため、フレキシブル配線基板７を折り曲げても第１及び第２部分７１，７２を正確に位置決めできる。その結果、発光素子９を正確に位置決めできる。

【0043】

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。本実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

【0044】

［付記］
少なくとも一つの接点端子（８１）及び該少なくとも一つの接点端子（８１）を支持する透光性のインシュレータ（８０）を有し、外部のプラグ（Ｐ）に接続可能なレセプタクル（８）と、
少なくとも一つの発光素子（９）と、
可撓性のフレキシブル配線基板（７）と、
前記レセプタクル（８）の少なくとも一部、前記少なくとも一つの発光素子（９）及び前記フレキシブル配線基板（７）を収容する筐体（３）と、を備え、
前記インシュレータ（８０）は、前記筐体（３）の外部に露出した視認部（８９）を含み、
前記フレキシブル配線基板（７）は、前記視認部（８９）と同じ側を向いた第１部分（７１）と、前記視認部（８９）とは反対側を向いた第２部分（７２）と、を含み、
前記少なくとも一つの発光素子（９）が前記第１部分（７１）に実装され、かつ前記少なくとも一つの接点端子（８１）が前記第２部分（７２）に実装されている、
センサ（１）。

【符号の説明】

【0045】

１…センサ、２…第１筐体、３…第２筐体（筐体の一例）、４…検知部、５…主回路、６…絶縁部材、７…フレキシブル配線基板、７Ａ…第１面、７Ｂ…第２面、８…レセプタクル、９…発光素子、９Ｇ…第１発光素子、９Ｏ…第２発光素子、３５…気密部材、３９…視認窓、４１…コア、４２…コイル、４３…コイルケース、５０…基板、５０Ａ…表面、５０Ｂ…裏面、５１…シールドフィルム、５４…第１コネクタ、５５…両面テープ、７１…第１部分、７１Ｋ，７１Ｌ，７１Ｍ，７１Ｎ…切欠き、７２…第２部分、７２Ｋ，７２Ｌ，７２Ｍ，７２Ｎ…電極、７３…幅狭部、７４…第２コネクタ、７５…挟持部材、８０…インシュレータ、８１，８１Ｋ，８１Ｌ，８１Ｍ，８１Ｎ…接点端子、８９…視認部、Ｐ…外部のプラグ，Ｓ１…一次封止樹脂、Ｓ２…二次封止樹脂。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】