JP2006012727A - 近接スイッチ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程が煩雑でなく、製造後にも樹脂のクラックなどを引き起こすこともない、信頼性の高い近接スイッチ及びその製造方法を得る。
【解決手段】近接スイッチは、リードスイッチ１を備えその周囲を樹脂部Ｂによって一体に成形したものであって、リードスイッチ１を樹脂ブロック１０によって支持する。また、近接スイッチの製造方法は、成形金型内に充填樹脂を充填してリードスイッチ１の周囲を樹脂部Ｂによって一体に成形する方法であって、成形金型内に樹脂ブロック１０を配設しリードスイッチ１を樹脂ブロック１０によって支持したのち、成形金型内に充填樹脂を充填して樹脂部Ｂを成形する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、物体が近づいたことを非接触状態で検出することができる近接スイッチ及びその製造方法に関する。

従来の近接スイッチは、例えば蓋などの開閉を検出するものや、ガス及び液体などの流量を測定するセンサとして利用されるものがあった。永久磁石と近接スイッチとの組み合せによって動作するが、永久磁石は検出対象物もしくは検出対象物と連動する物体に設置されており、永久磁石が近づいたときの磁気吸引力によって近接スイッチ内のリードスイッチを動作させて検出を行うようになっている。この種の近接スイッチは、強磁性体からなるリード線を対向配置させてガラス管内に封入したリードスイッチを用いており、各種応用製品に適用しやすいように樹脂成形されたケースに収納されている。

上記の近接スイッチを永久磁石に接近させると、リードスイッチのガラス管内に対向配置された接点部が永久磁石による磁気吸引力の作用によって接触し、近接スイッチはオン状態となる。一方、近接スイッチを永久磁石から離すと、磁気吸引力の作用がなくなり、リード片の弾性により接点部が開き、近接スイッチはオフ状態となる。

このような近接スイッチは、例えば、リードスイッチのガラス管周囲を場合によっては複数の樹脂で成形するほか、このリードスイッチを基板に実装した後に、樹脂のトランスファー成形によって一体成形している。リードスイッチを基板に実装することにより、リードスイッチを所定位置に固定する。また、リードスイッチの両端子に接続しているリード線は近接スイッチの外側に引き出されており、近接スイッチを各種装置に使用する際に外部機器との電気的接続を容易にしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２０３５３６号公報（第１−２頁、図１）

従来の近接スイッチでは、リードスイッチのガラス管周囲を複数の樹脂で成形することや、基板にリードスイッチを実装するといった煩雑な工程を必要とする。また、リードスイッチが実装されるプリント基板に代表されるような基板では、熱による複雑な変形及び膨張収縮があり、その周囲の充填樹脂との境界面でひずみを生じて樹脂のクラックなどを引き起こし、近接スイッチの信頼性が低下するという問題があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、製造工程が煩雑でなく、製造後にも樹脂のクラックなどを引き起こすこともない、信頼性の高い近接スイッチ及びその製造方法を得ることを目的とする。

本発明は、リードスイッチを備えその周囲を樹脂部によって一体に成形した近接スイッチであって、リードスイッチを樹脂ブロックによって支持するものである。
また、リードスイッチの各々の端子部にリード線を取り付けて接続部を形成し、接続部を樹脂ブロックによって支持するものである。

さらに、リードスイッチの接続部を樹脂ブロックの嵌合部によって支持するものである。
また、リードスイッチの接続部を樹脂ブロックのＶ字状部で支持するものである。
さらに、樹脂ブロックを平面部と立設部によって構成し、立設部の先端に接続部の支持部を設けたものである。

また、樹脂ブロックの一部が樹脂部表面の一部を構成するものである。
さらに、樹脂ブロックの全てが樹脂部内に取り込まれているものである。
また、リードスイッチ周囲の樹脂部が熱可塑性材からなるものである。

本発明は、成形金型内に充填樹脂を充填してリードスイッチの周囲を樹脂部によって一体に成形する近接スイッチの製造方法であって、成形金型内に樹脂ブロックを配設しリードスイッチを樹脂ブロックによって支持したのち、成形金型内に充填樹脂を充填して樹脂部を成形するものである。
また、成形金型内の一部に充填樹脂を充填して樹脂ブロックを成形したのち、他の充填樹脂を充填してさらに樹脂部を成形するものである。

さらに、磁気的な吸引力によってリードスイッチを支持したのち、充填樹脂を充填して樹脂部を成形するものである。
また、リードスイッチの軸に対して垂直方向の磁束を接点中心に通過させてリードスイッチを支持するものである。
さらに、樹脂部を成形する充填樹脂は熱可塑性材からなるものである。

本発明に係る近接スイッチ及びその製造方法によれば、製造方法が煩雑でなく、製造後にも樹脂のクラックなどを引き起こすことがなく、信頼性も高い。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る近接スイッチの縦断面図、図２は図１をイ−イ線で切断した状態の断面図である。リードスイッチ１の軸方向両端部には第１、第２の端子２，３が設けられ、第１の端子２には第１のリード線４のく字状に折れ曲がった端部がはんだ付けされ、第２の端子３には第２のリード線５の端部がはんだ付けされており、これらの第１、第２のリード線４，５は第２の端子３側でリードスイッチ１の軸方向とほぼ平行に取り付けられ、リードスイッチ組立品Ａを構成している。なお、第１の端子２と
第１のリード線４、及び第２の端子３と第２のリード線５はそれぞれ同方向に接続されて、第１の接続部６及び第２の接続部７を形成している。

樹脂ブロック１０は例えば熱硬化性樹脂で一体に成形されたもので、平面上の底面部１０ａと、その側縁部に沿って立設して設けられた第１、第２の支持部１０ｂ，１０ｃによって構成されている。第１、第２の支持部１０ｂ，１０ｃの先端部には、第１、第２の先端凹部１１ａ，１１ｂが設けられ、それぞれの凹部１１ａ，１１ｂにリードスイッチ１の第１、第２の接続部６，７が押し込まれて嵌合している。

樹脂ブロック１０の底面部１０ａ下面よりも上部の位置は例えば熱可塑性の充填樹脂によって覆われて樹脂部Ｂを構成し、樹脂ブロック１０の底面部１０ａ下面を除いた他の部分、リードスイッチ１、及び第１、第２のリード線４，５の接続部近傍が埋め込まれて所定位置に固定されている。なお、第１、第２のリード線４，５は、第１の端子部３側から近接スイッチの外側に引き出されている。

図３は図１、図２に示した近接スイッチの製造方法を示す説明図である。図３（ａ）に示すように、近接スイッチを成形するための下側成形金型３０は底部３０ａと立設部３０ｂとからなる断面コ字状をなし、その底部３０ａには位置決めピン３２ａ，３２ｂが立設され、さらに立設部３０ｂには樹脂注入部３１が形成されている。
この下側成形金具３０の位置決めピン３２ａ，３２ｂに、図３（ｂ）に示すように、あらかじめ成形された樹脂ブロック１０の穴部（図示せず）を挿通させ、樹脂ブロック１０の底面部１０ａを下側成形金型３０の底部３０ａに当接させる。

上記工程より前の段階、または上記工程ののちに、第１のリード線４の端部をリードスイッチ１の第１の端子２にはんだ付けして第１の接続部６を形成し、また第２のリード線５の端部を第２の端子３にはんだ付けして第２の接続部７を形成し、これらのリード線４，５が第２の端子３側でリードスイッチ１の軸方向にほぼ平行になるようにしてリードスイッチ組立品Ａを形成する。

図３（ｃ）に示すように、リードスイッチ１の第１、第２の接続部６，７を、第１、第２の支持部１０ｂ，１０ｃの第１、第２の先端凹部１１ａ，１１ｂに押し込み、リードスイッチ組立品Ａを樹脂ブロック１０の先端部で保持する。
図３（ｄ）に示すように、下側成形金型３０の上に上側成形金型４０を重ね合わせて金型内に一体成形中空部５０を設け、リードスイッチ組立品Ａと樹脂ブロック１０を密閉する。
図３（ｅ）に示すように、下側成形金具３０の樹脂注入部３１から一体成形中空部５０内に充填樹脂を注入し、加熱硬化させて樹脂部Ｂを形成したのち、上側成形金型４０と下側成形金型３０を分離し、近接スイッチを取り出す。

上記の説明では、樹脂ブロック１０の成形に熱硬化性樹脂を用い、近接スイッチの充填部Ｂの成形に熱可塑性樹脂を用いた場合を示したが、樹脂部Ｂを一体に成形する際に、樹脂ブロック１０が著しく軟化したり溶解したりすることがなく、近接スイッチに求められる諸特性を満足するものであれば、上記の樹脂に限定されるものではない。また、上記の説明では、成形金型が上下に分離するものについて説明したが、樹脂ブロック１０の先端凹部１１ａ，１１ｂを適切な形状にすることによって、左右に分離する成形金型とすることもできる（以下の実施の形態においても、同様である）。

本実施の形態１に係る近接スイッチによれば、充填樹脂によって一体成形された樹脂部Ｂの内部は、第１、第２のリード線４，５がはんだ付けされたリードスイッチ組立品Ａと、リードスイッチ組立品Ａを先端凹部１１ａ，１１ｂで保持する樹脂ブロック１０とによって構成されているため、高価な基板を使用することなく、近接スイッチの製造コストを低減することができる。また、プリント基板に代表されるガラス繊維と樹脂の複合材料を使用していないため、外部温度環境の変化に伴う基板と樹脂部Ｂとの熱膨張の差が生ぜず、樹脂クラックを引き起こすことがない信頼性の高い近接スイッチを得ることができる。

また、上記の近接スイッチの製造方法によれば、リードスイッチ組立品Ａを樹脂ブロック１０の先端凹部１１ａ，１１ｂに押し込んで保持し、その後、充填樹脂を注入するようにしたので、充填樹脂を注入する際に圧力を受けても、一体成形中空部５０内でリードスイッチ組立品Ａの設置位置が変わることがない。そのため、近接スイッチ内の所定位置にリードスイッチ組立品Ａを確実に配置することができ、検出距離安定性に優れた近接スイッチを得ることができる。

［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２に係る近接スイッチの製造方法を示す説明図で、実施の形態１に示したのと同じ近接スイッチを実施の形態１とは異なる方法で製造する場合を示している。実施の形態１では、既に成形してある樹脂ブロック１０を下側成形金型３０に取り付けたのちに近接スイッチの一体成形を行うものであるが、本実施の形態２では、成形金型によって樹脂ブロックの成形を行い、それに引き続いて近接スイッチの一体成形を行うものである。

図４（ａ）に示すように、近接スイッチを成形するための下側成形金具３０は底部３０ａと立設部３０ｂとからなる断面ほぼコ字状をなし、その底部３０ａには位置決めピン３２ａ，３２ｂが立設されている。
図４（ｂ）に示すように、下側成形金型３０の上に樹脂ブロック用成形金型６０を重ね合わせる。この樹脂ブロック用成形金型６０には樹脂ブロック１０を成形するために充填樹脂を注入するための樹脂ブロック成形中空部６１が設けられており、この樹脂ブロック成形中空部６１に連通して樹脂注入部６２が設けられている。
図４（ｃ）に示すように、樹脂ブロック用成形金型６０の樹脂注入部６２から樹脂ブロック成形中空部６１に充填樹脂を注入し、樹脂ブロック１０を成形する。
樹脂ブロック１０を成形後、図４（ｄ）に示すように、樹脂ブロック用成形金型６０を取り除く。

上記工程より前の段階、または上記工程ののちに、第１のリード線４の端部をリードスイッチ１の第１の端子２にはんだ付けし、第２のリード線５の端部を第２の端子３にはんだ付けし、これらのリード線４，５が第２の端子３側でリードスイッチ１の軸方向にほぼ平行になるようにしてリードスイッチ組立品Ａを形成する。

図４（ｅ）に示すように、リードスイッチ組立品Ａの第１、第２の接続部６，７を樹脂ブロック１０の先端凹部１１ａ，１１ｂに押し込み、リードスイッチ組立品Ａを樹脂ブロック１０の先端で支持する。
図４（ｆ）に示すように、樹脂注入部４１を有する上側成形金型４０を下側成形金型３０に合わせて、一体成形中空部５０を設ける。
図４（ｇ）に示すように、上側成形金型４０の樹脂注入部４１から充填樹脂を注入して一体成形中空部５０に満たす。充填樹脂が加熱硬化して樹脂部Ｂを形成したのち、上側成形金型４０と下側成形金型３０を分離し、近接スイッチを取り出す。

上記の近接スイッチの製造方法によれば、近接スイッチを一体成形するのに用いる下側成形金型３０は、リードスイッチ組立品Ａを近接スイッチ内に固定するための樹脂ブロック１０を成形する際にも使用されるので、樹脂ブロック１０の成形と近接スイッチの一体成形とを一連の工程で連続して行うことができ、近接スイッチの製造コストを低減することができる。

［実施の形態３］
図５は本発明の実施の形態３に係る近接スイッチの縦断面図、図６は図５をロ−ロ線で切断した状態の断面図である。実施の形態１では、樹脂部Ｂ内には、樹脂ブロック１０の底面部１０ａ下面を除いた他の部分、リードスイッチ１及び第１、第２のリード線４，５を埋め込んで近接スイッチを構成しているが、本実施の形態３では、樹脂部Ｂ内に樹脂ブロック１０の全体を埋め込んで近接スイッチを構成したものである。すなわち、樹脂ブロック１０を実施の形態１に示した場合よりも小さくして、周囲をすべて充填部Ｂで覆うようにしたものである。

本実施の形態３によれば、実施の形態１で示した場合と同様の効果を有する。さらに、樹脂ブロック１０を小さくして近接スイッチの樹脂部Ｂ内に埋め込むようにしたので、実施の形態１のように樹脂ブロック１０の一部が樹脂部表面の一部を構成することがなく、近接スイッチの機械的強度を向上させることができる。また、樹脂ブロック１０を小型化したので、樹脂ブロック１０を成形する材料を少なくすることができ、コストを低減することができる。

［実施の形態４］
図７は本発明の実施の形態４に係る近接スイッチの縦断面図、図８は図７をハ−ハ線で切断した状態の断面図である。実施の形態１では、リードスイッチ組立品Ａの第１、第２の接続部６，７を、樹脂ブロック１０の先端凹部１１ａ，１１ｂに押し込んだ場合を示したが、本実施の形態４では、樹脂ブロック１０の先端凹部１１ａ，１１ｂをリードスイッチ１の第１、第２の接続部６，７より幅広に形成して、これらの接続部６，７を押し込むことなく容易に支持できるようにしてある。

図８に示すように、樹脂ブロック１０の先端凹部１１ａ，１１ｂは端部側に向けて拡幅する断面ほぼＶ字状をなし、このＶ字状部に、リードスイッチ組立品Ａの第１、第２の接続部６，７を載置してある。この場合、近接スイッチの製造過程において使用する下側成形金型の底部に磁石を取り付けて、磁気的な吸引力によってリードスイッチ組立品Ａを保持状態にして、充填樹脂を注入するようにしてある（後述）。このときのリードスイッチの位置固定は、リードスイッチの軸に対して垂直な方向の磁束が接点中心を通過することによって行われる。
その他の構成、効果は、実施の形態１で示した場合と実質的に同様なので、説明を省略する。

図９は実施の形態４に係る近接スイッチの製造方法を示す説明図、図１０は図９をニ−ニ線で切断した状態の説明図である。図９，図１０に示すように、下側成形金具３０の位置決めピン３２ａ，３２ｂに、樹脂ブロック１０の穴部を通して樹脂ブロック１０を嵌め込み、下側成形金型３０内に配置する。

次に、リードスイッチ組立品Ａの第１、第２の接続部６，７を、樹脂ブロック１０の先端凹部１１ａ，１１ｂのＶ字状部に載置する。このとき、下側成形金具３０の底部３０ａには、リードスイッチ１の接点中心に対して、リードスイッチ１の軸に垂直な方向の例えばＮ極からの磁束７１が通るように、磁石７０が取り付けられている。この状態で、充填樹脂を注入して加熱硬化する。この間、リードスイッチ１の接点が閉じずに、リードスイッチ組立品Ａが樹脂ブロック１０上から動かないようにして固定できる。
その他の作用は、実施の形態１で示した場合と実質的に同様なので説明を省略する。

上記の説明では、リードスイッチ１を所定位置に固定するため磁石７０を用いたが、リードスイッチ１を磁気的に固定できるものであれば他の手段によるものであってもよい。また、リードスイッチ１の接点中心にリードスイッチ１の軸と垂直な方向の磁束が通り、その接点が閉じない場合について示したが、一体成形時の成形温度が十分低い場合には、接点が閉じた状態で一体成形が行われるものであってもよい。

実施の形態４によれば、実施の形態１で示した効果と同様の効果を有する。さらに、樹脂ブロック１０の先端凹部１１ａ，１１ｂを第１、第２の接続部６，７の幅より広くし、また下側成形金型３０にはリードスイッチ１を磁気的に吸引することができる磁石７０を配置するようにした。このため、リードスイッチ組立品Ａを樹脂ブロック１０に設置する際に強く押し込む必要がなくなり、第１、第２の端子２，３に無理な力が加わるのを防ぐことができると共に、充填樹脂の注入時にもリードスイッチ組立品Ａが位置ずれを起こすことがないので、信頼性が高く、検出距離安定性に優れた近接スイッチを得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る近接スイッチの縦断面図である。 図１をイ−イ線で切断した状態の断面図である。 実施の形態１に係る近接スイッチの製造方法を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る近接スイッチの製造方法を示す説明図である。 本発明の実施の形態３に係る近接スイッチの縦断面図である。 図５をロ−ロ線で切断した状態の断面図である。 本発明の実施の形態４に係る近接スイッチの縦断面図である。 図７をハ−ハ線で切断した状態の断面図である。 実施の形態４に係る近接スイッチの製造方法を示す説明図である。 図９をニ−ニ線で切断した状態の近接スイッチの製造方法を示す説明図である。

符号の説明

１ リードスイッチ
２，３ 第１、第２の端子
４，５ 第１、第２のリード線
６，７ 第１、第２の接続部
１０ 樹脂ブロック
１０ａ 底面部
１０ｂ，１０ｃ 第１、第２の支持部
１１ａ，１１ｂ 第１、第２の先端凹部
３０ 下側成形金型
４０ 上側成形金型
６０ 樹脂ブロック用成形金型
７０ 磁石
Ａ リードスイッチ組立品
Ｂ 樹脂部

Claims (13)

1. リードスイッチを備えその周囲を樹脂部によって一体に成形した近接スイッチにおいて、前記リードスイッチを樹脂ブロックによって支持することを特徴とする近接スイッチ。
2. 前記リードスイッチの各々の端子部にリード線を取り付けて接続部を形成し、該接続部を前記樹脂ブロックによって支持することを特徴とする請求項１記載の近接スイッチ。
3. 前記リードスイッチの接続部を前記樹脂ブロックの嵌合部によって支持することを特徴とする請求項２記載の近接スイッチ。
4. 前記リードスイッチの接続部を前記樹脂ブロックのＶ字状部で支持することを特徴とする請求項２記載の近接スイッチ。
5. 前記樹脂ブロックを平面部と立設部によって構成し、該立設部の先端に前記接続部の支持部を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の近接スイッチ。
6. 前記樹脂ブロックの一部が前記樹脂部表面の一部を構成していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の近接スイッチ。
7. 前記樹脂ブロックの全てが樹脂部内に取り込まれていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の近接スイッチ。
8. 前記リードスイッチ周囲の樹脂部が熱可塑性材からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の近接スイッチ。
9. 成形金型内に充填樹脂を充填してリードスイッチの周囲を樹脂部によって一体に成形する近接スイッチの製造方法において、前記成形金型内に樹脂ブロックを配設し前記リードスイッチを樹脂ブロックによって支持したのち、前記成形金型内に充填樹脂を充填して樹脂部を成形することを特徴とすることを特徴とする近接スイッチの製造方法。
10. 前記成形金型内の一部に充填樹脂を充填して樹脂ブロックを成形したのち、他の充填樹脂を充填してさらに樹脂部を成形することを特徴とする請求項９記載の近接スイッチの製造方法。
11. 磁気的な吸引力によって前記リードスイッチを支持したのち、充填樹脂を充填して樹脂部を成形することを特徴とする請求項９または１０に記載の近接スイッチの製造方法。
12. 前記リードスイッチの軸に対して垂直方向の磁束を接点中心に通過させてリードスイッチを支持することを特徴とする請求項１１記載の近接スイッチの製造方法。
13. 前記樹脂部を成形する充填樹脂は熱可塑性材からなることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の近接スイッチの製造方法。

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