JP7008285B2

JP7008285B2 - センサの製造方法

Info

Publication number: JP7008285B2
Application number: JP2018212390A
Authority: JP
Inventors: 祐輔中山; 大輔井上; 勇樹後; 貴章三田; 浩人桂
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2022-01-25
Anticipated expiration: 2038-11-12
Also published as: KR102514493B1; EP3882939B1; US20210394402A1; KR20210036994A; JP2020080228A; EP3882939A1; CN112703570A; EP3882939A4; WO2020100676A1; US11969919B2

Description

本発明は、センサの製造方法に関する。

従来から、検出領域内における物体の有無を検出するために近接センサや光電センサ等の各種センサが用いられている。例えば、近接センサは、磁界を発生させるコイルを備えており、コイルに接近した物体に発生する誘導電流によるコイルのインピーダンスの変化を測定することで物体の有無を検出する。また、光電センサは、投光部から検出領域内に光を出射し、物体を透過又は反射した光を受光部により分析することで物体の有無を検出する。

センサは、筐体に設けられた開口部からコイル等の内部部品が筐体内部に挿入された後、内部部品を保護するクランプ部が筐体の開口部を塞ぐように接続されることで製造される。筐体とクランプとの接続は、クランプの一部が筐体の内部に挿入されるようにして行われることがある。このとき、筐体とクランプとの隙間を埋め封止性を向上させるために、筐体の内表面とクランプの外表面との間には、Ｏリングが配置されることがある。例えば、特許文献１には、ハウジングとボディとの間にＯリングが配置されている。

特開２０１０－０２７５１５号公報

しかしながら、クランプの製造には金型が用いられるため、クランプの外表面には、パーティングラインやバリが生じることがある。このようなパーティングラインやバリが、クランプ外表面のうちＯリングと接触する領域に形成されると、Ｏリングとクランプとが適切に密着せず、センサの封止性が低下してしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、高い封止性を有するセンサの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るセンサの製造方法は、一端に開口部が形成され電子部品が収容される筒形状の筐体と、封止リングが取り付けられる凹部が外周に形成され開口部に一端が挿入される筒形状のクランプと、凹部に取り付けられ筐体とクランプとの間に配置される封止リングと、を備えるセンサの製造方法であって、筒形状の本体部と、本体部の一端側に位置し凹部の一部を構成する第１部分とを有するクランプの第１部品を、第１割り金型を用いて形成する工程を含み、第１割り金型は、分割面が本体部と交わり、本体部の軸方向に沿って離間するように分割される。

この態様によれば、第１割り金型の分割面は、本体部の外表面と交わるように位置し、凹部表面と交わらない。すなわち、割り金型を用いた成形の際に、分割面と交わる位置に生じるパーティングラインやバリが、封止リングが配置される凹部表面に生じない。そのため、封止リングを凹部の表面に適切に密着させることができ、高い封止性を有するセンサを製造することができる。

上記態様において、凹部の他の部分を構成するクランプの第２部品を、第１部品と一体になるように第２割り金型を用いて形成し、凹部を設ける工程を更に含んでいてもよい。

この態様によれば、第２部品が第１部品と一体になるように形成され、第１部品と第２部品とを一部品として取り扱えるため、部品管理が容易となる。

上記態様において、第１部分は、段差を有し、第２部品を接合する工程は、段差を用いて第２割り金型の位置決めを行う工程を有していてもよい。

この態様によれば、第２部品を第１部品に接合する際に、第２割り金型の一部を第１部分に設けられた段差に当接することで、容易に第２割り金型の位置決めを行うことができる。

上記態様において、封止リングは、Ｏリングであってもよい。

この態様によれば、凹部の外周の形状が円形状であった場合、封止リングと凹部の表面とがより密着し、センサの封止性が向上する。

上記態様において、第１部品及び第２部品は、樹脂で形成されていてもよい。

この態様によれば、センサの耐衝撃性や耐水性が向上し、センサの破損や故障を防止できる。

上記態様において、筐体の一端側に第１樹脂を充填する工程と、筐体の他端側及びクランプの一部に第２樹脂を充填する工程と、を更に含み、第１樹脂と第２樹脂との間には空隙が設けられていてもよい。

この態様によれば、第１樹脂や第２樹脂が充填されることにより、センサ内部に液体や粉塵が進入し、センサが故障することを防止できる。また、筐体やクランプ内部に樹脂が充填されることにより、基板等の内部部品が固定されるため、位置ずれを防止することができる。さらに、第１樹脂及び第２樹脂との間には空隙が設けられている。そのため、筐体及びクランプの内部全体に樹脂を充填した場合と比べて、樹脂の使用量を低減することができる。

本発明によれば、高い封止性を有するセンサの製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る近接センサの分解斜視図である。図１に示す近接センサのＩＩ－ＩＩ線における断面図である。第１部品及び第１割り金型の断面図である。クランプ及び第２割り金型の断面図である。近接センサの製造方法を示すフローチャートである。内部に樹脂が充填された近接センサの断面図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

図１は、本発明の実施形態に係る近接センサ１の分解斜視図である。本明細書においては、本発明を近接センサ１に適用した場合を例に説明するが、本発明は近接センサ１に限られず、光電センサ等の各種センサに適用可能である。また、図１には、筐体１０やクランプ２０の外周が円形状である円柱型近接センサを示しているが、近接センサ１は、筐体１０やクランプ２０の外周が多角形である角柱型近接センサであってもよい。近接センサ１は、筐体１０、クランプ２０、封止リング２５、基板３０、ケーブル３４及びプロテクタ３５を備える。

筐体１０は、円筒形状に形成され、内部に基板３０等の電子部品を収容する。筐体１０の一端側には開口部１１が設けられており、開口部１１から電子部品が収容された後、クランプ２０の一端が開口部１１に接続される。筐体１０は、金属や樹脂等で形成されていてもよい。

クランプ２０は、筐体１０に接続され、筐体１０内部に収容された基板３０等の電子部品を保護する。クランプ２０は、第１部品２１及び第２部品２２を備えている。本実施形態においてクランプ２０は、筒形状に形成された第１部品２１及び第２部品２２同士が接合されることにより形成されている。近接センサ１の軸方向に沿って、クランプ２０から筐体１０に向かう方向を前方とし、筐体１０からクランプ２０に向かう方向を後方とすると、第１部品２１は第２部品２２よりも後方に位置している。

クランプ２０は、第１部品２１と第２部品２２との間に凹部２４を有しており、封止リング２５が当該凹部に取り付けられる。第１部品２１及び第２部品２２は、樹脂や金蔵等で形成されていてもよい。なお、本実施形態においては、第１部品２１及び第２部品２２が樹脂で形成される場合を例に説明する。また、第１部品２１及び第２部品２２は、可視光を透過する透明な材料で形成され、近接センサ１の内部に位置し近接センサ１の動作状態を表示する表示灯３２が外部から視認可能であってもよい。

封止リング２５は、近接センサ１に収容された電子部品を封止する部材である。封止リング２５は、クランプ２０の凹部２４に取り付けられる。図２に示すように、クランプ２０が筐体１０に取り付けられた状態で、封止リング２５は、クランプ２０の外表面と筐体１０の内表面との間に位置し、クランプ２０と筐体１０との間から液体や粉塵が侵入することを防止する。

封止リング２５は、凹部２４の外周の形状に合わせた形状に成形されていてもよい。例えば、凹部２４の外周の形状が円形状であった場合、封止リング２５はＯリングであってもよい。そうすることで、封止リング２５と凹部２４の表面とがより密着し、近接センサ１の封止性が向上する。

基板３０は、検出部を制御する制御回路（不図示）を搭載する基板であり、筐体１０に一部が収容される。基板３０は、図示しない回路やプリント配線を搭載するプリント回路板であってもよい。基板３０の前方側の一端には、図２に示すように検出部３６が取り付けられている。基板３０に搭載された制御回路は、検出部と電気的に接続され、検出部の動作を制御する。また、基板３０の他端には、ランド３１が設けられており、ケーブル３４と電気的に接続される。

ケーブル３４は、基板３０のランド３１と電気的に接続される。ケーブル３４は、外部電源からの電流を基板３０に搭載された回路へ供給してよい。また、基板３０に搭載された回路からの電気信号を外部機器へ伝達してもよい。ケーブル３４の周囲には、ケーブル３４を保護するプロテクタ３５が設けられている。

図２は、図１に示す近接センサ１のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。具体的には、基板３０と直交する面で近接センサ１を切断した際の断面図である。図２を用いて近接センサ１の内部構造について説明する。

基板３０の一端には、検出部３６が取り付けられている。検出部３６は、基板３０に搭載された制御回路と電気的に接続されている。検出部３６は、検出領域内における物体の有無を検出する。検出部３６は、コイル３８が収容されるコア３７と、環状に巻かれたコイル３８を備える。コイル３８に磁界を発生させた状態で、金属等の検出対象である物体がコイル３８に接近すると、物体内部に誘導電流が流れる。検出部３６は、この誘導電流によるコイル３８のインピーダンスの変化を測定し、物体の有無を検出する。

なお、検出部３６による物体検出の方法は、上記の方法に限られない。例えば、検出部３６は、光を出射する投光部と、光を受け取る受光部とを備え、投光部から検出領域内に光を出射し、物体を透過又は反射した光を受光部により受け取り分析することで物体の有無を検出してもよい。

図２に示すように、クランプ２０は、筒形状の第１部品２１及び第２部品２２を含む。第１部品２１は、内部に基板３０、ケーブル３４、プロテクタ３５の一部を収容する。第１部品２１は、本体部２１ａと第１部分２１ｂとを含む。近接センサ１の軸方向に沿って、クランプ２０から筐体１０に向かう方向を前方とし、筐体１０からクランプ２０に向かう方向を後方とする。このとき、第１部分２１ｂは、本体部２１ａよりも前方に位置し、本体部２１ａと一体に形成されている。また、第１部分２１ｂは、本体部２１ａよりも外径が小さく形成されており、一部が第２部品２２の内側に収容されるように位置している。しかしながら、第１部分２１ｂのうち、後方側の一部分（本体部２１ａと第２部品２２との間に位置する部分）は、第２部品２２に覆われることなく、第２部品２２の外部に位置している。そのため、図２に示すように第１部品２１と第２部品２２との間には、凹部２４が形成される。凹部２４には、封止リング２５が取り付けられる。

図３は、第１部品２１及び第１割り金型５０の断面図である。図３を参照して、第１部品２１を形成する際に用いる第１割り金型５０について説明する。図３は、第１割り金型５０に樹脂を充填した状態を示している。

第１割り金型５０は、上部金型５２と下部金型５４から構成される。なお、図３において、第１部品２１の軸方向に沿って本体部２１ａから第１部分２１ｂに向かう方向を上方向、第１部分２１ｂから本体部２１ａに向かう方向を下方向とする。

上部金型５２は、第１部品２１の内表面を形成するための軸部５２ａと、軸部５２ａを囲むように位置し第１部分２１ｂの外表面及び本体部２１ａの外表面の一部を形成するための外周部５２ｂとを含む。本実施形態において、軸部５２ａと外周部５２ｂは、一体に形成されている。

下部金型５４は、上部金型５２の軸部５２ａと面接触する底部５４ａと、底部５４ａの外周から立壁形状に形成され本体部２１ａの外表面の一部を形成する外周部５４ｂとを含む。底部５４ａと外周部５４ｂは、一体に形成されている。

上部金型５２と下部金型５４との分割面５１は、図３に示すように、本体部２１ａと交わっている。第１割り金型５０への樹脂の充填が完了した後、第１割り金型５０は、本体部２１ａの軸方向に沿って離間するように分割される。具体的には、分割面５１を中心に、上部金型５２が上方向、下部金型５４が下方向に向かって分割される。

また、第１割り金型５０により形成された第１部分２１ｂは、外周に段差２７を有する。段差２７は、図４に示すように、第２部品２２を第１部品２１に接合する際に使用する第２割り金型６０の位置決めをするために用いられる。詳細については、図４を用いて後述する。

なお、第１部品２１の外表面のうち封止リング２５が接触する領域に分割面が交わらなければ、上部金型５２及び下部金型５４は、任意の位置で分割されてもよい。本実施形態においては、本体部２１下端の内部に分割面を有し、上部金型５２と下部金型５４とが上下方向に分割されるようになっている。また、下部金型５４の底部５４ａは、本体部２１ａの軸方向に沿って分割面を有し、当該下部金型５４が図３における左右方向に分割されてもよい。

図４は、クランプ２０及び第２割り金型６０の断面図である。図４を参照して、第１部品２１に第２部品２２を接合する際に用いる第２割り金型６０について説明する。図４は、第２割り金型６０に樹脂を充填した状態を示している。

第２割り金型６０は、軸部６０ａ、左部６０ｂ及び右部６０ｃから構成される。軸部６０ａは、筒形状のクランプ２０の内側に位置する円柱状の金型であり、第２部品２２の内表面を形成するために用いられる。また、左部６０ｂ及び右部６０ｃは、軸部６０ａを囲むように位置し、第２部品２２の外表面を形成するために用いられる。

第２部品２２は、既に形成されている第１部品２１の上端側に、第２割り金型６０を用いて形成される。具体的には、第１部品２１の上端（第１部分２１ｂの一部）を第２割り金型６０に挿入した後、第２割り金型６０に樹脂を充填することで、第２割り金型６０に挿入された第１部品２１の一部を覆うように第２部品２２が形成される。また、上述したように、第１部品２１の外表面には、段差２７が形成されている。第２割り金型６０の左部６０ｂ及び右部６０ｃの下端が段差２７と当接するように、第２割り金型６０の位置決めが行われる。

第２割り金型６０は、樹脂の充填が完了した後分割される。具体的には、軸部６０ａと左部６０ｂの分割面６１、及び、軸部６０ａと右部６０ｃの分割面６１は、クランプ２０の軸方向に沿っており、第２部品２２の上側端面と直交している。そのため、左部６０ｂ及び右部６０ｃが、軸部６０ａから離れるようにそれぞれ左右方向へ分割される。また、軸部６０ａが上方向へ引き抜かれる。

図５は、近接センサ１の製造方法を示すフローチャートである。図５を参照して、近接センサ１の製造方法について説明する。

まず、第１割り金型５０に樹脂を充填し、第１部品２１を形成する（ステップＳ１０）。ここで、第１割り金型５０は、分割面５１が本体部２１ａと交わる金型であり、例えば、図３に示すような第１割り金型５０であってよい。

その後、第１割り金型５０を、本体部２１ａの軸方向に沿って離間するように分割する（ステップＳ１１）。例えば、図３に示す第１割り金型５０において、上部金型５２を上方向に引き抜き、下部金型５４を下方向に引き抜くようにして分割してもよい。

次いで、第２割り金型６０に第１部品２１を配置する（ステップＳ１２）。例えば、図４に示すように、第１部品２１のうち第２部品２２と接合する部分（本実施形態では、第１部品２１の上端）を第２割り金型６０に挿入する。このとき、第１部品２１に形成された段差２７に第２割り金型６０の左部６０ｂ及び右部６０ｃの下端を当接させることにより、第２割り金型６０の位置決めが行われてもよい。

第２割り金型６０に樹脂を充填し、第２部品２２を形成する（ステップＳ１３）。第２割り金型６０は、図４に示すように、分割面６１が第２部品２２の上側端面と直交する金型であってもよい。

その後、第２割り金型６０を分割する（ステップＳ１４）。例えば、図４に示す第２割り金型６０を、左部６０ｂ及び右部６０ｃが軸部６０ａからそれぞれ左右方向へ離間するように分割してもよい。以上で、クランプ２０の製造が完了する。

次いで、クランプ２０の外周に設けられた凹部２４に、封止リング２５を取り付ける（ステップＳ１５）。

筐体１０及びクランプ２０内部に検出部３６や基板３０等の電子部品を収容した後、筐体１０にクランプ２０を取り付ける（ステップＳ１６）。図２に示すように、クランプ２０は、一端が筐体１０の開口部に挿入されるように取り付けられてもよい。以上で、近接センサ１の製造工程が終了する。

本実施形態に係る近接センサ１の製造方法によれば、第１割り金型５０の分割面５１は、本体部２１ａの外表面と交わるように位置し、凹部２４の表面と交わらない。すなわち、割り金型を用いた成形の際に生じるパーティングラインやバリが、封止リング２５が配置される凹部２４表面に生じない。そのため、封止リング２５を凹部２４の表面に適切に密着させることができ、高い封止性を有する近接センサ１を製造することができる。

また、第１部分２１ｂは、第２割り金型６０の位置決めに使用する段差２７を有している。例えば、第２部品２２を第１部品２１に接合する際に、第２割り金型６０の一部を第１部分２１ｂに設けられた段差２７に当接させることで、容易に第２割り金型６０の位置決めを行うことができる。

図６は、内部に樹脂が充填された近接センサ１の断面図である。図６に示すように、近接センサ１の筐体１０及びクランプ２０の内部には、第１樹脂７０及び第２樹脂７１が充填される。本実施形態において、第１樹脂７０は、筐体１０の前方に充填され、検出部３６を覆っている。また、第１樹脂７０は、基板３０の一部も覆っている。なお、第１樹脂７０は、基板３０の全体を覆っていなくともよい。

また、図６に示すように、筐体１０の後方及びクランプ２０の一部には、第２樹脂７１が充填されている。第２樹脂７１は、基板３０の一部を覆っている。なお、第２樹脂７１は、基板３０全体を覆っていなくともよい。第１樹脂７０及び第２樹脂７１が充填されることにより、検出部３６や基板３０が固定され、位置ずれを防止できる。また、封止リング２５と第２樹脂７１との間には、クランプ２０の第２部品２２が位置している。そのため、第２樹脂７１を充填する際に、第２樹脂７１の封止リング２５への付着を防止できる。

第１樹脂７０及び第２樹脂７１が充填されることにより、近接センサ１内部に液体や粉塵が進入し、近接センサ１が故障することを防止できる。第１樹脂７０及び第２樹脂７１との間には空隙が設けられている。そのため、筐体１０及びクランプ２０の内部全体に樹脂を充填した場合と比べて、樹脂の使用量を低減することができる。

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。

１…近接センサ、１０…筐体、１１…開口部、２０…クランプ、２１…第１部品、２１ａ…本体部、２１ｂ…第１部分、２２…第２部品、２４…凹部、２５…封止リング、２７…段差、３０…基板、３１…ランド、３２…表示灯、３４…ケーブル、３５…プロテクタ、３６…検出部、３７…コア、３８…コイル、５０…第１割り金型、５１…分割面、５２…上部金型、５２ａ…軸部、５２ｂ…外周部、５４…下部金型、５４ａ…底部、５４ｂ…外周部、６０…第２割り金型、６０ａ…軸部、６０ｂ…左部、６０ｃ…右部、６１…分割面、７０…第１樹脂、７１…第２樹脂

Claims

一端に開口部が形成され電子部品が収容される筒形状の筐体と、封止リングが取り付け
られる凹部が外周に形成され前記開口部に一端が挿入される筒形状のクランプと、前記凹
部に取り付けられ前記筐体と前記クランプとの間に配置される封止リングと、を備えるセ
ンサの製造方法であって、
筒形状の本体部と、前記本体部の一端側に位置し前記凹部の一部を構成する第１部分と
を有する前記クランプの第１部品を、第１割り金型を用いて形成する工程を含み、
前記第１割り金型は、分割面が前記本体部と交わり、前記本体部の軸方向に沿って離間
するように分割され、
前記筐体の一端側に第１樹脂を充填する工程と、
前記筐体の他端側及び前記クランプの一部に第２樹脂を充填する工程と、を更に含み、
前記第１樹脂と前記第２樹脂との間には空隙が設けられている、
センサの製造方法。
一端に開口部が形成され電子部品が収容される筒形状の筐体と、封止リングが取り付け
られる凹部が外周に形成され前記開口部に一端が挿入される筒形状のクランプと、前記凹
部に取り付けられ前記筐体と前記クランプとの間に配置される封止リングと、を備えるセ
ンサの製造方法であって、
筒形状の本体部と、前記本体部の一端側に位置し前記凹部の一部を構成する第１部分と
を有する前記クランプの第１部品を、第１割り金型を用いて形成する工程を含み、
前記第１割り金型は、分割面が前記本体部と交わり、前記本体部の軸方向に沿って離間
するように分割され、
前記凹部の他の部分を構成する前記クランプの第２部品を、前記第１部品と一体になる
ように第２割り金型を用いて形成し、前記凹部を設ける工程を更に含み、
前記第１部分は、外周に段差を有し、
前記凹部を設ける工程は、前記段差を用いて前記第２割り金型の位置決めを行う工程を
有する、
センサの製造方法。
前記凹部の他の部分を構成する前記クランプの第２部品を、前記第１部品と一体になる
ように第２割り金型を用いて形成し、前記凹部を設ける工程を更に含む、
請求項１に記載の製造方法。
前記凹部を設ける工程は、前記第１部分の一部を前記第２割り金型に挿入し、挿入され
た前記第１部分の一部を覆うように前記第２部品を形成する工程を有する、
請求項２又は３に記載の製造方法。
前記第１部品及び前記第２部品は、樹脂で形成されている、
請求項２から４のいずれか一項に記載の製造方法。
前記第１割り金型の分割面は、前記本体部の軸方向と直交する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の製造方法。
前記封止リングは、Ｏリングである、
請求項１から６のいずれか一項に記載の製造方法。