JP2018125824A - センサケースとそれを用いたセンサおよびセンサケースの製造方法、とセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ内部に泡が存在しないセンサケースとそのケースを使用したセンサ、センサケースの製造方法、センサの製造方法を提供すること。【解決手段】内壁で囲まれた凹部形状である内部空間と、上記内部空間の底部にセンサを実装する底面と、を有し、上記内壁と上記底面との境目がＲ形状の下部Ｒ部であるセンサケースを用いる。また、上記センサケースと、上記底面に実装されたセンサと、上記凹部を満たす弾性体と、を含むセンサを用いる。【選択図】 図３

Description

本発明は、センサケースと、それを用いたセンサ、センサケースの製造方法、センサの製造方法に関するものである。

従来、超音波センサがあった。図１（ａ）〜図２（ｂ）で、従来の超音波センサのケースの構造を説明する。図１（ａ）は、従来の超音波センサのケース１００の断面図、図１（ｂ）は、従来の超音波センサのケース１００の平面図である。図２（ａ）は、従来の超音波センサが弾性体で満たされた断面の一部の拡大図である。図２（ｂ）は、従来の別の一例の超音波センサの平面図である。

超音波センサのケース１００では、底のある円筒径である。底のセンサ配置領域１２１にセンサ１２２を配置し、リード１２４を外部まで出す。
内壁１１０は、階段構造となっている。センサ１２２が外部の振動に影響されないようにしている。第２溝１３０は、リード１２４の逃がしのために設けられている。ケース１００の底には、平坦部１２３があり、中央にセンサ配置領域１２１があり、その周囲に第１溝１２０がある。この第１溝１２０は、センサ１２２を実装する場合の接着剤の逃げ場である。

センサ１２２が超音波センサの場合には、振動の影響を受けやすく、余分な接着剤、また、接着剤の不足は特性に影響する。また、センサ１２２の上部の内壁１１０で囲まれた内部空間１２５は弾性体２００などで埋められる。特性に影響しないように、泡１０５などなく、完全に弾性体２００で空間が埋められる必要がある。

特開２０１３−４６４０８号公報

しかし、上記従来のセンサでは、図２（ａ）で示すように、コーナ部に泡１０５が残ることがあった。内部空間１２５に泡１０５が残ると、センサの特性に影響がある場合があった。
さらに、図２（ｂ）のように、センサ１２２は方形状の場合には、コーナ部に泡１０５が残りやすい。泡１０５が残るとセンサ１２２の特性に影響がでる。

よって、本願の課題は、センサ内部に泡が存在しないセンサケースとそのケースを使用したセンサ、センサケースの製造方法、センサの製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために、内壁で囲まれた凹部形状である内部空間と、上記内部空間の底部にセンサを実装する底面と、を有し、上記内壁と上記底面との境目がＲ形状の下部Ｒ部であるセンサケースを用いる。
また、上記センサケースと、上記底面に実装されたセンサと、上記凹部を満たす弾性体と、を含むセンサを用いる。

さらに、金属板を凹部へ変形させる第１工程と、上記変形された上記金属板を、内壁で囲まれた凹部形状である内部空間と、上記内部空間の底部にセンサを実装する底面と、を有し、上記内壁と上記底面との境目がＲ形状の下部Ｒ部である凹部形状へ変形させる第２工程と、を有するセンサケースの製造方法を用いる。

上記センサケースの製造方法に、さらに、上記センサケースの上記底部にセンサを実装する実装工程と、上記内部空間を弾性体で埋める封止工程と、を有するセンサの製造方法を用いる。

本発明のセンサケースとそれを用いたセンサによれば、センサが予定どおりの特性を有することができる。

（ａ）従来の超音波センサのケース１００の断面図、（ｂ）従来の超音波センサのケース１００の平面図 （ａ）従来の超音波センサが弾性体で満たされた断面の一部の拡大図、（ｂ）従来の別の一例の超音波センサの平面図 （ａ）実施の形態１のケース１３ａの平面図、（ｂ）〜（ｄ）ケース１３ａの断面図 （ａ）〜（ｃ）実施の形態１のケース１３ｃの製造方法を説明する断面図、（ｄ）〜（ｅ）従来のケースの製造方法を説明する断面図 （ａ）実施の形態２のケース１３ｂの平面図、（ｂ）〜（ｄ）ケース１３ｂの断面図 （ａ）実施の形態３のケース１３ｃの平面図、（ｂ）〜（ｄ）ケース１３ｃの断面図

以下、発明の一例である実施の形態を説明する。一例であり限定させるものでない。
（実施の形態１）
＜構造＞
実施の形態１を図３（ａ）〜図３（ｄ）を用いて説明する。図３（ａ）は、ケース１３ａの平面図である。図３（ｂ）〜図３（ｄ）は、ケース１３ａの断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂｂ´断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のｃｃ´断面図である。図３（ｄ）は、図３（ｃ）でセンサ２２が実装された状態を説明する図である。この場合のセンサは超音波センサである。

ケース１３ａは、円筒形状で、底が閉じられている。内壁１９で囲まれた凹部である内部空間２１がある。内部空間２１の底に、底面１８がある。底面１８には、センサ２２が実装される。底面１８は、平面である。
図３（ｃ）でわかるように、底面１８と内壁１９との境界であるコーナ部は、Ｒ形状の下部Ｒ部３２が設けられている。内壁１９の上端にも上部Ｒ部３１が設けられている。

なお、下部Ｒ部３２の方が、上部Ｒ部３１よりＲ径が大きいことが好ましい。
また、図３（ａ）でわかるが、底面１８は、方形であるが左右の辺が曲線部６２であり、直線でない。別の対向する２辺は直線部６１である。曲線部６２と直線部６１との境界は、滑らかに繋がり、クニックはなく、なめらかに繋がっている。なめらかとは、急な折れ目がないことをいう。境目がないことをいう。接線の傾きが、連続的に変化することをいう。

＜効果＞
上記下部Ｒ部３２、上部Ｒ部３１により、また、直線部６１と曲線部６２とが連続に繋がることで、ケース１３ａの内部空間２１に弾性体、樹脂を満たした後に、泡１０５（図２（ｂ））などが残らない。泡１０５などの影響がなく、超音波のセンサ２２の振動特性がよい。

また、上部Ｒ部３１があることで、センサ２２を内部空間２１へ挿入しやすい。
＜製法＞
図４（ａ）〜図４（ｅ）でケース１３の製法を説明する。寸法は一例である。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、実施の形態１の製法である。図４（ｄ）と図４（ｅ）は従来のケースの製法である。

金属板１０の材質はアルミニウムである。金属の種類は問わない。まず、従来の製法では、図４（ｄ）に示すように、厚み１０ｍｍのアルミニウムの金属板１０を準備する。次に、この金属板１０を切削で加工して図４（ｅ）のケース１３ｂを形成する。大きさは約１０ｍｍ角程度である。切削するため、時間がかかる。また、材料ロスが発生する。

一方、実施の形態１の製法では、図４（ａ）のように、２ｍｍ厚さのアルミニウムの金属板１０を準備する。
次に、図４（ｂ）に示すように、第１上型１１ａと第１下型１１ｂとで、金属板１０を凹部形状へプレス成形する。この凹部形状は、なめらかな凹部形状である。

次に、図４（ｃ）に示すように、第２上型１２ａと第２下型１２ｂとで、図４（ｂ）の金属板１０をプレス成形する。
プレス成形には、帯状の金属板を一定量ずつ送る送給装置とプレス機とを連動させて成形する順送加工法を用いる。順送加工用の金型は、１つの金型に複数の工程が設けられている。複数の工程は、例えば、穴あけ、トリミング、曲げ、絞り、潰し、増肉、切り離しなどがある。

順送加工では、途中工程の半製品は、キャリアと呼ばれる縁さんに繋いだ状態で次工程へ送り、最終工程で製品をキャリアから切り離す。プレス成形は、荷重を加えて塑性変形させる過程で、金属内部の組織を改善できる。
また、従来の切削加工では金属組織の連続性が断ち切られるが、プレス成形は、平面板から立体形状に変形させても金属組織が連続している。その結果、同じ体積の製品でも切削加工に比べて機械的強度を高くすることができる。

なお、温度は室温でよいが、少し加温するのが好ましい。また、図４（ｂ）、図４（ｃ）と２段で段階的に変形させているので、より、金属組織が切れず連続して強度が強い。
図４（ｂ）の凹部形状は、ケース１３ａ（図３（ａ）〜図３（ｃ））の形状となる。

底面１８の厚みは、約０．５ｍｍ、内壁１９の厚は、約４ｍｍである。結果、初期の金属板１０の厚さ２ｍｍから、薄い部分、厚い部分を形成している。
第１上型１１ａ、第１下型１１ｂ、第２上型１２ａ、第２下型１２ｂの形状により、いろいろな形状の凹部形状にできる。

（実施の形態２）
＜構造＞
実施の形態２を図５（ａ）〜図５（ｄ）を用いて説明する。図５（ａ）は、ケース１３ｂの平面図である。図５（ｂ）〜図５（ｄ）は、ケース１３ｂの断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のｂｂ´断面図、図５（ｃ）は、図５（ａ）のｃｃ´断面図である。図５（ｄ）は、図５（ｃ）でセンサ２２が実装された状態を説明する図である。

なお、説明しない事項は、実施の形態１と同様である。
実施の形態１と異なる点は、以下である。
（ａ）底面１８の形状が異なる。

ケース１３ｂの底面１８は、直線部６１と第１曲線部６２ａと第２曲線部６２ｂとからなる。底面は、左右の第２曲線部６２ｂでケース１３ｂの外側へ広がっている。第２曲線部６２ｂと繋がる第１曲線部６２ａは、直線部６１と垂直方向で湾曲している。
弾性体などを入れた場合に、泡１０５がこの広がりに部分に集められ、外部へまとまって放出される。結果、内部空間２１に泡１０５が残らない。

第１曲線部６２ａと第２曲線部６２ｂとは実施の形態１同様スムーズ、なめらかに繋がっている。このことで泡１０５が内部空間２１に残らない。
（ｂ）内壁１９の形状が異なる。

内壁１９の中ぐらいの高さのところに、リード２３を通す凹みがある。この部分に、中部内Ｒ部３３ｂ、中部外Ｒ部３３ａがある。いずれもＲ部分を設けスムーズに表面をしている。このことで泡１０５が内部空間２１に残らない。
（ｃ）リード穴４５がある。

図５（ｄ）から分かるように、リード２３ａが接続されるリード穴４５がある。リード２３ｂはセンサ２２に接続される。リード２３ａは、ケース１３ｂを介して、センサ２２に接続される。
＜効果＞
下部Ｒ部３２、上部Ｒ部３１、また、直線部６１と第１曲線部６２ａ第２曲線部６２ｂ、また、中部内Ｒ部３３ｂ、中部外Ｒ部３３ａにより、ケース１３ｂの内部空間２１に弾性体、樹脂を満たした後に、泡１０５（図２（ｂ））などが残らない。泡１０５などの影響がなく、センサ２２の特性がよい。

（実施の形態３）
＜構造＞
実施の形態３を図６（ａ）〜図６（ｄ）を用いて説明する。図６（ａ）は、ケース１３ｃの平面図である。図６（ｂ）〜図６（ｄ）は、ケース１３ｃの断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のｂｂ´断面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）のｃｃ´断面図である。図６（ｄ）は、図６（ｃ）でセンサ２２が実装された状態を説明する図である。

なお、説明しない事項は、実施の形態１、２と同様である。
実施の形態１、２と異なる点は、以下である。
（ｄ）底面１８の形状が異なる。

ケース１３ｃの底面１８は、直線部６１と曲線部６２と第３曲線部６２ｃとからなる。方形形状の対向する２辺に直線部６１があり、他方の２辺に曲線部６２がある。そして、直線部６１の内の一部に第３曲線部６２ｃがあり、直線部６１に対してケース１３ｃの外側へ凸状となっている。弾性体などを入れた場合に、泡１０５が第３曲線部６２ｃの凹部に集められ、外部へまとまって放出される。結果、内部空間２１に泡１０５が残らない。

第１曲線部６２ａと第２曲線部６２ｂとは実施の形態１同様スムーズに繋がっている。このことで泡１０５が内部空間２１に残らない。
＜効果＞
下部Ｒ部３２、上部Ｒ部３１、また、直線部６１と曲線部６２と第３曲線部６２ｃ、中部内Ｒ部３３ｂ、中部外Ｒ部３３ａにより、ケース１３ｃの内部空間２１に弾性体、樹脂を満たした後に、泡１０５（図２（ｂ））などが残らない。泡１０５などの影響がなく、センサ２２の特性がよい。

（全体として）
各実施の形態はそれぞれ組み合わせることができる。たとえば、実施の形態３の第３曲線部６２ｃを実施の形態１へ適用してもよい。つまり、上記（ａ）〜（ｄ）のいずれか１つ以上を実施の形態１のケース１３ａに用いてもよい。

なお、センサは、超音波センサ以外に、レーザセンサ、視覚センサ、近接センサの場合でも、この発明を利用できる。
上部Ｒ部３１、下部Ｒ部３２、中部外Ｒ部３３ａ、中部内Ｒ部３３ｂのＲは０．１〜０．５ｍｍある。

内部空間２１のコーナー部分はすべてＲ形状であるのが好ましい。

本発明のセンサケース、センサ、センサケースの製法は、各種センサで使用できる。

１０ 金属板
１１ａ 第１上型
１１ｂ 第１下型
１２ａ 第２上型
１２ｂ 第２下型
１３ ケース
１３ａ ケース
１３ｂ ケース
１３ｃ ケース
１８ 底面
１９ 内壁
２１ 内部空間
２２ センサ
２３ リード
２３ａ リード
２３ｂ リード
３１ 上部Ｒ部
３２ 下部Ｒ部
３３ａ 中部外Ｒ部
３３ｂ 中部内Ｒ部
４５ リード穴
６１ 直線部
６２ 曲線部
６２ａ 第１曲線部
６２ｂ 第２曲線部
６２ｃ 第３曲線部
１００ ケース
１０５ 泡
１１０ 内壁
１２０ 第１溝
１２１ センサ配置領域
１２２ センサ
１２５ 内部空間
１２３ 平坦部
１２４ リード
１３０ 第２溝
２００ 弾性体

Claims (9)

1. 内壁で囲まれた凹部形状である内部空間と、
   前記内部空間の底部にセンサを実装する底面と、を有し、
   前記内壁と前記底面との境目がＲ形状の下部Ｒ部であるセンサケース。
2. 前記内壁の上端にＲ形状の上部Ｒ部がある請求項１記載のセンサケース。
3. 前記底面は、直線部と前記直線部に滑らかに繋がる曲線部とを含む請求項１または２記載のセンサケース。
4. 前記底面は、
   直線部と、
   前記直線部と繋がり、前記センサケースの外側へ膨らむ第１曲線部と、
   前記第１曲線部と繋がり、前記直線部に垂直方向で湾曲する第２曲線部とを含む請求項１または２記載のセンサケース。
5. 前記底面は、直線部の一部に第３曲線部を含む請求項３記載のセンサケース。
6. 前記内部空間のコーナー部分はすべてＲ形状である請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサケース。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサケースと、
   前記底面に実装されたセンサと、
   前記凹部を満たす弾性体と、を含むセンサ。
8. 金属板を凹部へ変形させる第１工程と、
   前記変形された前記金属板を、内壁で囲まれた凹部形状である内部空間と、前記内部空間の底部にセンサを実装する底面と、を有し、前記内壁と前記底面との境目がＲ形状の下部Ｒ部である凹部形状へ変形させる第２工程と、
   を有するセンサケースの製造方法。
9. 請求項８のセンサケースの製造方法に、さらに、
   前記センサケースの前記底部にセンサを実装する実装工程と、
   前記内部空間を弾性体で埋める封止工程と、を有するセンサの製造方法。