JP2000213911A - 非接触式検出素子の取付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一対の非接触式検出素子のリード端子を基板
に半田付けして、該一対の検出素子間を通過する被検出
体の位置を検出する位置検出装置において、リード端子
の曲がり、捩じれを防止して非接触式検出素子の位置検
出機能を保持する。 【解決手段】 樹脂成形によりコ字形の素子ホルダ２０
を形成して、該素子ホルダ２０の一対の対峙部に夫々前
記一対の素子を嵌め入れて保持する第一の嵌合部３０と
第二の嵌合部３１とを形成する。前記素子ホルダ２０に
は、前記一対の非接触式検出素子６，７の互いの検出面
を対峙させて臨ませる開放部を形成し、更に、素子ホル
ダ２０と基板２には前記素子ホルダ２０の底面と前記基
板２とに互いの嵌合によって位置決めするガイドピン２
２と互いの係合によって基板２に前記素子ホルダ２０を
係止する係止ピン２３とを一体成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被検出体の両側方に
配置して被検出体の直線移動又は回転移動を検出するた
めの一対の非接触式検出素子に関するものであり、特
に、搬送時及び基板取付け後の変形から非接触式検出素
子を保護できるように構成した非接触式検出素子の取付
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、被回転体を直線移動又は被検出
体の回転角を検出するために、被検出体の両側方に一対
の検出素子（磁気素子又は一対の光素子）を配置し、該
一対の検出素子により、被検出体に所定間隔ごとに形成
されたスリット又は磁気部を検出してコントローラに入
力し、コントローラの演算によって距離、角度に変換す
る位置検出装置が提供されている。この種の位置検出装
置を内蔵した装置には、例えば、ポインティングデバイ
スとしてのマウス、ハンドルの切れ角検出装置がある。
図４は、ＬＥＤ、フォトトランジスタの一対を前記一対
の検出素子として用いた回転角検出角装置１を示してい
る。同図に示すように、基板２は、積層プリント基板よ
り成り、該基板２の表面にプリントされている回転角検
出回路３に、抵抗４、ＬＳＩ（大規模集積回路）５等の
素子をハンダ付けし、ＬＥＤ６、フォトトランジスタ７
のリード端子挿入孔８，９に、夫々、ＬＥＤ６のリード
端子１０，１０、フォトトランジスタ７のリード端子１
１，１１，１１を挿入して半田付けし、前記回転角検出
回路３と電気的に導通している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、前記基板
２に一対の検出素子（ＬＥＤ６，フォトトランジスタ７
等）を直接、ハンダ付けして位置検出装置を構成する
と、非接触式検出素子と位置検出回路（回転角検出回路
３）との結線の手間が省かれ、また、結線のミスも無く
すことが可能となって、一つの部品として各種装置に組
み込むことができる。この場合、図４に示したように、
組み込み対象となる装置によって被検出体１２の大き
さ、スリット１３等の検出位置が相違する。然るときに
は、一対の検出素子のリード端子の長さを、被検出体の
大きさ、検出位置に対応させて設定せざるを得ないが、
リード端子の長さを長くすると、半田付けの工程及び管
理が煩雑となり、また、半田付け後の搬送や取り扱い上
の、曲がり、捩じりには対応できず、検出装置としての
正常な機能を保証することはできない。

【０００４】そこで、一対の非接触式検出素子を基板に
ハンダ付けすることによって位置検出回路を構成するよ
うにした位置検出装置において、非接触式検出素子を基
板に正確に位置決めすると共に、取り扱い上での変形を
防止して非接触式検出素子同士の位置決めに対する狂い
を防止するために解決せられる技術的課題が生じてくる
のであり、本発明は該課題を解決することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、被検出体の両側方に
配置され該被検出体の移動を光又は磁気により検出する
一対の非接触式検出素子を基板に一体的に保持し、且つ
各非接触式検出素子のリード端子を基板のリード端子挿
入孔に挿入させてハンダ付けにより基板の位置検出回路
に導通する検出素子の取付装置において、樹脂成形によ
りコ字形の素子ホルダを形成して、該素子ホルダの一対
の対峙部に夫々前記一対の素子を嵌め入れて保持する第
一の嵌合部と第二の嵌合部とを形成すると共に、前記一
対の検出素子の互いの検出面を対峙させて臨ませる第一
開放部と第二開放部とを形成し、更に、前記素子ホルダ
の底面と前記基板とに互いの嵌合によって位置決めする
ガイドピンと互いの係合によって基板に前記素子ホルダ
を係止する係止ピンとを一体成形した非接触式検出素子
の取付装置を提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、光素子により被検出体の回
転角を検出するための回転角検出装置に適用した本発明
の一実施の形態を図１乃至図３を参照して詳述する。な
お、従来技術と同一構成部については同一符合を付すも
のとする。

【０００７】（第一実施の形態）図１は素子ホルダに前
記ＬＥＤ６とフォトトランジスタ７とを取付け、前記基
板２の基板取付け後に、ＬＥＤ６とフォトトランジスタ
７とをハンダ付けするように構成した一実施の形態を示
している。図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記基板
２には回転角検出のために前記回転角検出回路３が予め
プリント配線されており、前記ＬＥＤ６のリード端子１
０，１０及びフォトトランジスタ７のリード端子１１，
１１，１１を夫々対応する端子挿入孔８，８，９，９に
挿入して半田付けし、前記回転角検出回路３に対して必
要な電気電子部品（抵抗４，ＬＳＩ５、ダイオード等）
をハンダ付けを終了したとき前記回転角検出回路３が正
常に機能するように構成されている。前記素子ホルダ２
０は、上方より見てコ字形に成形された樹脂成形体から
成っており、該素子ホルダ２０の底面２１の適宜箇所
に、多数のガイドピン２２…と、多数の係止ピン２３…
とが間隔を隔てて設けられる。該ガイドピン２２…は、
前記基板２に予め開穿されているガイド孔２４…に挿入
されたとき、前記基板２に対して前記素子ホルダ２０の
取付け位置を決定し、前記係止ピン２３は、基板２の対
応する係止孔２５に差し込まれたとき先端部の爪２６，
２６を係止孔周縁部２７に係止して、基板２に素子ホル
ダ２０を一体化する。本実施の形態にあっては、前記ガ
イドピン２２は、断面ほぼ円形に形成され、また、係止
ピン２３…は、断面ほぼ矩形に形成されている。そして
係止ピン２３…は、先端面より後端面側に延びた直線状
の据り割り２８を有し、この据り割り２８を中心とする
係止ピン２３の径方向の可撓により、前記爪２６，２６
の径方向内方への移動を許容し、前記係止孔２５に対す
る挿入を可能としている。

【０００８】コ字形の素子ホルダ２０の一対の対峙部は
夫々ＬＥＤ取付け部２９、フォトトランジスタ取付け部
３０を成し、該ＬＥＤ取付部２９と該フォトトランジス
タ取付部３０の対峙部上部には、上端面より底面側に向
かって所定長さ延びたコ字形の嵌合部３１，３２が夫々
形成され、これら嵌合部３１，３２の両内側に上下方向
に沿った係合溝３３，３３が設けられている。該係合溝
３３，３３は、前記嵌合部３１，３２の上端より下端に
及んで前記ＬＥＤ６とフォトトランジスタ７の両側より
外側に突出した一対のレール部３４，３４を夫々嵌合
し、また、前記嵌合部３１，３２は、夫々ＬＥＤ６、フ
ォトトランジスタ７の外形にほぼ対応させて形成され、
夫々上方よりＬＥＤ６、フォトトランジスタ７が挿入さ
れたとき、ＬＥＤ６、フォトトランジスタ７の側面と背
面とに所定の押圧力を作用させて離脱を規制するよう構
成される。そして、ＬＥＤ６、フォトトランジスタ７を
着座させて規定高さに設定するための嵌合部３１，３２
の底部３５，３６には、夫々、ＬＥＤ６のリード端子１
０，１０、フォトトランジスタ７のリード端子１１，１
１，１１を挿通するための開口部３７，３８が設けられ
ている。

【０００９】次に、前記素子ホルダ２０へのＬＥＤ６，
フォトトランジスタ７の取付け及び基板２への取付け手
順について説明する。

【００１０】ＬＥＤ６のリード端子１０，１０、フォト
トランジスタ７のリード端子１１，１１，１１を夫々Ｌ
ＥＤ取付部２９とフォトトランジスタ取付部３０の開口
部３７，３８に臨ませ、更に、両側の一対のレール部３
４，３４を対応する係合溝３３，３３に夫々臨ませて各
嵌合部３１，３２に嵌合する。ＬＥＤ６、フォトトラン
ジスタ７の下面が各嵌合部３１，３２の底部３６，３７
に夫々当接すると、ＬＥＤ６の各リード端子１０，１
０，フォトトランジスタ７のリード端子１１，１１，１
１の先端部は、前記ガイドピン２２、係止ピン２３の先
端よりも適宜前方に突出する。

【００１１】次に、ＬＥＤ６のリード端子１０，１０及
びフォトトランジスタ７のリード端子１１，１１，１１
の先端部を基板２の対応するリード端子挿入孔８，８，
９，９に夫々挿入すると同時に、各ガイドピン２２…と
係止ピン２３…を対応するガイド孔２４と係止孔２５に
臨ませて挿入する。

【００１２】このとき、係止ピン２３の据り割り２８と
爪２６の先端部のテーパ面との間にくさび力が発生し、
このくさび力によって係止ピン２３が据り割り２８の幅
分、径方向内方へ移動して係止孔２５に対する爪２６の
規制が解除される。この解除により、ガイドピン２２…
及び係止ピン２３…が対応するガイド孔２４、係止孔２
５に挿入される。挿入により基板２の上面に素子ホルダ
２０の底面２１に当接すると、爪２６，２６に対する係
止孔２５内面の制止力が解除され、爪２６，２６は、係
止ピン２３…の挿入時に蓄えた弾発力によって径方向外
方に移動し、係止孔周縁部２７と係合する。基板２に素
子ホルダ２０が固定されると、曲げ、座屈荷重は全て素
子ホルダ２０に支持され、ＬＥＤ６及びフォトトランジ
スタ７には作用しない。このためＬＥＤ６及びフォトト
ランジスタ７を曲げ、座屈荷重より保護することが可能
となる。係止ピン２３…によって素子ホルダ２０を基板
２に固定した後は、半田リフロー等によって、各端子挿
入孔８，８，９，９と各リード端子１０，１０，１１，
１１，１１との間に溶けた半田を供給し、両者を電気的
に接続する。なお、嵌合部３１，３２は、ＬＥＤ６及び
フォトトランジスタ７を嵌合し、嵌合部３１，３２をコ
字形に形成して投光面（検出面）と受光面（検出面）と
を直接対峙させる開放部を形成しているため、回転円板
（被検出体）１２に対する回転角は精度よく検出され
る。

【００１３】（第二の実施の形態）図２は前記ＬＥＤ
６、フォトトランジスタ７を下方より挿入して素子ホル
ダに保持するように構成した他の実施の形態を示してい
る。なお、第一実施の形態と同一構成部については同一
符号を付しその説明は省略するものとする。

【００１４】図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、該素子
ホルダ４１は前記第一実施の形態と同様、上方から見て
断面コ字状に成形され、ＬＥＤ取付部４２とフォトトラ
ンジスタ取付部４３の上部には下向きに開口する箱状の
ＬＥＤ嵌合部４４とフォトトランジスタ嵌合部４５とが
形成され、各嵌合部４４の内面にレール部３４を嵌合す
るための係合溝３３が形成されている。もちろん、この
ＬＥＤ嵌合部４４は、前記ＬＥＤ６、フォトトランジス
タ７を下方より嵌合し、所定の嵌め合いで保持するよう
に形成されている。また、ＬＥＤ取付部４２とフォトト
ランジスタ取付部４３には、ＬＥＤ嵌合部４４，フォト
トランジスタ取付部４３の下方で且つ前記リード端子１
０，１０，１１，１１，１１のリード間対応部に位置し
て、ＬＥＤ６，フォトトランジスタ７を下方より支持す
るために突出した支持部４６，４７が設けられている。
更に、前記ＬＥＤ取付部と４４と素子ホルダ４１の連結
部４８との間及び前記フォトトランジスタ取付部４３と
連結部４８との間に、素子ホルダ４１底面より各嵌合部
４３，４４に及んで直線状に延びたスリット５１，５１
が設けられ、これらスリット５１，５１によりＬＥＤ取
付部４４及びフォトトランジスタ取付部４５の弾性的な
開脚を許容している。すなわち、前記各嵌合部４３，４
４と各支持部４６，４７間に、夫々ＬＥＤ６，フォトト
ランジスタ７を取付けるために、ＬＥＤ取付部４４及び
フォトトランジスタ取付部４５を外側に開脚させて、一
時的に各支持部４６，４７に対して各嵌合部４３，４４
よりも外側に移動してＬＥＤ６、フォトトランジスタ７
の頭部の嵌合性を増し、嵌合後は、蓄圧した弾性力によ
って支持部４６，４７をＬＥＤ６、フォトトランジスタ
７の下面に向かって移動させ、この移動によって各支持
部４６，４７と各嵌合部４３，４４の天井面でＬＥＤ
６、フォトトランジスタ７を上下方向に挟持するように
構成し、これにより、素子ホルダ４１とＬＥＤ６及びフ
ォトトランジスタ７の一体性を高めている。なお、この
実施の形態において、前記支持部支持部４６，４７の上
方で且つＬＥＤ嵌合部４４とフォトトランジスタ嵌合部
４５の下方は開放され、夫々、該ＬＥＤ６，フォトトラ
ンジスタ７の検出面を直接対峙させるための開放部を構
成している。

【００１５】また、この実施の形態における他の作用、
効果、すなわち、ＬＥＤ６及びフォトトランジスタ７に
対する前記素子ホルダ４１の保護機能は前記実施例と同
様である。

【００１６】（実施例）図３は、第一実施の形態で説明
したフォトトランジスタ取付部３０と第二実施の形態で
説明したＬＥＤ取付部４２を前記連結部４８の両側に形
成した好適一実施例を示している。

【００１７】この例ではフォトトランドスタ７のリード
端子数が３、ＬＥＤ６のリード端子数が２であるため、
ＬＥＤ取付部４２に対しては、前記支持部４６、前記Ｌ
ＥＤ嵌合部４４及びスリット５１を形成し、フォトトト
ランジスタ取付部３０に対しては、上方から嵌め入れる
構造を採用している。そして、素子ホルダ５２に対して
は、図示すように、連結部４７とＬＥＤ取付部４２及び
フォトトトランジスタ取付部３０のほぼ中央部底面に、
前記ガイドピン２２と係止ピン２３を形成している。ま
た、基板２には、ＬＥＤ６とフォトトランジスタ７間に
ロータリエンコーダの回転円板（図示せず）を位置決め
するための切除部（図示せず）を形成し、該逃げ部を囲
繞して前記ガイド孔２４…、前記係止孔２５…を形成し
ている。

【００１８】前記素子ホルダ５２に対するＬＥＤ６の取
付けは、前述したように、ＬＥＤ取付部４２を指で外側
に可撓させ、この状態でＬＥＤ６の頭部を前記嵌合部４
４に下方から挿入した。

【００１９】この後、指による拡開力を解除すると係止
ピン２３による弾性的な復元力によって支持部４６が下
方よりＬＥＤ６の底面に着床し、ＬＥＤ６がガタ付きな
く挟持された。この後、通常の取り扱いによって、ＬＥ
Ｄ６、フォトトランジスタ７のリード端子の各リード端
子１０，１０，１１，１１，１１の変形を調査したが、
素子ホルダ５２の保護により、各リード端子１０，１
０，１１，１１，１１の変形は認められない。従って、
前記スリット５１を形成しても、半田付け前の搬送や、
取り扱いによってはＬＥＤ６、フォトトランジスタ７の
リード端子の各リード端子１０，１０，１１，１１，１
１の変形は発生することがない。

【００２０】次に、フォトトランジスタ７の嵌合部３２
にフォトランジスタ７を上方から挿入して嵌合した。フ
ォトトランジスタ７の嵌合部３２との間に一定の摩擦力
が発生しており、通常の取り扱いでは、離脱は認められ
ない。この後、ガイドピン２２を基板２の対応する各ガ
イド孔２４に挿入し、係止ピン２３を係止孔２５に挿入
して基板２に素子ホルダ５２を固定した。ガイドピン２
２とガイド孔２４のガイドにより、リード端子挿入孔
８，８，９，９，９に各リード端子１０，１０，１１，
１１，１１が変形することなく且つスムーズに挿入さ
れ、また、係止孔２５…に係止ピン２３がスムーズに係
止された。この状態で通常の取り扱いを行なっても素子
ホルダ５２及び基板２の弾性的な変形は認められない。

【００２１】次に半田リフローにより各リード端子１
０，１０，１１，１１，１１をハンダ付けして素子ホル
ダ５２に、外側より前後左右及び、上下の押圧力を負荷
してその強度を確認した。負荷の大きさは、通常の取り
扱いで発生する程度としたが、係止ピン２３…、ガイド
ピン２２…の水平方向の支持と、爪２６…と素子ホルダ
５２の上下方向の規制により、基板２を含めた全体の構
成強度が格段に向上しているため、目視によっては、素
子ホルダ５２の撓みは認められず、また各リード端子１
０，１０，１１，１１，１１の変形も認められない。ま
た、基板２に所定の駆動電源を供給し、発熱に対する試
験を実施したが熱による素子ホルダ５２の変形は発生せ
ず、ＬＥＤ６とフォトトランジスタ７との光軸線は一定
に保持され、素子ホルダ５２のそりによる軸線のずれは
認められなかった。

【００２２】このように、素子ホルダ５２によって、半
田付け前、半田付け後において、各リード端子１０，１
０，１１，１１，１１の変形はなく、また、取付け精
度、作業性が従来と比較して格段に向上している。従っ
て、組立コストを大幅に削減することが可能となった。

【００２３】なお、前記各実施の形態において、強度、
放熱のために素子ホルダの外面にリブを形成することは
適宜なされるものである。また、本実施の形態では、非
接触式検出素子としてＬＥＤ６，フォトトランジスタ７
を例示して、回転角検出装置を構成する説明をしたが、
一対の磁気素子を用いて回転角検出装置を構成すること
も可能であり、また、ガイドピン、係止ピンの形成位置
の変更によって回転角検出装置のみならず、直線移動量
を検知する位置検出装置としても構成しても良く、ま
た、単に、通過物の検出を検出する装置に対して適用し
ても良い。このように、本発明は、本発明の精神を逸脱
しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発
明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上記一実施の形態に詳述したよ
うに、樹脂成形によりコ字形の素子ホルダを形成して、
該素子ホルダの一対の対峙部に夫々前記一対の非接触式
検出素子を嵌め入れて保持する第一の嵌合部と第二の嵌
合部とを形成すると共に、前記一対の非接触式検出素子
の互いの検出面を対峙させて臨ませる第一開放部と第二
開放部とを形成し、更に、前記素子ホルダの底面と前記
基板とに互いの嵌合によって位置決めするガイドピンと
互いの係合によって基板に前記素子ホルダを係止する係
止ピンとを一体成形している。このため、非接触式検出
素子同士の配置に何らの影響を与えることなく、また、
変形なく、非接触式検出素子取り扱うことが可能とな
り、取り扱いコストを可及的に削減することが可能とな
る。また、基板に各非接触式検出素子をハンダ付けする
際に、基板のリード端子挿入孔に対して非接触式検出素
子のリード端子を正確に且つ変形なく位置決めするの
で、組立及びハンダの作業性が格段に向上する。更に、
係止ピン及びガイドピンによって素子ホルダを基板に支
持し固定するので、半田後の非接触式検出素子同士の配
置に何らの影響が生じないので、各種装置の部品として
取り扱いが可能となる。また、素子ホルダ及びリード端
子の長さは自由に変更することが可能であり、素子ホル
ダの肉圧の調節による強度の向上も自由であるので、各
種装置に対応した部品として提供することができる等、
正に、著大なる効果を発揮する発明である。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】光素子により被検出体の回転角を検出するため
の回転角検出装置に適用した本発明の第一実施の形態を
示す解説斜視図である。

【図２】光素子により被検出体の回転角を検出するため
の回転角検出装置に適用した本発明の第二実施の形態を
示す解説斜視図である。

【図３】光素子により被検出体の回転角を検出するため
の回転角検出装置に適用した本発明の好適一実施例を示
す解説斜視図である。

【図４】従来の回転角検出装置を示す一部切欠斜視図で
ある。

【符号の説明】

２ 基板 ６ ＬＥＤ（非接触式検出素子） ７ フォトトランジスタ（非接触式検出素子） ２０ 素子ホルダ ２２ ガイドピン ２３ 係止ピン ３０ 嵌合部（第一の嵌合部） ３１ 嵌合部（第二の嵌合部） ４１ 素子ホルダ ４４ ＬＥＤ嵌合部（第一の嵌合部） ４５ フォトトランジスタ嵌合部（第二の嵌合部） ５２ 素子ホルダ

フロントページの続き (72)発明者 刀川 孝行 栃木県佐野市栄町14番地５ 栃木ミツミ株 式会社内 (72)発明者 小堀 修治 栃木県佐野市栄町14番地５ 栃木ミツミ株 式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA02 AA35 CA21 DA01 DD03 EA01 GA00 GA79 ZA01 ZA08 2F065 AA02 AA39 DD16 FF02 GG07 HH15 JJ18 PP22 UU03

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出体の両側方に配置され該被検出体
   の移動を光又は磁気により検出する一対の非接触式検出
   素子を基板に一体的に保持し、且つ各非接触式検出素子
   のリード端子を基板のリード端子挿入孔に挿入させてハ
   ンダ付けにより基板の位置検出回路に導通するようにし
   た検出素子の取付装置において、 樹脂成形によりコ字形の素子ホルダを形成して、該素子
   ホルダの一対の対峙部に夫々前記一対の素子を嵌め入れ
   て保持する第一の嵌合部と第二の嵌合部とを形成すると
   共に、前記一対の検出素子の互いの検出面を対峙させて
   臨ませる第一開放部と第二開放部とを形成し、更に、前
   記素子ホルダの底面と前記基板とに互いの嵌合によって
   位置決めするガイドピンと互いの係合によって基板に前
   記素子ホルダを係止する係止ピンとを一体成形したこと
   を特徴とする非接触式検出素子の取付装置。