(57)【要約】【課題】静電容量式の面状センサによって検出対象の接近を広い領域で検知することができると共に、面状センサの端部においても中間部分と同じ距離で検出対象を検出することが可能となる、新規な構造のセンサ装置を提供すること。【解決手段】静電容量式の面状センサ１２を備えるセンサ装置１０であって、面状センサ１２とは検出原理が異なる補助センサ１４を備えており、補助センサ１４の検出領域２４が、面状センサ１２の端部による不感エリア３２を含んでいる。【選択図】図２
2020069580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量式の面状センサを備えるセンサ装置であって、
前記面状センサとは検出原理が異なる補助センサを備えており、
該補助センサの検出領域が該面状センサの端部による不感エリアを含んでいることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記補助センサが指向性センサとされている請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記補助センサが反射型の光電センサとされている請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記面状センサと前記補助センサが何れも自動制御により移動せしめられる移動体に設けられている請求項１〜３の何れか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記面状センサと前記補助センサの少なくとも一方が、予め設定された移動パターンで移動せしめられる移動体が接近する接近部材に設けられている請求項１〜４の何れか一項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象の接近を検知するセンサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、検出対象の接近を検知するセンサ装置が知られており、例えば、特許第５９８８９９３号公報（特許文献１）では、ロボットアームに対する操作者の接近を検出することで、ロボットアームと操作者の衝突を防ぐことなどが提案されている。
【０００３】
ところで、センサ装置には、検出対象の接近を静電容量の変化に基づいて検知する静電容量式センサも採用され得る。静電容量式センサは、例えば面状に広がるように設けることで、広い面積に亘って検出対象を検出することが可能である。
【０００４】
例えば、ロボットアームのように自動で移動制御される移動体では、静電容量式センサを表面に装着することで、作業者などの検出対象の接近を、移動体の表面の広い範囲に亘って検出することが可能になる。
【０００５】
しかしながら、発明者が検討したところ、静電容量式の面状センサは、同じ検出対象であっても、検出対象が一定の距離で検出されない場合があるという、新規な課題を知得した。特にロボットアームのような産業機械では作業効率と安全との両立の観点から、一定距離での検出が要求されることから、検出対象を一定の距離で検出できないエリアの存在がより大きな問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５９８８９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、静電容量式の面状センサによって検出対象の接近を面上の全体に亘る広い領域で有効に検知することを可能にする、新規な構造のセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
【０００９】
すなわち、本発明の第一の態様は、静電容量式の面状センサを備えるセンサ装置であって、前記面状センサとは検出原理が異なる補助センサを備えており、該補助センサの検出領域が該面状センサの端部による不感エリアを含んでいることを、特徴とする。
【００１０】
このような第一の態様に従う構造とされたセンサ装置によれば、静電容量式の面状センサにより、検出対象の接近を、面上の広い範囲に亘って略一定の距離で検知することが可能になる。
【００１１】
静電容量式の面状センサでは、広い領域での検出が可能である一方、検出対象の不感エリア（不感帯）が存在する問題が、検出対象による静電容量の変化が３次元的に作用して面状センサの影響面積が検出レベルに関係する理由によるものであるとの知見を得た。即ち、面状センサの端部である外周縁部では、中間部分に比して検出対象への対向面積が実質的に小さくなることで、検出可能距離が短くなって不感エリアが形成される。本態様では、この静電容量式の面状センサに特有の不感エリアを、検出原理が異なる別の補助センサを採用して補う構成を採用した。それ故、検出対象が面状センサの端部に接近する場合にも、面状センサの中間部分に接近する場合と同じ距離或いはより遠距離で検出対象を検出することが可能になる。
【００１２】
しかも、補助センサは静電容量式以外の異なる検出原理に基づくセンサとされていることから、補助センサと面状センサを近くに配置しても、それら面状センサと補助センサの干渉による各センサの検出性能への影響を防ぐことができる。
【００１３】
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載されたセンサ装置において、前記補助センサが指向性センサとされているものである。
【００１４】
第二の態様によれば、指向性センサとされていることで、例えば面状センサの検出領域と補助センサの検出領域の重複を抑えたり、或いは、そもそも衝突回避に際して検出が不要とされる領域にまでセンサ検出領域が広がって不必要に警告などが発せられることが回避されるように、面状センサの不感エリアを補う補助センサの検出領域を設定することができる。
【００１５】
本発明の第三の態様は、第二の態様に記載されたセンサ装置において、前記補助センサが反射型の光電センサとされているものである。
【００１６】
第三の態様によれば、補助センサが、検出対象によって反射される反射光を検出することで検出対象の接近を検知する反射型の光電センサとされることにより、補助センサの検出領域を十分に遠方まで設定することができる。また、例えば、可視光や赤外線のレーザーの反射に基づいて検出対象を検出する光電センサを採用することにより、高い指向性を有する検出領域を設定することができて、面状センサの検出領域との不要な重複を抑えることができる。
【００１７】
本発明の第四の態様は、第一〜第三の何れか１つの態様に記載された流体封入式防振装置において、前記面状センサと前記補助センサが何れも移動可能とされた移動体に設けられているものである。
【００１８】
第四の態様によれば、移動体に対する検出対象の接近を、移動体の位置に拘らず、面状センサの検出領域と補助センサの検出領域との組み合わせによって検知することができる。
【００１９】
本発明の第五の態様は、第一〜第四の何れか１つの態様に記載された流体封入式防振装置において、前記面状センサと前記補助センサの少なくとも一方が、移動可能とされた移動体が接近し得る接近部材に設けられているものである。
【００２０】
第五の態様によれば、たとえば検出対象がロボットアームなどの移動体と壁などの接近部材との間に挟まれるおそれがある場合に、移動体と接近部材の間への検出対象の接近を検知することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、静電容量式の面状センサによって検出対象の接近を面上の全体に亘る広い領域で有効に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一の実施形態としてのセンサ装置を示す斜視図。
【図２】図１に示すセンサ装置をリンクへの装着状態で示す断面図であって、図３のＩＩ−ＩＩ断面に相当する図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】図１に示すセンサ装置が装着されたロボットアームの正面図。
【図５】本発明の第二の実施形態としてのセンサ装置を、ロボットアームおよび壁体への装着状態で示す断面図。
【図６】本発明の第三の実施形態としてのセンサ装置を、ロボットアームへの装着状態で示す斜視断面図。
【図７】図１に示すセンサ装置の底面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１〜３には、本発明の第一の実施形態としてのセンサ装置１０が示されている。センサ装置１０は、面状センサ１２と補助センサ１４を含んで構成されている。
【００２５】
面状センサ１２は、図２，３に細い実線で示すような広い範囲に広がる第一の検出領域１６を有するセンサであって、検出対象Ａの接近を静電容量の変化に基づいて検知する静電容量式センサとされている。すなわち、人体などの導電体である検出対象Ａが、面状センサ１２に接近すると、面状センサ１２の後述するセンサ電極２０と検出対象Ａとによってコンデンサが構成される。これにより、センサ電極２０に検出用電圧を印加した状態において、面状センサ１２に対する検出対象Ａの接近に伴って静電容量が大きくなることから、静電容量の変化に基づいて検出対象Ａの接近を検知することができる。
【００２６】
面状センサ１２の検出領域である第一の検出領域１６は、検出対象Ａの進入によって面状センサ１２が検出する静電容量が、予め設定された閾値よりも大きくなる領域とされている。図２，３中の細い実線で示した第一の検出領域１６の外縁から面状センサ１２までの距離は、予め設定される静電容量の閾値などに応じて設定される。静電容量の閾値は、例えば、検出対象Ａの接近検知によって検出対象Ａと後述するロボットアーム３４のリンク３６との接触を回避し得る要検知エリア１７に基づいて、第一の検出領域１６が中央部分において要検知エリア１７よりも外側まで広がるように設定される。
【００２７】
また、面状センサ１２は、全体として略半円筒状とされており、略半円筒状とされた絶縁体層１８の外周面にセンサ電極２０が固着されていると共に、内周面に接地電極２２が固着された構造を有している。
【００２８】
絶縁体層１８は、ゴム弾性体や樹脂エラストマなどの絶縁性材料で形成されて、シート状とされている。絶縁体層１８は、可撓性を有する柔軟なものとされている。
【００２９】
センサ電極２０は、ゴム弾性体や樹脂エラストマなどの基材に銀粉やカーボンブラックなどの導電性フィラーを混合した導電性ゴム乃至は導電性樹脂、導電性金属箔などで形成されている。センサ電極２０は、可撓性を有する柔軟なものとされている。なお、センサ電極２０の外周面を覆う保護層を設けて、センサ電極２０の劣化を防ぐようにしてもよい。また、緩衝性を有する緩衝層によってセンサ電極２０の外周面を覆うことにより、安全性の更なる向上を図ることもできる。
【００３０】
接地電極２２は、センサ電極２０と同様に、可撓性の導電体で形成されており、接地されて大地電位とされている。接地電極２２が設けられることにより、後述するように検出対象Ａの接近を検出する際に、ノイズが低減されている。
【００３１】
補助センサ１４は、面状センサ１２とは異なる検出原理、すなわち静電容量式以外の検出原理に基づいて、検出対象Ａの接近を検知するセンサである。補助センサ１４は、好適には指向性センサとされる。すなわち、補助センサ１４の検出領域である第二の検出領域２４は、図２，３に細い実線で示すように、補助センサ１４から離れた位置でも大きく広がることなく略直線的に延びていることが望ましい。
【００３２】
補助センサ１４としては、例えば、検出対象Ａによる反射光を検出することで、検出対象Ａの接近を検知する反射型の光電センサが、好適に採用される。反射型の光電センサは、例えば、可視光や赤外線などの光線を投射する投光部と、光線の入射を電気信号に変換して検出する受光部とを備えている。そして、反射型の光電センサは、検出対象Ａが第二の検出領域２４に進入した場合に、投光部から投射された光線が検出対象Ａによって反射されて、反射光を受光部が検出することで、検出対象Ａの接近を検知する。反射型の光電センサを補助センサ１４として採用する場合に、投光部から投射する光線は、指向性に優れたレーザーであることが望ましい。
【００３３】
補助センサ１４は、例えば面状センサ１２の絶縁体層１８に固着されている。具体的には、例えば、面状センサ１２においてセンサ電極２０の端部に複数の切欠き２６が設けられており、補助センサ１４が切欠き２６の形成部分で露出した絶縁体層１８の外周面に固着されている。本実施形態では、複数の補助センサ１４が、面状センサ１２の周方向の両端部において軸方向で略等間隔に配設されている。更に、複数の補助センサ１４が、面状センサ１２の軸方向の両端部において周方向で略等間隔に配設されている。
【００３４】
このような面状センサ１２と補助センサ１４を備えるセンサ装置１０は、検出対象Ａの接近に際して、検出対象Ａを検出可能な領域である全体検出領域２８を備えている。全体検出領域２８は、第一の検出領域１６と第二の検出領域２４とによって構成された領域とされている。なお、第一の検出領域１６と第二の検出領域２４は、図２〜４に細線で示した。
【００３５】
第一の検出領域１６は、面状センサ１２の外周面から外周側へ広がって周方向に延びる略半円筒状とされている。第一の検出領域１６は、周方向の両端部および軸方向の両端部において面状センサ１２の表面からの距離が短くなっている。すなわち、面状センサ１２の端部に近い位置では、検出対象Ａとセンサ電極２０によって構成されるコンデンサの面積が小さくなることから、当該コンデンサの静電容量が小さくなる。換言すれば、面状センサ１２は、静電容量の検出レベルが、端部において中央部分よりも小さくなる。面状センサ１２は、当該コンデンサの静電容量が予め設定された閾値を超えた場合に検出対象Ａの接近を検知することから、当該閾値によって設定される第一の検出領域１６は、面状センサ１２の端部付近において、面状センサ１２からの距離が近くなって、狭くなっている。
【００３６】
このように、第一の検出領域１６が面状センサ１２の端部付近で狭くなっていることにより、面状センサ１２の端部付近では、第一の検出領域１６が要検知エリア１７よりも狭くなっており、面状センサ１２の不感エリア３２が形成されている。要検知エリア１７は、図２，３中の１点鎖線で示すように、検出対象Ａの接近を検知すべき領域であって、例えば、検出対象Ａの要検知エリア１７への進入を速やかに検出することで、検出対象Ａと後述するロボットアーム３４のリンク３６との接触を安全に回避できるように設定される。本実施形態の要検知エリア１７は、リンク３６に装着された面状センサ１２から略一定の距離で設定されている。
【００３７】
不感エリア３２は、図２，３に薄墨で着色して示されており、検出対象Ａの接近を検知すべき要検知エリア１７内に位置して、且つ面状センサ１２では検出不可能な領域である。なお、第一の検出領域１６は、中間部分が要検知エリア１７と同じか要検知エリア１７よりも外側まで広がっている。それ故、不感エリア３２をなくすように第一の検出領域１６を広げると、第一の検出領域１６の中間部分が要検知エリア１７に対して大きく外側へ広がって、遠距離に位置する検出対象Ａを不必要に検出するおそれがある。
【００３８】
第二の検出領域２４は、面状センサ１２の径方向で外周へ向けて延びている。補助センサ１４は指向性センサであることから、第二の検出領域２４が略直線的に延びている。補助センサ１４が面状センサ１２の端部に配されていることから、第二の検出領域２４は、面状センサ１２の不感エリア３２を含んでいる。なお、図２，３に示すように、第二の検出領域２４は、面状センサ１２の不感エリア３２の全体を含むものではないが、不感エリア３２において第二の検出領域２４に含まれない領域が、十分に狭くなっている。好適には、検出対象Ａが、第一の検出領域１６と第二の検出領域２４の何れかへ進入せずには、不感エリア３２へ進入できないようになっている。
【００３９】
センサ装置１０は、図４にも示すように、ロボットアーム３４を構成する移動体としてのリンク３６に取り付けられる。ロボットアーム３４は、リンク３６を含む複数のリンクが関節部によって相対変位可能に接続された構造を有しており、自動制御によってリンク３６が移動可能とされている。そして、接地電極２２がリンク３６の表面に重ね合わされて固定されることにより、センサ装置１０の面状センサ１２と補助センサ１４の両方が、ロボットアーム３４に取り付けられる。センサ装置１０は、リンク３６に対して、取外し可能に取り付けられることが望ましい。例えば、粘着テープや面ファスナ、接地電極２２とリンク３６の重ね合わせ面に設けられた凹凸による嵌合などによって、センサ装置１０をリンク３６に取外し可能な態様で装着することができる。
【００４０】
センサ装置１０がロボットアーム３４のリンク３６に装着されることにより、略円柱状とされたリンク３６の外周にセンサ装置１０の全体検出領域２８が設定される。これにより、リンク３６に対する検出対象Ａの接近が、センサ装置１０によって検知される。
【００４１】
検出対象Ａは、特に限定されないが、例えば、ロボットアーム３４の近くで作業を行う人（作業者）とされる。そして、検出対象Ａがセンサ装置１０の全体検出領域２８へ進入して、検出対象Ａの接近がセンサ装置１０によって検知されると、センサ装置１０に接続された図示しない制御装置がロボットアーム３４を緊急停止させるようになっている。もっとも、センサ装置１０が検出対象Ａの接近を検知した場合の対応は、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、ロボットアーム３４の移動速度を低減したり、ロボットアーム３４の移動方向を検出対象Ａから離れるように変更するといったロボットアーム３４の制御であってもよいし、検出対象Ａが作業者の場合には、検出対象Ａに対して音や光などで接近を報知するといった対応をすることもできる。
【００４２】
このように、ロボットアーム３４のリンク３６にセンサ装置１０を装着すれば、センサ装置１０によって検出対象Ａの接近を検知できることから、リンク３６と検出対象Ａの接触を防ぐことができる。
【００４３】
センサ装置１０は、面状センサ１２を備えることから、検出対象Ａの接近を面状センサ１２の広い第一の検出領域１６によって、広範囲で網羅的に検知することが可能である。しかも、面状センサ１２が静電容量式とされていることから、検出対象Ａの接近を精度よく検知することができる。
【００４４】
面状センサ１２の端部に近い位置では、検出可能距離が短くなって、不感エリア３２が形成されるが、第二の検出領域２４が、面状センサ１２の端部による不感エリア３２に広がっている。それ故、センサ装置１０が設けられた全体において、検出対象Ａの接近を、リンク３６の外周面から略一定の距離で検知することができる。従って、検出対象Ａが面状センサ１２の端部において、より近い位置まで検出されないということがなく、十分に離れた位置での検出が可能となることで、検出対象Ａとリンク３６の接触が回避されて、安全性の向上が図られる。
【００４５】
しかも、このような全域に亘って要検知エリア１７での検出を可能とされた全体検出領域２８は、第一の検出領域１６を拡張することなく実現される。すなわち、第一の検出領域１６を広くして、不感エリア３２が要検知エリア１７の内側に形成されないようにもできるが、その場合には、中間部分の第一の検出領域１６が不必要に広くなってしまう。しかし、本実施形態のセンサ装置１０は、面状センサ１２の不感エリア３２は要検知エリア１７の内側に形成されており、不感エリア３２を第二の検出領域２４によってカバーしている。それ故、第一の検出領域１６の中間部分が不必要に広くなるのを防ぐことができる。その結果、面状センサ１２の検出精度の向上や低コスト化などが図られ得る。
【００４６】
センサ装置１０は、補助センサ１４が面状センサ１２とは異なる検出原理のセンサとされていることから、面状センサ１２と補助センサ１４の両方が静電容量式センサとされている場合に比して、面状センサ１２と補助センサ１４の干渉が防止される。それ故、検出精度の向上が図られる。
【００４７】
本実施形態では、面状センサ１２と補助センサ１４の両方がリンク３６に取り付けられることから、リンク３６の位置や向きに拘らず、リンク３６の周囲に略一定の全体検出領域２８が設定される。それ故、センサ装置１０によれば、リンク３６の移動による検出性能の変化がなく、検出対象Ａの接近を安定して検知することができる。特に、面状センサ１２と補助センサ１４の検出原理が異なることで、相互に近い位置に配しても検出時に干渉しないことから、面状センサ１２と補助センサ１４の両方をリンク３６に装着しても、検出対象Ａを有効に検出することができる。
【００４８】
図５には、本発明の第二の実施形態としてのセンサ装置４０を示す。センサ装置４０は、ロボットアーム３４を構成するリンク３６に装着される面状センサ１２と、接近部材である壁体４２に装着される補助センサ１４とを、備えている。以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同一の符号を付して、説明を省略する。
【００４９】
本実施形態のセンサ装置４０は、ロボットアーム３４のリンク３６が壁体４２に接近した図５の状態において、リンク３６と壁体４２の間に検出対象Ａが入り込んだ場合に、第一の検出領域１６と、第二の検出領域２４とによって、検出対象Ａを検出するものである。なお、第一の検出領域１６と第二の検出領域２４は、図５に細い実線で示した。
【００５０】
壁体４２は、移動不能に設けられており、リンク３６が検出対象Ａを挟み得る程度まで接近する位置に配されている。そして、壁体４２におけるリンク３６が接近する部分に、補助センサ１４が設けられている。補助センサ１４は、リンク３６が壁体４２に接近する際に、リンク３６に装着された第一の検出領域１６が及ばない不感エリア３２（図５中に薄墨で示す領域）をカバーする第二の検出領域２４を有している。なお、本実施形態において、補助センサ１４が壁体４２に取り付けられることから、ロボットアーム３４のリンク３６には、面状センサ１２が取り付けられていると共に、補助センサ１４は取り付けられていない。さらに、面状センサ１２のセンサ電極２０は、前記実施形態の切欠き２６を備えていない。
【００５１】
このような本実施形態に従うセンサ装置４０によれば、ロボットアーム３４のリンク３６が壁体４２に接近する際に、それらリンク３６と壁体４２の間に作業者などの検出対象Ａが進入していないかどうかを検出することができる。それ故、検出対象Ａがロボットアーム３４のリンク３６と壁体４２との間に挟まれるのを防ぐことができる。
【００５２】
特に、ロボットアーム３４が壁体４２に接近した状態において、壁体４２に装着される第二の検出領域２４が、ロボットアーム３４に装着される補助センサ１４の端部による不感エリア３２に広がっている。それ故、検出対象Ａが不感エリア３２に進入しても、検出対象Ａが補助センサ１４によって検出される。
【００５３】
リンク３６を備えるロボットアーム３４は、自動制御によって予め設定された移動パターンで移動せしめられるようになっている。これにより、リンク３６は、所定の位置と向きで壁体４２に接近するようになっており、リンク３６が壁体４２に接近する際に、補助センサ１４の不感エリア３２が、第二の検出領域２４によってカバーされる。
【００５４】
補助センサ１４による第二の検出領域２４への検出対象Ａの侵入の検出機能は、例えばロボットアーム３４（リンク３６）の壁体４２への接近を条件としてＯＮとし、ロボットアーム３４の壁体４２からの離隔状態ではＯＦＦとなるように制御することが望ましい。このような構成は、例えばロボットの作業プログラムによって予め設定されたロボットアーム３４のリンク３６の移動パターンを考慮して、リンク３６が壁体４２に接近する時間帯だけ、補助センサ１４による検出信号を有効にすることで実現できる。或いは、リンク３６の壁体４２への接近を検出するセンサを、面状センサ１２を利用して又は別途のセンサ等を用いて構成し、リンク３６の壁体４２への接近状態の検出条件下で補助センサ１４による検出信号を有効にしても良い。
【００５５】
なお、接近部材は、本実施形態において例示した壁体４２に限定されない。例えば、接近部材は、壁体４２のような移動しない物に限定されず、別のロボットアームなどであってもよい。
【００５６】
また、面状センサ１２と補助センサ１４の両方を壁体４２に設けることも可能である。もっとも、面状センサ１２と補助センサ１４の何れかをリンク３６に設けることにより、リンク３６が壁体４２から近い位置にある場合だけでなく、リンク３６が壁体４２から遠い位置にある場合にも、リンク３６に対する検出対象Ａの接近を検知することが可能になる。
【００５７】
図６には、本発明の第三の実施形態としてのセンサ装置５０を示す。センサ装置５０は、移動体としてのロボットアーム５２の末端部分に装着されている。より具体的には、センサ装置５０は、ロボットアーム５２のセンサ装着体５４に取り付けられている。
【００５８】
センサ装着体５４は、ロボットアーム５２のエンドエフェクタ５６を含む末端部分の外周側を取り囲むように設けられており、ロボットアーム５２に対して径方向で連結されている。なお、センサ装着体５４の先端部分および基端部分は、略筒状とされたセンサ装着体５４の軸方向（図６中の上下方向）の外側へ行くに従って内周へ傾斜する湾曲形状とされている。また、エンドエフェクタ５６の先端部分は、センサ装着体５４の下側開口５８から先端側へ突出して外部に露出している。このセンサ装着体５４に対して、面状センサ１２と補助センサ１４とを含んで構成されたセンサ装置５０が取り付けられている。
【００５９】
センサ装着体５４の外周面には、面状センサ１２が重ね合わされた状態で取り付けられている。これにより、図６に細い実線で示す第一の検出領域１６が形成される。第一の検出領域１６は、センサ装着体５４の外周側および先端側に広がっている。第一の検出領域１６は、ロボットアーム５２のエンドエフェクタ５６よりも先端側まで広がっている。
【００６０】
センサ装着体５４の先端部分には、複数の補助センサ１４が取り付けられている。図７に示すように、補助センサ１４はセンサ装着体５４の下側開口５８の周縁部分に設けられており、複数の補助センサ１４が周方向に分散して設けられている。第二の検出領域２４は、図６に細い実線で示すように、先端側に向けて延びており、ロボットアーム５２のエンドエフェクタ５６よりも先端側まで広がっている。
【００６１】
第二の検出領域２４は、図６に細線で示すように、面状センサ１２の不感エリア３２（図６中の薄墨で示す領域）を含んで設定されている。すなわち、第一の検出領域１６は、先端側（センサ装着体５４の下側開口５８側の端部）において狭くなっており、先端側に環状の不感エリア３２が形成されている。そして、複数の第二の検出領域２４が、不感エリア３２を含んで先端側へ延びるように設定されている。複数の第二の検出領域２４は、不感エリア３２の全体をカバーする必要はなく、不感エリア３２へ進入した検出対象Ａを有効に検出可能となるように設定されていればよい。
【００６２】
このような本実施形態に従うセンサ装置５０によれば、ロボットアーム５２に対して外周側から接近する検出対象Ａだけでなく、ロボットアーム５２に対して先端側から接近する検出対象Ａも検出することができる。特に、静電容量式の面状センサ１２によって検出対象Ａが広い範囲で検出されて、検出対象Ａがロボットアーム５２に対して先端側から接近する場合だけでなく、外周側から接近する際にも、検出対象Ａが面状センサ１２によって検出される。
【００６３】
さらに、面状センサ１２の先端側の端部による不感エリア３２が、複数の第二の検出領域２４によってカバーされることから、特に検出対象Ａがロボットアーム５２に対して先端側から接近する際に、面状センサ１２と補助センサ１４によって、検出対象Ａを十分に離れた位置で検出することができる。
【００６４】
なお、面状センサ１２の不感エリア３２は、基端側の端部によっても形成されることから、補助センサ１４をセンサ装着体５４の基端側の端部に設けて、基端側の不感エリア３２を第二の検出領域２４によってカバーすることもできる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、面状センサは、半筒状に限定されるものではなく、例えば、平板状であってもよいし、略円筒状であってもよい。面状センサが周方向端部のない円筒状とされる場合には、補助センサは面状センサの軸方向端部に形成される検出空白領域をカバーするように配置される。
【００６６】
センサの装着対象は、ロボットアームに限定されない。具体的には、例えば、センサの装着対象は作業者の衣服などであってもよく、作業者が衣服の腕部にセンサ装置を装着することで、接触のおそれがある他部材（ロボットアームや壁体など）に対する腕の接近が、センサ装置によって検知される。
【００６７】
補助センサの検出原理は、面状センサと異なっていれば、特に限定されるものではなく、補助センサは、静電容量式センサ以外であれば、反射型の光電センサに限定されない。具体的には、例えば、電磁波や超音波などによって検出対象を検出する補助センサを採用することもできる。さらに、例えば、カメラによって取得された画像乃至は映像に基づいて、画像処理によって検出対象を検出することによっても、補助センサを構成することができる。このような画像処理による検出では、補助センサを構成するカメラは、検出対象と、検出対象の接近を防ぐべき移動体や接近部材との何れにも取り付けられず、例えば天井などに取り付けられ得る。
【００６８】
また、前記実施形態において、例えば、リンク３６が大地電位になるように接地される場合には、接地電極２２は省略することができる。さらに、リンク３６が絶縁体であれば、絶縁体層１８を省略することができる。更にまた、絶縁体層１８と接地電極２２の間に更にアクティブガード電極を設けることで、第一の検出領域１６をより遠方まで広がるように設定することもできる。アクティブガード電極は、センサ電極２０と同様の導電体であって、センサ電極２０に印加される検出用電圧と同位相の電圧が印加される。アクティブガード電極に印加される電圧は、センサ電極２０に印加される電圧と同一の位相および振幅を有する同波形の電圧であることが望ましい。また、アクティブガード電極を設ける場合には、アクティブガード電極と接地電極２２との間は、電気的に絶縁される。
【００６９】
また、面状センサ１２を構成する絶縁体層１８やセンサ電極２０，接地電極２２は、前記実施形態のように可撓性や変形容易性を有するものに限定されず、硬質部材等であっても良い。即ち、前記実施形態では、面状センサ１２の構成部材が可撓性を有する柔軟な材質とされることで、例えばロボットアーム３４のリンク３６などの装着面に沿った形状に応じて変形させることで各種の装着面へ容易に対応させたり製造上の寸法誤差の許容範囲を大きくすることができる等という利点がある。一方、例えば装着対象物のサイズや形状等がある程度定まっているような場合や、装着対象物毎に個別設計するような場合等には、面状センサ１２の構成部材を、可撓性をもたない部材で形成して適合精度の向上等を図ることも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０，４０，５０：センサ装置、１２：面状センサ、１４：補助センサ、１６：第一の検出領域（面状センサの検出領域）、２４：第二の検出領域（補助センサの検出領域）、３２：不感エリア、３６：リンク（移動体）、４２：壁体（接近部材）、５２：ロボットアーム（移動体）、Ａ：検出対象
【図１】
2020069580.tif 000003
【図２】
2020069580.tif 000004
【図３】
2020069580.tif 000005
【図４】
2020069580.tif 000006
【図５】
2020069580.tif 000007
【図６】
2020069580.tif 000008
【図７】
2020069580.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月9日(2019.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の第四の態様は、第一〜第三の何れか１つの態様に記載されたセンサ装置において、前記面状センサと前記補助センサが何れも移動可能とされた移動体に設けられているものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の第五の態様は、第一〜第四の何れか１つの態様に記載されたセンサ装置において、前記面状センサと前記補助センサの少なくとも一方が、移動可能とされた移動体が接近し得る接近部材に設けられているものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【図１】本発明の第一の実施形態としてのセンサ装置を示す斜視図。
【図２】図１に示すセンサ装置をリンクへの装着状態で示す断面図であって、図３のＩＩ−ＩＩ断面に相当する図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】図１に示すセンサ装置が装着されたロボットアームの正面図。
【図５】本発明の第二の実施形態としてのセンサ装置を、ロボットアームおよび壁体への装着状態で示す断面図。
【図６】本発明の第三の実施形態としてのセンサ装置を、ロボットアームへの装着状態で示す斜視断面図。
【図７】図６に示すセンサ装置の底面図。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
このような面状センサ１２と補助センサ１４を備えるセンサ装置１０は、検出対象Ａの接近に際して、検出対象Ａを検出可能な領域である全体検出領域２８を備えている。全体検出領域２８は、第一の検出領域１６と第二の検出領域２４とによって構成された領域とされている。なお、第一の検出領域１６と第二の検出領域２４は、図２，３に細線で示した。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
特に、ロボットアーム３４が壁体４２に接近した状態において、壁体４２に装着される第二の検出領域２４が、ロボットアーム３４に装着される面状センサ１２の端部による不感エリア３２に広がっている。それ故、検出対象Ａが不感エリア３２に進入しても、検出対象Ａが補助センサ１４によって検出される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
リンク３６を備えるロボットアーム３４は、自動制御によって予め設定された移動パターンで移動せしめられるようになっている。これにより、リンク３６は、所定の位置と向きで壁体４２に接近するようになっており、リンク３６が壁体４２に接近する際に、面状センサ１２の不感エリア３２が、第二の検出領域２４によってカバーされる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2020069580.tif 000010
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2020069580.tif 000011