(57)【要約】【課題】本発明は、物体の近接を検出するための近接センサに関する。【解決手段】該近接センサは、感知素子と、回路基板に設けられた検出回路と、ハウジングとを備え、ハウジングは、その後端に隣接する後方部分及びその前端に隣接する前方部分を有し、感知素子は、前方部分の内側に配置されて、前方部分を通って物体と相互作用するように適合され、検出回路は、感知素子から検出信号を受信するために、感知素子と相互接続され、ハウジングは、後端から前端に長手方向に延伸する側壁を備え、側壁は、回路基板を取り囲む。センサのその長さの伸張に沿ったより良好な柔軟性を可能にするために、本発明は、回路基板が、長手方向に対して横方向に延伸する屈曲可能な部分を備え、側壁が、センサが横方向に屈曲されることができるように、回路基板の屈曲可能な部分を取り囲む領域において柔軟性の材料から実質的になることを目的とする。【選択図】図５
2019009119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の近接を検出するための近接センサであって、前記近接センサは、感知素子（１１）と、回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）に設けられた検出回路（１３）と、ハウジング（５）であって、前記ハウジング（５）の後端（５６）に隣接する後方部分（２３）、及び前記ハウジング（５）の前端（５５）に隣接する前方部分（２１）を有するハウジング（５）とを備え、
前記感知素子（１１）は、前記ハウジング（５）の前記前方部分（２１）の内側に配置されて、前記前方部分（２１）を通って前記物体と相互作用するように適合され、前記検出回路（１３）は、前記感知素子（１１）から検出信号を受信するために、前記感知素子（１１）と相互接続され、
前記ハウジング（５）は、前記ハウジング（５）の前記後端（５６）から前記前端（５５）に長手方向（２７）に延伸する側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）を備え、前記側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）は、前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）を取り囲み、
前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）は、前記長手方向（２７）に対して横方向に延伸する少なくとも１つの屈曲可能な部分（６１、７５、７６、７７、８５、８６）を備え、
前記側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）は、前記センサが前記横方向に屈曲されることができるように、前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）の前記屈曲可能な部分（６１、７５、７６、７７、８５、８６）を取り囲む領域において少なくとも１つの柔軟性の材料（１７）から実質的になることを特徴とする、近接センサ。
【請求項２】
前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）は、前記長手方向（２７）において前記ハウジング（５）の長さの中間を通って延伸することを特徴とする、請求項１に記載の近接センサ。
【請求項３】
前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）は、前記長手方向に垂直な前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）の幅の少なくとも１．５倍、より好ましくは少なくとも２倍を超える前記長手方向（２７）の長さを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の近接センサ。
【請求項４】
前記側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）は、前記長手方向（２７）における前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）の長さの多くても１／３倍より小さい前記長手方向（２７）に垂直な高さを有することを特徴とする、請求項１〜３の少なくとも一項に記載の近接センサ。
【請求項５】
前記側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）は、前記長手方向（２７）に垂直な前記ハウジング（５）の実質的に長方形の断面を構成することを特徴とする、請求項１〜４の少なくとも一項に記載の近接センサ。
【請求項６】
前記側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）は、前記柔軟性の材料（１７）からなる前記側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）の前記領域において、前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）及び前記検出回路（１３）を取り囲む体積を実質的に充填することを特徴とする、請求項１〜５の少なくとも一項に記載の近接センサ。
【請求項７】
前記側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）の前記柔軟性の材料（１７）は、少なくとも１つの成形材料によって提供されていることを特徴とする、請求項１〜６の少なくとも一項に記載の近接センサ。
【請求項８】
前記成形材料（１７）は、前記検出回路（１３）の構成要素が設けられている前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）の表面の上に少なくとも０．５ｍｍの厚さを有することを特徴とする、請求項７に記載の近接センサ。
【請求項９】
前記成形材料（１７）は、前記検出回路（１３）の構成要素が設けられていない前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）の表面の上に少なくとも０．２ｍｍの厚さを有することを特徴とする、請求項７又は８に記載の近接センサ。
【請求項１０】
前記成形材料（１７）は、前記ハウジングの前壁（２５）が前記成形材料（１７）によって提供されるように、前記ハウジング（５）の前記前端（５５）を覆うことを特徴とする、請求項７〜９の少なくとも一項に記載の近接センサ。
【請求項１１】
前記成形材料（１７）は、少なくとも前記長手方向（２７）における前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）の長さの距離に亘って提供されていることを特徴とする、請求項７〜１０の少なくとも一項に記載の近接センサ。
【請求項１２】
前記センサは、伝送ケーブル（４）を更に備え、前記伝送ケーブル（４）は、前記検出回路（１３）によって生成された測定信号が前記伝送ケーブル（４）によって伝送されることができるように、前記ハウジング（５）の内側の前記検出回路（１３）に接続され、前記ハウジング（５）の外部に向かって前記ハウジング（５）の前記後方部分（２３）を通っていることを特徴とする、請求項１〜１１の少なくとも一項に記載の近接センサ。
【請求項１３】
前記伝送ケーブル（４）は、前記ハウジング（５）の前記後端（５６）を通っていることを特徴とする、請求項１２に記載の近接センサ。
【請求項１４】
前記ハウジング（５）を通る前記伝送ケーブル（４）の前記通路（３２）は、前記成形材料（１７）によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項７〜１１の少なくとも一項並びに請求項１２及び１３の少なくとも一項に記載の近接センサ。
【請求項１５】
前記側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）は、少なくとも３０°の屈曲角度（β）で屈曲可能であるように構成され、前記屈曲角度（β）は、前記側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）の一部が、前記側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）が前記長手方向（２７）に直線的に延伸する前記センサの非屈曲状態における前記側壁（２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂ）の前記一部の位置から、前記センサの屈曲状態において偏向可能である角度として画定されることを特徴とする、請求項１〜１４の少なくとも一項に記載の近接センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の近接を検出するための近接センサに関する。センサは、感知素子と、回路基板に設けられた検出回路と、ハウジングとを備え、ハウジングは、ハウジングの後端に隣接する後方部分と、ハウジングの前端に隣接する前方部分とを有する。感知素子は、ハウジングの前方部分の内側に配置されて、前方部分を介して物体と相互作用するように適合される。検出回路は、感知素子から検出信号を受信するために、感知素子と相互接続される。ハウジングは、ハウジングの後端から前端まで長手方向において延伸する側壁を備え、側壁は回路基板を取り囲んでいる。
【背景技術】
【０００２】
この種類のセンサは、特許文献１から同一の出願人に知られている。典型的には、このようなセンサは、センサの前方部分の幅及び高さ寸法よりかなり大きい長さを有する。この種のハウジングの形状は、良好な品質の測定信号が提供されることができるように、感知素子の後ろに検出回路を収容する必要がある。しかし、主に、前方部分は、物体の有無の検出のための有効な領域として有用である。結果として、センサは、前方部分が物体に面しているセンサの機能的な位置を保証するために、センサがその一直線の長手方向の伸張に沿って物体の方を向くように、位置付けられなければならない。
【０００３】
しかし、多くの場合、物体の後ろにおけるセンサの長さの伸張のより柔軟な取り扱いを可能にするために、ある程度の自由度が望ましい。簡単な例は、物体の後ろに僅かな空間しかなく、その空間に対してセンサが長すぎる場合である。また、より新しい用途の観点から、センサの長さの伸張のより高い順応性が有益である。これらには、例えば、センサが連続的に移動させられ、また外力に晒され得るロボット用途におけるセンサの使用が含まれる。しかし、センサの長さ方向に沿った高い剛性は、その検出信頼性を大きく損なうこのような外部移動の間に、センサの前方部分の目標領域に対する正確な位置付けを妨げるだけでなく、特にセンサの強制的に作動された屈曲の間に、センサに損傷を与える危険性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２，７２５，７１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記欠点の少なくとも１つを改善し、その長さの伸張に沿って高い柔軟性を有する、最初に対処された近接センサを提供することである。別の目的は、有害な外部影響に対するこのようなセンサの良好な保護を提供して、この結果、特にセンサの屈曲の間及び屈曲の後の信頼のあるセンサ動作を可能にすることである。更に別の目的は、このようなセンサをコスト効率よく提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの目的の少なくとも１つは、請求項１に記載の近接センサによって達成される。従属請求項は、好ましい実施形態を画定する。
【０００７】
従って、本発明は、回路基板が、長手方向に対して横方向に延伸する少なくとも１つの屈曲可能な部分を備え、センサが横方向に屈曲可能であるように、側壁が回路基板の屈曲可能な部分を取り囲む領域において少なくとも１つの柔軟性の材料から実質的になることを提案する。このようにして、センサの柔軟性が、長手方向におけるその長さの伸張に沿って高められることができ、その結果、特にその伸張する長手方向においてセンサの屈曲を可能にする。驚くべきことに、本発明の過程の間に、回路基板の屈曲可能な部分の周りの領域におけるこのような柔軟性の材料の適切な配置が、少なくともこの領域においては追加の保護処置が必要でないように、多くの用途のためのセンサの内部構成要素の充分な保護を提供することができることが見出された。従って、センサの屈曲される能力の向上に加えて、本発明はまた、センサの比較的簡単でコスト効率のよい構造を可能にすることができる。
【０００８】
柔軟性の材料という用語は、一般的に、充分に低い不撓性又は剛性の特性を有する任意の材料を参照し、この結果、例えばセンサの手動の取り扱いによって誘発される力のような比較的低い力の外部衝撃による材料の変形を可能にする。本発明の基本的な概念は、伸張する長手方向におけるセンサの所望の屈曲特性が達成されることができ、同時に脆弱な内部センサ構成要素の充分な保護が提供されることができるように、このような材料又はこのような材料の組合せを適用することである。また、本発明の間に、好ましい構成では、回転接合又は回動リンクのような追加的な機械的部品がセンサの屈曲を可能にするために必要とされないので、このような解決策がセンサのコスト効率のよい製造に寄与することができることが見出された。この結果、本発明によれば、回路基板の屈曲可能な部分を取り囲むハウジングの一部は、好ましくは、このような柔軟性の材料のうちの少なくとも１つのみからなる。
【０００９】
この結果、センサのハウジングは、好ましくは、回路基板の屈曲可能な部分を取り囲む領域において少なくとも１つの柔軟性の材料のみからなる。好ましい構成によれば、ハウジングの少なくとも側壁は、実質的に少なくとも１つの柔軟性の材料のみからなる。本発明の過程の間に、長手方向においてそれぞれの屈曲領域に亘って少なくとも１つの柔軟性の材料からなるこのようなハウジングは、ハウジングの側壁が直線方向において延伸するセンサの非屈曲状態に対して、センサが屈曲されることができる比較的大きな屈曲角度の追加的な利点を提示することができることが見出された。この大きな屈曲角度は、ハウジングが、センサの特定の屈曲可能性を可能にするために、回転接合又は回動リンクのような追加的な機械的部品を介して、共に連結されたより剛性又は不撓性の部品を備える場合には実現できないことがある。また、好ましくは、センサの前壁及び／又は後壁は、少なくとも１つの柔軟性の材料を備える。また、より好ましくは、センサの前壁及び／又は後壁は、実質的に少なくとも１つの柔軟性の材料からなる。
【００１０】
本発明によれば、ハウジングの内側の回路基板の有利な構成は、センサの柔軟性に寄与することができる。この目的のために、好ましくは、回路基板は、長手方向においてハウジングの長さの中間を通って延伸する。また、より好ましくは、回路基板は、ハウジングの後端に位置するハウジングの長さの４分の１に及び／又はハウジングの前端に位置するハウジングの長さの４分の１に延伸する。このようにして、好ましくは、回路基板は、センサの容易な屈曲に寄与し得る、長手方向におけるハウジングの長さの大部分に亘って均等に分配される。この結果、回路基板は、好ましくは、ハウジングの後方部分に及び前方部分に延伸する。後方部分及び前方部分は、好ましくは互いに隣接する。好ましい構成によれば、ハウジングの後方部分およびハウジングの前方部分はそれぞれ、ハウジングの長手方向における長さの約半分を構成する。この結果、回路基板の長さは、ハウジングの長手方向における取り囲む側壁の長さの、好ましくは少なくとも半分、より好ましくは少なくとも３分の２に対応する。回路基板の長さは、好ましくは、ハウジングの長手方向に対して実質的に平行に延伸する。
【００１１】
更に、回路基板の屈曲特性は、センサの柔軟性に影響を及ぼすことができる。好ましい構成によれば、回路基板は、中間により剛性の部分によって長手方向において互いから分離された複数の屈曲可能な部分を備える。この結果、回路基板は、好ましくは、回路基板の別個の屈曲可能な部分において横方向に屈曲可能である。そして、検出回路の少なくともより敏感な構成要素は、好ましくは、回路基板のより剛性の部分に設けられる。回路基板の分離された屈曲可能な部分を取り囲む側壁の少なくとも各領域は、好ましくは、実質的に少なくとも１つの柔軟性の材料からなる。
【００１２】
より好ましい構成によれば、回路基板は、長手方向に沿って互いに隣接して連続的に位置付けられた複数の位置において、回路基板が横方向を亘って屈曲可能である長手方向において延伸する連続的な屈曲可能な部分を備える。この目的のために、屈曲可能な部分は、長手方向における回路基板の長さの好ましくは少なくとも半分、より好ましくは少なくとも３分の２の距離に亘って設けられる。最も好ましくは、屈曲可能な部分は、回路基板の全長に亘って長手方向において設けられる。このようにして、センサの柔軟性特性は最大化されることができる。
【００１３】
好ましくは、回路基板は、少なくとも１つの柔軟性の材料から実質的になる。特に、回路基板は、好ましくは、柔軟性のプラスチック基板から形成される。柔軟性のプラスチック基板は、好ましくは、ポリイミド、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、及びポリエステルの少なくとも１つを含む。
【００１４】
また、回路基板の幾何学的特性は、センサの所望の柔軟性に寄与することができる。この目的のために、回路基板は、長手方向に垂直な回路基板の幅の好ましくは少なくとも１．５倍、より好ましくは少なくとも２倍を超える長手方向における長さを有する。更により好ましい回路基板の長さは、回路基板の幅の少なくとも３倍を超える。このようにして、回路基板の横方向に沿った所望の屈曲特性が有利に高められることができ、一方、回路基板の長手方向に亘る望ましくない屈曲が妨げられることができる。
【００１５】
センサの屈曲特性を更に改善するために、少なくとも１つの柔軟性の材料からなる側壁の領域は、長手方向における回路基板の長さの好ましくは少なくとも半分、より好ましくは少なくとも２／３の距離に亘って延伸する。更により好ましくは、少なくとも１つの柔軟性の材料からなる側壁の領域は、少なくとも回路基板の全長に亘って延伸する。側壁は、長手方向における回路基板の長さの好ましくは多くても１／２倍、より好ましくは多くても１／３倍、更により好ましくは多くても１／４倍より小さい長手方向に垂直な高さを有する。このような側壁の比較的小さい高さは、有利には、センサのかなり薄い設計に対応することができ、従って、センサは、より簡単に屈曲されることができる。
【００１６】
好ましい構成によれば、側壁は、特に少なくとも１つの柔軟性の材料からなる側壁の領域において、長手方向に垂直な実質的に矩形の断面を有する。そして、側壁は、好ましくは、ハウジングの高さに沿って延伸する２つの平行な横側壁と、ハウジングの幅に沿って延伸する２つの平行な縦側壁とを備える。好ましくは、長手方向におけるハウジングの長さは、ハウジングの幅及び高さより大きい。このようにして、多くの用途のために充分なセンサの良好な柔軟性が提供されることができる。別の構成によれば、側壁は、実質的に円形の断面を有してもよい。センサの円形の断面は、センサの設置及び／又は取り扱いが実質的に円形の円筒の形状を必要とする用途のために望ましい。また、側壁の他の形状の断面が考えられる。
【００１７】
好ましい実施形態によれば、ハウジングは、長手方向において最大１００ｍｍの全長を有する。この実施形態においては、長手方向に垂直なハウジングの好ましい幅又は直径は、最大５０ｍｍである。この実施形態は、センサの良好な屈曲特性を提供するように見出され、同時に、センサの簡単な取り扱いを可能にする。好ましくは、ハウジングは、実質的に筒形状、特に、長方形又は多角形又は円形の筒形状を有する。
【００１８】
好ましくは、前方部分は、ハウジングの前端において前壁を備える。感知素子は、好ましくは、前方部分の内側の前壁に隣接する。このようにして、特に前壁の前の物体の有利な検出のための感度が、最大化されることができる。
【００１９】
好ましくは、近接センサは、伝送ケーブルを更に備える。伝送ケーブルは、好ましくは、ハウジングの内側の検出回路に接続され、ハウジングの後方部分をハウジングの外部に向かって通る。このようにして、検出回路によって発生された測定信号は、伝送ケーブルによって送信されることができる。好ましくは、伝送ケーブルは、ハウジングの後端を通る。このようにハウジングの後端において出ていく伝送ケーブルを設けることは、伝送ケーブルが側壁における屈曲の間に移動の自由を妨げないので、長手方向における側壁に沿ったセンサの屈曲特性の観点において特に有利である。後方部分は、好ましくは、ハウジングの後端において後壁を備える。伝送ケーブルは、好ましくは、後壁を通る。
【００２０】
好ましくは、側壁は、少なくとも１つの柔軟性の材料からなる、少なくとも側壁の領域において、回路基板及び検出回路を取り囲む体積を実質的に充填する。これは、センサの改善された屈曲特性に寄与し得るだけでなく、ハウジングの内側の構成要素の保護の改善にも寄与し得る。特に、このようにして提供される適切な柔軟性の材料によって、汚染、外部衝撃、及び熱に対する保護が提供され得る。
【００２１】
好ましくは、側壁の少なくとも１つの柔軟性の材料は、少なくとも１つの成形材料によって提供される。好ましくは、少なくとも１つの成形材料は、回路基板及びその上に設けられた検出回路に直接塗布される。このようにして、回路基板及び検出回路は、好ましくは、少なくとも回路基板の屈曲可能な部分を取り囲む側壁の領域において、成形材料によって被包される。好ましい構成によれば、成形材料の少なくとも１つは、有機材料、より好ましくはポリマー、特に熱可塑性プラスチック及び／又はエラストマー、特にポリウレタン（ＰＵＲ）から形成される。別の好ましい構成によれば、成形材料の少なくとも１つは、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）から形成される。これらの材料は、所望の屈曲特性を提供することができ、また、外部衝撃、熱、及び粒子汚染のような有害な影響に対する回路基板及び検出回路の良好な保護を提供することができる。
【００２２】
更に別の好ましい構成によれば、多くの成形材料が、少なくとも回路基板の屈曲可能な領域の周りに互いの上に塗布される。好ましくは、例えばＰＵＲを含む成形のような内側成形が回路基板に直接塗布されて提供され、例えばＴＰＥを含む成形のような外側成形が内側成形を取り囲んで提供される。この結果、この構成においては、ハウジングは、好ましくは、回路基板が埋め込まれた内側成形材料と、内側成形材料のための外側カバーを提供する外側成形材料とを含む多くの成形の組み合わせによって提供される。ハウジングの外部カバーの成形材料は、好ましくは、回路基板が包囲される内側成形の成形材料とは異なる材料から選択される。このようにして、追加的な材料特性が、ハウジングの内側の検出回路及び回路基板の高度な保護の主な原因となるように、有利に組み合わされることができる。
【００２３】
少なくとも１つの成形材料は、検出回路の構成要素が設けられる回路基板の表面の上に、好ましくは少なくとも０．５ｍｍ、より好ましくは少なくとも１ｍｍの厚さを有する。少なくとも１つの成形材料は、検出回路の構成要素が設けられていない回路基板の表面の上に、少なくとも少なくとも０．２ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．５ｍｍの厚さを有する。このようにして、多くの目的のために充分な、有害な外部影響に対するセンサの保護が提供されることができる。少なくとも１つの成形材料は、特に検出回路の構成要素が設けられる回路基板の表面の上に、及び／又は検出回路の構成要素が設けられていない回路基板の表面の上に、好ましくは最大１０ｍｍ、より好ましくは最大５ｍｍの厚さを有する。このようにして、センサの充分な柔軟性が提供されることができる。
【００２４】
屈曲角度は、側壁の一部が、側壁が特にハウジングの後方部分及び前方部分に沿って長手方向に直線的に延伸する、側壁の非屈曲状態での側壁のこの一部の位置に対して偏向可能である角度として画定される。側壁の偏向可能な一部は、ハウジングの後方部分及び／又は前方部分の一部を参照してもよい。特に、屈曲角度は、回路基板の屈曲可能な部分の周りの領域において側壁が屈曲されることができる角度として画定される。この結果、屈曲角度は、ハウジングの側壁が直線的に、すなわち、長手方向における、特にハウジングの後方部分及び前方部分に沿った直線に実質的に沿って延伸する、センサの非屈曲状態では０°である。この領域内の側壁の屈曲の間に、０°より大きい屈曲角度が好ましくは設けられ、屈曲角度は、センサの非屈曲状態での側壁の一部の位置からの側壁のこの一部の角度偏位に対応する。側壁は、好ましくは少なくとも３０°、より好ましくは６０°の屈曲角度で屈曲可能なように構成される。
【００２５】
好ましくは、少なくとも１つの成形材料は、ハウジングの前壁が成形材料によって提供されるようにハウジングの前端を覆う。これによって、ハウジングの内側の様々な構成要素の被包が強化され、従って、保護が向上される。よって、少なくとも１つの成形材料は、好ましくは、ハウジングの後壁が成形材料によって提供されるようにハウジングの後端を覆う。特に、ハウジングを通る伝送ケーブルの通路は、好ましくは、少なくとも１つの成形構成要素によって取り囲まれる。
【００２６】
好ましくは、少なくとも１つの成形材料は、長手方向において少なくとも回路基板の全長に亘って設けられる。好ましくは、少なくとも１つの成形材料は、長手方向に垂直な方向において少なくとも回路基板の全幅に亘って設けられる。より好ましくは、少なくとも１つの成形材料は、内側の回路基板を確実に被包するために、長手方向において及び／又は長手方向に垂直な方向において回路基板から突出する。好ましい構成によれば、ハウジングは、少なくとも１つの柔軟性の材料、特に少なくとも１つの成形材料のみからなる。
【００２７】
ハウジングの前方部分及び前方部分の内側に位置する感知素子は、好ましくは、感知素子が前方部分を通って物体と相互作用するように適合されるように構成される。第１の好ましい構成によれば、感知素子は、少なくとも前方部分の前壁を通って物体と相互作用するように適合される。第２の好ましい構成によれば、感知素子は、少なくとも前方部分内の側壁を通って物体と相互作用するように適合される。
【００２８】
一般的に、感知素子は、ハウジングの前方部分を通って物体の近接の検出を可能にする任意の技術的手段によって提供されてもよい。第１の好ましい構成によれば、感知素子は磁場を発生するように構成されて、外部物体によって誘起されたこの磁場の変動が検出されることができる。例えば、感知素子はコイルによって提供されてもよい。第２の好ましい構成によれば、外部物体によって引き起こされる放出波の変動を検出するために、感知素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光学的放出源によって提供される。感知素子が発光源である好ましい実施形態においては、前方部分は、好ましくは開口部及び／又は光透過窓を備える。光透過窓は、特にガラス、セラミック、又は合成材料から形成されるレンズ及び／又はプレートによって提供されてもよい。
【００２９】
本発明は、本発明の更なる特性及び利点を示す図面を参照して、好ましい実施形態によって、以下により詳細に説明される。好ましい実施形態の以下の説明は、より一般的に上記で説明され、特許請求の範囲によってのみ画定される本発明の範囲の限定として意図されていない。図面、発明の詳細な説明、及び特許請求の範囲は、当業者がまた別々に考え、更に適切に組み合わせて使用し得る、多くの特徴を組み合わせて含む。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による近接センサの斜視図である。
【図２】図１に示される近接センサの斜視図であって、ハウジングは、センサの内部構成部分が見えるように透明な態様で示される。
【図３】図１及び図２に示される近接センサの長手方向の断面図である。
【図４】図１〜図３に示される近接センサの側面図であって、近接センサは屈曲されている。
【図５】図４に示されるような屈曲状態の斜視図であって、ハウジングは、センサの内部構成部分が見えるように透明な態様で示される。
【図６】図４及び図５にも示されるような屈曲状態の近接センサの長手方向の断面図である。
【図７】図１〜図６に示される近接センサにおいて適用されることができる第１の構成による回路基板の斜視図である。
【図８】図１〜図６に示される近接センサにおいて適用されることができる第２の構成による回路基板の斜視図である。
【図９】図１〜図６に示される近接センサにおいて適用されることができる第３の構成による回路基板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１〜図３に描写されるように、近接センサ１は、感知部２と、検出部３と、伝送ケーブル４と、ハウジング５とを備える。感知部２は、感知素子１１を備える。検出部３は、回路基板１５に設けられた検出回路１３を備える。回路基板１５の検出回路１３は、感知素子１１から検出信号を受信し、それを伝送ケーブル４によって設けられた信号出力部に供給されることができる有用な測定信号に変換するために、感知素子１１に電気的に接続される。
【００３２】
ハウジング５は、前方部分２１と、後方部分２３とを備える。前方部分２１の中に、感知素子１１が挿入される。前方部分２１は、ハウジング５の前端５５を構成する前壁２５を備える。感知素子１１の前側は実質的に前壁２５の内側表面に隣接する。感知素子１１は、前方部分２１の外側、特に前壁２５の前に位置する物体と相互作用するように適合される。この結果、感知素子１１によって放出された場及び／又は放射線は、前方部分２１を通って、例えば前壁２５を通って送信されることができる。ハウジング５の後方部分２３は、その後端５６に位置する後壁３１を備える。後壁３１は、ケーブル４がハウジング５の内側空間から外部に通る開口３２を有する。開口３２は、後壁３１の中央に配置される。この結果、検出回路によって生成された測定信号は、伝送ケーブル４を通ってハウジング５から導出されることができる。
【００３３】
長手方向２７は、後端５６から前端２５に向かって指すハウジング５の延伸する方向として画定される。ケーブル４、回路基板１５、及び感知素子１１は、ハウジング５の長手方向２７において連続して配置される。ハウジング５の長さは、長手方向２７におけるハウジング５の全寸法として画定される。前方部分２１及び後方部分２３はそれぞれ、ハウジング５の長さの半分を構成する。長手方向２７に垂直な２つの残りの方向は、縦方向及び横方向を画定する。ハウジング５の幅は、この縦方向におけるハウジング５の全寸法として画定される。ハウジング５の高さは、この横方向におけるハウジング５の全寸法として画定される。ハウジング５は、縦方向に延伸する対向する縦側壁２８Ａ、２８Ｂを備える。ハウジング５は、横方向に延伸する対向する横側壁２９Ａ、２９Ｂを備える。側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂは、ハウジング５の後端５６から前端５５に長手方向２７に延伸する。側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂは、回路基板１５を取り囲む。
【００３４】
ハウジング５は、成形材料１７によって提供される。成形材料１７は、検出部２及び感知部３の周りに直接塗布される。この結果、検出回路１３、回路基板１５、及び感知素子１１は成形材料１７の中に埋め込まれて、ハウジング５を構成する成形材料１７によって完全に包囲される。この結果、ハウジング５の側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂは、回路基板１５、検出回路１３、及び感知素子１１を取り囲む体積を完全に充填する。この結果、ハウジング５は、成形材料１７によって提供される柔軟性の材料のみからなる。
【００３５】
成形材料１７は、回路基板１５の周りに柔軟性のハウジング５を提供する第１の目的を有する。成形材料１７は、回路基板１５に設けられた検出回路１３を汚染から保護する第２の目的を有し、また、回路基板１５の表面に検出回路１３を追加的に固定するために有用であってもよい。成形材料１７は、検出回路１３を機械的衝撃から保護する第３の目的を有する。特に、機械的衝撃は、回路基板１５の対応する屈曲を導くハウジング５の屈曲によって引き起こされる可能性がある。このような屈曲に起因する検出回路の損傷を回避するために、成形材料１７は、屈曲の間及び屈曲の後に提供される、検出回路１５及び検出回路１３の安定化及び固定具を提供する。また、成形材料１７は、検出回路の耐熱性及び／又は耐水性を提供する追加的な目的を有してもよい。
【００３６】
回路基板１５は、柔軟性の回路基板によって提供される。柔軟性の回路基板１５は、柔軟性のプラスチック基板から形成される。回路基板１５は、回路基板１５の縦方向における幅を超える、長手方向２７における長さを有する。長さは、幅の４倍を超える。このようにして、回路基板１５の長さの伸張に亘る屈曲と比較して、回路基板１５の幅の伸張に亘る屈曲が容易になる。
【００３７】
回路基板１５は、長手方向２７において、ハウジング５の後方部分２３から前方部分２１にハウジング５の長さの中間を通って延伸する。感知素子１１は、ハウジング５の長手方向２７において回路基板１５の前に配置される。別の実施形態によれば、感知素子１１の少なくとも後方部分が、回路基板１５に配置されてもよい。別の実施形態によれば、ハウジング５の長手方向２７における感知素子１１の全長が、回路基板１５に配置されてもよい。
【００３８】
回路基板１５は、実質的にハウジング５の高さの中間に配置される。図１〜図６に示される実施形態においては、回路基板１５の上面には、検出回路１３の構成要素が設けられる。回路基板１５の底面には、このような構成要素は設けられない。図面に示していない別の実施形態によれば、検出回路１３の構成要素は、回路基板１５の底面及び／又は回路基板１５の上面に設けられる。ハウジング５の縦側壁２８Ａ、２８Ｂは、検出回路１３が設けられる回路基板１５の表面の上に厚さを有し、その厚さは、回路基板１５及び検出回路１３を充分に保護するように選択される。ハウジング５の縦側壁２８Ａ、２８Ｂは、検出回路１３の構成要素が設けられていない回路基板１５の表面の下に厚さを有し、その厚さは、回路基板１５を充分に保護するように選択される。
【００３９】
検出回路１３が設けられる回路基板１５の屈曲可能な表面は、ハウジング５の長手方向及び縦方向に延伸する。回路基板１５の幅は、ハウジング５の縦方向におけるその全寸法として画定され、ハウジング５の幅より小さい。回路基板１５は、ハウジング５の縦方向においてハウジング５の内側に実質的に中央に位置付けられる。この結果、回路基板１５は、ハウジング５の横側壁２９Ａ、２９Ｂの内側表面から離間される。ハウジング５の側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂからの回路基板１５の間隔は、回路基板１５、及びその上に配置された検出回路１３をハウジング５における外部の機械的衝撃に対して保護する。
【００４０】
更に、伝送ケーブル４の一部は、ハウジング５の後方部分２３に設けられる。回路基板１５は、少なくとも部分的に、ハウジング５の長手方向２７における伝送ケーブル４の前に配置される。伝送ケーブル４は、回路基板１５の検出回路１３に電気的に接続される。電気的接続は、回路基板１５において提供されてもよいし、更に回路基板１５から離間して配置されてもよい。
【００４１】
図４〜図６は、近接センサ１が長手方向２７に対して横方向を通って、又は横方向に亘って屈曲された屈曲状態の近接センサ１を描写する。屈曲状態においては、ハウジング５の柔軟性の回路基板１５及び側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂは、柔軟性の回路基板１５及び側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂが近接センサ１の非屈曲状態において延伸する直線方向２７に延伸する、図１〜図３に示される近接センサ１の非屈曲状態と比較して、長手方向２７に沿った曲線を辿る湾曲した形状を有するように変形される。ハウジング５の柔軟性の回路基板１５及び側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂを、２つの正反対の方向に様々な角度で長手方向２７において連続的に横方向に屈曲することができるため、前方部分２１の外側の監視される物体の近傍に、近接センサ１を位置決めするための高い適合性が提供されることができる。
【００４２】
これは、多様な用途のための近接センサ１の幾何学的配置を非常に容易にすることができ、また、新たな用途領域を切り開く。実施例は、感知素子１１の所望の向きが維持されることができるように、ハウジング５の延伸する方向２７に対する任意の横方向におけるロボットシステムの連続的な移動が相殺されることができる、ロボットシステムにおける近接センサ１の可能な用途である。特に、近接センサ１は、ロボットハンドの指に取り付けられてもよく、又は一体化されてもよい。近接センサ１の上で説明された柔軟性は、人間の指の自然な動きを模倣することに特に適しており、従って、このような人間の指が複製されるロボット対応物の一体化された構成要素としてまた使用されることができる。
【００４３】
屈曲角度βは、ハウジング５の前方部分２１における側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂの一部が、特に前方部分２１及び後方部分２３を含む全てのハウジング５の側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂが長手方向２７に直線的に延伸する、センサ１の非屈曲状態での前方部分２１における側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂのこの一部の位置に対して偏向可能である角度として画定される。図１〜図３に示されるセンサ１の非屈曲状態においては、屈曲角度は０°である。図４〜図６に示されるセンサ１の屈曲状態においては、屈曲角度βは９０°である。この結果、センサ１の好ましい実施形態においては、側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂは、少なくとも９０°の屈曲角度βで屈曲可能であるように構成される。
【００４４】
図７〜図９は、図１〜図６に示される回路基板１５の代わりに近接センサ１に実装されることができる屈曲可能な回路基板１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの様々な実施形態を描写する。図７に示される回路基板１５Ａは、柔軟性のプラスチック基板６１から形成される。基板６１は、プレートの形状を有する。従って、柔軟性の回路基板１５Ａは、検出回路１３が設けられた表面６２の各部分において実質的に屈曲可能である。この結果、回路基板１５Ａの全長が、屈曲可能な部分を構成する。柔軟性の回路基板１５Ａは、長手方向２７における全表面に亘って、例えば、柔軟性の回路基板１５Ａの長手方向の部分が近接センサ１の屈曲状態においてハウジング５の延伸する長手方向２７の曲線を辿る形状で、実質的に連続的に屈曲されることができる。
【００４５】
図８に示される回路基板１５Ｂは、剛性材料から形成された４つのプレート形状の部品７１、７２、７３、７４を備える。検出回路１３は、少なくとも１つ又は幾つかの剛性部品７１〜７４の表面７８に設けられる。剛性部品７１〜７４は、連続して配置される。各２つの隣接する剛性部品７１〜７４は、金属接続片７５、７６、７７を介して相互接続される。接続片７５〜７７は、２つの隣接する剛性部品７１〜７４の間において延伸する横方向に沿って屈曲されることができるように柔軟性がある。接続片７５〜７７はそれぞれ、回路基板１５Ｂの屈曲可能な部分を構成する。この結果、センサ１が屈曲状態にある場合には、図４〜図６に示されるように、柔軟性の接続片７５〜７７は、ハウジング５の長手方向２７の方向において屈曲される。
【００４６】
図９に示される回路基板１５Ｃは、表面８８に設けられた検出回路１３を有する剛性材料から形成された３つのプレート形状の部品８１、８２、８３を備える。剛性部品８１〜８３は、連続して配置され、柔軟性の合成接続片８５、８６を介して対をなして相互接続される。接続片８５、８６はそれぞれ、回路基板１５Ｃの屈曲可能な部分を構成する。この結果、センサ１が屈曲状態である場合には、図４〜図６に示されるように、柔軟性の接続片８５、８６は、ハウジング５の長手方向２７の方向において屈曲される。
【００４７】
上で説明された回路基板１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃが回路基板１５の代わりに近接センサ１において適用される場合には、少なくとも回路基板の屈曲可能な部分を取り囲むハウジング５の各領域は、センサ１がこれらの屈曲可能な部分の各々において屈曲可能であるように、柔軟性の材料、特に上で説明された成形材料から好ましくはなる。また、好ましい実施形態によれば、屈曲可能な部分によって相互接続された回路基板１５Ｂ及び１５Ｃのより剛性の部品は、汚染及び機械的衝撃に対してこれらの部品を保護するために、成形材料によって取り囲まれる。更に、回路基板１５Ｂ及び１５Ｃのより剛性の部品を取り囲むハウジング５の領域は、センサ１の屈曲の間の回路基板１５Ｂ及び１５Ｃの剛性の部品の更なる保護を提供し、破壊を回避するために、剛性の外殻のような追加的な機構を更に含んでもよい。
【００４８】
先の説明から、本発明による近接センサの多くの変更が、特許請求の範囲によってのみ画定される本発明の保護の範囲を逸脱することなく、当業者には明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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