(57)【要約】【課題】不感帯域のない、いずれの箇所でも接触を検知することのできる接触検知センサを提供することを目的とする。【解決手段】接触検知センサは、第一導電シート１１と、第一導電シート１１の片面に積層し、且つ、厚み方向に貫通した開口１７を有する第一絶縁スペーサ１５と、第一絶縁スペーサ１５に対して第一導電シート１１に接する面と反対側の面に積層した第二導電シート１４ａと、第一導電シート１１の他面に積層し、且つ、厚み方向に貫通した開口１９を有する第二絶縁スペーサ１６と、第二絶縁スペーサ１６に対して第一導電シート１１に接する面と反対側の面に積層した第三導電シート１４ｂと、を備え、第一絶縁スペーサ１５を構成する絶縁片１８は、開口１９と導電シートの積層方向に重なり、第二絶縁スペーサ１６を構成する絶縁片２０は、開口１７と導電シートの積層方向に重なる構成である。【選択図】図１
2012109100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電シートと、
前記第一導電シートの一面に積層されると共に、厚み方向に貫通した開口を有する第一絶縁スペーサと、
前記第一導電シートに接する面と反対側の前記第一絶縁スペーサの面に積層された第二導電シートと、
前記第一導電シートの他面に積層されると共に、厚み方向に貫通した開口を有する第二絶縁スペーサと、
前記第一導電シートに接する面と反対側の前記第二絶縁スペーサの面に積層した第三導電シートと、を備え、
前記第二導電シートと前記第三導電シートは電気的に接続され、
前記第一絶縁スペーサを構成する絶縁片は、前記第二導電シートおよび前記第一導電シートの積層方向において、前記第二絶縁スペーサの開口と重なり、
前記第二絶縁スペーサを構成する絶縁片は、前記第一導電シートおよび前記第三導電シートの積層方向において、前記第一絶縁スペーサの開口と重なる
接触検知センサ。
【請求項２】
前記第二導電シートと前記第三導電シートは、１枚の導電シートを折り曲げた折曲導電シートから構成される
請求項１に記載の接触検知センサ。
【請求項３】
前記開口の面積は、積層方向において重なる前記絶縁片の面積より大きい
請求項１または２に記載の接触検知センサ。
【請求項４】
前記第一絶縁スペーサと前記第二絶縁スペーサには、前記開口と前記絶縁片とが交互に格子状に配置されている
請求項１から３のいずれか１項に記載の接触検知センサ。
【請求項５】
前記開口および前記絶縁片が方形である
請求項１から４のいずれか１項に記載の接触検知センサ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の接触検知センサを筐体の表面に装着した可動部。
【請求項７】
請求項６に記載の可動部を有するベッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、何かの物体に触れたことを検知する接触検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
病院施設、介護施設等で利用される介護用ベッドは、被介護者が横たわる床部を傾けるための駆動部を有する。また、工場等で利用される産業用ロボットは、作業者と協力して組み立て作業等を行うために、アームを動かす駆動部を有する。介護用ベッド、産業用ロボット以外においても、駆動部を備え、アーム、床部等の可動部材を動かす駆動装置が存在する。
【０００３】
このような駆動装置において、可動部材の可動範囲に人が入って来た際、可動部材が人に当たってしまうことがある。安全の確保のためには、このように可動部材が人に接触した際、即座に可動部材を停止しなければならない。
【０００４】
従来より、産業用ロボットの外周側面に板状の接触検知センサを取り付け、何かが接触検知センサに触れると、産業用ロボットのアームを停止する接触検知センサが提案されている。
【０００５】
図８は、従来の接触検知センサ１の斜視図である。接触検知センサ１は、多数の孔２を有する絶縁スペーサ３と、絶縁スペーサ３を介し導電面を向かい合わせて配置された２枚の導電シート４、５と、導電シート４を覆う絶縁体の柔軟シート６とを有する。
【０００６】
また、導電シート４、５の両端には、導線７、８が接続されている。導線７、８は、電流の検知回路を通じて直流電源と接続される。このような構成により、柔軟シート６に触れると電流が変化するため、検知回路は接触検知センサ１で接触が発したことを検知する。
【０００７】
図９は、接触検知センサの接触時の断面図であり、図９を用いて接触検知センサ１の接触検知の動作について詳細を説明する。
【０００８】
接触検知センサ１は、産業用ロボットの絶縁性の側面９に取り付けられている。そして、接触検知センサ１に対して何か物が触れると、柔軟シート６の上から押圧力Ｆが作用する。そして、柔軟シート６と、導電シート４は、この押圧力Ｆによって変形し、孔２の内側へ入り込む。そして、導電シート４は、導電シート５に密着する。その結果、導線７、８は短絡し、電流が変化する。変化した電流より、検知回路は接触検知センサ１の接触の有無を判定する。
【０００９】
このような接触検知センサ１を用いることで、広い範囲で外部からの接触を検知することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１０２７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の接触検知センサ１は、絶縁スペーサ３の開口（孔２）以外の箇所に接触が発生した場合、導電シート４、５の間に絶縁スペーサ３が存在するので、導電シート４、５は短絡することはない。つまり、従来の接触検知センサ１は、外部の接触を検知することのできない不感帯領域（開口以外の箇所）を有することが課題である。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、不感帯領域の影響を小さくした状態で、接触を検知することのできる接触検知センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、第一導電シートと、前記第一導電シートの一面に積層されると共に、厚み方向に貫通した開口を有する第一絶縁スペーサと、前記第一導電シートに接する面と反対側の前記第一絶縁スペーサの面に積層された第二導電シートと、前記第一導電シートの他面に積層されると共に、厚み方向に貫通した開口を有する第二絶縁スペーサと、前記第一導電シートに接する面と反対側の前記第二絶縁スペーサの面に積層した第三導電シートと、を備え、前記第二導電シートと前記第三導電シートは電気的に接続され、前記第一絶縁スペーサを構成する絶縁片は、前記第二導電シートおよび前記第一導電シートの積層方向において、前記第二絶縁スペーサの開口と重なり、前記第二絶縁スペーサを構成する絶縁片は、前記第一導電シートおよび前記第三導電シートの積層方向において、前記第一絶縁スペーサの開口と重なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、不感帯領域の影響を小さくした状態で、接触を検知することのできる接触検知センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における接触検知センサを示す図であり、（ａ）斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ´線断面図
【図２】本実施の形態１における絶縁スペーサを固着した第一導電シートを示す図であり、（ａ）平面図、（ｂ）部分平面図
【図３】本実施の形態１における接触時の接触検知センサの断面図であり、（ａ）絶縁片上に物体が接触した時の断面図、（ｂ）開口に物体が接触した時の断面図、
【図４】本発明の実施の形態２における絶縁スペーサを固着した第一導電シートの平面図
【図５】本発明の実施の形態３における絶縁スペーサを固着した第一導電シートの平面図
【図６】本発明の実施の形態４における介護用ベッドの斜視図
【図７】本実施の形態４における介護用ベッドの背ボトムの背面図
【図８】従来の接触検知センサの斜視図
【図９】従来の接触検知センサの接触時の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。
【００１７】
（実施の形態１）
図１（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態１における接触検知センサ１０を示す図である。図１（ａ）は、接触検知センサ１０の斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線切断面図である。
【００１８】
図１（ａ）（ｂ）に示すように、接触検知センサ１０は、導電シートを折り曲げた折曲導電シート１４の間に積層体を介在したものである。この積層体は、第一絶縁スペーサ１５、第一導電シート１１および第二絶縁スペーサ１６を積層したものである。
【００１９】
なお、折曲導電シート１４は、第二導電シート１４ａと、第三導電シート１４ｂと、これらをつなぐ折り曲げ部と、から構成されている。ここで、第二導電シート１４ａは、第一導電シート１１に対して第一絶縁スペーサ１５側の導電シートである。また、第三導電シート１４ｂは、第一導電シート１１に対して第二絶縁スペーサ１６側の導電シートである。
【００２０】
構成を詳細に説明すると、接触検知センサ１０は、第一導電シート１１と、第一導電シート１１の片面に設けた第一絶縁スペーサ１５と、第一絶縁スペーサ１５に対して第一導電シート１１に接する面と反対側の面に配置された第二導電シート１４ａと、第一導電シート１１の他面に積層した第二絶縁スペーサ１６と、第二絶縁スペーサ１６に対して第一導電シート１１に接する面と反対側の面に積層した第三導電シート１４ｂと、を有する。
【００２１】
第一絶縁スペーサ１５は、厚み方向に突き抜けた開口１７を有する。また、第二絶縁スペーサ１６は、厚み方向に突き抜けた開口１９を有する。
【００２２】
なお、第一導電シート１１、第二導電シート１４ａおよび第三導電シート１４ｂは、導電布である。導電布は、有機繊維の表面に極めて薄い金属めっきした織物であり優れた柔軟性を有する。なお、本実施の形態１では、導電布として、厚さが０．０９ｍｍ、抵抗が０．０５Ω／ｓｑ、材料は銅を含浸したＰＥＴ織物である導電布を使用した。また絶縁スペーサ１５，１６として、セル範囲が７０個／２５ｍｍ以上であり、伸び率が２００％以上であり、引っ張り強さが１．５ｋｇｆ／ｃｍ２であるウレタンスポンジを使用した。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、第一絶縁スペーサ１５を構成する絶縁片１８は、導電布を上から見た時に、第二絶縁スペーサ１６の開口１９と重なる場所に位置する。また、第二絶縁スペーサ１６を構成する絶縁片２０は、導電布を上から見た時に、第一絶縁スペーサ１５の開口１７と重なる場所に位置する。
【００２４】
接触検知センサ１０は、何れかの物体が第二導電シート１４ａに接触して厚み方向に押圧力が加わると、第二導電シート１４ａと第一導電シート１１とが短絡するか、または、第三導電シート１４ｂと第一導電シート１１とが短絡する。その時、接触検知センサ１０の第三導電シート１４ｂと第一導電シート１１に接続した接触検知回路２１が、短絡したことによって生ずる電流や抵抗の変化を検知することで、接触検知センサ１０の接触の有無を判定することができる。
【００２５】
次に、第一絶縁スペーサ１５の絶縁片１８と第二絶縁スペーサ１６の絶縁片２０との配置関係について、詳細に説明する。
【００２６】
図２（ａ）（ｂ）は、本実施の形態１における絶縁スペーサを固着した第一導電シート１１を示す図である。図２（ａ）は第一導電シート１１の平面図であり、図２（ｂ）は第一導電シート１１の部分平面図である。
【００２７】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、第一導電シート１１の上面には複数の絶縁片１８が貼り付けられ、下面には複数の絶縁片２０が貼り付けられている。
【００２８】
そして、第一絶縁スペーサ１５は、複数の絶縁片１８を均等な間隔を開けて第一導電シート１１に貼り付けることで、隣り合う絶縁片１８の間に開口１７を形成する。また、開口１７の存在する領域の反対面は、絶縁片２０の領域になる。そして、絶縁片２０は開口１７に含まれる大きさである。
【００２９】
同様に、第二絶縁スペーサ１６は、隣り合う絶縁片２０を均等な間隔を開けて第一導電シート１１に貼り付けることで、隣り合う絶縁片２０の間に開口１９（図１（ｂ）に示す）を形成する。また、第一導電シート１１において、開口１９の存在する領域の反対面は、絶縁片１８の領域になる。そして、絶縁片１８は、開口１９に含まれる大きさである。
【００３０】
接触検知センサ１０全体の感度を均一にするためには、開口１７、１９と絶縁片１８，２０の大きさは同じであることが望ましい。しかし絶縁片１８，２０の位置が少しずれた場合に、開口１７と絶縁片２０（または、開口１９と絶縁片１８）が重なり、不感帯領域ができる。そのため不感帯領域を作らないために、開口１７、１９の面積は絶縁片１８、２０の面積よりも大きくする必要がある。均一性を大きく損なわないために、開口１７、１９は、絶縁片１８、２０に対して１〜４ｍｍ程度、面積が大きい方が望ましい。
【００３１】
またセンサ全体での感度を均一に近づけるために、絶縁片１８，２０は、同じ大きさ（面積）の正方形である。ここで接触検知センサ１０の全体で検知感度を均一にするためには、なるべく絶縁片１８，２０の大きさ（面積）が小さい方が望ましい。しかしながら、絶縁片１８，２０の大きさが小さすぎると、構造が複雑になり、接触検知センサ１０の生産性が低下する可能性がある。
【００３２】
また、絶縁片１８，２０の大きさ（面積）と厚さによって検知感度が大きく変わる可能性がある。本実施の形態１では、人との接触を確実に検知するために、絶縁片１８，２０の大きさは８ｍｍの正方形とし、開口１７，１９の大きさは１０ｍｍの正方形とした。また、絶縁片１８，２０（開口１７，１９）の厚さは、２〜３ｍｍ程度とした。
【００３３】
次に、接触検知センサに接触が発生した時の接触検知センサの動作を詳細に説明する。
【００３４】
図３（ａ）（ｂ）は、本実施の形態１における接触時の接触検知センサ１０の断面図である。図３（ａ）は絶縁片１８上に物体が接触した時の断面図である。図３（ｂ）は開口１７上に物体が接触した時の断面図である。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、接触検知センサ１０において、第二導電シート１４ａを介して絶縁片１８の箇所に外部から押圧力Ｆが加わると、絶縁片１８が第一導電シート１１を積層方向に押し込む。そして、第一導電シート１１は、開口１９を通り、第三導電シート１４ｂと短絡する。
【００３６】
また、図３（ｂ）に示すように、第二導電シート１４ａを介して開口１７の箇所に外部から押圧力Ｆが加わると、第二導電シート１４ａは、開口１７を通り、第一導電シート１１と短絡する。よって、絶縁片１８のある箇所で接触が発生しても、絶縁片１８が不感帯領域となることなく、いずれの箇所でも接触を検知することができる。
【００３７】
なお、第二導電シート１４ａと第三導電シート１４ｂとを、別体の導電シートより形成し、第二導電シート１４ａと第三導電シート１４ｂとを導線等で電気的に接続してもよい。
【００３８】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における絶縁スペーサを固着した第一導電シート３０の平面図である。図４は、接触検知センサより第二導電シート１４ａおよび第三導電シート１４ｂを外した状態でもある。本実施の形態２は、前述の実施の形態１の第一導電シート１１に代えて第一導電シート３０を用いたものである。
【００３９】
図４に示すように、第一絶縁スペーサを構成する複数の絶縁片３１は、円形状である。同様に、第二絶縁スペーサを構成する複数の絶縁片３２は、円形状である。接触検知センサは、絶縁片３１、３２が円形状であっても、不感帯領域の影響が小さい接触検知センサを提供することができる。
【００４０】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における絶縁スペーサを固着した第一導電シート４０の平面図である。図５は、接触検知センサより第二導電シート１４ａおよび第三導電シート１４ｂを外した状態でもある。本実施の形態３は、前述の実施の形態１の第一導電シート１１に替えて第一導電シート４０を用いたものである。
【００４１】
図５に示すように、第一絶縁スペーサを構成する複数の絶縁片３３は、円形状である。第二絶縁スペーサを構成する１枚の絶縁片３４は、絶縁片３３より大きな複数の円形状の開口３５を有する。そして、絶縁片３３は、開口３５と導電シートの積層方向に重なる。
【００４２】
また、絶縁片３４は、第一絶縁スペーサの開口と、導電シートの積層方向に重なる。なお、本実施の形態３での第一絶縁スペーサの開口とは、第一導電シート１１と第二導電シート１４ａの間で、絶縁片３３が存在しない空間部である。
【００４３】
接触検知センサは、絶縁片３４の中に開口３５を有する絶縁スペーサであっても、不感帯領域の影響が小さい接触検知センサを提供することができる。
【００４４】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における介護用ベッド６１の斜視図であり、図７は、本実施の形態４における介護用ベッド６１の背ボトムの背面図である。
【００４５】
図６、図７に示すように介護用ベッド６１は、接触検知センサ１０を筐体の表面に装着した構成である。
【００４６】
介護用ベッド６１は、被介護者が横たわるマット６２と、マット６２を支えるボトム部６３と、ボトム部６３の一部である背ボトム６３ａの傾きを変える駆動部（図示せず）と、駆動部の制御を行う制御部６４と、ボトム部６３を下方で支えるベッドフレーム６５を有する。
【００４７】
介護用ベッド６１は、例えば、制御部６４に接続したリモコン（図示せず）を操作することで、背ボトム６３ａを動かしてマット６２の背上げおよび背下げを行なうことができる。例えば、食事を行なう場合、介護者は、図６に示すように背ボトム６３ａを起して（背上げして）、介護用ベッド６１を背上げ状態とすることができる。また、寝る場合、背ボトム６３ａを倒して（背下げして）、マット６２に傾きのないフラット状態（背下げ状態）とすることができる。
【００４８】
しかし、従来の介護用ベッドでは、背ボトムを背下げしてフラット状態に変形させる場合は、背ボトムとベッドフレームとの間に、何かを挟み込む可能性がある。具体的には、被介護者や介護者が付近にいる状態で背ボトムが動くため、被介護者や介護者の指や手が、背ボトムとベッドフレームとの間に入りこんでしまい、挟み込んでしまう可能性がある。
【００４９】
それに対し、本実施の形態４の介護用ベッド６１は、背ボトム６３ａの背面の表面に接触検知センサ１０を装着している。この接触検知センサ１０を用いることで、背ボトム６３ａの背面に人体が接触したことを検知することができる。接触検知センサ１０が人体の接触を検知すると、接触検知センサ１０の短絡を制御部６４が検知して、制御部６４は駆動部の動作を停止する。
【００５０】
よって、本実施の形態４の介護用ベッド６１は、人体の一部が背ボトム６３ａとベッドフレーム６５との間に入っても、接触検知センサ１０が人体の接触を検知して、駆動部を停止するので、安全性が高い。
【００５１】
なお、介護用ベッド６１は、可動部の一例として説明したが、可動部としては、アーム部を動かす産業用ロボット等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明にかかる接触検知センサは、いずれの箇所でも物体が接触したことを検知するので、人に近い場所で作動する病院、介護施設等の可動部に有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    接触検知センサ
１１，３０，４０  第一導電シート
１４    折曲導電シート
１４ａ  第二導電シート
１４ｂ  第三導電シート
１５    第一絶縁スペーサ
１６    第二絶縁スペーサ
１７，１９，３５  開口
１８，２０，３１，３２，３３，３４  絶縁片
２１    接触検知回路
６１    介護用ベッド
６２    マット
６３    ボトム部
６３ａ  背ボトム
６４    制御部
６５    ベッドフレーム
【図１】
2012109100.tif 000003
【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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