特許 6266077 技術設備を監視するための感圧性安全装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6266077

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】技術設備を監視するための感圧性安全装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20180115BHJP

   G01L 25/00 20060101ALI20180115BHJP

   G01L 1/20 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   G01L5/00 101Z

   G01L25/00 A

   G01L1/20 G

【請求項の数】10

【外国語出願】

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-225362(P2016-225362)

(22)【出願日】2016年11月18日

(65)【公開番号】特開2017-134055(P2017-134055A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2017年3月24日

(31)【優先権主張番号】10 2015 120 368.5

(32)【優先日】2015年11月25日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】501493037

【氏名又は名称】ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】110002310

【氏名又は名称】特許業務法人あい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】オネーディン イブロセビッチ

(72)【発明者】

【氏名】マティアス クチェラ

(72)【発明者】

【氏名】マティアス シュヴァイカー

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２５２２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３９２０３３４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開昭６０−２４７７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０３２３５０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 英国特許出願公開第２１１５５５５（ＧＢ，Ａ）

【文献】 特許第５９３１２２７（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ５／

Ｇ０１Ｌ１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

技術設備を監視するための感圧性安全装置であって、
少なくとも１つの第一のセンサセルと、少なくとも１つの第二のセンサセルとを有するセンサと、
前記第一および第二のセンサセルに接続される第一、第二および第三のセンサセル用電極と、
前記第一および第二のセンサセルの中の感圧性材料であって、局部荷重の下で、前記第一および第二のセンサセルの電気的性質を荷重点で変化させるように構成された感圧性材料と、
前記第一および第二のセンサセルの作動に応じて出力信号を提供するように構成された評価ユニットと、を備え、
前記第一の電極は前記第一のセンサセルに接続され、前記第二の電極は前記第二のセンサセルに接続され、前記第三の電極は、両方の前記第一および第二のセンサセルに接続され、
前記感圧性安全装置は、第一の順次切替素子、第二の順次切替素子および所定の第一の電位を供給するための端子をさらに備え、
前記第一、第二および第三の各電極は、前記第一の順次切替素子によって、評価ユニットに接続され、前記第一、第二および第三の各電極は、第二の順次切替素子によって、前記所定の第一の電位に接続されている、感圧性安全装置。

【請求項2】

前記第一の電位の電極と前記第二の順次切替素子との間に配置された抵抗をさらに具備する、請求項１に記載の感圧性安全装置。

【請求項3】

前記抵抗は可変的である、請求項２に記載の感圧性安全装置。

【請求項4】

第二の電位を供給するための電極をさらに備え、
前記第二の電位の電極は、評価ユニットと平列に、直列抵抗によって、前記第一の順次切替素子に接続されている、請求項２に記載の感圧性安全装置。

【請求項5】

前記直列抵抗は可変的である、請求項４に記載の感圧性安全装置。

【請求項6】

第一のレベルと第二のレベルとをさらに具備し、
前記第一および第二の電極は前記第一のレベルに配置され、前記第三の電極は前記第二のレベルに配置され、
前記第一および第二のレベルは、前記感圧性材料を挟んで、互いに離れて間隔を置かれて配置されている、請求項１に記載の感圧性安全装置。

【請求項7】

前記第一の電極および前記第二の電極の第一の方向と、前記第三の電極および中間領域の第二の方向とがあり、前記中間領域は、前記第一のレベルにある前記第一および第二の電極を離し、電気的に絶縁している、請求項６に記載の感圧性安全装置。

【請求項8】

更なる導電路と貫通接続とを具備し、
前記更なる導電路は、前記中間領域に配置されて、第一の方向を有し、前記貫通接続は、前記更なる導電路を前記第三の電極に電気的に接続している、請求項７に記載の感圧性安全装置。

【請求項9】

前記第一のレベルおよび第二のレベルは、導電性および電気的に非導電性の各糸を含む布から形成され、
前記導電性の糸を含む前記第一、第二および第三の電極は、前記布に織り込まれている、請求項６に記載の感圧性安全装置。

【請求項10】

前記感圧性材料は、ふるいの形に設計された電気的に非導電性の可とう性の材料であって、機械的荷重の下で変形し、そのため、第一層の第一および第二の電極は、機械的荷重の領域の第二層の前記第三の電極と部分的に接触できる、請求項６に記載の感圧性安全装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも１つの第一のセンサセルおよび少なくとも１つの第二センサセルならびに第一および第二のセンサセルに接続される第一、第二、第三の電極を有するセンサを備える技術設備を監視するための感圧性安全装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

信号検出および主に電子信号処理技術の進歩のために、製造工程の自動化の程度は、長年にわたって連続的に増加している。にもかかわらず、手動による介入は、依然として製造工程の重要な部分となっており、したがって、近年の開発は、人間と機械との間の協調を最適化することに凝集されている。

【0003】

特に、人間は、人間と機械との協調の間、危険にさらされるようになってはならない。従って、機械は、その操作領域の中でその環境を観察でき、物体ないし人が周辺にあるかどうか即座に識別しなければならない。機械がその周囲の領域を観察するための広範囲なセンサシステムに加えて、人間と機械の間の手から手への安全なやりとりを許容するために、これらの検出された信号に対する誤りのない信頼性の高い評価も、必要とされる。

【0004】

機械へのアクセスまたは機械との接触を識別することができるセンサは、例えば、特許文献１において、開示されている。特許文献１は、機械的荷重が生じた場合、電気的性質を所定の方法で変化させる多数のセンサセルを接続することによって、広い表面積を有する触覚センサを開示している。各セルにおける変化を通して全ての面積上の圧力分布を決定するために、センサセルは、列および行に配置された複数の電極によって、個々に接続される。当該センサは、機械に対するアクセス領域における安全な電源断マットとして用いられる。あるいは、当該センサは、人間と機械または物体との間の衝突を識別するために、人工皮膚として機械の表面に配置することができる。

【0005】

この種類の感圧性安全装置のための設計および検証に関する一般的な原理および要件は、ＥＮ ＩＳＯ １３８５６―１において定められている。特に、性能、識別（marking）および書類に関する最小限の安全上の必要条件は、標準として指定されている。

【0006】

相互接続するセンサセルの数がより多いほど、センサの地域的な解像度は高くなるが、信号評価における複雑さは増大する。通常、比較的多数のセンサセルは平行して同時に評価されず、むしろ順番に、すなわち個々のセンサセルは連続的に次々と、評価ユニットによってテストされる。しかしながら、これは一連の信号処理のために少なくとも１つの更なる素子を必要とする。その結果、センサの信号処理の複雑さを惹き起こし、必然的に、潜在的なエラー源の数は増加する。

【0007】

特許文献２には、順次切替素子（sequentialization element）の独立した監視を可能にする回路配置が開示されている。この回路配置は、順次切替素子に集積されて、順次切替素子の広範囲の自己診断を行う。自己診断は、時間をおいて連続的に実行されることができるか、または必要に応じて上位の制御ユニットによって開始されることができる。その試験の結果は、上位の制御ユニットに報告されるかまたはユーザに示される。結果は、順次切替素子の誤りからの広範囲の保護を可能にし、前記順次切替素子の特定を可能にするが、非常に複雑な構造の、従って、高価でもある順次切替素子を必要とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】欧州特許出願公開第２ ５２８ ２３４ Ｂ１号明細書

【特許文献2】独国特許出願公開第１０ ２０１２ ２０３ ６７０ Ａ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

技術設備を監視するためのより単純な設計のセンサを提供することが、本発明の目的である。本発明の更なる目的は、より費用効果的に製作することができる、技術設備を監視するためにセンサを提供することである。本発明の更なる目的は、信号処理のすべての部分の充分な検証を実行することができるセンサを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様に従えば、技術設備を監視するための感圧性安全装置は、少なくとも１つの第一のセンサセルと、少なくとも１つの第二のセンサセルとを有するセンサと、前記第一および第二のセンサセルに接続される第一、第二および第三のセンサセル用電極と、前記第一および第二のセンサセルの中の感圧性材料であって、局部荷重の下で、前記第一および第二のセンサセルの電気的性質を荷重点で変化させるように構成された感圧性材料と、前記第一および第二のセンサセルの作動に応じて出力信号を提供するように構成された評価ユニットと、を備える。前記第一の電極は前記第一のセンサセルに接続され、前記第二の電極は前記第二のセンサセルに接続され、前記第三の電極は、両方の前記第一および第二のセンサセルに接続され、前記感圧性安全装置は、第一の順次切替素子、第二の順次切替素子および所定の第一の電位を供給するための端子をさらに備える。前記第一、第二および第三の各電極は、前記第一の順次切替素子によって、評価ユニットに接続され、前記第一、第二および第三の各電極は、第二の順次切替素子によって、前記所定の第一の電位に接続されている。

【0011】

したがって、実際の測定工程に加えて、評価ユニットによって、順次切替素子の自己検査をするために順次切替素子を過剰に占める（over-occupy）ことが、着眼点である。換言すれば、センサ電極をマトリックス様に配置した場合、列の電極、および、行の電極が順次切替素子によって、それぞれ接合されるだけでなく、各順次切替素子は列および行の電極の全てに接続されている。

【0012】

順次切替素子は、個々の出力につながる電極にその入力を交替に接続する。このことにより、各列の電極は第一の順次切替素子で結合される。そして、センサセルのマトリックス様の各行の相互接続電極は第二の順次切替素子に結合される。その結果、いずれの場合においても、１つのセンサセル（それは２つの選択された電極の交点に位置する）は各出力端で測定されることができる。このようにして、第一の順次切替素子を次々と行電極に出力端まで接続することによって、そして、第二の順次切替素子を次々と各列の電極に出力端まで接続することによって、各センサセルの全てを、次々とサンプリングすることが可能である。

【0013】

順次切替素子の過剰占有によって、すなわち、順次切替素子を行および列の両方の電極に接続することによって、センサセルを、橋絡（bridge）できる。従って、各順次切替素子を同じ電極に同時に接続することにより、第一の順次切替素子の出力と第二の順次切替素子の出力との間に直接の電気接続を確立する。結果として生じる出力間の「短絡」を特定し、測定によってテストすることできる。すなわち、直接接続がされている出力間に特定の測定値が存在する。測定された値が予測値と異なる場合、第一の、または、第二の順次切替素子のアドレス指定に誤りがあることになり、既存の評価ユニットによって決定することができる。評価ユニットは各センサセルの評価、そして、自己診断の評価に応じて出力信号を提供する。そして、前記出力信号を基礎として、上位にある制御ユニットは、誤りが生じた場合、機械を安全な状態に移すことができる。

【0014】

従って、この順次切替素子の自己診断は、いかなる追加コンポーネントまたは監視回路なしに、都合よく実行されることができる。各列および各行のすべての電極がそれぞれ第一および第二の順次切替素子の各々の入力に割り当てられることが可能であるように、各順次切替素子の入力幅（input width）が増加するだけである。しかしながら、順次切替素子ごとに別々の監視回路を提供するよりも、本配置は、より費用効果的になる。

【0015】

さらにまた、既存の評価ユニットを自己診断の用に供することができることが有利である。追加試験装置は必要とされない。同様に、通常の測定の後に順次切替素子を同じ電極に接続することによって、この監視を、通常の測定工程に容易に組み込み、前記順次切替素子のアドレス指定をテストすることができる。従って、この監視を、正常測定の後、簡単な方法で連続的に実行することができる。

【0016】

最後に、順次切替素子の過剰占有によって、センサを連続する信号処理の中で完全に切り離すことができるので、連続する信号処理の中で追加の試験の可能性が期待できる。従って、評価ユニットの各入力の機能性を、このようにして都合よくテストすることもできる。

【0017】

従って、本発明のセンサは第一に、マトリックス様のセンサ配列の順次切替素子の単純な、かつ費用効果的な監視ができるようになる。そして、第二に連続する信号処理の更なる素子を「架橋されている」センサによって、簡単な方法でテストすることができる。それ故、上述の目的は、完全に達成される。

【0018】

好ましい改良形態において、本センサは、第一の電位の端末と第二の順次切替素子との間に配置される抵抗器を備えている。この改良は、順次切替素子を点検するための所定の期待値を簡単な方法で定めることが可能であるという効果がある。特に第一の電位がグラウンド電位であるときに、意味のある測定を行うことが可能であるために抵抗器が必要とされる。さらにまた、第一の順次切替素子の出力が定電圧電源に接続されている場合、順次切替素子が正しく「短絡」されたときに、期待値は抵抗器を通した電圧降下によって、直接与えられる。順次切替素子が誤って接続された場合もしくはそれらのアドレス指定が誤っている場合、測定した電圧は予想される電圧と異なる。

【0019】

更に好ましい改良形態において、抵抗器を、可変的な方法で調整することができる。この改良形態は、期待値を異なる測定工程に適合させることができるという効果がある。例えば、センサセルを測定するときに、抵抗値を出力損失を最小化するために減少させることができるが、順次切替素子の自己診断のために、より高い抵抗とすればより正確な測定ができる。

【0020】

更に有利な改良形態において、センサは、第二の電位を供給するための更なる電極を備えている。そこにおいて、第二の電位の電極は、評価ユニットと並列な直列抵抗を通して第一の順次切替素子に接続される。この更なる改良形態では、２つの抵抗器によって決定される期待値によって、結果として生じる電圧分割で実行される測定が更に改善されるという利点を有する。

【0021】

更に有利な改良形態においては、直列抵抗器も、可変的である。この改良形態は、特に期待値の自由選択に加えて、評価ユニット、特に評価ユニットの入力に位置するアナログ・デジタル変換器を、適切に構成された電圧分割器によって、全ての測定範囲でテストすることができるという効果がある。センサセルが順次切替素子の適切な切換えにより取り外されるときに、このテストは可能である。したがって、可変電圧分割器だけを、評価ユニットに接続すればよい。このことにより、評価ユニットの付加的なモニタリング機能を、簡単な方法で設けることができる。

【0022】

更に有利な改良形態において、センサは、第一のレベルおよび第二のレベルに更に分けられる。そこにおいて、第一の電極および第二の電極は第一のレベルに配置され、第三の電極は第二のレベルに配置される。これらの第一および第二のレベルは、感圧性材料を介して、互いから離れて置かれる。この改良形態では、多数のセンサセルを有するセンサが特に容易に製造されるという効果がある。第一層および第二層は、実質的に同一で、１つの部品として製造することができる。第一層および第二層の各電極の交点で形成されるセンサセルのマトリックス様の配置は、２枚の層が互いに重ねられる前に形成される。センサセルの電気的性質は、２枚の層の間に連続的に配置される感圧性材料によって、測定される。従って、センサは、３つの基本要素だけから都合よく成り立つ。

【0023】

更に有利な改良形態において、センサは、更に第一および第二の電極のための第一の方向ならびに第三電極のための第二の方向を有し、更に中間領域を含む。そこにおいて、中間領域は、第一のレベルにおいて第一および第二の電極を切り離し、それらを電気的に絶縁する。この改良形態は、電極が実質的に小片状の設計でありえるという利点を有し、センサセルの形状は実質的に電極の互いの方向によって決定される。電極の異なる方向は、好ましくは電極が互いに関して配置される角度に応じて与えられる。第一および第二の層の電極は、好ましくは矩形のセンサセルを形成するために、互いに関して直交方向に配置される。センサセルの互いの幅および、特に、距離は、中間領域により測定することができる。

【0024】

更に有利な改良形態において、センサには、導電線および貫通接続（through connection）を更に有する。そこにおいて、更なる導電線は中間領域に配置されて、第一の方向を有する。そして、貫通接続は更なる導電線を第三の導電線に電気的に接続する。この改良形態は、第一のレベルの電極および第二のレベルの電極の接点閉路接続を１つのレベルにおいて、統一するという効果がある。第一のレベル上の電極としての同じ方向を有する更なる導電線のために、電極の全ての接続（それは電極と接触する）を、センサの一方の側に都合よく配列することができる。すなわち、接点閉路接続は、第一のレベルの第一および第二の電極、ならびに、第二のレベルの第三の電極の両方とも第一のレベルの一点で一様に引き出すことができる。このことにより、第一および第二の順次切替素子の各電極を結合する段階が、単純化される。

【0025】

更に有利な改良において、第一のレベルおよび第二のレベルは、導電性および電気的に非導電性の糸から成る布帛から形成される。そこにおいて、導電性の糸の第一、第二および第三の各電極は、布帛に織り込まれている。この改良形態では、広い表面積の可撓性のセンサを簡単な方法で作製することができるという効果がある。特にこの小片状の電極は、織っている間、導電性の糸または電気的に非導電性の糸を選択的に用いることによって、簡単な方法で製造することができる。このことにより、小片状の電極および絶縁性の中間的な空間を有する織布が製造できる。

【0026】

更に有利な改良形態において、感圧性の材料は、ふるい（sieve）の形をしており、機械的荷重の下で変形する電気的に非導電性の軟質材料である。第一層の第一および第二の電極は、機械的荷重のかかっている領域で第二層の第三の電極と部分的に接触できる。この改良形態では、センサセルの抵抗値が感圧性材料の固有の電気的性質に依存していなくて、むしろ単に前記感圧性材料の弾性と、ふるい状のグリッドの寸法および形状のみに依存するという利点がある。従って、感圧性材料の特性抵抗は、感圧性材料によって隔てられた電極が接触する数に基づいて決定される。センサセルの領域の中での感圧性材料の機械的荷重によって生じる接触点の数がより多いほど、センサセルの電気抵抗は低くなる。

【0027】

前述の特徴および以下さらに説明する特徴は、それぞれ示した組み合わせだけでなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組み合わせでも、または単独でも使用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】実施形態に係る安全装置の利用分野を示す模式図である。

【図2】実施形態に係る安全マットを示す斜視図である。

【図3】実施形態に係る安全マットのセンサを示す。

【図4】別の実施形態に係るセンサを示す模式図である。

【図5】実施形態に係る安全マットを示す分解組立図である。

【図6】実施形態に係る安全マットの断面図を示す。

【図7】実施形態に係るセンサの接続回路を示す模式図である。

【図8】実施形態に係るセンサの接続回路を示す模式図である。

【図9】実施形態に係る安全マットの裏面を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１において、第一の圧力検知安全装置および第二の圧力検知安全装置が全体として参照記号１０および１２で表示されている。第一および第二の圧力検知安全装置は、ここではロボット１６として特定される自動で動作する技術設備１４を保護する役割を果たす。ロボット１６は、例えば、生産ラインまたは組立ラインの切断または溶接ロボットであってもよい。

【0030】

ロボット１６はホルダ１８に取り付けられていて、駆動装置２０によってそれ自体の軸を中心に回転することができる。さらに、ロボット１６はその末端にツール２４を有するロボットアーム２２を備える。ロボットアーム２２の回転および枢動（pivot）領域がロボット１６の作用領域を画定し、これは同時にロボット１６の危険領域に対応する。この領域への立ち入りは、無許可であっても許可があっても、ロボットを人に対する危険がない状態にすることができるように特定されなければならない。

【0031】

ここでは、特定プロセスは、安全システム２６に接続されている圧力検知安全装置１０および１２によって行われる。安全システム２６は、ＥＮ ＩＳＯ １３８５６−１の意味における出力信号開閉装置、例えば、単純な安全開閉装置、構成可能な安全コントローラまたは他のプログラマブル制御ユニットになることができる。安全システム２６は、例えば技術設備の電源を切ることによって、技術設備１４を人にとって危険ではない状態にさせるように構成されている。

【0032】

図１は入力モジュール２８および出力モジュール３０を有するモジュール型の安全システム２６を示す。入力モジュール２８は回線３２を介して圧力検知安全装置１０，１２に接続されている。この実施形態では、出力モジュール３０は冗長な回線３４を介してコンタクタ３６に接続されており、前記コンタクタ３６の動作接点３８は電気駆動装置２０の電源４０に配置されている。プロセッシングユニット４２がコンタクタ３６を駆動して、入力モジュール２８に印加される圧力検知安全装置１０，１２からの信号に応じて、危険がある場合にロボット１６の電源を切るようになされている。

【0033】

言うまでもなく、技術設備１４の電源を切ることは、技術設備を安全な状態にする１つの可能な選択肢でしかない。代わりとして、または追加で、別の実施形態では、安全システム２６は、例えば、ロボット１６にロボットアーム２２を後退させることによって、安全な状態を確立するためにロボット１６の動作の制御にも影響を及ぼすことができる。また、プロセッシングユニット４２が第一の圧力検知安全装置１０および第二の圧力検知安全装置１２または他の安全装置からの合成信号を考慮して、共通の配慮に基づいてロボット１６の駆動方法に関する決定を行うようにすることも同様に実行可能である。他の安全装置は、例えば、ライトバリアもしくはライトグリッドなどの非接触安全装置（ＢＷＳ）、または安全カメラシステムとすることができる。

【0034】

図１による実施形態において、第一の圧力検知安全装置１０は安全マット、特にＥＮ ＩＳＯ １３８５６−１の意味におけるスイッチングマットであり、これがロボット１６のホルダ１８の周囲の床に敷かれている。この実施形態では、安全マットはモジュール型で、８つの安全マットモジュール４２を接続しており、全体として４つのモジュールを備える２つの列を形成している。各安全マットモジュール４２は、アクティブセンサエリア４４および評価ユニット４６を有するセンサを具備する。

【0035】

アクティブセンサエリア４４は、以下の図を参照して詳細に説明するように、圧力検知式である。評価ユニット４６は圧力検知アクティブセンサエリア４４への負荷を記録して、前記負荷に応じて出力信号を供給するように構成されている。評価ユニット４６はデジタルもしくはアナログ回路、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、または他の信号処理ユニットであってもよい。

【0036】

この実施形態では、評価ユニット４６からの出力信号は、第一状態および第二状態を示すことのできる信号である。安全な状態はアクティブな出力信号（常時オン）によって示されることが好ましい。特に好ましくは、出力信号はＯＳＳＤ信号、すなわち、互いに同期していない２つのクロック信号を備える冗長信号である。個々の評価ユニット４６からの出力信号は、回線３２を介して、個別に、または合成され安全システム２６の入力モジュール２８に伝送される。まったく出力信号がない場合、または出力信号が予期した形で入力モジュール２８に到達しない場合、安全システム２６によって前述の安全機能が実行されて、技術設備１４はコンタクタ３６によって電源を切られる。

【0037】

個々の安全マットモジュール４２から構成されている安全マットは、安全マットモジュール４２の個々のアクティブセンサエリア４４によって形成される実質的に連続したセンサ表面を含む。この点に関し、実質的に連続したとは、隣り合う安全マットの移行領域でも安全関連の識別を行うことができ、それに応じてパッシブな境界領域が最小限にされることを意味する。

【0038】

図１による実施形態において、安全マットモジュール４２は広がりのあるベース（base）を備える直方体形の支持体を有する。ベースは、側面と比較して表面積の大きい上面および裏面を有する。安全マットモジュール４２のアクティブセンサエリア４４はベースの上面を完全に覆っている。そのため、安全マットモジュールの有効動作エリアは、事実上安全マットモジュール４２全体に広がっている。複数の安全マットモジュールを組み合わせて、有効動作エリアは隣り合う２つの安全マットモジュール４２間の突合せ継手４７まで延びて、事実上シームレスな安全マットの動作エリアを形成している。ある実施形態において、支持体はさらにベースを取り囲む狭い境界（narrow border）を有し、この境界に追加の保護層を定着させると、特に高い国際保護等級（ＩＰ６７）が達成される。

【0039】

安全マットの作動を識別するために、個々の安全マットモジュール４２の評価ユニット４６も複合体に組み合わせられている。これは安全マットモジュール４２の内部または前記安全マットモジュールの裏面のアクティブセンサエリア４４の下であることが好ましい。

【0040】

ある実施形態において、評価ユニット４６は互いに直列に接続され、連鎖の最初または最後の評価ユニット４６を安全システムの入力モジュールに接続する。直列回路は、評価ユニット４６からの出力信号がなければすぐに、安全マット全体の作動がそれに接続されている安全システムに信号を送るように設計されている。しかし、他の実施形態では、個々の評価ユニット４６の異なる組み合わせ、例えば、マスター・スレーブ構成および異なる信号処理も実行可能である。そのため、ある実施形態において、検出された値は個々の評価ユニット４６によって直接安全システムに渡してもよく、該安全システムは安全マットモジュールの作動をどのように評価するかを独立して決定する。

【0041】

図１による実施形態において、技術設備１４は安全マットおよび有効表面上に配置されている。他の好適な実施形態において、安全マットは技術設備１４のホルダ１８の周りに配置されていてもよい。設備が有効表面上に取付けられている場合、安全マットまたは個々の安全マットモジュールは、技術設備１４が配置されている領域を無効にすることができるように構成しなければならない。言い換えると、安全マットは、アクティブセンサエリアのどの領域が作動しているかを特定するためには、空間を分解する（resolve）ことができる設計でなければならない。この空間分解能によって、技術設備１４が取付けられている個々の領域は未評価のままにすることができる。

【0042】

図１による実施形態において、第二センサ１２は同様に、アクティブなセンサの表面４４と、回線３２を介して安全システム２６の入力モジュール２８に接続されている評価ユニット４６とを具備する。第二センサ１２のアクティブセンサエリア４４は技術設備１４の表面、ここでは特にロボットアーム２２上に配置されている。アクティブなセンサの表面４４は可撓性で、技術設備１４の表面の境界に合致することができる。安全マットの場合のように、複数のアクティブセンサエリア４４を組み合わせて、この実施形態において複合体を形成して、有効動作エリアのサイズを増やしてもよい。好ましくは、空間を移動しているロボットの部分はアクティブなセンサの表面４４により完全にカバーされている。

【0043】

図１による実施形態において、ロボットアーム２２は２つの円筒形コンポーネントを有し、アクティブなセンサの表面４４は前記円筒形コンポーネントの円筒形表面上に配置されている。

【0044】

第一センサ１０とは対照的に、第二センサ１２は技術設備１４へのアクセスを監視するのではなく、ロボットアーム２２と接触する物体または人を検出するように設計されている。第一センサ１０の場合と同様に、第二センサの評価ユニット４６は出力信号を生成し、それに基づいて、安全システム２６はロボット１６を制御し、特に電源を切ることができる。

【0045】

第一および第二のセンサ１０，１２の技術的な設計を、以下の図面を参照して詳細に説明する。同一の参照記号は同一の部品を表す。

【0046】

図２は、図１に図示した第一の圧力検知安全装置１０の安全マットモジュール４２の実施形態を示す斜視図である。安全マットモジュール４２は、表面積の大きい平らな表面５０と、表面５０に垂直な狭い側面５２とを備える剛性の支持体４８を有する。

【0047】

図２による実施形態において、平らな表面５０は矩形であり、安全マットモジュール４２は全体として直方体形であるので、表面５０、裏面および側面５２は互いに直交している。言うまでもなく、他の実施形態では、他の形状が採用可能である。特に、三角形、菱形または六角形が考えられ、すなわち、特に隙間なく表面を埋めることのできる（寄木張りにした）形状である。

【0048】

図２による実施形態では、安全マットモジュール４２は、幅６０ｃｍ、奥行き１ｍ、高さ３ｃｍである。表面５０は面積が０．２５ｍ^２から１ｍ^２までであることが好ましい。これらの寸法は安全マットモジュール４２を通常のタイルのように敷くのに特に適する。この実施形態では、Ｔ形接続エレメント５４が安全マットモジュールの２つの側縁５３の底部に配置されており、安全マットモジュール４２から垂直に突出している。２つの側縁５３の反対側に位置する側縁に、接続エレメント５４の反対側に位置している受け部５６が配置されている。受け部５６は支持体４８の裏面における接続エレメント５４に対応するＴ形の空隙（cavity）であるため、隣り合う２つの安全マットモジュール４２は互いにぴったりくっついて置くことができ、受け部５６と接続エレメント５４を嵌め合うことによって固定することができる。言うまでもなく、他の実施形態では、他の接続手段が考えられる。例えば、ある実施形態では、接続エレメントはダブルＴ形の輪郭をした個別のコンポーネントにすることができ、これを必要に応じて受け部５６に差し込む。別の実施形態では、安全マットモジュールを合わせて保持するために、例えばアルミニウムから成るＵ型材も使用することができる。

【0049】

図２による実施形態において、側面５２に追加の空隙（cavities）が配置されており、これらの空隙５８のうちの少なくとも１つに、隣接する安全マットモジュール４２との電気接触をするためのプラグコネクタ６０が配置されている。プラグコネクタ６０を嵌めるプラグ（ここでは図示せず）を追加の空隙５８に配置することができる。安全マットモジュール４２の評価ユニットは支持体４８内部に配置されている（ここでは同様に見えない）。評価ユニットは安全システムまたは隣接する安全マットモジュール４２の追加の評価ユニットに、プラグおよびプラグコネクタ６０によって接続することができる。ある実施形態において、各スイッチングマットは端子プラグを必要とする。好ましくは、プラグコネクタ６０を異なる空隙５８に配置することができ、空隙５８は好ましくは安全マットモジュール４２の角領域の全部に設けられている。それにより、安全マットは特に簡単で柔軟にアセンブリに組み合わせることができる。

【0050】

この実施形態において、平らな表面５０は弾性ゴムマット６２、例えばポリウレタンから成るマットによって完全に覆われているので、前記マットの下に位置するセンサは隠れている。ゴムマット６２は好ましくは平らな表面５０および側面５２の移行部に固定して、水、埃およびその他不純物が支持体４８の内部に侵入できないようにする。ゴムマット６２および支持体４８は、安全マットモジュール４２が国際保護クラスＩＰ６７に準拠するように構成されていると特に好ましい。プラグおよびプラグコネクタ６０にも同じことが当てはまる。

【0051】

アクティブセンサエリアおよび安全マットの評価ユニットも、ここでは表面に突起６４を有するゴムマット６２の下に配置されて、滑るリスクを最小限に抑えるようにしている。

【0052】

圧力検知アクティブセンサエリアは支持体４８のベースの平らな表面５０全体にわたってゴムマット６２の下に広がり、安全マットモジュール４２のアクティブ領域を画定している。ある実施形態では、アクティブ領域は支持体４８の平らな表面５０全体に広がっている。言うまでもなく、個々の安全マットモジュール４２は、アセンブリの一部ではなく、独立した安全マットとして使用することもできる。

【0053】

図３は安全マットモジュール４２のセンサ６６の好適な例示的実施形態を示す。アクティブセンサエリア４４を形成しているマトリックス状のセンサ配列６８に加えて、センサ６６はセンサ配列６８を評価ユニットに接続する接続領域７０を有する。センサ配列６８およびセンサ６６の接続領域７０は共通のキャリア（carrier）材料７２から製造される。キャリア材料７２は電気構造が織られている可撓性の布のような生地であることが好ましい。生地内の電気構造は導電糸と非導電糸とを使用して作成される。キャリア材料７２は非常にフレキシブルで、生地のように巻いたり折り曲げたりすることができる。キャリア材料７２に加えて、センサ配列６８は、センサ配列６８の圧力検知特性を実質的に判定する追加の生地状の材料を有する。

【0054】

センサ配列６８はキャリア材料７２と、キャリア材料７２上の電気構造物と、感圧材料から形成されている。電気構造物は個々のセンサセル７４を形成し、これがマトリックス状に行７６と列７８に配列されている。

【0055】

図４を参照してさらに詳しく説明するように、センサ配列６８にわたる、そのためアクティブセンサエリア４４にわたる全体的な圧力分散を判定するために、各センサセル７４において機械的負荷を判定することができる。

【0056】

この実施形態において、接続領域７０はセンサ配列６８の側縁７９に形成されている。他の実施形態では、接続領域７０はセンサ配列６８の複数の側縁にも形成することができる。接続領域７０はキャリア材料７２およびその上の電気構造物の延長部である。言い換えると、センサ配列６８および接続領域７０は実質的に単一体から製造されている。接続領域７０は同様に可撓性の設計である。接続領域７０は、接続領域７０への移行部でセンサ配列６８の側縁７９に沿って走る曲げ縁８０に沿って折ることができる。接続領域７０は曲げ縁８０の周囲に配置されるように構成されている。すなわち、接続領域７０はセンサ配列６８の下で曲げ縁１８で折り曲げることができる。図３には、折りたたんでいないセンサが図示されている。

【0057】

接続領域７０はセンサ配列６８の側縁７９の全長にわたり、または図３による実施形態のように、側縁７９の部分領域のみにわたることもできる。接続領域７０は、側縁７９から始まる折り重ね領域８２に空隙（cavities）８４を有する。折り重ね領域８２は曲げ縁８０から、前記曲げ縁の全長にわたって、好ましくは１ｃｍから２ｃｍ接続領域７０に延びている。空隙８４は接続領域７０の通過開口であり、曲げ縁８０に平行な直線上に配置されている。空隙８４は好ましくは、折り重ね領域８２に配置されているキャリア材料７２の矩形のスロット状の空隙である。

【0058】

接続領域７０は接触領域８６をさらに有する。評価ユニットとの電気接続を確立できるように、接触領域８６の電気構造物と接触することができる。好ましくは、接触領域８６のキャリア材料７２に絶縁ケーブルを織り込んでいるが、電気構造物と接触することになる地点ではケーブルの絶縁材は除去されている。これは、例えば、正確な地点でケーブルの絶縁材を後にレーザで除去することにより行うことができる。センサ配列６８およびその電気接続を図４で詳しく説明する。

【0059】

図４は、センサ配列６８および接続領域７０におけるその電気接続の実施形態を示す模式図である。センサ配列６８は第一の層８８と第二の層９０とを有し、それぞれキャリア材料７２から製造されている。前述したように、電気構造物が第一の層８８および第二の層９０に配置されている。第一および第二の層８８，９０の電気構造物は帯状の電極９２，９４，９６から形成されている。各層の電極は互いに平行に配置されて、絶縁用の中間領域９８によって離間している。第一の層８８および第二の層９０は好ましくは単一体から製造されて、製造後に２つの部分に分割されて、２つの部分を重ね、互いに対して９０°回転させて配置して、マトリックス状のセンサ配列６８を形成する。

【0060】

第一の層８８と第二の層９０との間に感圧材料から成る追加の層１００が配置されている。追加の層１００は好ましくは導電性の不織布から成る。特に好ましくは、追加の層１００は導電性コーティングを塗布したマイクロファイバー不織布である。追加の層１００の感圧材料は、機械的な負荷がかけられたときに、２つの相対する電極間の電気特性が変化するように構成されている。

【0061】

第一の層８８の電極９２，９４と第二の層９０の電極９６との重なり領域（ここでは破線を使って示している）に、センサ配列６８のセンサセル７４が形成されている。言うまでもなく、第一および第二の層の他の電極は、追加のセンサセル７４を形成する。そのため、第一の層８８の電極と第二の層９０の電極とによって、各センサセル７４に接触させることができる。

【0062】

感圧材料が機械的に負荷をかけられたときにセンサセル７４の電気特性を判定する、追加の層１００の感圧材料は、センサセル７４の電極間に配置されている。好ましくは、センサセル７４の電気特性はセンサセル７４の比抵抗によって判定され、これはセンサセル７４の電極を使用して測定することができる。

【0063】

センサセル７４への機械的な負荷による比抵抗の変化は、さまざまな方法で生じることがある。例えば、ある実施形態では、追加の層に機械的な負荷がかけられた場合、前記追加の層の比抵抗は負荷の部位で変わる。別の好適な例示的実施形態では、負荷による抵抗の変化は、第一および第二の層８８，９０の電極から追加の層１００の導電材料までの接触面積の変化によって生じる。すなわち、電極９２，９４，９６を備える第一および第二の層は、圧力下で追加の層１００の粗い導電材料に適合し、その結果、接触面積のサイズが大きくなり、抵抗が下がる。あるいは、抵抗の変化は、機械的負荷による追加の層１００の導電材料の幾何学形状の変化によって生じる。

【0064】

別の実施形態において、感圧材料はふるい（sieve）の形で、機械的負荷の下で変形する非導電性の可撓性材料である。第一の層の第一および第二の電極は、機械的負荷の領域で第二の層の第三電極と部分的に接触することができる。そのときのセンサセルの電気抵抗は、ふるい状の格子の弾性、サイズおよび形状に依存する。そのときのセンサセルの電気抵抗は、感圧材料によって離間している電極が接触する回数によって判定する。センサセルの領域の感圧材料の機械的負荷から生じる接触点の数が多いほど、センサセルの電気抵抗は低くなる。

【0065】

好ましくは、第一の層８８の電極９２，９４と第二の層９０の電極９６とは、センサ配列６８の片側で接触される。前述したように、接触は、第一および／または第二の層のキャリア材料７２の延長部から形成されている接続領域７０で作られる。

【0066】

図４による実施形態では、第一の層８８および第二の層９０のキャリア材料７２とも、接続領域７０まで延びている。しかし、ここでは第一の層８８の電極のみが接続領域７０および、第一の層８８の中間領域９８の電極に平行に配置されている追加の導電路１０２まで延びている。導電路１０２は、電極９２，９４と同様に、キャリア材料７２に織り込まれている。導電路１０２は、電極９２，９４と同様に、第一の層８８の全幅にわたり延びることができる。

【0067】

また、センサ配列６８は、追加の導電路１０２を第二の層９０の電極９６に電気接続する貫通接続部１０４を有する。電極と同様に、貫通接続部１０４は導電糸から成るが、第一の層８８から、追加の層１００を通って、第二の層９０まで、第一および第二の層に直交して通っている。

【0068】

第一の層８８の電極９２，９４および追加の導電路１０２に垂直に走っている絶縁ケーブル１０６が接続領域７０に配置されている。ケーブル１０６の絶縁材は個々の接触点１０８で取り除かれているので、第一の層の電極９２，９４または追加の導電路１０２のうちの１つとこれらの点の絶縁ケーブル１０６との間に電気接続を形成することができる。絶縁ケーブル１０６は接続領域７０の片側ではキャリア材料７２から出て通っており、例えばコネクタストリップとして接続部１１０が設けられている。絶縁ケーブル１０６、そのため第一および第二の層８８，９０の電極９２，９４，９６は、センサセル７４内の抵抗値を接続部１１０によって判定することのできる評価ユニット（ここでは図示せず）に接続することができる。

【0069】

図５および図６は、安全マットモジュール４２の好適な例示的実施形態を分解組立図および断面図で示す。ここでも、同一の参照記号は同一の部品を表す。

【0070】

図５は、安全マットモジュール４２の層状構成を示している。第一レベルは滑り止めゴムマット６２を形成し、その下にセンサ６６が配置されている。センサは、支持体４８に挿入されるように構成されているカバープレート１１２上にある。カバープレート１１２はセンサ６６のセンサ配列６８によって完全に覆われるような寸法にされているが、センサ６６の接続領域７０はカバープレート１１２を越えて突出している。接続領域７０は同様にゴムマット６２を越えて突出している。そのため、組み立てた状態では、ゴムマット６２、カバープレート１１２およびセンサ配列６８が層状のアセンブリを形成し、そこから接続領域７０が突出している。

【0071】

この好適な実施形態において、支持体４８は周囲の突出した境界１１６を備えるベース１１４を有する。カバープレート１１２およびセンサ配列６８は支持体上にある。カバープレート１１２は、一方では異なる熱膨張特性を補償でき、他方で接着層の引張力が温度変化により安全マットを変形させないように選択された支持体の凹穴（bores）として直径および奥行を有する複数の接着点において、支持体４８に圧力ばめでまたは密着して固定される。別の実施形態では、カバープレート１１２は噛み合い接続により境界１１６に固定することもできる。さらに、カバープレート１１２は１本または複数本の圧入ボルトを有することができ、支持体４８は支持体４８に対してカバープレート１１２を配向するために対応する穴を有することができる。

【0072】

ゴムマット６２はカバープレート１１２およびセンサ配列６８を越えて、境界１１６の上面もゴムマット６２で覆われるようになるまで延びている。それにより、カバープレート１１２およびセンサ配列６８は、好ましくは防水・防塵で、境界１１６の上面に接着結合されているゴムマット６２により支持体４８内に埋め込まれている。空隙の形の構造物１１８がベース１１４に組み込まれており、その中に、安全マットモジュール４２の電子機器、例えば評価ユニットが配置されている。構造物１１８は電子機器を外部に接続するために、ケーブルハーネス１１９用の空隙をさらに有することができる。

【0073】

図６は、センサ６６の曲げ縁８０を横切る安全マットモジュール４２の断面図を示す。センサ配列６８はカバープレート１１２の上にあり、さらにそれが支持体４８の上にある。

【0074】

カバープレート１１２は剛性の金属プレートとすることができ、この実施形態では、片側で１８０°折り曲げられ、折り曲げられた区間が支持体４８の折り目に噛み合うように嵌め込まれて、金属プレートを支持体に固定するようにしている。接続領域７０は側面５２に折り重ねられ、これは半径１２４で曲がり表面５０に垂直になっている。半径１２４は好ましくは０．２ｃｍから１ｃｍの範囲である。折り曲げ中、カバープレート１１２を支持する支持体４８の突起部１２３は接続領域で空隙８４を貫通して案内される。それにより、表面５０に垂直にかかる力は接続領域７０に作用せず、接続領域７０を越えて突起部１２３を抜け、支持体４８に解放される。そのため、接続領域７０は人が表面を踏んでも負荷を受けない。

【0075】

図６による好適な実施形態において、支持体４８は支持体の周囲に境界１１６を追加で具備する。滑り止めゴムマット６２を境界１１６に載せて、支持体４８の内部が密封されるようにしている。別の実施形態では、センサ配列６８およびカバープレート１１２が境界まで延びて、接続領域７０が境界１１６に折り重ねられ、支持体４８の内部まで案内されるようにしてもよい。この場合、境界１１６は接続領域７０の前述した空隙８４が係合できる溝状外形を有して、表面５０にかかる力も接続領域７０を越えて解放されるようにされている。

【0076】

図７および図８は、センサ６６に接続するための実施形態の２つの模式図を示す。

【0077】

図７は、第一および第二の端子１２６，１２８を有する回路配列１２５によって、評価ユニット（ここでは図示せず）に接続することのできる第一および第二のセンサセル７４を示す。センサセル７４は第一電極９２と、第二電極９４と、第三電極９６とから形成されている。センサセル７４の電極間において、前述したように、センサセル７４にかかる機械的負荷に依存する抵抗値１２９を判定することができる。

【0078】

電極９２，９４，９６は第一の順次切替（sequentialization）エレメント１３０および第二の順次切替エレメント１３２に接続されている。第一および第二の順次切替エレメント１３０，１３２は複数の接続端子を単一の接続端子１２６，１２８に結合するように構成されている。順次切替エレメント１３０，１３２は好ましくはデータスイッチ、いわゆるマルチプレクサである。

【0079】

順次切替エレメント１３０，１３２は複数の入力１３４と、単一の出力１３６とを有する。順次切替エレメント１３０，１３２では、１つの出力１３６がある特定のときに入力１３４のうちの１つに必ず接続されている。順次切替エレメント１３０，１３２は単一の、好ましくは集積電子装置、または単一の順次切替エレメントを形成するために一緒に連結されている複数の個別開閉装置の結合体にすることができる。

【0080】

順次切替エレメント１３０，１３２の個々の入力１３４間の切り替えは外部トリガ１３８，１４０によって行われる。外部トリガ１３８，１４０は評価ユニットから直接提供することができるか、または外部クロック信号によって提供することができる。後者の場合、第二の順次切替エレメント１３２の外部トリガ１３８のサイクルは、第一の順次切替エレメント１３０の外部トリガ１４０のサイクルよりも１まわり（one factor）長いことが好ましい。その比率は、第一の順次切替エレメント１３０が入力１３４のうちの第一入力を出力１３６に接続すると同時に、第二の順次切替エレメントがその入力１３４のすべてを少なくとも１度出力１３６に接続するように選択される。このように、それぞれの電極を第一および第二の順次切替エレメント１３０，１３２の出力１３６に前記順次切替エレメントによって接続することによって、センサセル７４のすべてを簡単に連続してテストすることができる。

【0081】

第一および第二の順次切替エレメント１３０，１３２はその入力１３４で過剰に占有される（over occupied）。つまり、第一の順次切替エレメント１３０は第一の層８８の電極９２，９４だけでなく、第二の層９０の電極９６にも接続されている。第二の順次切替エレメント１３２は第二の層９０の電極９６だけでなく、第一の層８８の電極９２，９４にも接続されている。

【0082】

図７に図示するように、出力１３６は同じ電極（ここでは第三電極９６）に接続することができる。このような第一および第二の順次切替エレメント１３０，１３２の配置では、センサセル７４を「橋絡（bridge）」することができる。そのため、第一の順次切替エレメント１３０と第二の順次切替エレメント１３２との出力１３６間の直接接続を確立することができる。

【0083】

このような「短絡」は、第一および第二の端子１２６，１２８に接続されている評価ユニットによる測定で判定することができる。第一および第二の順次切替エレメント１３０，１３２が正しく接続されている場合、評価ユニットは第一端子１２６と第二端子１２８との間の対応する短絡を判定することができる。順次切替エレメント１３０，１３２をセルフテストするために、順次切替エレメントはときどき短絡させて、短絡を評価ユニットでテストする。それにより、センサの信号処理チェーンの一部としての順次切替エレメント１３０，１３２の機能性を継続的に検証することができる。

【0084】

図８は、マトリックス状のセンサ６６に接触させるための特に好適な実施形態を示す。図８による実施形態において、第一の順次切替エレメント１３０および第二の順次切替エレメント１３２によって９つのセンサセル７４が評価ユニット４６に接続されている。第一、第二および第三の電極９２，９４，９６に加えて、回路配列１２５は追加のセンサセル７４に接触しているさらに３つの電極１４２，１４４，１４６を備えている。上記の実施形態と同様に、電極９２，９４，９６，１４２，１４４，１４６はすべて、第一および第二の順次切替エレメント１３０，１３２の入力１３４にそれぞれ接続されている。このように、センサセル７４の２つの電極の各々だけを出力１３６に接続できるだけでなく、前述のような直接接続を行うこともできる。

【0085】

図８による実施形態において、第二の順次切替エレメント１３２の出力１３６は第一抵抗器１４８を介して電気接地端子１５０に接続されている。第一の順次切替エレメント１３０の出力１３６は、一方では第二抵抗器１５２を介して電圧源１５４に接続されて、他方では第一の順次切替エレメント１３０の出力１３６は評価ユニット４６のアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）に接続されている。それにより、第二抵抗器１５２と第一抵抗器１４８との間、または第二抵抗器１５２と、第一および第二の順次切替エレメント１３０，１３２が接続されているセンサセル７４の抵抗１２９と第二抵抗器１５２との合成抵抗との間に分圧器が形成されることになる。言い換えると、第一の順次切替エレメント１３０および第二の順次切替エレメント１３２が「短絡」すると、アナログ／デジタルコンバータ１５６に所定の電圧が確立されて、前記所定の電圧が第一および第二の抵抗器１４８，１５２の分圧器と、電圧源１５４の電圧とによって生じる。次に、センサセル７４の特定の抵抗１２９を、この予測値からの偏差により簡単に判定することができる。

【0086】

このように、評価ユニット４６によってセンサセル７４の瞬時的な抵抗、またそのためセンサセル７４への対応する圧力負荷の判定が特にしやすい。また、順次切替エレメント１３０，１３２の接続（addressing）を簡単にテストすることができる。順次切替エレメント１３０，１３２を監視するための追加の装置は必要ない。

【0087】

さらに、第一抵抗器１４８および第二抵抗器１５２がそれぞれ調整可能であれば、アナログ／デジタルコンバータ１５６が正しく動作するかテストできる。第一および第二の順次切替エレメント１３０，１３２が同じ電極に接続されているときに存在する可変の分圧器のおかげで、アナログ／デジタルコンバータ１５６の領域全体を検証可能にすることができる。センサセル７４の評価結果、ならびに順次切替エレメントおよび／またはアナログ／デジタルコンバータ１５６の監視結果を、さらに処理するために上位の制御ユニットに転送することができる。

【0088】

ある実施形態において、評価ユニット４６はＯＳＳＤとすることができる。すなわち、出力信号は第一状態および第二状態を示すことのできるＯＳＳＤ信号である。好ましくは、信号は互いに同期していない２成分を有する冗長クロック信号である。第一状態はセンサの安全状態、つまり、センサセル７４が負荷を受けておらず、かつ順次切替エレメント１３０，１３２またはアナログ／デジタルコンバータ１５６のいずれにも障害が特定されなかった状態を示す。第一状態は積極的に信号が送られ、すなわち、この状態で冗長信号が存在しなければならない。第二状態は冗長なクロック信号がない状態で信号が送られて、センサセル７４が負荷を受けているか、または順次切替エレメント１３０，１３２もしくはアナログ／デジタルコンバータ１５６に障害が存在することを示す。

【0089】

別の実施形態において、評価ユニット４６からの出力信号は、どのセンサセル７４が負荷を受けているのか、またはどのセンサセル７４が負荷を受けていないのかに関する情報を示す符号化信号を含む。同様に、順次切替エレメント１３０，１３２およびアナログ／デジタルコンバータ１５６のセルフテスト結果は安全システムに伝送されて、一方ではセンサ６６が触れられたかどうかの評価を行うことができ、他方ではセンサ６６の機能性およびその信号処理を示す診断レポートを生成できるようにする。

【0090】

最後の２つの実施形態の間の中間構成も考えられる。例えば、ＯＳＳＤ信号が評価ユニットによって提供されるのと同時に、診断データが第二出力によって提供される。言うまでもなく、図８による実施形態は任意の所望の数のセンサセル７４に適用することができ、本開示に示される９つのセンサセルに限定されるものではない。

【0091】

図９は、好適な実施形態に係る新規な安全マットの裏面を示す斜視図である。安全マットの裏面１６０は支持体４８の底面に対応する。裏面１６０は、支持体４８内に位置している電子機器の接続を可能にするために構造物が組み込まれている平らな表面１６２を実質的に有する。構造物は、平らな表面１６２に、例えば表面フライス加工（milling）プロセスにより組み込まれるか、または支持体４８の製造中、例えば射出成形中に直接形成される。

【0092】

図９による実施形態において、構造物は通過口（passage opening）１６４と、第一、第二、第三および第四のケーブルガイド１６６，１６８，１７０，１７２と、裏面１６０のくぼみの形としてのソケット１７４ａ，１７４ｂとを有する。通過口１６４は、平らな表面１６２に垂直で、好ましくは穴（bore）の形で、支持体４８を貫通して延びている開口である。例えば安全マットの評価ユニットなど、支持体４８内に配置されている電子機器への接続は、通過口１６４を通して確立することができる。

【0093】

好適な実施形態において、ここでは図示していないケーブルは通過口１６４を通して案内される。ケーブルは保護被覆の施された多心ケーブルであることが好ましい。代わりとして、既製のケーブルハーネスを使用することも実行可能である。

【0094】

ケーブルは好ましくは通過口１６４に固定されて、通過口１６４はそれ以外をシールまたは詰め物で防塵・防水可能に封止して、例えばＩＰ６７に準拠した高い国際保護等級を確保できるようにする。この固定のおかげで、支持体４８から通過口１６４を出るケーブルの部分は所定の固定長を有し、プラグコネクタが前記ケーブルの末端に配置されている。プラグコネクタはタイプＭ５，Ｍ８またはＭ１２の多極丸型プラグコネクタであることが好ましい。好適な実施形態において、プラグコネクタはＤＩＮ ＥＮ ６１０７６−２−１０４に準拠したネジロック構成、またはスナップロック構成を有する。プラグコネクタは、例えばプラグコネクタをケーブルに成形することによって、ＩＰ６５／ＩＰ６７保護等級を有することができる。プラグコネクタは、信号伝送のために高度な信頼性を確保するために、３６０°の耐ＥＭＣシールドを有する金属ハウジング内に配置されていることが特に好ましい。

【0095】

ソケット１７４ａ，１７４ｂはプラグコネクタ用の受け口を形成する。ソケット１７４ａ，１７４ｂの形状は、プラグコネクタの形状に合致させている。ソケット１７４ａ，１７４ｂは、丸型プラグコネクタを留めることのできる半円形の断面を有する細長いくぼみにして、プラグコネクタをくぼみで保持することが好ましい。ソケット１７４ａ，１７４ｂは片側が側面５２ａ，５２ｂの空隙１７６ａ，１７６ｂに開いており、反対側はケーブルガイド１６６，１６８，１７０，１７２のうちの１つと合流している。それぞれの場合において、２つのソケット１７４ａ，１７４ｂは、第一および第二の側面５２ａ，５２ｂが合流する角領域で互いに交差するように配置されていることが特に好ましい。２つのソケット１７４ａ，１７４ｂの空隙（cavity）１７６ａ，１７６ｂが２つの側面５２ａ，５２ｂの突合せ縁１７８から離れている距離は好ましくは同じであって、安全マットが互いにぴったり接するときに、隣り合う２つの安全マットの空隙１７６ａ，１７６ｂが互いに相対して配置されるようにする。支持体が直方体である好適な実施形態において、４つの角すべてに交差するソケットが配置されていて、それぞれの場合において空隙は直方体形の支持体の側縁から一定の距離にある。このように、安全マットは特に柔軟に互いに組み合わせて、マルチコンポーネントアセンブリを形成するように接合することができる。

【0096】

ソケット１７４ａ，１７４ｂはケーブルガイド１６６，１６８，１７０，１７２を通して通過口（passage opening）１６４に接続されている。図９による実施形態において、通過口１６４は安全マットの端面１８０に対して中心に配置されている。ここで、２つのソケット１７４ａは、ソケット１７４ａの空隙（cavities）１７６ａが側面５２ａにある第一配向に配置されて、２つの追加のソケット１７４ｂが第二配向に配置されて、前記追加のソケットの空隙１７６ｂが側面５２ｂにあるようになされている。第一および第二の配向は、支持体４８が矩形のときに、互いに対して９０°の角度であることが好ましい。ソケット１７４ａ，１７４ｂからケーブルガイド１６６，１６８，１７０，１７４までの移行部１８２ａ，１８２ｂは、通過口１６４から第一および第二の距離で配置されており、第一距離と第二距離とは異なる。移行部１８２ａ，１８２ｂで縁が形成されるので、ソケット１７４ａ，１７４ｂに差し込まれるプラグコネクタがケーブルガイドに滑り込むことはない。

【0097】

通過口１６４から出てくるケーブルをケーブルガイド１６６，１６８，１７０，１７２に差し込むことができる。ケーブルガイド１６６，１６８，１７０，１７２は、通過口１６４から移行部１８２ａ，１８２ｂまで走っている平らな表面１６２のチャネルを形成する。チャネルの壁は丸みをつけられており、丸みをつけられた部分はケーブルの表面が少なくとも部分的にチャネルの壁にぴったりくっつくように設計されている。チャネルの深さは、ケーブルをチャネルに完全に差し込めるように、そのため平らな表面１６２から突出しないように設計されている。チャネルは好ましくは断面が樽状の外形を有する。別の実施形態では、外形はＵ字形であり、下側の角が丸められている。

【0098】

ある実施形態において、チャネルは通過口１６４から出てくるケーブルの所定の長さに対応する長さを有する。個々のケーブルガイド１６６，１６８，１７０，１７２のチャネルは等しい長さであることが好ましい。ケーブルガイド１６６，１６８，１７０，１７２の外形は大きな曲率半径で湾曲しており、角がまったくない。外形は急激な曲がりがない。半径は１０ｃｍより大きいことが好ましい。

【0099】

図９による実施形態において、ケーブルガイド１６６，１６８，１７０，１７２は湾曲した外形の各区間（section）を作る。区間は直線状または湾曲状の区間にすることができる。区間の間に、直線区間から弓状区間までの移行部の湾曲が急激ではなく緩やかにのみ狭くなっていくように構成されている移行曲げ部が配置されていることが好ましい。湾曲した外形は、可撓性の低い硬いケーブルでもしっかりとケーブルガイドに差し込まれ、そのため確実に嵌まることができるようになる。特に、芯が折れるリスクや、ケーブルが急激に曲がって交差した接続が形成されるように複数の芯が押しつぶされるリスクを低減する。

【0100】

ある実施形態において、ケーブルはケーブルガイド１６６，１６８，１７０，１７２に遊びなく敷設されている。別の好適な実施形態では、チャネルは少なくとも１つの第一区間１８４と１つの第二区間１８６とを有する。ケーブルは第一区間１８４に遊びなく敷設することができる。第二区間１８６では、ケーブルガイドがこの領域で広がることにより圧縮スペース（compression space）が形成されている。第二区間１８６の第一領域におけるケーブルガイドの所定の幅は好ましくは均等に増加し、隣接する第二領域において、第一区間１８４の所定の幅まで再び連続的に減少する。圧縮スペース１８６は、ケーブル長さのわずかな違いを補償するために、ケーブルを遊びなく敷設するように設計されている。圧縮スペース１８６のある区間と正確に嵌まるケーブルガイドのある区間１８４とを組み合わせることにより、チャネル内にケーブルを効果的に固定することができ、同時に圧縮スペース１８４によりケーブル長さに関してある程度の柔軟性が提供される。

【0101】

ケーブルを案内するときの柔軟性は、ある実施形態において、ソケット１７４ａ，１７４ｂがプラグコネクタを異なる位置に固定するための追加の構造を有する場合に重要である。例えば、プラグコネクタを第一および第二の位置のソケット１７４ａ，１７４ｂ内に配置できることが考えられ、第一位置ではプラグコネクタは側面５２と同一平面上で終端し、第二位置ではプラグコネクタは側面５２を越えて延びるか、または支持体４８の内部にさらに置かれることになるので、側面と同一平面上で終端しない。プラグコネクタへのケーブルは第二位置では、第一位置よりも長くまたは短くしなければならない。長さの違いは圧縮スペース１８６によって達成することができる。

【0102】

裏面の設計はここに図示した実施形態に制限されるものではないことは言うまでもない。特に、他の実施形態では、通過口１６４は偏心的に配置することもできる。同様に、追加の通過口に追加のケーブルガイドを設けることができ、さらに追加の側面に接続オプションを提供するために、通過口に複数のケーブルを設けることもできる。

【0103】

好適な実施形態において、安全マットの評価ユニットからの出力信号は第一通過口１６４を介して供給され、入力信号または制御信号は追加の通過口を介して受信される。特に好ましくは、信号はある通過口から、評価ユニットを経由して追加の通過口までつながる（loop through）ことができる。連続して接続される複数の安全マットからなるアセンブリを、このように特に効果的に形成することができる。

【0104】

関連した出願のクロス参照
本願は、２０１５年１１月２５日に出願された、ドイツ特許出願ＤＥ１０ ２０１５ １２０３６８.５の優先権を主張する。この先の出願の全ての内容は、引用により本願明細書に組み込まれるものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】