特許 6266078 技術設備を保護するための安全マット

(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】6266078

(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】技術設備を保護するための安全マット

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20180115BHJP

【ＦＩ】

   G01L5/00 101Z

【請求項の数】15

【外国語出願】

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-226179(P2016-226179)

(22)【出願日】2016年11月21日

(65)【公開番号】特開2017-120254(P2017-120254A)

(43)【公開日】2017年7月6日

【審査請求日】2017年3月24日

(31)【優先権主張番号】10 2015 120 371.5

(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】トビアス ハンプ

(72)【発明者】

【氏名】ヨアヒム リンク

(72)【発明者】

【氏名】マティアス クチェラ

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１５９４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第２６７６０５７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 実開平４−３５３１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６１−６１７２３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実公昭５７−６０４９５（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 実開昭４８−７７６７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特許第３５４９１３２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 米国特許第５６０２４２８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 西独国特許出願公開第２１３８９１９（ＤＥ，Ａ）

(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】

電気的に駆動される設備を保護するための安全マットであって、センサ、堅い支持体および評価ユニットを具備し、
前記支持体は、表面、裏面、ならびに前記表面および前記裏面をつなぐ第１および第２の側面を有し、
前記評価ユニットは、前記支持体の内部に配置されて、前記センサの作動に応じて出力信号を出力するように構成され、
前記センサは、前記支持体の表面をカバーする有効表面を備え、
前記裏面は前記支持体の内部にある前記評価ユニットに接続するための開口（opening）を有し、
前記第１の側面は第１の空隙（cavity）を有し、前記第２の側面は第２の空隙を有し、
前記裏面は第１および第２のケーブルガイドを有し、前記第１のケーブルガイドは前記開口を前記第１の空隙に接続し、前記第２のケーブルガイドは前記開口を前記第２の空隙に接続している、安全マット。

【請求項2】

前記裏面は平面レベルを定めており、前記第１および第２のケーブルガイドは前記裏面にはめ込まれている、請求項１に記載の安全マット。

【請求項3】

前記第１および第２のケーブルガイドは、それぞれチャンネルを形成し、前記支持体の裏面に所定の長さおよび所定の幅の細長い凹部（recesses）が形成されている、請求項１に記載の安全マット。

【請求項4】

第１のケーブルガイドの前記所定の長さは、前記第２のケーブルガイドの前記所定の長さに等しい、請求項３に記載の安全マット。

【請求項5】

前記第１のケーブルガイドは、第１区間および第２区間を含み、
前記所定の幅は前記第１区間において一定であり、前記所定の幅は前記第２区間の長さに沿って変化する、請求項３に記載の安全マット。

【請求項6】

前記チャンネルを形成する細長い凹部は、その幅にわたって、断面が樽状の形状を有する、請求項３に記載の安全マット。

【請求項7】

前記第１および第２のケーブルガイドは前記第１のケーブルガイドがいかなるねじれもなしで前記開口および前記第１の空隙を接続し、前記第２のケーブルガイドはいかなるねじれもなしで前記開口および前記第２の空隙を接続するように構成される、請求項１に記載の安全マット。

【請求項8】

前記第１および第２のケーブルガイドは、変化する曲率を有する曲がった形状を有する、請求項１に記載の安全マット。

【請求項9】

前記第１のケーブルガイドは、少なくとも一つの真直ぐな区間と少なくとも一つの移行のための曲がりを有する、請求項１に記載の安全マット。

【請求項10】

前記第１のケーブルガイドおよび前記第２のケーブルガイドは、前記開口のある領域に少なくとも１つの共有区間を有する、請求項１に記載の安全マット。

【請求項11】

前記評価ユニットは、前記開口において固定されて、所定のケーブル長さで前記支持体から出ているケーブルによって、接続されている、請求項１に記載の安全マット。

【請求項12】

前記ケーブルはプラグコネクタを有し、前記裏面に前記プラグコネクタ用のレセプタクルとして作用する第１のくぼみ（hollow）および第２のくぼみを備える、請求項１１に記載の安全マット。

【請求項13】

前記第１のくぼみは前記第１のケーブルガイドの終端に配置されて、前記第１の空隙において開いており、前記第２のくぼみは前記第２のケーブルガイドの終端に配置されて、前記第２の空隙において開いている、請求項１２に記載の安全マット。

【請求項14】

前記第１のくぼみおよび前記第２のくぼみは、ある角度で、好ましくは直角で交差している、請求項１２に記載の安全マット。

【請求項15】

前記プラグコネクタは接続端を有し、前記第１のくぼみおよび第２のくぼみは前記プラグコネクタが前記第１の位置および第２の位置で前記第１のくぼみに嵌入されることができるように、構成され、
前記プラグコネクタの接続端は前記第１位置で前記側面と同一面にあり、前記プラグコネクタの接続端は前記第２位置で前記側面と同一面にない、請求項１２に記載の安全マット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、技術設備を保護するための安全マットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

生産プロセスの自動化が進むにつれて、個々の生産設備の確実な安全性に関する要件も継続的に増大している。例えば、２００６年５月１７日改正のＥＣ機械指令は、機械を市場に出すとき、または初めて使用を開始するときに考慮するべき事故防止のための標準安全レベルを策定している。したがって、技術設備、機械およびロボットは相応の安全対策と合わせてでなければ受託することはできない。これらの対策には、特に、技術設備の危険領域の監視や、危険領域に無許可のアクセスがあった場合に技術設備を人および物体にとって安全な状態にすることが含まれる。

【0003】

例えば特許文献１に記述されるように、人の存在を特定するために、いわゆる圧力マットまたはスイッチングマットが先行技術から公知である。この種の安全マットは一般に、互いに離れて、帯状または格子状のスペーサで互いに距離を保たれる２つの通電プレートから構成される。人が安全マットを踏むと、プレート間に交差接続が形成されるまでプレートとスペーサとが変形する。交差接続は測定によって検出することができ、接続されている安全リレーモジュールに技術設備のスイッチを切らせるか、または前記技術設備の始動を防止させる。この種の圧力感応安全装置の設計および検査に関する一般的な基準および要求がＥＮ ＩＳＯ １３８５６−１に規程されている。特に、機能、標識（marking）および文書に関する最小限の安全要求が、前記規則の中に特定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】独国特許第１０ ４６ ９７４ Ｂ４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の安全マットには、機械の前の特別の表面積部だけしか監視することができないという不利な点がある。したがって、安全マットは所定のアクセス領域または所定の操作者の位置においてのみ用いられることが可能であり、その一方で、機械に対する更なるアクセスは他の安全装置または構造手段により防止しなければならなかった。特に、自動的に作動するロボットのような、自立型で、例えばすべての側から利用できなければならない最近の設備の場合、アクセスを特定の領域に制限することができない。従って、床に配置される感圧性安全装置によって、技術設備の周辺で全ての領域を保護することができることが望ましい。

【0006】

しかしながら、冒頭の段落に記載した安全マットは、個々の安全マットとして、または、いくつかの安全マットから成る複合マットとして、この保護を実行することが難しい。

【0007】

個々の安全マットの有効表面積は、それぞれのプレートサイズにより決定されて、したがって制限される。同様に、構造上の理由のために、特許文献１に示すように、感度は、安全マットの伝熱面積を通じて均一でない。したがって、識別は、制限されるかまたは、特に境界領域の全てにおいて可能であるというわけではない。

【0008】

特に大きい領域で使われる複合マットは、互いに安全マットが触れあう境界領域のそばで信頼性が高い検出が常に可能なわけではない。

【0009】

本発明の目的は、上述の不利な点を回避する安全マットを提供することである。本発明の他の目的は特にモジュラ方式で、延長することができる安全マットを提供することである。本発明のさらなる目的は、２枚の隣接する安全マットの間に遷移領域においても信頼性が高い識別を許容できる安全マットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様によれば、電気的に駆動される設備を保護するための安全マットが設けられている。安全マットは、センサ、堅い支持体および評価ユニットを備える。

【0011】

前記支持体は、表面、裏面、ならびに表面および裏面をつなぐ第１および第２の側面を有し、前記評価ユニットは、前記支持体の内部に配置されて、センサの作動に応じて出力信号を出力するように構成されている。前記センサは、前記支持体の表面をカバーする有効表面を備え、前記裏面は支持体の内部にある評価ユニットに接続するための開口（opening）を有し、前記第１の側面は第１の空隙（cavity）を有し、前記第２の側面は第２の空隙を有し、前記裏面は第１および第２のケーブルガイドを有し、第１のケーブルガイドは前記開口を第１の空隙に接続し、前記第２のケーブルガイドは前記開口を第２の空隙に接続している。

【0012】

このように、安全マットのセンサシステムとハウジング構造とを互いに分離することが着想点である。これは安全マットの有効表面積がハウジング自体ではなく、ハウジング上のセンサの配置に依存するという利点を有する。そのため、センサはハウジングの構造にも依存せず、所望のように設計することができる。

【0013】

支持体に配置されている可撓性触覚センサは、好ましくはアクティブセンサエリアが支持体の表面を実質的に完全に覆うように使用される。アクティブセンサエリアとは、機械的な負荷を検出するために、タッチに感応するセンサのエリアである。アクティブセンサエリアはセンサの有効動作エリアとも呼ばれる。

【0014】

センサとハウジングとを互いに切り離すことは、支持体自体がセンサの機能に寄与しないゆえに、支持体に対して剛性なおよび環境に適応した設計ができるというさらなる利点もあるが、むしろ支持体は前記センサを支持する役割を提供する。支持体の剛性設計は全ての有効面積上にセンサの均一な感度を都合よく保証する。その結果、センサによる識別の信頼性が増加する。さらに加えて、その堅い支持体のため、安全マットを、安全マットの感度に影響を与えずに、柔らかい床もしくは平坦でない床の領域において、都合よく用いることが可能である。これは、センサに関してこれらの平坦でない領域が堅い支持体によって補償されるからである。この点に関して、「堅い」とは、支持体が、均一な強さを有し、表面に対して垂直な少なくとも８００ Ｎ／ｃｍ^２の圧力負荷に耐えることができることをいう。堅い支持体は１つの部分であってもよく多くの部分に分かれていてもよい。その結果、前記支持体は、本発明の意味の範囲内での剛性設計であれば、鋼板および弾性部材（例えばポリウレタン基体）から成る複合体として製造することができる。支持体の追加的な弾性部材は、支持体が床のより小さな平坦でない領域にフィットすることを都合よく助ける。

【0015】

評価ユニットは、センサに接続され、センサに対する機械負荷を評価して、評価に応じて出力信号を出力するように設計された信号処理ユニットである。堅い支持体内の評価ユニットの配置によって、評価ユニットは、安全マットが踏まれることによる機械負荷から、特に良好に保護されている。加えて、多数の個々のセンサセルを経由したセンサとの接続（それは通常、複雑である）を、好ましくは安全マットの内部において行うことができる。

【0016】

出力信号は、好ましくは安全マットの裏面の開口（opening）を経て該開口を始端とし、該開口を支持体の側面の空隙に接続するケーブルガイドによって、提供される。従って、安全マットがコンパクトな構造であるときに、出力信号を簡単な方法で外部へ導くことができる。

【0017】

特に、個々の安全マットは、連続した有効作動領域を有する複合体を形成するために、好ましくは接続されることが可能である。この場合、安全マットは、有効な作動領域の下で完全に電気的に相互に接続される。接点は選択的に第１または第２のケーブルガイドによって、好ましくは異なる側面において設けられることが可能である。その結果、安全マットが相互接続するときに、前記安全マットは特定の方向に限定されなくなる。

【0018】

安全マットをモジュールとして設計することによって、安全マット（タイルのような）を結合して複合体に形成することができ、その表面は、寄せ木張りのようにすきまなく満たされる。異なるケーブルガイドにより評価ユニットの可変的な接続ができるために、安全マットから成る複合体は、技術設備のモニタリング領域に複合体を一致させるために容易に変更もしくは延長することができる。従って、上述の目的は、完全に達成される。

【0019】

好適な改良形態において、安全マットの裏面は平面のレベルを定め、第１および第２のケーブルガイドが裏面にはめ込まれる。この改良形態によれば、安全マットをフラットに横たえることができ平面状の基体と同一になるという利点を有する。裏面は、ケーブルガイドに埋め込まれる接続部品が突出しないように凹部にケーブルガイドがはめ込まれた実質的な平面を定める。表側から安全マットに作用する機械力は、従って、ケーブルガイドに嵌入される部品の周辺に、加えられる。従って、安全マットが配置されたあと、例えばケーブル織物またはケーブルハーネスといったケーブルガイドの部品は、第１にアクセスに対して、そして第２に機械的荷重に対して保護される。

【0020】

更なる改良形態において、第１および第２のケーブルガイドはチャンネル形状であり、所定の長さおよび所定の幅を有する支持体の裏面の、細長い溝である。この改良形態によれば、評価ユニット用の接続部品、例えばケーブルまたはケーブルハーネスが、所定の形状を有するようにして、特に容易に敷設されることができるという効果がある。前記所定の形状は、接続部品の秩序ある、したがって安全な布設を許容する。それらが接続部品の長さおよび幅に対応するように、前記所定の長さおよび幅は、都合よく選択される。さらにまた、チャンネル状の凹部は、支持体の製造期間中の早い時期に、例えば支持体を直接射出成形している間、簡単な方法で作製されることができる。接続部品のための追加の保持具は必要とされない。

【0021】

特に好適な改良形態において、第１のケーブルガイドの前記所定の長さは、第２のケーブルガイドの前記所定の長さに等しい。この改良形態によれば、等しい長さの接続部品を独立してケーブルガイドが沿う側面において用いることができるという効果がある。これは特に、構造的な理由のために、開口が裏面の中央に配置されなくて、ケーブルガイドが導かれる２つの側面のうちの１つにより近いときに、有利である。従って、所定の長さを有する接続部品を、第１および第２のケーブルガイドに同じように整然としておよび安全な方法で敷設することができる。

【0022】

特に好適な改良形態において、第１のケーブルガイドは、第１の区間および第２の区間を有する。そこにおいて、前記所定の幅は第１の区間において一定である。前記所定の幅は第２の区間において区間の長さに沿って変化する。この改良形態では、ケーブルガイドの所定の圧縮空間を第２の区間において、作製できるという効果がある。前記圧縮空間によって、接続部品をこの点で、遊びをもって敷設することができるが、接続部品は他の区間においては遊びなしで導かれる。従って、隣接する安全マットの接続部品どうしを接続するときに発生する、特に接続部品の長さの比較的短い差を制御された方法で補正することができる。

【0023】

第２の区間は、一様に増加する幅を有する第１領域と、一様に減少する幅を有する第２領域とに好ましくは分けられる。従って、圧縮空間は、ケーブルガイドの一様な好ましくは連続的な、それ以外の部分では一定の幅の拡張の結果としてできる。接続部品が遊びなしでさし込まれることができる各第１の区間は、特に好ましくは、接続部品が２つの側の圧縮空間において確実に固定されるように、第２区間の２つの端を接続する。

【0024】

特に好適な改良形態において、チャンネル形の細長い複数の凹部は、その幅が断面樽状の形状を有する。この改良形態では、凹部によって特にケーブルガイドの接続部品を確実に保持することに適切にできるという効果がある。樽状の形状のために、凹部は曲がった側壁を有し、そこに対して接続部品（特に丸型ケーブル）が合うように配置される。従って、樽状の形状は、接続部品がケーブルガイドからすべり落ちるのを防止する。

【0025】

更なる改良形態において、第１および第２のケーブルガイドは第１のケーブルガイドがいかなるねじれもなしで開口および第１の空隙に接続されるように、第２のケーブルガイドが開口およびいかなるねじれなしで第２の空隙に接続されるように構成される。この改良形態によれば、接続部品がケーブルガイドの端周辺に敷設されなくてもよいという効果がある。このねじれのないケーブルガイドのプロファイルは、可とう性の度合いが低く、所定の好ましい方向を有する接続部品を許容する。例えば、それはシースに入った網で囲われたケーブルまたは敷設されるケーブルの織物であってもよい。

【0026】

更なる改良形態において、第１および第２のケーブルガイドは、様々な曲率を有する曲がった形状を有していてもよい。この改良形態によれば、単純なケーブルガイドを使うために、いかなるねじれもなしで構成されたケーブルガイドとすることができるという効果がある。さらにまた曲がった形状は、ケーブルガイドのある所定の長さを、開口や空隙の位置とは独立して実現できることを意味する。従って、側面および開口における空隙間の区間が同じでないときでも、同じ所定の長さを持った異なるケーブルガイドが採用できる。

【0027】

更なる改良形態において、第１のケーブルガイドは、少なくとも一つの真直ぐな区間と、少なくとも一つの移行点での屈曲を有する全体として曲がった形状を有する。この改良形態によれば、曲がった形状が屈曲部においてゆっくりとのみ、すなわち急激にでなく狭くなり、その結果、低い自由度の可とう性を有する接続部品であってもスムーズにケーブルガイドと適合することができるという効果がある。ここで、移行点での屈曲部とは、直線状部と弧状部との間に、もしくは２つの弧状部の間に、または、互いに関してある角度をなす２つの直線状部の間に配置される連結要素である。移行点での屈曲部は、直線状部またはアークとは対照的に、様々な曲率半径を有して、２つの区間の間の円滑な移行を許容する。曲がった形状の近接する２つの断面は、互いに関して常に接線が一定（tangentially constant）である。

【0028】

更なる改良形態において、第１のケーブルガイドおよび第２のケーブルガイドは、開口の領域において少なくとも一つの共有区間を有する。この改良形態によれば、ケーブルガイドが開口の領域において一緒に並び、ある所定の好ましい方向の接続部品が開口から出ることができて、両方のケーブルガイドに通じるように開くことができる。従って、前記開口に固定的に接続され、前記開口から好ましい方向に突出する接続部品は、２つのケーブルガイドのうちの１つに、選択的に嵌入されることができる。このようにして、開口に固定された接続部品は、好ましくは、１つのケーブルガイドから他のケーブルガイドまで移動する間にわずかな機械的荷重だけがかかる。従って、安全マットのために、この開口は、特定の予防措置なしで閉じることができて、封止することができる。この結果例えばＩＰ６７に沿った国際的な高い保護基準を確実にすることができる。同時に、安全マットの複合物は、柔軟な方法で相互接続できる。

【0029】

更なる改良形態において、開口に固定され、所定のケーブル長さで支持体から出るケーブルによって、評価ユニットは接続される。この改良形態によれば、評価ユニットは、接続部品としてのケーブルに接続している。ケーブルは出力信号を送信するための、または、制御信号または他の入力信号または電源電圧を受信するための、好ましくは多芯で、網でおおわれ、シースに入れられたケーブルである。ケーブルは所定の長さだけ支持体から出ている。すなわち、それは開口において固定され、その結果、それはより開口にさらに挿入されることも、開口から取り出されることもできない。従って、評価ユニット用の接続部品は、安全マットに固定的に接続される。その結果、支持体を完全に閉じることができて、高い国際的な保護基準を確実にするために封止することができる。

【0030】

特に好適な改良形態において、ケーブルはプラグコネクタを備えている。そして、前記裏面はプラグコネクタ用のレセプタクルとして第１のくぼみ（hollow）および第２のくぼみを有する。この改良形態によれば、裏面と一体に組み込まれたプラグコネクタによって、簡単な方法で評価ユニットを接続することが可能であるという効果がある。第１および第２のくぼみはプラグコネクタの外部の形状に一致される。その結果、プラグコネクタは第１および第２の凹部に嵌入され固定されることができる。くぼみおよびプラグコネクタはプラグコネクタがくぼみに留められることができて、固定されることができるように、好ましくは設計される。その結果、プラグコネクタは第１もしくは第２のくぼみにさし込まれた後に裏面において嵌入される。プラグコネクタはさらに、軸方向において、離散的に、または自由に移動可能でありえる。

【0031】

特に好適な改良形態において、第１のくぼみは第１のケーブルガイドの終端部に配列されて、第１の空隙において、開いている。第２のくぼみは第２のケーブルガイドの終端部に配列されて、第２の空隙において開いている。プラグコネクタのためのくぼみは、ケーブルガイドの終端を形成する。プラグコネクタが、ケーブルガイドから離れて静止している端部は、好ましくは、ケーブルガイドからくぼみへの移行部において配置されている。従って、接続部品は、引張応力がかからない方法でケーブルガイドに、都合よく位置する。

【0032】

特に好適な改良形態において、第１のくぼみおよび第２のくぼみは、ある角度で好ましくは直角で、交差する。この改良形態によれば、くぼみを互いの近くに置き、したがって開口から同程度の距離で配列することができるという効果がある。くぼみの交差角は、付随する側面が交差する角度に対応する。このようにして、側面の空隙は、安全マットの各角に、都合よく配列される。空隙は側面の交差する端から同じ距離で配列されることが好ましい。その結果、複合体を形成する個々の安全マットの組合せは更に単純化される。

【0033】

特に好適な改良形態において、プラグコネクタは接続端を有する。そして、プラグコネクタが第１位置および第２位置において第１のくぼみに嵌入されることができるように、第１のくぼみおよび第２のくぼみは構成される。そこにおいて、プラグコネクタの接続端は第１位置の側面と同一面で終了する。しかし、プラグコネクタの接続端は第２位置の側面に関して同一平面に配列されない。この改良形態によれば、プラグコネクタが異なる位置にある各くぼみにおいて保持されることができるという効果がある。そして、その結果、複合体を形成する隣接する安全マットの接続は単純化される。従って、プラグコネクタは、隣接する安全マットのプラグと接触するために、側面を越えて突出している。このようにして、各安全マットは、単純および柔軟な方法で、都合よく相互接続できる。

【0034】

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】

【0035】

【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】

【0036】

図１において、第１の圧力検知安全装置および第２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１および第２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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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１の圧力検知安全装置１０および第２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。

【0041】

図１による実施形態において、第１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。

【0042】

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。

【0043】

この実施形態では、評価ユニット４６からの出力信号は、第１状態および第２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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

図１による実施形態において、第２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２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。

【0050】

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。

【0051】

第１センサ１０とは対照的に、第２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１センサ１０の場合と同様に、第２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。

【0052】

第１および第２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。

【0053】

図２は、図１に図示した第１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。

【0054】

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。

【0055】

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を有する。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。

【0056】

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の反対側に位置する受け部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を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。

【0057】

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。

【0058】

図２による実施形態において、側面５２に追加の空隙が配置されている。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。

【0059】

安全マットモジュール４２の評価ユニットは支持体４８の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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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１の層８８と第２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１の層８８および第２の層９０に配置されている。第１および第２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１の層８８および第２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。

【0070】

第１の層８８と第２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。

【0071】

第１の層８８の電極９２，９４と第２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１および第２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１の層８８の電極と第２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。

【0072】

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。

【0073】

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１および第２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１および第２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。

【0074】

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１の層の第１および第２の電極は、機械的負荷の領域で第２の層の第３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。

【0075】

好ましくは、第１の層８８の電極９２，９４と第２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１および／または第２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。

【0076】

図４による実施形態では、第１の層８８および第２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１の層８８の電極のみが接続領域７０および、第１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１の層８８の全幅にわたり延びることができる。

【0077】

また、センサ配列６８は、追加の導電路１０２を第２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１の層８８から、追加の層１００を通って、第２の層９０まで、第１および第２の層に直交して通っている。

【0078】

第１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１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１および第２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。

【0079】

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。

【0080】

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１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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

図７は、第１および第２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１および第２のセンサセル７４を示す。センサセル７４は第１電極９２と、第２電極９４と、第３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。

【0088】

電極９２，９４，９６は第１の順次切替（sequentialization）エレメント１３０および第２の順次切替エレメント１３２に接続されている。第１および第２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。

【0089】

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。

【0090】

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２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１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１の順次切替エレメント１３０が入力１３４のうちの第１入力を出力１３６に接続すると同時に、第２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１および第２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。

【0091】

第１および第２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１の順次切替エレメント１３０は第１の層８８の電極９２，９４だけでなく、第２の層９０の電極９６にも接続されている。第２の順次切替エレメント１３２は第２の層９０の電極９６だけでなく、第１の層８８の電極９２，９４にも接続されている。

【0092】

図７に図示するように、出力１３６は同じ電極（ここでは第３電極９６）に接続することができる。このような第１および第２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１の順次切替エレメント１３０と第２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。

【0093】

このような「短絡」は、第１および第２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１および第２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１端子１２６と第２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。

【0094】

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１の順次切替エレメント１３０および第２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１、第２および第３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１および第２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。

【0095】

図８による実施形態において、第２の順次切替エレメント１３２の出力１３６は第１抵抗器１４８を介して電気接地端子１５０に接続されている。第１の順次切替エレメント１３０の出力１３６は、一方では第２抵抗器１５２を介して電圧源１５４に接続されて、他方では第１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２抵抗器１５２と第１抵抗器１４８との間、または第２抵抗器１５２と、第１および第２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２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１の順次切替エレメント１３０および第２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１および第２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。

【0096】

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。

【0097】

さらに、第１抵抗器１４８および第２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１および第２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。

【0098】

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１状態および第２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１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１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２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。

【0099】

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。

【0100】

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２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。

【0101】

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。

【0102】

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１、第２、第３および第４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。

【0103】

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。

【0104】

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。

【0105】

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１および第２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。

【0106】

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１配向に配置されて、２つの追加のソケット１７４ｂが第２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１および第２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１および第２の距離で配置されており、第１距離と第２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。

【0107】

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。

【0108】

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。

【0109】

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。

【0110】

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１区間１８４と１つの第２区間１８６とを有する。ケーブルは第１区間１８４に遊びなく敷設することができる。第２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２区間１８６の第１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２領域において、第１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。

【0111】

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１および第２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１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２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２位置では、第１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。

【0112】

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。

【0113】

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１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。

【0114】

〈関連出願のクロスリファレンス〉
本出願は２０１５年１１月２５日に出願されたドイツ国特許出願ＤＥ １０ ２０１５ １２０ ３７１．５の優先権を主張する。この先の出願の内容全体を参照によりこれに組み込む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】