▶ ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲーの特許一覧
(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】
(24)【登録日】2022-06-30
(45)【発行日】2022-07-08
(54)【発明の名称】締結手段を備える多層触覚センサ
(51)【国際特許分類】
G01L 1/20 20060101AFI20220701BHJP
【ＦＩ】
G01L1/20 Z
【請求項の数】
12
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2018004712
(22)【出願日】2018-01-16
(65)【公開番号】P2018124274
(43)【公開日】2018-08-09
【審査請求日】2020-12-11
(31)【優先権主張番号】10 2017 100 791.1
(32)【優先日】2017-01-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】オネディン イブロセヴィック
(72)【発明者】
【氏名】マティアス シュヴァイカー
(72)【発明者】
【氏名】ベルント ノイシュヴァンダー
(72)【発明者】
【氏名】マティアス クチェラ
【審査官】大森 努
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－０４２１０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－２１９８８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０９０３１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－３４７４１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５１９８４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／０１７４０７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／２０４３２３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】独国特許出願公開第０３２４７５７４（ＤＥ，Ａ１）
【文献】特開２００９－０２５２２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】登録実用新案第３１８３６５７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特表２００３－５００７５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０１４６９４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｌ １／００－１／２６，５／００－５／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電極（１８）を具備する第１の層（１２）と、第２電極（２０）を具備する第２の層（１４）と、前記第１および第２の層（１２、１４）間に配設されて、前記第１電極（１８）を前記第２電極（２０）から離間させる感圧材料（２２）を含む中間層（１６）と、前記第１電極および第２電極（１８、２０）を互いに対して所定の位置関係で固定する締結手段（２４）とを備える多層触覚センサ（１０）であって、前記第１電極（１８）および前記第２電極（２０）は、導電性ヤーンから作られて、所定の長手方向（Ｌ）に沿って互いに平行に延び、かつ前記中間層（１６）によって互いに離間されており、
前記締結手段（２４）は、前記長手方向（Ｌ）に沿って延びるとともに、少なくとも１本の糸による少なくとも第１の縫い目（２６）を有し、前記少なくとも１本の糸は、前記第１電極（１８）を前記第２電極（２０）に対して所定の位置に固定するために前記感圧材料（２２）に複数回繰り返し通されている、多層触覚センサ。
【請求項2】
前記第１の縫い目（２６）は、前記第１電極（１８）の導電性ヤーンから所定の距離のところに、平行に配設されている複数の出入穴（２８）を具備する、請求項１に記載の多層触覚センサ。
【請求項3】
前記第１の層（１２）は前記第１電極（１８）が縫い込まれているかまたは織り込まれている第１テキスタイルシート（３０）であり、前記第１の縫い目（２６）の糸は前記感圧材料（２２）および前記第１テキスタイルシート（３０）に複数回繰り返し通されている、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の多層触覚センサ。
【請求項4】
前記第２の層（１４）は前記第２電極（２０）が縫い込まれているかまたは織り込まれている第２テキスタイルシート（３４）であり、前記第１の縫い目（２６）の糸は前記感圧材料（２２）、前記第１テキスタイルシート（３０）および前記第２テキスタイルシート（３４）に複数回繰り返し通されている、請求項３に記載の多層触覚センサ。
【請求項5】
前記第１テキスタイルシート（３０）および前記第２テキスタイルシート（３４）は、前記中間層（１６）の側辺（３８）で互いに折り重ねられている共通のテキスタイルシートの部分であり、前記センサ（１０）の前記第１および第２の層（１２、１４）を形成する、請求項４に記載の多層触覚センサ。
【請求項7】
前記締結手段（２４）は前記第１の縫い目（２６）に平行に配設されている第２の縫い目（３６）を有し、前記第１電極（１８）が前記第１および第２の縫い目（２６、３６）間に配設されるようになされている、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の多層触覚センサ。
【請求項8】
前記第１の縫い目（２６）の糸は前記第１電極（１８）の前記導電性ヤーンに繰り返し重なり、前記第１電極（１８）を前記中間層（１６）に保持する、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の多層触覚センサ。
【請求項9】
前記締結手段（２４）は、前記導電性ヤーンの下から繰り返し通されている少なくとも１本の別の糸を備える別の縫い目を有し、前記第１電極（１８）を前記中間層（１６）から離間させる、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の多層触覚センサ。
【請求項10】
前記第１の縫い目（２６）の糸は第１所定間隔（ｄ１）で前記第１電極（１８）に交差し、前記別の縫い目（４６）の糸は第２所定間隔で（ｄ２）で前記第１電極（１８）に交差し、前記第１および前記第２所定間隔（ｄ１、ｄ２）は異なる、請求項９に記載の多層触覚センサ。
【請求項11】
第１の層（１２）を形成する第１電極（１８）を提供するステップと、第２の層（１４）を形成する第２電極（２０）を提供するステップと、
前記第１および第２の層（１２、１４）間に配設されて、前記第１電極（１８）を前記第２電極（２０）から離間させる感圧材料（２２）を含む中間層（１６）を提供するステップと、
前記第１電極および第２電極（１８、２０）を締結手段（２４）で互いに対して固定するステップと、を備える多層触覚センサの製造方法であって、
前記第１電極（１８）および前記第２電極（２０）は導電性ヤーンから作られ、所定の長手方向（Ｌ）に沿って互いに平行に延び、かつ前記中間層（１６）によって互いに離間されており、
前記締結手段（２４）は、前記長手方向（Ｌ）に延びるとともに、少なくとも１本の糸による少なくとも第１の縫い目（２６）とを有し、前記少なくとも１本の糸は、前記第１電極（１８）を前記第２電極（２０）に対して所定の位置に固定するために前記感圧材料（２２）に複数回繰り返し通される、多層触覚センサの製造方法。
【請求項12】
第１電極（１８）を具備する第１の層（１２）と、第２電極（２０）を具備する第２の層（１４）と、前記第１および第２の層（１２、１４）間に配設されて、前記第１電極（１８）を前記第２電極（２０）から離間させる感圧材料（２２）を含む中間層（１６）と、前記第１電極および第２電極（１８、２０）を互いに対して所定の位置関係で固定する締結手段（２４）とを備える多層触覚センサ（１０）であって、
少なくとも前記第１電極（１８）は、少なくとも導電性ヤーンから作られて、所定の長手方向（Ｌ）に沿って延びており、
前記締結手段（２４）は、前記長手方向（Ｌ）に沿って延びるとともに、少なくとも１本の糸による少なくとも第１の縫い目（２６）を有し、前記少なくとも１本の糸は、前記第１電極（１８）を前記第２電極（２０）に対して所定の位置に固定するために前記感圧材料（２２）に複数回繰り返し通されており、
前記締結手段（２４）は、前記第１電極（１８）を前記中間層（１６）から離して配置するために、前記導電性ヤーンの下を繰り返し通される少なくとも１本のさらなる糸によるさらなる縫い目を含む、多層触覚センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多層触覚センサおよびそれに関連する該センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
汎用多層触覚センサは、いわゆる圧力マットとして知られている。圧力マットは、機械的負荷に応答する感圧表面を備える二次元センサである。たとえば、人が作用面を踏むと、それによって生じる機械的負荷が、センサに接続されている制御ユニットによって検知および評価されて、対応する反応に変換される。前記事象に対する反応は、たとえば、技術システムの電源オフまたは警告メッセージの表示とすることができるであろう。
【0003】
公知の圧力マットは、導電性電極を含む２つの層を感圧中間層によって分離するという原理に基づいている。中間層が圧縮されると、電極間の電気特性が変化する。中間層は、このために圧縮可能な要素を具備してもよく、その結果、圧力マットの表面に対して圧力が横断方向に向けられるとき、２つの電極が一緒に押されて、電極は、圧縮可能な要素間で直接接触することになる。
【0004】
あるいは、中間層を、圧力下でその電気抵抗を変える材料から作ることもできる。このような中間層は連続層にすることができるので、２つの電極が互いに直接接触しなくても、適切な分析回路を使用して、前記抵抗の変化を検知することができる。
【0005】
前述の基本原理に基づき、通例、非常に大きなセンサを１ピースで製作することが目標である。このために、個々の層をまず別々に製作して、後の工程で組み立てて実際のセンサを形作る。
【0006】
連続中間層の他に、好ましくは、電極も連続シート、たとえば、電極が縫い込まれているかまたは織り込まれているテキスタイルシートとして構成されてもよい。この場合、センサは、個々の層を積み重ねて、それを合わせて固定することによって形成される。通常、これは層をハウジング内に置くか、またはそれを積層して複合材にすることによって実現される。どちらの方法も、通常、センサの柔軟性、特に可撓性を制限する。
【0007】
センサを圧力マットとして使用する場合には、柔軟性が失われることは、最初は大したことではないが、他のアプリケーションにとっては、個々の層の元の柔軟性を維持することが望ましい。該アプリケーションは、たとえば、センサの作用面をロボットの外部輪郭に適合させる場合におけるロボットの皮膚としての触覚センサの使用、または、ピンチエッジ（pinch edges）およびシャーエッジ（shear edges）による挟み込み保護手段としてセンサを使用する場合においてセンサが帯状であり監視されるエッジに沿って延びている場合である。どちらの場合も、個々の層の元の柔軟性をできる限り維持することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記背景に照らし、本発明の目的は、前述の欠点をなくす多層触覚センサを提供することである。とりわけ、特に柔軟性および可撓性があり、異なる幾何学形状を可能にする触覚センサを提供することが目的である。同時に、本発明のセンサは単純で、ロバストで、製造コストが安くあるべきである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のある態様によると、この目的は、第１電極を具備する第１層と、第２電極を具備する第２層と、第１層と第２層との間に配設されて、第１電極を第２電極から離間させる感圧材料の中間層と、第１電極および第２電極を互いに対して固定する締結手段とを備える多層触覚センサであって、少なくとも前記第１電極は導電性ヤーンから作られ、所定の長手方向に沿って延びており、前記締結手段は、第１電極の所定の長手方向に沿って延びるとともに少なくとも１本の糸（thread）を含む少なくとも１つの第１の縫い目（seam）を具備し、前記少なくとも１本の糸は第１電極を所定の位置に固定するために感圧材料に複数回繰り返し通される、多層触覚センサによって達成される。
【0010】
本発明の別の態様によると、この目的は、次のステップを備える多層触覚センサの製造方法によって達成される。
・第１層を形成する第１電極と、第２層を形成する第２電極とを提供するステップと、
・第１および第２層間に配設されて、第１電極を第２電極から離間させる感圧材料の中間層を提供するステップと、
・第１電極および第２電極を、第１電極を第２電極から離間させる締結手段によって、互いに対して固定するステップと、を有し、
少なくとも前記第１電極は導電性ヤーンから作られ、所定の長手方向に沿って延びており、前記締結手段は、長手方向に延びるとともに少なくとも１本の糸を含む少なくとも第１の縫い目を具備し、前記少なくとも１本の糸は第１電極を所定の位置に固定するために感圧材料に複数回繰り返し通される。
・第１層を形成する第１電極と、第２層を形成する第２電極とを提供するステップと、
・第１および第２層間に配設されて、第１電極を第２電極から離間させる感圧材料の中間層を提供するステップと、
・第１電極および第２電極を、第１電極を第２電極から離間させる締結手段によって、互いに対して固定するステップと、を有し、
少なくとも前記第１電極は導電性ヤーンから作られ、所定の長手方向に沿って延びており、前記締結手段は、長手方向に延びるとともに少なくとも１本の糸を含む少なくとも第１の縫い目を具備し、前記少なくとも１本の糸は第１電極を所定の位置に固定するために感圧材料に複数回繰り返し通される。
【0011】
このように、本発明のアイデアは、電極が個々に締結手段で固定されている、長手方向に延びている電極を備える触覚センサを提供することである。締結手段は電極自体と同様な形態の糸を含む縫い目にして、センサの全体としての柔軟性が締結手段によって大幅に悪影響を受けないようにする。このため、このセンサは、層を積層したセンサ、または層もしくは電極を固定するためになにか他の方法で収納しなければならないセンサよりも可撓性がある。
【0012】
さらに、締結手段が電極と同じ方向に延びていて、したがって、電極を好ましくは全長にわたってしっかりと適所に保持しているので、電極は互いに対して完璧に整列されて、固定されている。したがって、センサ全体を、機能を制限されることなく、曲げまたはねじることができる。このように、センサは、たとえば、ロボットのアームなど、不均一な輪郭に直接締結することができる。
【0013】
また、個々に固定することは、触覚センサの特殊な幾何学形状が可能であるという利点を有する。たとえば、個々に固定することで、比較的長細くて薄い寸法にされて、接着テープのように巻いて貼ることのできる帯状のセンサが可能となる。同様に、剛性の取り囲みハウジングまたは積層をなくしたおかげで、簡単に、球形または円筒形の表面に位置付けることが可能である。
【0014】
最後に、本発明による締結手段は、機械によって縫い目として簡単かつ精密に、したがって安価に、実現することができる。このように、新規のセンサの製造は大幅に難しくなるわけではない。したがって、平面形状とは異なる幾何学形状のセンサは特に簡単かつ安価に製造することができる。同時に、縫い目は、電極を中間層に特にロバストに保持することが可能である。このように、前述の目的は完全に達成される。
【0015】
好適な改良形態では、第１の縫い目は、第１電極の導電性ヤーンから所定の距離のところに平行に配設されている複数の出入穴を具備する。このように、第１の縫い目は第１電極に平行に配設されて、前記第１電極を中間層に対して均一に固定している。このように、電極は特に精密に固定し、配向することができる。
【0016】
別の改良形態では、第１層は、第１電極が縫い込まれているかまたは織り込まれている第１テキスタイルシートであり、第１の縫い目の糸は感圧材料および第１テキスタイルシートに複数回繰り返し通されている。したがって、この実施形態では、第１電極は第１層を形成する第１テキスタイルシートの一部である。このことは、特殊な場合には１本のみの導電性糸であってもよい、薄い電極を使用することができるという利点を有する。締結手段の縫い目が第１テキスタイルシートを中間層に保持し、したがって、第１電極を間接的に固定する。この改良形態では、特に薄い電極を、より大きなシートの一部として容易に扱うことができるセンサに使用することができ、それにもかかわらず、本発明による締結手段に精密かつ均一に固定することができる。
【0017】
別の改良形態では、第２層は第２電極が縫い込まれているかまたは織り込まれている第２テキスタイルシートであり、第１の縫い目の糸は感圧材料、第１テキスタイルシートおよび第２テキスタイルシートに複数回繰り返し通されている。この改良形態では、第２層も、第２電極が配設されているテキスタイルシートである。第１層および第２層は、それぞれ、容易に扱うことのできるシートにすることができる。したがって、センサは特に容易に、それにより、安価に製造することができる。同時に、前記設計は、また、第２電極を特に細く設計し、第１電極に対して精密に固定することを可能にする。
【0018】
好適な別の改良形態では、第１テキスタイルシートおよび第２テキスタイルシートは、中間層の側辺で互いに折り重ねられた共通のテキスタイルシートのセクションであり、したがって、センサの第１層および第２層を形成する。それにより、第１および第２のテキスタイルシートは共通のシートの一部であり、そのため１ピースで製造することができる。共通のテキスタイルシートは、好ましくは、第１長形電極および第２長形電極を含み、両電極は感圧材料によって離間されている相互に平行な２つの電極を備える長形センサを形成するために、互いに折り重ねることによって感圧材料の周囲に敷設されている。
【0019】
特に好適な改良形態では、第１の縫い目は第１側辺に平行に走行して、第１電極および第２電極が第１の縫い目と側辺との間に配設されている。前記好適な改良形態では、共通のテキスタイルシートが織物の袋を形成し、その前側に第１電極が、後側に第２電極が配設されている。袋は、袋の前側および後側に互いに離間している感圧材料のセクションを含む。第１の縫い目は袋を閉じ、さらに、中間層を共通のテキスタイルシートに、好ましくは両側で固定する。このような織物の袋により、帯状のセンサは少数の作業工程で、少数の基本構成要素のみで特に容易に製作することができる。
【0020】
別の改良形態では、締結手段は、第１電極が第１の縫い目と第２の縫い目との間に配設されるように、第１の縫い目に平行に配設されている第２の縫い目を具備する。この実施形態では、第１電極、および好ましくは第２電極は、第１の縫い目と第２の縫い目との間に配設されている。このように、電極を、互いに対して特に精密に整列させて固定することができる。
【0021】
別の改良形態では、第１の縫い目の糸は第１電極の導電性ヤーンに、好ましくは第１電極の全長にわたって繰り返し重なり、第１電極を中間層に保持する。第１電極の導電性ヤーンを繰り返し重ねることによって、電極は中間層に押しつけられ、それにより中間層に特によく固定される。この改良形態は、触覚センサを提供することが可能で、その第１層はもっぱら個々の電極から形成することができ、特殊な場合には、電極は導電性ヤーンの個々の糸からなる。このように、特に細く柔軟性のあるセンサを実施することができる。
【0022】
別の改良形態では、第１の縫い目は、その端部が２本の平行な線または曲線を描き、その間に第１電極が平行に配設されるように、鋭角で鎖状連結されている短いセクションを有する第１ジグザグパターンを画定する少なくとも１本の糸を備える第１ジグザグ縫い目である。ジグザグ縫い目を使用することにより、電極は中間層に特に容易にかつ精密に固定することができる。同時に、ジグザグ縫い目は機械によって特に容易に製作することができるので、固定を特に容易に製造することができる。
【0023】
別の改良形態では、締結手段は、第１電極を中間層から離間させるために、導電性ヤーンの下から繰り返し通される少なくとも１本の別の糸を備える別の縫い目を具備する。この改良形態では、第１電極は中間層の別の縫い目によって支持される。別の縫い目はそれにより、第１電極と感圧材料との間のスペーサとして使用される。個々の支持点間、つまり、別の縫い目が電極と交差する点間の距離を変えることによって、センサの感度を調整することができる。支持点が互いに近くにあると、センサを作動させるための圧力負荷は大きくならなければならない。他方で、支持点がより離れると、同じ結果を得るには、より低い圧力で十分である。
【0024】
好適な改良形態では、第１の縫い目の糸は第１所定間隔で第１電極に交差し、別の縫い目の糸は第２所定間隔で第１電極に交差し、第１および第２所定間隔は異なる。前記好適な設計では、スペーサによってセンサの感度を調整できるだけでなく、第１の縫い目に対する下向きの力も変えることができる。それによって、この改良形態は、締結手段の選択および構成だけで、センサを可変に調整することを可能にする。
【0025】
前述の特徴およびこれから説明する特徴は、それぞれ明記される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、他の組み合わせまたは単独でも使用できることは理解されるであろう。
【0026】
本発明の例示的な実施形態を図面に示し、以下の説明で詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】センサの第１実施形態を示す斜視図である。
【図2】センサの第２実施形態を示す断面図である。
【図3】センサの第３実施形態を示す断面図である。
【図4】センサの第４実施形態を示す断面図および上面図である。
【図5】センサの第５実施形態を示す断面図および上面図である。
【図6】センサのハウジングの一実施形態を示す斜視図である。
【図8】センサのアプリケーションの実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
図１は、センサの第１実施形態を斜視図で示す。センサはここでは全体を参照符号１０で記されている。センサ１０は多層であり、少なくとも第１層１２と、第２層１４と、第１層と第２層との間に配設されている中間層とを具備する。第１層１２は第１電極１８を具備し、第２層１４は第２電極２０を具備する。
【0029】
この実施形態では、第１および第２の電極１８，２０は、導電性ヤーンから作られている。特に、この実施形態の第１および第２の電極１８，２０は、それぞれ導電性ヤーンの糸であり、そのため柔軟である。一般に、導電性ヤーンは、織物、編物、かぎ針編物および刺繍に加工することができ、特に縫製に使用することのできる直線状の織布である。通常のヤーンと比べて、導電性ヤーンは電流を通すことができる。これは導電性繊維、たとえば、ステンレススチール繊維からヤーンを紡績することによって実現することができる。あるいは、糸に導電性材料を被覆することにより、従来の非導電性糸を導電性にすることができる。たとえば、導電性糸を得るために、普通のナイロン糸に銀を被覆することができる。異なる種類の導電性ヤーンは強度および伝導率に関して異なる利点および欠点を有するが、センサに関しては同様に使用することができる。糸は完全に導電性であると同時に、テキスタイルのような特性、特に柔軟性および可撓性を保つことは明白である。
【0030】
図１による実施形態では、第１電極および第２電極１８，２０として１本の電気糸だけが示されている。これは特殊なケースである。他の実施形態では、第１および第２の電極１８，２０は複数の導電性糸から作ってもよい。以下、図１に示すように電極として導電性ヤーンの１本の糸だけを備える特殊なケースを「単糸電極（single-yarn electrode）」と呼ぶ。
【0031】
また、図１による実施形態では、第１および第２の電極１８，２０は同じ設計である。これは必ずしもそうしなければならないのではなく、他の実施形態では第１層の電極は第２層の電極とは異なる設計にできることは理解されるであろう。
【0032】
電極１８，２０をヤーンとして形成することは、電極１８，２０が本質的に長手方向Ｌに延びている必要がある。それにもかかわらず、電極は直線である必要はない。事実、電極は、関連のアプリケーションが必要とする幾何学形状によって、弧状に延びていてもよい。
【0033】
この実施形態では、第１および第２の電極１８，２０は互いに平行に走行し、中間層１６によって互いに離間している。中間層１６は感圧材料２２から作られる。たとえば、中間層は、圧力が電極１８，２０に対して横断方向に加えられると強制的に引き離される圧縮可能な要素を具備して、第１および第２の電極１８，２０が圧力負荷点で接触するようにしてもよい。あるいは、圧力下で第１電極１８と第２電極２０との間でその電気特性が変化する材料を中間層に使用してもよい。特に、圧力下でその電気抵抗が変化する材料を使用することができる。好ましくは、該中間層１６がここで示すように表面全体に広がっていてもよい。
【0034】
その設計に関係なく、圧力が中間層１６に対して垂直に加えられると、第１電極１８と第２電極２０との間で変化した電気特性が、分析回路（ここでは図示せず）によって検知されてもよい。図１に示すような「単糸電極」を備えるセンサの特殊なケースの場合、表面に電極が延びている圧力マットと同じ作用原理が適用される。
【0035】
また、センサは、少なくとも第１電極を中間層１６の所定の位置に保持する締結手段２４を具備する。締結手段２４は、第１電極によって画定される長手方向Ｌに延びている少なくとも１つの第１の縫い目２６を具備する。すなわち、縫い目２６は第１電極１８に平行に走行している出入穴２８を具備する。糸は、第１電極１８を中間層１６に保持するために、出入穴２８を通じて感圧材料２２に複数回繰り返し通される。ここに図示される実施形態では、この目的のために、糸は第１電極の上を繰り返し横切り、それによって電極を中間層１６上に押しつける。
【0036】
好適な実施形態では、第２電極２０が第１電極と同様に具現されている場合、第２電極も縫い目によって中間層１６に締結してもよいことは理解されるであろう。特に好ましくは、この場合、第２電極２０も第１の縫い目２６によって保持して、第１および第２の電極１８，２０に必要な締結手段２４を１つだけにする。この場合、第１の縫い目２６の糸は、伝導率は別にして、第１または第２の電極１８，２０の導電性ヤーンと同様な特性を具備し、センサが全体として電極の柔軟性を保つようにする。このように、センサの柔軟性は締結手段２４によって大幅に制限されることはない。同時に、第１電極１８は、センサ１０がねじれているまたは曲がっているときでも、所定の位置に保持される。
【0037】
好ましくは、本発明によるセンサは、たとえば、工業用生産システムのピンチエッジおよびシャーチエッジ、建築技術の自動ドア、ゲートもしくは窓、または公共交通機関の車両ドアを保護するために、帯状センサとして使用される。このため、好適なセンサは本質的に長手方向Ｌに延びており、センサの高さＨおよび幅Ｂはその奥行Ｔに対して小さい。好適な実施形態では、奥行Ｔは幅Ｂの少なくとも１０倍である。さらに、好適な実施形態では、センサは接着テープのように巻いて貼ってもよい。本発明によるセンサは、エンドユーザによって最終的な形に切断される連続アイテムとして製作してもよい。ロバストさは電極の設計のみに左右され、センサの幾何学形状には左右されないため、電極の個々の固定によって実現されるロバストさはこれによって失われない。
【0038】
本発明は前述の帯状センサに制限されるのではなく、個々の固定は異なる幾何学形状を有する他の形状の触覚センサとともに使用することもできることは理解されるであろう。
【0039】
【0040】
図１による実施形態に対し、第１および第２の層は導電性ヤーンの電極だけから作られているのではない。実際、導電性電極１８，２０はそれぞれテキスタイルシートの一部である。第１テキスタイルシート３０は第１層１２を形成するとともに、導電性ヤーンの第１電極１８に加えて非導電性糸３２をさらに具備する。非導電性糸３２および第１電極１８は図の平面で長手方向Ｌに延びており、テキスタイル半製品を形成するために長手方向に対して横断方向に走行している糸と織り合わされる。したがって、第１シートは導電性糸と非導電性糸とから作られる織布である。
【0041】
第１電極１８と同様に、この実施形態の第２電極２０も非導電性糸と織り合わされて第２シート３４を形成する。第１および第２のテキスタイルシート３０，３４は中間層１６の向かい合う面に貼られる。
【0042】
第１および第２の電極１８，２０が重なり合う領域が作用領域を形成し、該作用領域では中間層１６の感圧材料２２の圧縮を第１および第２の電極１８，２０によって知ることができる。ここに示す実施形態では、第１電極１８および第２電極２０はその全長にわたって互いに平行に配設されて、作用領域が第１および第２の電極１８，２０の寸法によって画定されるようにする。電極の異なる配置が考えられることは理解されるであろう。特に、他の実施形態では、個々にポーリングすることのできる感圧セルを画定するために、行列状に配設されるさらなる電極を提供してもよい。
【0043】
図２による実施形態では、第２の縫い目３６が第１の縫い目２６のそばに設けられて、一緒に締結手段２４を形成する。この実施形態では、第１の縫い目２６の糸および第２の縫い目３６の糸はともに、第１層１２、第２層１４および中間層１６に複数回繰り返し通される。縫い目２６，３６は第１および第２の電極１８，２０に平行に長手方向Ｌに沿って走行している。この実施形態の第１の縫い目２６も第２の縫い目３６も、第１電極１８または第２電極２０を固定するためにこれらに直接接続されているわけではない。実際、第１の縫い目２６および第２の縫い目３６は、中間層１６に固定するために、第１テキスタイルシート３０および第２テキスタイルシート３４に結びつけられている。第１電極１８および第２電極２０はどちらも、それぞれ第１シート３０または第２シート３４に織り込まれているため、締結手段２４は第１の縫い目２６および第２の縫い目３６を、したがって電極を互いに対して所定の位置に固定している。このように、この実施形態では、電極は縫い目２６，３６によって間接的にのみ固定されている。
【0044】
センサ１０の可撓性は主に個々の層１２，１４，１６の可撓性に依存し、本質的には第１および第２の縫い目２６，３６からの影響を受けない。それにもかかわらず、電極１８，２０は、センサが曲がっているまたはねじれている間でも、所定の位置にとどまる。この実施形態の縫い目は電極に直接接触することはないため、縫い目は導電性ヤーン製であってもよく、もしかすると電極またはセンサの他の構成要素の接触に寄与することになるかもしれない。
【0045】
【0046】
図３による実施形態では、第１電極１８および第２電極２０はテキスタイルシートの一部でもある。しかし、前述した実施例に対し、第１シート３０および第２シート３４は中間層１６の感圧材料２２の側辺３８で折り返されている共通シートのセクションである。したがって、この実施形態では、第１および第２の層１２，１４は、１ピースのテキスタイル半製品を折り重ねた結果として形成される。封筒と同様に、感圧材料２２の中間層は折りたたまれたシートに差し込まれている。好ましくは、シートは、第１電極１８および第２電極２０が積み重なるように、側辺３８で折り返されている。第１電極１８および第２電極２０が重なり合う領域は、センサ１０の作用領域である。ここに示す実施形態では、第１電極１８および第２電極２０は長手方向Ｌに全長にわたって重なり合っている。
【0047】
さらに、前述の実施形態に対し、図３によると、個々の縫い目２６は締結手段２４として提供される。この実施形態では、個々の縫い目２６は第１および第２の電極１８，２０ならびに側辺３８と平行に走行している。したがって、縫い目２６は、層１６の感圧材料２２が手紙のように差し込まれる封筒を閉じる。ここで、縫い目２６を第１シート３０、第２シート３４および中間層１６に通過させることによって、縫い目２６は第１層１２、第２層１４および中間層１６を一緒に固定する。
【0048】
１つの縫い目だけを敷設すればよく、縫い目の他に必要なのが織り込まれた電極および中間層を備える１ピースの半製品のみであるため、図３の実施形態による帯状センサは特に単純かつ安価に実施することができる。
【0049】
図４および図５は、センサの２つの別の実施形態を示す。図４は、センサを図の下部に上面図で、上半分に断面図で両方示す。同じ参照符号は同じ部品を表す。ここでは、図１による実施形態と同様に、センサ１０は第１層１２に単一電極と、第２層１４に単一電極とを具備する。したがって、どちらの層も「単糸電極」を具備する。しかし、以下詳細に説明する電極の固定はこの設計に制限されるのではなく、他の設計の電極とともに使用することもできることは理解されるであろう。特に、電極は隣り合って並べられ、ねじられ、または織られる複数の糸から構成することもできる。
【0050】
前述の実施形態と同様に、第１電極１８および第２電極２０は感圧材料の中間層１６によって互いに離間している。第１および第２の電極１８，２０は長手方向Ｌに沿って延びており、それによって本質的にセンサ１０の寸法を決める。このため、センサ１０は比較的長く、細くて薄い帯状のセンサであり、たとえば、ドアまたは窓の細いエッジに適合されてもよい。センサの作用領域は、第１電極１８および第２電極２０が重なり合う領域に対応する。第１電極および第２電極１８，２０の近い周囲での感圧材料２２の圧縮は、センサ１０によって、圧縮により生じる第１電極１８と第２電極２０との間の電気特性の変化を観察して検知することができる。
【0051】
第１電極１８は締結手段２４によって中間層１６に保持されている。ここで、締結手段２４は第１ジグザグパターンを画定する糸によるジグザグ縫い目４０を具備する。糸は感圧材料２２に通されて、出入穴２８から感圧材料２２を出て、第１電極１８を介して別の出入穴２８に通され、そこから感圧材料２２に入る。糸が個々の出入穴２８間を画定する短いセクション４２は同じ角度４４で鎖状連結されるので、端部、すなわち出入穴２８は第１電極１８が間に入る２本の平行な線または弧を描く。好ましくは、出入穴２８は第１電極１８の各側にこれから等距離のところに配設されているので、電極は短いセクション４２によって中間層１６上に均一に押しつけられる。すなわち、ジグザグ縫い目４０は長手方向Ｌに沿って所定の間隔ｄ１で第１電極１８と交差する。ジグザグ縫い目４０は機械によって特に簡単に作ることができる。同時に、第１電極１８はジグザグ縫い目４０によって所定の位置に最適に固定される。
【0052】
ジグザグパターンの他に、異なる縫い目パターンを使用してもよく、それを用いて第１電極１８を中間層１６上に押しつけるとともに、所定の位置に固定することは理解されるであろう。ジグザグパターンは特に容易に作ることができるので好ましい。また、別の実施形態では、第２電極２０も適切な縫い目を用いて同様に中間層１６に固定することができる。
【0053】
【0054】
前述の実施形態と同様に、第１および第２の層１２，１４はそれぞれ単一電極１８，２０を具備し、感圧材料２２の中間層１６によって互いに離間している。第１電極１８は第１ジグザグ縫い目４０によって中間層１６に保持されている。
【0055】
前述の実施形態に加えて、締結手段２４は、第１ジグザグ縫い目４０の他に第２ジグザグ縫い目４６を具備する。第１ジグザグ縫い目４０と同様に、第２ジグザグ縫い目４６も第１電極１８によって画定される長手方向Ｌに延びている。第１ジグザグ縫い目４０に対し、第２ジグザグ縫い目４６は、第１電極１８の下の第１電極１８と中間層１６との間に配設されている。すなわち、第２ジグザグ縫い目４６は中間層１６の表面に直接接触している。さらに、ここでは、第２ジグザグ縫い目４６は所定の間隔ｄ２で第１電極１８と交差する。したがって、第１電極１８は交点では第１中間層１６上に直に置かれているのではなく、第２ジグザグ縫い目４６によって支持されている。
【0056】
その結果、この実施形態では第２ジグザグ縫い目４６はスペーサとして作用し、それによりセンサ１０の感度を調整することができる。支持点の数を増やすことによって、第１電極１８と第２電極２０との間の電気特性の変化を生じさせるためには、電極１８および中間層１６に対してより大きな圧力をかけなければならないように、センサ１０を調整することができる。特に、第１ジグザグ縫い目４０によって第１電極１８にかけられる高い押圧力は、第２ジグザグ縫い目４６によって補償し、バランスを取ることができる。
【0057】
全体として、有利なことに、支持点の距離ならびに／または第１および第２のジグザグ縫い目４０，４６の重なりの距離を変えることによって、センサの感度を調整することができる。このように、この実施形態では締結手段２４は電極の個々の固定としてだけでなく、センサの感度を制御するための調整手段としても使用される。他の実施形態では、センサの異なる点で異なる感度を提供するために、支持点の間隔（ｄ２）または重なりの間隔（ｄ１）を長手方向Ｌに沿って変えることが考えられる。このように、締結手段２４だけでセンサの異なる領域に異なる感度を与えることができる。別の実施形態では、締結のために、またはスペーサとして、ジグザグ縫い目とは異なる縫い目を使用してもよいことは理解されるであろう。
【0058】
この実施形態では締結手段２４を第１電極１８に関して説明してきたが、同じ締結手段２４を第２電極２０にも使用することも考えられる。個々の実施形態の異なる締結手段を互いに組み合わせることも考えられる。たとえば、第１および／または第２の層がテキスタイルシートの場合、ジグザグ縫い目を使用してもよい。また、第１層１２のために第１締結手段２４を使用し、第２層１４のために異なる締結手段を使用することが考えられる。この点に関し、各層の個々の締結手段は自由に変えることができる。図示する実施形態は「単糸電極」の特殊なケースに特に適するが、導電性ヤーンの複数本の糸から作られる電極にも使用してもよいことも理解されるであろう。
【0059】
図６を参照して、上記開示してきたセンサのためのハウジングの好適な実施形態を以下説明する。ハウジングは特に締結および帯状センサの保護のために設計されている。
【0060】
図６は、２つのイメージで、センサの斜視図を示す。上のイメージは閉鎖形のハウジングを示すのに対し、下のイメージはハウジングの内部の図を示しており、外部輪郭をここでは点線で表している。両方のイメージで、同じ参照符号は同じ部品を指す。
【0061】
全体が参照符号１００で表されるハウジングは、基本ボディ１０２、圧縮ボディ１０４および接合セクション１０６に分割される。ハウジングは１ピースの弾性材料として作られているため、圧縮ボディ１０４、基本ボディ１０２および接合セクション１０６は互いにシームレスに移行する。帯状センサユニット１０がセンサ１００内に、より正確にいうと、基本ボディ１０２内に配設されている。帯状センサユニット１０は、好ましくは、図１から図５を参照して上記説明してきたセンサの実施形態である。したがって、特に、導電性ヤーンの少なくとも１つの電極を具備するセンサである。ここで示される該センサの代表例は、「単糸電極」を備える特殊なケースである。収容するセンサと同様、ハウジング１００は本質的に長手方向Ｌに沿って延びている。
【0062】
ハウジング１００は、センサユニット１０と一緒に、ハウジングの一部ではないが、センサ１０を適切に支持するとともに、外部の影響に対して遮蔽するためにハウジングと連動する支持体１０８に取り付けられている。ハウジング１００は、好ましくは、支持体１０８とぴったり嵌合される。このために、ハウジングは、接合セクション１０６に、支持体１０８の確動ロックと係合するような形状にされている接続要素を具備する。それにより、支持体１０８は、好ましくは、外形が接続要素１１０に一致する矩形プロファイルである。
【0063】
ここに示す実施形態では、支持体１０８は、上側フランジ１１２と下側フランジ１１４と、この２つのフランジを接合する中央柱１１６とを備えるダブルＴ形プロファイルである。上側フランジ１１２はセンサユニット１０の支持面として作用する平らな表面１１８を有する。したがって、表面１１８はセンサユニット１０の安定した均一な基盤を形成する。さらに、ハウジング１００はセンサユニット１０と一緒に支持面１１８を包囲する。したがって、センサユニット１０はハウジング１００内に密閉されている。圧縮ボディ１０４によって、衝撃はセンサユニット１０に均一に伝達する。基本ボディ１０２、圧縮ボディ１０４および接合セクション１０６の特定の形およびその機能を、図７を参照して以下詳細に説明する。
【0064】
図７は、図６によるハウジングの実施形態を断面図で示す。同じ参照符号は同じ部品を指す。ハウジング１００が圧縮ボディ１０４、基本ボディ１０２および接合セクション１０６に区分されていることが、点線で示されている。前述したように、この実施形態では、接合セクション１０６は２つの接続要素１１０を具備し、それによって支持体（ここでは図示せず）との確動ロック接続を可能にすることができる。接続要素１１０は支持体に取り付けるために離間するように設計されている。
【0065】
基本ボディ１０２は、センサユニット１０を挿入することのできる受け部１２０を具備する。受け部１２０は上部を圧縮ボディ１０４によって、側面をセンサユニット１０の高さに対応するサイド部１２１によって閉鎖する。下部セクション、つまり、接合セクション１０６への移行部では、受け部１２０はセンサユニット１０が接合セクション１０６を通して基本ボディ１０２に挿入することができるように開いていることが好ましい。支持体への取り付けと同様に、このために、接続要素１１０は離間しており、センサユニット１０が受け部１２０に挿入される。このように、センサユニット１０は工具なく組み立てることができる。
【0066】
取り付けられた状態では、つまり、ハウジング１００が支持体に載せられているとき、接続要素１１０は水および埃に対して受け部１２０を封止するので、センサは外部の影響に対して保護される。好ましくは、このため、センサは保護等級ＩＰ６７で製作してもよい。好ましくはセンサの上部で行われる、センサユニット１０との電気接点が通される領域では、封止は対応するクランプ部（ここでは図示せず）を用いて、または後でポッティングすることによって保証することができる。
【0067】
圧縮ボディ１０４は圧縮ボディ１０４の表面１２２に作用する力を帯状のセンサユニット１０に伝達するように設計されている。同時に、圧縮ボディ１０４は、センサユニット１０がさらに取り囲むハウジングなく受け部１２０に挿入することができるように、センサ１０に対する衝撃を適切に減衰させるように具現される。圧縮ボディはハウジングの残りの部分に比較して相対的に厚く、柔らかいように設計され、好ましくは湾曲面１２２を具備する。湾曲面１２２は、それに作用する力をセンサ１０に均一に伝達するという利点を有する。その結果、有利なことに、センサ１０の感度が高まる。
【0068】
ハウジング１００を１ピースとして作る材料は、好ましくは封止面を備える発泡ポリウレタンである。ハウジング１００の寸法は、本質的には、使用するセンサユニット１０によって決まる。ハウジングの長さ、つまりこの場合、図の平面の範囲は、その幅または高さの少なくとも２桁倍であることが好ましい。ハウジングの高さは、本質的に、圧縮ボディ１０４および接合セクション１０６によって画定されるのに対し、センサユニット１０と同程度に細い基本ボディ１０２を実施することができ、そのため、高さに大きく寄与しない。特に好ましくは、センサの幅Ｂは１ｃｍ未満であり、好ましくは０．７ｃｍ、特に０．５ｃｍ未満である。このように、センサは自動ドア、ゲートおよび窓の挟み込み保護手段として使用するのに、または該自動ドア、ゲートおよび窓が密封されているかどうかを判断するのに特に優れる。特定のアプリケーションの実施例を図８を参照して以下説明する。
【0069】
図８は、本発明によるセンサ１０が配設されている自動閉鎖窓１２４を示す。窓１２４は開口部１２６を閉じるように設計されており、第１部分１２８と第２部分１３０とを有する。第１部分１２８は、矢印１３４によって表される移動方向に沿って可動な枠１３２に配設されている窓ガラスである。第２部分１３０は、窓１２４が開口部１２６を閉じようとしている場合に、枠１３２の側辺１３５が同一平面上に接触することになるストッパを形成する。
【0070】
センサの一実施形態が枠１３２の該側辺１３５に全長にわたり配設されている。センサ１０は、ここでは、開口部１２６が完全に閉まっているかどうかを検知するように設計される。別の実施形態では、ここではストッパとして設計されて固定されている、第２部分１３０も可動にしてもよい。第２部分１３０は、好ましくは、断面がセンサ１０のハウジング１００と同様に設計されているシーリングリップ１３６を具備する。それにより、シーリングリップ１３６およびハウジング１００がシールとして作用してもよい。
【0071】
センサは、ドア、ゲートまたは窓の封止を、触覚原理に基づいて単純に点検することが可能である。特に、センサユニット１０が負荷自体に加えて、センサ上のその強度またはその分布も判断するように設計されている場合、センサは同時に、たとえば封止およびクランプ保護のテストなど、異なるアプリケーションのために使用することができることが有利である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】