JP2000258111A - Contact detector - Google Patents

Contact detector

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JP2000258111A
JP2000258111A JP11056240A JP5624099A JP2000258111A JP 2000258111 A JP2000258111 A JP 2000258111A JP 11056240 A JP11056240 A JP 11056240A JP 5624099 A JP5624099 A JP 5624099A JP 2000258111 A JP2000258111 A JP 2000258111A
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JP
Japan
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detection
contact
sensor
strain sensor
flexible strain
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Pending
Application number
JP11056240A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Sakurai
宏治 桜井
Hidenobu Anzai
秀伸 安齊
Akira Sugimoto
旭 杉本
Hiroyasu Ikeda
博康 池田
Shujiro Doda
周治郎 堂田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Kasei Co Ltd
Original Assignee
Fujikura Kasei Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a contact detector to be used in various environments and to constitute a fail-safe safety system in a simple structure. SOLUTION: A contact detector 1 uses a flexible strain sensor 11 as a transducer. The sensor 11 is connected to a detecting member 16 which is displaced when a man or object comes into contact with the member 16 through a slider 15. When the member 16 is displaced, the electric resistance value of the sensor 11 varies and the strain of the sensor 11 in the direction of elongation can be detected. Prescribed tension is applied to the sensor 11 in a non-displaced state and the strain of the sensor 11 is detected from the variation of the electric resistance value from this state. Since the tension is preapplied to the sensor 11 in the above-mentioned way, the failure or abnormality of the sensor itself resulting from disconnection, coming off, etc., can be detected from the output signal of the sensor 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、人或いは物体(以
下、単に「人等」という。)の接触を検出する接触検出
装置に関し、より詳細には、人と機械とが共同で作業す
る空間(以下、「作業空間」という。)において人の安
全防護を目的として使用する接触検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact detecting device for detecting contact of a person or an object (hereinafter, simply referred to as "person"), and more particularly, to a space where a person and a machine work together. The present invention relates to a contact detection device used for the purpose of protecting human safety in a work space.

【0002】[0002]

【従来の技術】作業空間では、人と機械との接触による
事故が発生する恐れがある。これを防止するためには、
機械可動部の作業領域(以下「危険領域」という。ま
た、危険領域以外を「安全領域」という。)内への人の
進入を監視し、進入を検知したときには機械の作業を停
止する制御が必要である。
2. Description of the Related Art In a work space, an accident may occur due to contact between a person and a machine. To prevent this,
Control is performed to monitor the entry of a person into the working area of the machine movable part (hereinafter referred to as “danger area”; the area other than the danger area is referred to as “safe area”), and to stop the operation of the machine when the entry is detected. is necessary.

【0003】そのため、作業空間を安全領域と危険領域
とに隔て、これらの境界に、人等の存在を検知する(以
下「人検知」という。)装置を設置する。従来より、こ
のような装置には、踏圧センサ或いはロープセンサ等を
トランスデューサとして構成された接触検出装置が使用
されてきた。
[0003] Therefore, a work space is divided into a safety area and a danger area, and a device for detecting the presence of a person or the like (hereinafter referred to as "person detection") is installed at the boundary between these areas. Conventionally, such a device has used a contact detection device configured with a tread pressure sensor or a rope sensor as a transducer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、踏圧セ
ンサやロープセンサをトランスデューサとする接触検出
装置では、これらのセンサが接点接触構造であるため、
耐久性の面で問題があった。また、リード線等の断線故
障や接点の酸化・劣化による接触不良が起こると、セン
サに人の進入信号が入力されても検出信号が出力されな
いという危険があった。
However, in a contact detecting device using a tread pressure sensor or a rope sensor as a transducer, since these sensors have a contact contact structure,
There was a problem in terms of durability. Further, when a disconnection failure of a lead wire or the like or a contact failure due to oxidation / deterioration of a contact occurs, there is a risk that a detection signal is not output even if a human entry signal is input to the sensor.

【0005】即ち、これらの接触検出装置は、センサ自
体の故障や異常を検知し通知するという正常性の確認が
保証されておらず、所謂「フェールセーフな構造」とは
なっていなかったのである。
That is, these contact detection devices do not guarantee the normality of detecting and notifying a failure or abnormality of the sensor itself, and do not have a so-called “fail-safe structure”. .

【0006】これに対し、センサの接点を非接触構造と
するとともに、複数の異なる方式によるセンサを組み合
わせることで、安全を確保する方法が提唱されている。
この方法では、システム全体が複雑となり、また大がか
りになり過ぎるという問題がある。
[0006] On the other hand, there has been proposed a method of ensuring safety by making the contact of the sensor a non-contact structure and combining sensors of a plurality of different types.
In this method, there is a problem that the entire system becomes complicated and too large.

【0007】また、光センサを使用して構成されたもの
もあるが、検出可能な距離が短いなど取り付けに制約が
あり、環境によっては使用できない場合があった。そこ
で、本発明は、このような状況に鑑み、多様な環境で使
用でき、且つ簡易な構造でフェールセーフな安全装置を
構成することができる接触検出装置を提供することを目
的とする。
[0007] In addition, there is a configuration using an optical sensor, but there is a restriction in mounting such as a short detectable distance, so that it may not be used depending on the environment. In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a contact detection device that can be used in various environments and that can constitute a fail-safe safety device with a simple structure.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る接触検出装
置は、受感部の変位に応じた電気的信号を生成する検出
素子(トランスデューサ)と、人等の接触により変位す
る検出部材とを、前記検出部材の変位なしの状態におい
て前記検出素子が所定の出力信号を生成するように、連
結して構成され、検出回路が、前記検出素子からの出力
信号に基づいて、正常或いは異常を示す検出信号を生成
する。
A contact detecting device according to the present invention comprises a detecting element (transducer) for generating an electric signal corresponding to a displacement of a sensing portion and a detecting member which is displaced by contact of a person or the like. The detection element generates a predetermined output signal in a state where the detection member is not displaced, and is configured to be connected, and the detection circuit indicates normal or abnormal based on the output signal from the detection element. Generate a detection signal.

【0009】前記検出回路は、前記検出素子からの出力
信号を受けて、その出力信号が前記所定の出力信号より
小さく設定した第1の閥値以上であって前記所定の出力
信号より大きく設定した第2の閥値以下の所定範囲にあ
るときに、正常を示す検出信号を生成する(請求項
2)。
The detection circuit receives an output signal from the detection element, and sets the output signal to be greater than or equal to a first threshold value set to be smaller than the predetermined output signal and to be larger than the predetermined output signal. When the value is within a predetermined range equal to or less than the second threshold value, a detection signal indicating normality is generated (claim 2).

【0010】具体的には、前記検出素子として、柔軟歪
みセンサを使用するのが好ましい(請求項3)。柔軟歪
みセンサは、長手方向に延在する導電体を電気絶縁性及
び伸縮性を有する樹脂材で被覆して構成されており、伸
び方向の歪み量に応じた電気的信号を生成する。
Specifically, it is preferable to use a flexible strain sensor as the detection element. The flexible strain sensor is configured by covering a conductor extending in the longitudinal direction with a resin material having electrical insulation and elasticity, and generates an electrical signal according to the amount of strain in the extension direction.

【0011】前記導電体は、導電性フィラー(カーボ
ン、銀、銅、ニッケル等)を熱可塑性樹脂、エラストマ
或いは熱硬化性樹脂等に分散して構成する。また、要求
される特性に応じて各種溶剤及び添加剤を加える。
The conductor is formed by dispersing a conductive filler (carbon, silver, copper, nickel, etc.) in a thermoplastic resin, an elastomer, a thermosetting resin, or the like. Various solvents and additives are added according to the required characteristics.

【0012】前記樹脂材としては、以下に掲げる高分子
物質が好ましい。 1. 天然ゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、クロロプ
レンゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム或いはホスフ
ァゼンゴム 2. 上記高分子化合物を含むゴム状弾性体(アクリロニ
トリルブタジエンコポリマー、エチレンアクリレートコ
ポリマー、スチレンブタジエンコポリマー、エチレンブ
タジエンコポリマー或いはウレタンエポキシコポリマー
等) 3. 使用温度の範囲内にて十分な伸縮性及び耐久性を呈
するその他のエラストマ(エチレンプロピレンコポリマ
ー(ターポリマー)、エチレン酢酸ビニルコポリマー
等) 導電体及び樹脂材は、センサとして要求される特性や使
用環境に応じて、最適なものを選択し、任意の形状に形
成することができる。
As the resin material, the following polymer substances are preferable. 1. Natural rubber, silicone rubber, urethane rubber, chloroprene rubber, acrylic rubber, butadiene rubber or phosphazene rubber 2. Rubber-like elastic body containing the above polymer compound (acrylonitrile butadiene copolymer, ethylene acrylate copolymer, styrene butadiene copolymer, ethylene butadiene copolymer) 3. Other elastomers (such as ethylene propylene copolymer (terpolymer), ethylene vinyl acetate copolymer, etc.) exhibiting sufficient elasticity and durability within the operating temperature range. According to the characteristics required and the use environment, an optimum material can be selected and formed into an arbitrary shape.

【0013】柔軟歪みセンサと検出部材とを連結する場
合は、検出部材の変位なしの状態において柔軟歪みセン
サに所定の張力を与え、検出部材の変位により柔軟歪み
センサの伸びを生じさせるように連結する。
When the flexible strain sensor is connected to the detecting member, a predetermined tension is applied to the flexible strain sensor in a state where the detecting member is not displaced, and the flexible strain sensor is extended so as to be expanded by the displacement of the detecting member. I do.

【0014】柔軟歪みセンサから出力された信号(以下
「センサ出力信号」という。)は検出回路に伝送され
る。検出回路は、センサ出力信号を受け、予め設定した
2つの閥値によりレベル検定を行う。第1の閥値は、所
定の張力での歪み量より小さい歪み量に対して設定す
る。一方、第2の閥値は、所定の張力での歪み量より大
きい歪み量に対して設定する。
A signal output from the flexible strain sensor (hereinafter referred to as "sensor output signal") is transmitted to a detection circuit. The detection circuit receives the sensor output signal and performs a level test using two preset threshold values. The first threshold value is set for a distortion amount smaller than the distortion amount at a predetermined tension. On the other hand, the second threshold value is set for a strain amount larger than the strain amount at a predetermined tension.

【0015】ここで、第1の閥値は、外れたり或いは緩
んだりして柔軟歪みセンサが異常状態にあることを識別
できる値に設定し、第2の閥値は、検出部材に人等が接
触したと見做すことができる値に設定することが好まし
い。
Here, the first threshold value is set to a value capable of identifying that the flexible strain sensor is in an abnormal state by coming off or loosening. It is preferable to set a value that can be regarded as contact.

【0016】かかる設定によれば、検出回路は、柔軟歪
みセンサの伸び方向の歪み量が第1の閥値に対応する歪
み量以上であって第2の閥値に対応する歪み量以下の所
定範囲にあるときに、即ち、柔軟歪みセンサが正常に機
能しており、且つ人等が検出部材に接触していないとき
に、正常を示す検出信号を生成する。
According to this setting, the detection circuit is configured to determine whether the amount of strain in the extension direction of the flexible strain sensor is equal to or more than the amount of distortion corresponding to the first threshold value and equal to or less than the amount of distortion corresponding to the second threshold value. When it is within the range, that is, when the flexible strain sensor is functioning normally and a person or the like is not in contact with the detection member, a detection signal indicating normality is generated.

【0017】一方、柔軟歪みセンサ(検出部材を含
む。)が取り付け不良等の異常状態にあるときは、歪み
量が第1の閥値に対応する歪み量より小さくなるため、
また、人等が検出部材に接触したときは、歪み量が第2
の閥値に対応する歪み量より大きくなるため、異常を示
す検出信号を生成する。
On the other hand, when the flexible strain sensor (including the detecting member) is in an abnormal state such as a mounting failure, the amount of distortion is smaller than the amount of distortion corresponding to the first threshold value.
Further, when a person or the like comes into contact with the detection member, the amount of distortion becomes the second.
Since the amount of distortion is larger than the amount of distortion corresponding to the threshold value, a detection signal indicating an abnormality is generated.

【0018】また、劣化により柔軟歪みセンサに部分的
な或いは完全な断線が生じたときにも、電気抵抗値が無
限大方向に増大してセンサ出力信号が極めて大きくなる
ため、歪み量が第2の閥値に対応する歪み量より大きい
と見做されて、異常を示す検出信号が生成される。
Further, even when a partial or complete disconnection occurs in the flexible strain sensor due to deterioration, the electric resistance value increases in the infinity direction and the sensor output signal becomes extremely large. And a detection signal indicating an abnormality is generated.

【0019】人等の接触をより敏感に検出するには、柔
軟歪みセンサの形状を最適化する。このため、導電体及
び樹脂材を膜状に形成する。さらに樹脂材を、その長手
方向の両端部の幅が中間部の幅より大きくなるように形
成する。両端部は、柔軟歪みセンサを固定するための把
持部とする(請求項4)。
In order to more sensitively detect contact of a person or the like, the shape of the flexible strain sensor is optimized. Therefore, the conductor and the resin material are formed in a film shape. Further, the resin material is formed such that the width of both ends in the longitudinal direction is larger than the width of the middle part. Both ends are gripping portions for fixing the flexible strain sensor (claim 4).

【0020】中間部と両端部とは、滑らかに接続されて
いることが好ましい。本発明に係る接触検出装置を使用
して、作業空間における安全防護を目的とする安全装置
を構成するときは、検出部材を、安全領域と危険領域と
を隔てるロープ又はワイヤ等の線状部材とする(請求項
5)。
It is preferable that the intermediate portion and both ends are connected smoothly. Using the contact detection device according to the present invention, when configuring a safety device for the purpose of safety protection in the work space, the detection member, a linear member such as a rope or a wire that separates the safety area and the danger area (Claim 5).

【0021】検出回路は、検出素子からの出力信号に基
づいてレベル検定を行い、検出部材への人の接触を検出
する。検出信号がAND回路に入力されて、該検出信号
と機械の運転命令との論理演算積である制御信号が生成
される。
The detection circuit performs a level test based on an output signal from the detection element, and detects a contact of a detection member with a person. The detection signal is input to an AND circuit, and a control signal that is a logical product of the detection signal and a machine operation command is generated.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明に係る接触検出装置によれば、検
出部材の変位なしの状態において検出素子から所定の出
力信号が出力されるため、断線等の発生や、検出素子の
取り付け不良等が電気的信号として出力される。このた
め、センサ自体の故障や異常を検知し通報するという正
常性の確認を保証することができる。
According to the contact detecting device of the present invention, a predetermined output signal is output from the detecting element in a state where the detecting member is not displaced. It is output as an electrical signal. Therefore, it is possible to guarantee the normality of detecting and reporting a failure or abnormality of the sensor itself.

【0023】請求項2に係る発明によれば、第1及び第
2の閥値を設けることにより、第2の閥値に基づいて人
等の接触を監視しつつ、第1の閥値に基づいて取り付け
不良等の異常状態を容易に検知することができる。
According to the second aspect of the present invention, by providing the first and second threshold values, while monitoring the contact of a person or the like based on the second threshold value, based on the first threshold value, It is possible to easily detect an abnormal state such as a defective mounting.

【0024】このため、本接触検出装置は、簡易な構造
でフェールセーフな安全装置を構成することができ、機
械的スイッチを用いたもの(ロープセンサ等)より信頼
性に優れている。
For this reason, the present contact detecting device can constitute a fail-safe safety device with a simple structure, and is more reliable than a device using a mechanical switch (a rope sensor or the like).

【0025】請求項3の発明に係る柔軟歪みセンサは、
従来の導電性ゴム(ゲル)と異なり、導電性フィラーが
樹脂材へ直接練り込まれていないため、十分な伸縮性
( 1200 〜 1500 %の伸縮率)がある。また、導電体及
び樹脂材の種類や形状を使用目的に応じて妥当に選択す
れば、センサの特性(物性に関する特性、環境に対する
特性等)を最適に設定することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a flexible strain sensor comprising:
Unlike the conventional conductive rubber (gel), since the conductive filler is not directly kneaded into the resin material, it has sufficient elasticity (elongation of 1200 to 1500%). Also, if the types and shapes of the conductor and the resin material are appropriately selected according to the purpose of use, the characteristics of the sensor (characteristics relating to physical properties, characteristics against the environment, etc.) can be set optimally.

【0026】このため、請求項3の発明に係る接触検出
装置は、検出部材に対して数cmの僅かな変位が要求され
る場合から数十cm以上の大きな変位が要求される場合ま
で、多様な環境への適用が可能である。構造も簡易であ
り、取り付けに制約が少ない。
For this reason, the contact detecting device according to the third aspect of the present invention can be used in a wide variety of applications from a case where a slight displacement of several centimeters is required to a case where a large displacement of several tens cm or more is required. It can be applied to various environments. The structure is simple and there are few restrictions on installation.

【0027】請求項4に係る発明によれば、把持部を形
成することで、柔軟歪みセンサを容易に固定することが
できる。また、歪みエネルギが中央部に集中するため、
把持部の変形を防止して、確実に固定することができ
る。
According to the fourth aspect of the invention, the flexible strain sensor can be easily fixed by forming the grip portion. Also, since the strain energy is concentrated in the center,
Deformation of the grip portion can be prevented, and the grip portion can be securely fixed.

【0028】中央部の幅をより狭くして柔軟歪みセンサ
を構成すれば、センサの感度(作用する外力に対する歪
み量)がより敏感となる。このため、人等の僅かな接触
によっても検出部材が変位して、異常を示す検出信号を
生成することができる。
If the width of the central portion is made narrower to form a flexible strain sensor, the sensitivity of the sensor (the amount of strain with respect to an applied external force) becomes more sensitive. Therefore, the detection member is displaced even by a slight contact of a person or the like, and a detection signal indicating an abnormality can be generated.

【0029】請求項5に係る発明によれば、本接触検出
装置により、簡易な構造でフェールセーフな安全装置を
構成することができる。また、多様な環境に対応できる
とともに、柔軟歪みセンサの特性は任意に設定できるた
め、使用範囲も広い。
According to the fifth aspect of the invention, a fail-safe safety device having a simple structure can be constituted by the present contact detection device. In addition, it can cope with various environments and the characteristics of the flexible strain sensor can be set arbitrarily, so that the range of use is wide.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態に係
る接触検出装置1を使用して構成した安全装置の一例で
ある。作業者2と機械(ベルトコンベア)3とが共同で
作業する作業空間を示している。
FIG. 1 shows an example of a safety device using a contact detection device 1 according to an embodiment of the present invention. 2 shows a work space in which a worker 2 and a machine (belt conveyor) 3 work together.

【0031】接触検出装置1の構造を図2及び図3を参
照して説明する。図2は、本実施形態に係る接触検出装
置1の断面図を示している。図3は、接触検出装置1に
使用する柔軟歪みセンサ11を示す平面図である。
The structure of the contact detection device 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view of the contact detection device 1 according to the present embodiment. FIG. 3 is a plan view showing the flexible strain sensor 11 used in the contact detection device 1.

【0032】本実施形態に係る接触検出装置1は、柔軟
歪みセンサ11を検出素子(トランスデューサ)とす
る。柔軟歪みセンサ11の構造を、図3a を参照して説
明する。
In the contact detecting device 1 according to the present embodiment, the flexible strain sensor 11 is used as a detecting element (transducer). The structure of the flexible strain sensor 11 will be described with reference to FIG.

【0033】柔軟歪みセンサ11は、導電体31(斜線
を入れて示す部分)、樹脂材32及びリード線33から
構成される。柔軟歪みセンサ11の伸び方向の歪みによ
り導電体31の電気抵抗値が変化するため、歪み量に応
じた電気的信号を、リード線33を介して出力すること
ができる。
The flexible strain sensor 11 is composed of a conductor 31 (portion shown by oblique lines), a resin material 32 and a lead wire 33. Since the electrical resistance value of the conductor 31 changes due to the strain in the extension direction of the flexible strain sensor 11, an electrical signal corresponding to the strain amount can be output through the lead wire 33.

【0034】導電体31は、薄膜状に形成されて長手方
向に延在しており、その両端部e1、e2 の間の電気抵
抗値が0〜30%の変位(歪み)に比例して増大する
(この際、電気抵抗値は2〜3倍に変化する)。
The conductor 31 is formed in the shape of a thin film and extends in the longitudinal direction. The electric resistance between both ends e1 and e2 increases in proportion to the displacement (strain) of 0 to 30%. (At this time, the electric resistance value changes 2-3 times.)

【0035】樹脂材32は、電気絶縁性と十分な伸縮性
とを併せ持つシリコンゴムから構成され、薄膜状の導電
体31を挟み込むようにして被覆している。樹脂材32
の長手方向の両端部には、中間部mより大きい幅を有し
て形成された把持部h1 、h2 が設けられている。中間
部mと各把持部h1 及びh2 との間は、滑らかに接続さ
れている(少なくとも図に示すx部が滑らかに接続して
いる必要があり、y部はそうである必要はない)。
The resin material 32 is made of silicon rubber having both electrical insulation and sufficient elasticity, and covers the thin-film conductor 31 so as to sandwich it. Resin 32
At both ends in the longitudinal direction, grip portions h1 and h2 formed with a width larger than the middle portion m are provided. There is a smooth connection between the middle part m and each of the gripping parts h1 and h2 (at least the x part shown in the figure needs to be connected smoothly, and the y part need not be).

【0036】導電体31は、樹脂材32の最小幅(図で
は、中間部mにおける幅)より小さく且つ長手方向に均
一な幅を有している。リード線33は、導電体31の各
両端部e1 及びe2 と電気的に接続し、樹脂材32の両
端部から外部に露出している。露出した部分に図示しな
い端子を取り付けて、リード線33と前記端子とで端子
部を構成する。
The conductor 31 has a width smaller than the minimum width of the resin material 32 (the width at the middle part m in the figure) and uniform in the longitudinal direction. The lead wires 33 are electrically connected to both ends e1 and e2 of the conductor 31, and are exposed to the outside from both ends of the resin material 32. A terminal (not shown) is attached to the exposed portion, and a terminal portion is configured by the lead wire 33 and the terminal.

【0037】図2を参照する。柔軟歪みセンサ11の把
持部h1 、h2 の一方は、接触検出装置1の基盤12と
一体的に形成された把持台13上にあり、固定具14a
によって、上から締め付けられるようにして固定されて
いる。また、他方の把持部は、基盤12と柔軟歪みセン
サ11の伸び方向に移動可能に噛み合うスライダ15
に、固定具14bによって同様に固定されている。
Referring to FIG. One of the grips h1 and h2 of the flexible strain sensor 11 is on a gripper 13 formed integrally with the base 12 of the contact detection device 1, and has a fixture 14a.
Is fixed so as to be tightened from above. Further, the other gripping part is a slider 15 that meshes with the base 12 so as to be movable in the extending direction of the flexible strain sensor 11.
Are similarly fixed by the fixture 14b.

【0038】スライダ15には、人等の接触により変位
する検出部材16(ロープ或いはワイヤ)の一端が連結
している。検出部材16は、作業空間において、危険領
域と安全領域とを隔てるようにして張られている。
One end of a detection member 16 (rope or wire) that is displaced by contact of a person or the like is connected to the slider 15. The detection member 16 is stretched so as to separate the danger area and the safety area in the work space.

【0039】検出部材16の他端は固定壁17に固定さ
れている。柔軟歪みセンサ11には、検出部材16の変
位なしの状態において所定の張力Tがかけられている。
検出部材16に人等が接触して変位すると、柔軟歪みセ
ンサ11には伸び方向の歪みεが生じ、導電体31の電
気抵抗値rが変化する。
The other end of the detecting member 16 is fixed to a fixed wall 17. A predetermined tension T is applied to the flexible strain sensor 11 in a state where the detection member 16 is not displaced.
When a person or the like comes into contact with the detection member 16 and is displaced, a strain ε in the extension direction is generated in the flexible strain sensor 11, and the electrical resistance value r of the conductor 31 changes.

【0040】図1を参照する。センサ出力信号(アナロ
グ信号)は、検出回路4に伝送される。検出回路4は、
公知のいかなるウィンドウコンパレータ回路を含んで構
成することができ、センサ出力信号が所定の範囲内にあ
るか否かを判定して、正常或いは異常を示す検出信号を
生成する。
Referring to FIG. The sensor output signal (analog signal) is transmitted to the detection circuit 4. The detection circuit 4
It can include any known window comparator circuit, and determines whether the sensor output signal is within a predetermined range and generates a detection signal indicating normal or abnormal.

【0041】図4を参照する。ウィンドウコンパレータ
回路は、2つのレベル検定値v1 、v2 を設定する。v
1 及びv2 によって、センサ出力信号eをレベル順に3
値(P0,P1/2,P1)に分離する。窓は、P1/2 に設定さ
れている。v1 は、張力Tでの歪み量ε0 より小さい歪
み量ε1 に対応し、v2 は、張力Tでの歪み量ε0 より
大きい歪み量ε2 に対応する。
Referring to FIG. The window comparator circuit sets two level test values v1 and v2. v
According to 1 and v2, the sensor output signal e is
Values (P 0 , P 1/2 , P 1 ). The window is set at P1 / 2 . v1 corresponds to a strain amount ε1 smaller than the strain amount ε0 at the tension T, and v2 corresponds to a strain amount ε2 larger than the strain amount ε0 at the tension T.

【0042】即ち、 v1=f(ε1) 、v2=f(ε2) 検出回路4は、P1/2 の入力範囲において正常を示す検
出信号を生成し、P0及びP1 の入力範囲において異常
を示す検出信号を生成する。
That is, v1 = f (ε1), v2 = f (ε2) The detection circuit 4 generates a detection signal indicating normality in the input range of P 1/2 and abnormal in the input ranges of P 0 and P 1. Is generated.

【0043】即ち、柔軟歪みセンサ11の歪み量εが、
下式(1)の範囲内にあるときに正常を示す検出信号を
生成し、その範囲外にあるときに異常を示す検出信号を
生成するのである。
That is, the strain amount ε of the flexible strain sensor 11 is
A detection signal indicating normality is generated when the value is within the range of the following equation (1), and a detection signal indicating abnormality is generated when the value is outside the range.

【0044】ε1 ≦ε≦ε2 ・・・(1) 従って、正常を示す検出信号は、検出部材16に人等が
接触しておらず、歪み量εが小さく、また張力が妥当に
維持されているときに出力されるため、機械の作動を許
可する信号とすることができる。
.Epsilon.1 .ltoreq..epsilon..ltoreq..epsilon.2 (1) Therefore, the detection signal indicating normality is that the detection member 16 is not in contact with a person or the like, the distortion amount .epsilon. Is small, and the tension is appropriately maintained. Since the signal is output when the machine is in operation, it can be used as a signal for permitting the operation of the machine.

【0045】一方、異常を示す検出信号は、柔軟歪みセ
ンサ11が把持台13或いはスライダ15のいずれかに
おいて緩んだり、外れたりした場合(ε<ε1 )や、人
等が検出部材16に接触したり、柔軟歪みセンサ11の
劣化に伴う部分的な或いは完全な断線が生じた場合(ε
2 <ε)に出力されるため、機械の作動を禁止する信号
とすることができる。
On the other hand, a detection signal indicating an abnormality is generated when the flexible strain sensor 11 is loosened or detached (ε <ε1) on either the gripper 13 or the slider 15 or when a person or the like comes into contact with the detection member 16. Or when a partial or complete disconnection occurs due to the deterioration of the flexible strain sensor 11 (ε
2 <ε), it can be used as a signal to prohibit the operation of the machine.

【0046】AND回路5は、正常或いは異常を示す検
出信号を入力し、運転命令との論理演算積により、機械
を作動し或いは停止する制御信号を生成する。このよう
に、接触検出装置1の故障や異常を、センサ出力信号の
上昇方向或いは下降方向のいずれの変化からも検出する
ことができる。
The AND circuit 5 receives a detection signal indicating normality or abnormality and generates a control signal for operating or stopping the machine by a logical product of the detection command and the operation command. Thus, a failure or abnormality of the contact detection device 1 can be detected from any change in the sensor output signal in the rising direction or the falling direction.

【0047】従って、本発明によれば、センサ自体の故
障や異常を検知し通報するという正常性の確認が保証さ
れた所謂フェールセーフな安全装置を、簡易且つ廉価な
構造で構成することができる。
Therefore, according to the present invention, a so-called fail-safe safety device that guarantees the normality of detecting and reporting a failure or abnormality of the sensor itself can be configured with a simple and inexpensive structure. .

【0048】また、導電体31及び樹脂材32の種類及
び形状は任意であり、要求される特性や使用環境に応じ
て、多様な柔軟歪みセンサを作成することができる。特
徴的な例を図3b 、3c に示す。
The types and shapes of the conductor 31 and the resin material 32 are arbitrary, and various flexible strain sensors can be manufactured according to required characteristics and use environment. Characteristic examples are shown in FIGS. 3b and 3c.

【0049】柔軟歪みセンサ11′は、柔軟歪みセンサ
11に比べ、検出部材16の同じ変位に対して、導電体
31の歪み量が中間部mにおいて略3倍となる。従っ
て、柔軟歪みセンサ11′を使用した接触検出装置は、
僅かな人等の接触をも敏感に検出することができる。
In the flexible strain sensor 11 ', the amount of strain of the conductor 31 at the intermediate portion m is approximately three times as large as that of the flexible strain sensor 11 for the same displacement of the detection member 16. Therefore, the contact detection device using the flexible strain sensor 11 ′
Even a slight contact of a person or the like can be detected sensitively.

【0050】柔軟歪みセンサ11″は、導電体31の両
端部e1 及びe2 を、樹脂材32の把持部h1 或いはh
2 のいずれか一方に配置したものである。これにより、
配線等の制約に対応することができる。
In the flexible strain sensor 11 ″, the both ends e 1 and e 2 of the conductor 31 are connected to the holding portions h 1 or h 1 of the resin material 32.
2). This allows
It is possible to cope with restrictions such as wiring.

【0051】また、幅や厚さを変えるばかりでなく、並
列に配置したり、層状、棒状(線状)、延いては所望の
いかなる形状にも形成することができる。樹脂材につい
ても同様である。
In addition to changing the width and thickness, they can be arranged side by side, formed into a layered shape, a rod shape (linear shape), and formed into any desired shape. The same applies to the resin material.

【0052】従って、本発明に係る接触検出装置は、ベ
ルトコンベアに限らず、自動ドア、電動シャッター或い
は可動ローラ等、人と機械とが接触する可能性があるあ
らゆる作業空間に設置する人検知装置として使用するこ
とができる。
Therefore, the contact detecting device according to the present invention is not limited to a belt conveyor, and is installed in any work space where a person may come into contact with a machine, such as an automatic door, an electric shutter or a movable roller. Can be used as

【0053】上述の接触検出装置では、柔軟歪みセンサ
を1つだけ使用しているため、人等が接触したことだけ
しか検出できない。2つ或いはそれ以上の柔軟歪みセン
サを使用することにより、いずれの方向から人等が接触
したのかを判定することができる。
In the above-described contact detection device, since only one flexible strain sensor is used, it can detect only contact with a person or the like. By using two or more flexible strain sensors, it is possible to determine from which direction a person or the like comes into contact.

【0054】以上の説明では、柔軟歪みセンサを使用し
た例を示したが、本発明は、他の検出素子をトランスデ
ューサとして構成することもできる。即ち、圧力センサ
や抵抗線歪みゲージ等と検出部材とを、弾性体(コイル
バネ或いは板バネ等)を介して連結し、予め負荷を与え
ることによって、検出部材の変位なしの状態における所
定の出力信号を得ることができる。
In the above description, an example is shown in which a flexible strain sensor is used. However, in the present invention, another detecting element can be configured as a transducer. That is, a pressure sensor, a resistance wire strain gauge, or the like, and a detection member are connected via an elastic body (a coil spring, a plate spring, or the like) and a predetermined output signal is provided in a state where the detection member is not displaced by applying a load in advance. Can be obtained.

【0055】また、対向配置される固定電極と可動電極
とを設け、可動電極を検出部材に連結して接触検出装置
を構成すれば、人等の接触を、電極間の静電容量の変化
から検出することができる。検出部材の変位なしの状態
では電極間に所定の電荷が蓄えられているため、この状
態を正常とした検出信号を生成することができる。
Further, if a fixed electrode and a movable electrode which are disposed to face each other are provided and the movable electrode is connected to a detecting member to constitute a contact detecting device, a contact of a person or the like can be prevented from a change in capacitance between the electrodes. Can be detected. In the state where the detection member is not displaced, since a predetermined charge is stored between the electrodes, it is possible to generate a detection signal in which this state is normal.

【0056】同様に配置された固定コア(鉄芯)と可動
コアとを設け、いずれか一方或いは両方にコイルを形成
して接触検出装置を構成すれば、人等の接触を、鉄芯間
の磁界の変化から検出することができる。この場合もフ
ェールセーフが保証されることは言うまでもない。
By providing a fixed core (iron core) and a movable core, which are similarly arranged, and forming a coil on one or both of them to constitute a contact detection device, the contact of a person or the like between the iron cores can be reduced. It can be detected from a change in the magnetic field. It goes without saying that fail-safe is also guaranteed in this case.

【0057】このように、本発明に係る接触検出装置
は、検出部材の変位なしの状態において検出素子の受感
部に所定の変位を付することができることを条件とし
て、あらゆる種類の検出素子を使用して構成することが
できる。
As described above, the contact detecting device according to the present invention can be used for all kinds of detecting elements provided that a predetermined displacement can be applied to the sensing portion of the detecting element in a state where the detecting member is not displaced. Can be configured using.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る接触検出装置を使用
して構成した安全装置の一例
FIG. 1 is an example of a safety device configured using a contact detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上接触検出装置の断面図FIG. 2 is a cross-sectional view of the same contact detection device.

【図3】同上接触検出装置を構成する柔軟歪みセンサFIG. 3 is a flexible strain sensor constituting the contact detection device according to the first embodiment.

【図4】ウィンドウコンパレータ回路によるセンサ出力
信号の処理を説明する図
FIG. 4 is a diagram illustrating processing of a sensor output signal by a window comparator circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 接触検出装置 2 作業者 3 機械(ベルトコンベア) 4 検出回路 5 AND回路 11 柔軟歪みセンサ 16 検出部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Contact detection apparatus 2 Worker 3 Machine (belt conveyor) 4 Detection circuit 5 AND circuit 11 Flexible strain sensor 16 Detection member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 旭 東京都小金井市貫井北町3丁目1番小金井 公務員住宅18−21 (72)発明者 池田 博康 埼玉県所沢市大字北秋津720番地の3ソフ ィア所沢402 (72)発明者 堂田 周治郎 岡山県岡山市西川原307−3 Fターム(参考) 2F063 AA26 AA49 AA50 BA29 BD15 CA29 DA05 EC02 EC03 EC04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Asahi Sugimoto 3-2-1 Koganei Kitamachi, Koganei-shi, Tokyo 18-21 Koganei Public Employee Housing 18-21 (72) Inventor Hiroyasu Ikeda 720-floor Kita-Akitsu, Torozawa-shi, Saitama A Tokorozawa 402 (72) Inventor Shujiro Doda 307-3 Nishikawara, Okayama City, Okayama Prefecture F-term (reference) 2F063 AA26 AA49 AA50 BA29 BD15 CA29 DA05 EC02 EC03 EC04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】受感部の変位に応じた電気的信号を生成す
る検出素子と、人或いは物体の接触により変位する検出
部材とを、前記検出部材の変位なしの状態において前記
検出素子が所定の出力信号を生成するように、連結する
とともに、 前記検出素子からの出力信号に基づいて正常或いは異常
を示す検出信号を生成する検出回路を設けた接触検出装
置。
A detecting element for generating an electric signal corresponding to a displacement of a sensing portion, and a detecting member which is displaced by a contact of a person or an object, wherein the detecting element is provided in a state where the detecting member is not displaced. And a detection circuit for generating a detection signal indicating normality or abnormality based on an output signal from the detection element.
【請求項2】前記検出回路は、前記検出素子からの出力
信号を受けて、その出力信号が前記所定の出力信号より
小さく設定した第1の閥値以上であって前記所定の出力
信号より大きく設定した第2の閥値以下の所定範囲にあ
るときに、正常を示す検出信号を生成することを特徴と
する請求項1記載の接触検出装置。
2. The detection circuit receives an output signal from the detection element, and the output signal is greater than or equal to a first threshold value set smaller than the predetermined output signal and larger than the predetermined output signal. 2. The contact detection device according to claim 1, wherein a detection signal indicating normality is generated when the detection value is within a predetermined range equal to or less than the set second threshold value.
【請求項3】前記検出素子を、長手方向に延在する導電
体を電気絶縁性及び伸縮性を有する樹脂材で被覆して構
成され、伸び方向の歪み量に応じた電気的信号を生成す
る柔軟歪みセンサとするとともに、 前記柔軟歪みセンサと前記検出部材とを、前記検出部材
の変位なしの状態において前記柔軟歪みセンサに所定の
張力を与え、前記検出部材の変位により前記柔軟歪みセ
ンサの伸びを生じさせるように、連結したことを特徴と
する請求項1又は請求項2記載の接触検出装置。
3. The detecting element is formed by covering a conductor extending in a longitudinal direction with a resin material having electrical insulation and elasticity, and generates an electric signal according to an amount of strain in an extending direction. A flexible strain sensor, wherein the flexible strain sensor and the detection member are provided with a predetermined tension to the flexible strain sensor in a state where the detection member is not displaced, and the extension of the flexible strain sensor is caused by the displacement of the detection member. 3. The contact detection device according to claim 1, wherein the contact detection device is connected so as to cause the following.
【請求項4】前記柔軟歪みセンサは、前記導電体及び前
記樹脂材を膜状に形成するとともに、前記樹脂材の長手
方向の両端部の幅を中間部の幅より大きくして、前記両
端部に把持部を設けたことを特徴とする請求項3記載の
接触検出装置。
4. The flexible strain sensor according to claim 1, wherein the conductor and the resin material are formed in a film shape, and the width of both ends in the longitudinal direction of the resin material is larger than the width of an intermediate portion. 4. The contact detecting device according to claim 3, wherein a grip portion is provided on the touch panel.
【請求項5】人と機械とが共同で作業する空間における
安全防護を目的として使用する接触検出装置であって、 前記検出部材を安全領域と危険領域とを隔てる線状部材
とし、前記検出回路が前記検出素子からの信号に基づい
て前記検出部材への人の接触を検出することを特徴とす
る請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の接触検出
装置。
5. A contact detection device used for the purpose of safety protection in a space where a person and a machine work jointly, wherein said detection member is a linear member separating a safety region and a danger region, and said detection circuit is provided. The contact detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device detects a human contact with the detection member based on a signal from the detection element.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003302332A (en) * 2002-04-05 2003-10-24 Kawasaki Heavy Ind Ltd Measuring gage and method of using the same

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