JP2003121105A

JP2003121105A - 位置センサ

Info

Publication number: JP2003121105A
Application number: JP2001321461A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Takahashi; 衆一高橋; Akio Inoue; 明雄井上; Fumitoshi Ichinose; 文敏一之瀬; Kazuo Shinjo; 和夫新庄; Atsuhide Yoshida; 厚英吉田
Original assignee: NIPPON MENBRANE KK; Tamura Electric Works Ltd; Nissho Sangyo Co Ltd
Current assignee: NIPPON MENBRANE KK; Tamura Electric Works Ltd; Nissho Sangyo Co Ltd
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2003-04-23
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP3979818B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量の被検出体の検出を可能にするととも
に、コストの低減を図り、かつ、装置の小型化を図る。【解決手段】センサ１は、下部シート２と、これとス
ペーサ４Ａ，４Ｂを介して重ね合わせた可撓性を有する
上部シート３とからなる。下部シート２の表面には、帯
状の抵抗体２１と、この抵抗体２１に一端部が電気的に
接続された多数の接点端子２２とが形成されている。上
部シート３の裏面には、すべての接点端子２２の他端部
にわずかな間隔を隔てて対向する帯状の導体配線３１が
形成されている。抵抗体２１の一端は共通電極２３と導
通し、導体配線２１の一端は可変電極３２と導通してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検出体の位置を
検出する位置センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の位置センサとしては、ゴムマッ
ト下方に多数のラバー接点をマトリックス状に配置し、
被検出体の自重により多数のラバー接点のうちのいずれ
かを押圧することにより、被検出体の位置を検出するよ
うにしたものや、ラバー接点に替わるものとしてロード
セルを採用したものやビームセンサを多数配置したもの
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の位置セ
ンサのうち、ラバー接点やロードセルで検出するものに
おいては、ラバー接点やロードセルが微少な押圧力では
動作しないため、重量がきわめて軽い被検出体について
は検出できないという問題があった。また、ビームセン
サやロードセルで検出するものにおいては、多数のビー
ムセンサやロードセルが必要になるので、コストが嵩む
ばかりではなく、位置センサ自体が大型化するといった
問題があった。

【０００４】本発明は上記した従来の問題に鑑みなされ
たものであり、第１の目的は軽量の被検出体の検出を可
能にすることにある。また、第２の目的はコストの低減
を図ることにある。また、第３の目的は位置センサの小
型化を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、一面に帯状の抵抗体とこの
抵抗体と一端部が電気的に接続され抵抗体の延設方向に
並設された多数の接点端子とが形成された第１のシート
状部材と、この第１のシート状部材と重ね合わされ一面
に前記接点端子のすべての他端部に対応するように前記
抵抗体と同じ方向に延設された導体配線を設けた可撓性
を有する第２のシート状部材と、前記抵抗体の一端と導
通した共通電極と、前記導体配線の一端と導通した可変
電極とからなり、前記接点端子と前記導体配線とをわず
かな間隔を隔てて対向させたものである。したがって、
第２のシート状部材の任意の部位が被検出体によって押
圧されるとその部位が撓み、その部位に対応した導体配
線と多数の接点端子のうちの一つが電気的に接続され、
被検出体の位置に対応して抵抗体の抵抗値が変わる。

【０００６】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明において、前記第１のシート状部材を可撓性を
有する材料で形成したものである。したがって、位置セ
ンサを湾曲させた状態でも使用が可能になる。

【０００７】また、請求項３に係る発明は、請求項１に
係る発明において、前記第２のシート状部材の他面に前
記導体配線に対応して凸条の押圧部を設けたものであ
る。したがって、押圧部が被検出体に押圧されることに
より、押圧力が分散しないで導体配線に集中する。

【０００８】また、請求項４に係る発明は、請求項１に
係る発明において、前記第１のシート状部材と前記第２
のシート状部材とを、前記抵抗体を挟んだ両側部の一方
の側部において互いに接合したものである。したがっ
て、被検出体により第２のシート状部材が押圧された
際、第２のシート状部材の他端部側が接合されていない
ため、第２のシート状部材の撓みが阻害されない。

【０００９】また、請求項５に係る発明は、請求項１に
係る発明において、前記接点端子間の間隔を同一に形成
したものである。したがって、接点端子間の間隔を狭く
することができる。

【００１０】また、請求項６に係る発明は、請求項１な
いし請求項５に係る発明において、前記抵抗体の他端と
導通した固定電極を備え、この固定電極と前記共通電極
との間に前記抵抗体を基準抵抗値として計測する基準回
路を設けるとともに、前記可変電極と前記共通電極との
間に、前記多数の接点端子のいずれかが前記導体配線に
接触することにより形成される前記抵抗体の部分抵抗値
を検出する検出回路を設けたものである。したがって、
基準回路における基準抵抗値と、検出回路における抵抗
体の部分抵抗値とを比較することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は本発明に係る位置センサを示
し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図、同図
（ｃ）は上部シートの平面図である。図２は図１（ａ）
におけるII-II 線断面図であって、同図（ａ）は分解し
た状態を示し、同図（ｂ）は組付けた状態を示す。図３
は図１（ａ）におけるIII-III 線断面図である。図４は
同じく検出回路図である。

【００１２】図１において、全体を符号１で示すものは
位置センサであって、細長い長方形に形成された第１の
シート状部材としての可撓性を有する下部シート２と、
この下部シート２と同じ外形寸法に形成され下部シート
２に重ね合わされた第２のシート状部材としての可撓性
を有する剛性の小さい材料によって形成した上部シート
３と、これらシート２，３間に介装された２枚のスペー
サ４Ａ，４Ｂとによって概略構成されている。

【００１３】下部シート２の表面には、この下部シート
２の長手方向に延在する帯状のカーボンによって形成し
た抵抗体２１が設けられているとともに、この抵抗体２
１に直行しこの抵抗体２１に一端部が電気的に接続され
た多数の接点端子２２が抵抗体２１の延在方向に互いに
平行になるように並設されている。抵抗体２１の一端に
は共通電極２３が電気的に接続され、この共通電極２３
は下部シート２の端部から突出している。

【００１４】同図（ｃ）に示すように、上部シート３の
裏面には、この上部シート３の長手方向に延在し前記抵
抗体２１の全長と略同じ長さに形成された帯状の導体配
線３１が設けられ、この導体配線３１の一端には可変電
極３２が電気的に接続され、この可変電極３２は上部シ
ート３の端部から突出している。また、この上部シート
３の表面には、同図（ｂ）に示すように、導体配線３１
に対応して凸条の押圧部３３がＵＶ印刷によって、上部
シート３の長手方向に延在するように形成されている。

【００１５】図１（ａ）に示すように、スペーサ４Ａ，
４Ｂは平面視においてＬ字状に形成され、下部シート２
の外周端縁に位置付けられ、図２に示すように、一方の
スペーサ４Ａには下端のみに粘着層４１が形成され、こ
の粘着層４１を介してスペーサ４Ａは下部シート２の表
面に接合されている。他方のスペーサ４Ｂは一方のスペ
ーサ４Ａよりも厚みが小さく形成され、上下両面に粘着
層４１，４１が形成され、下部シート２と上部シート３
とはこのスペーサ４Ｂを介して接合されている。すなわ
ち、下部シート２と上部シート３とは、抵抗体２１を挟
んで導体配線３１側の側部が互いに接合され、反対側の
側部においては上部シート３は下部シート２に接合され
ていない。

【００１６】このように、上部シート３が下部シート２
にスペーサ４Ａを介して接合されることにより、上部シ
ート３の導体配線３１がすべての接点端子２２の他端部
に対向し、可変電極３２が共通電極２３に並設される。
また、図２（ｂ）に示すように、スペーサ４Ａ，４Ｂに
よって導体配線３１と接点端子２２との間にわずかな隙
間が形成されている。

【００１７】図４において、検出回路５１は、共通電極
２３と、これと一端が電気的に接続された抵抗体２１
と、この抵抗体２１にすべての一端部が電気的に接続さ
れた多数の接点端子２２と、これら接点端子２２にいず
れか一つに選択的に導通する導体配線３１と、この導体
配線３１に電気的に接続された可変電極３２とによって
形成されている。この検出回路５１内には、共通電極２
３と可変電極３２とに電圧Ｖｅが印加され、検出回路５
１内の電流を測定する電流計５５が設けられている。

【００１８】このような構成において、図１（ａ）に示
すように、抵抗体２１の一端２１Ａ（基準端２１Ａ）側
から、ｎ個目の接点端子２２ｎと導体配線３１が交差す
る点Ｂに対応した部位を、上部シート３の表面から図示
を省略した被検出体が押圧力Ｐによって押圧すると、図
２（ｂ）および図３に示すように、接点端子２２ｎと導
体配線３１とが導通する。このとき、被検出体が押圧す
る部位に押圧部３３が設けられ、この押圧部３３を介し
て導体配線３１を接点端子２２側に押圧するようにして
いることにより、被検出体の押圧力が分散することなく
導体配線３１に集中するので、導体配線３１と接点端子
２２とが確実に導通する。また、一方のスペーサ４Ａ側
において、上部シート３を下部シート２に接合していな
いことにより、被検出体によって上部シート３を押圧し
た際に、上部シート３の撓みが阻害されるようなことが
ないから、導体配線３１が接点端子２２に確実に電気的
に接触するから接触不良を防止できる。

【００１９】導体配線３１と接点端子２２ｎとが導通す
ると、検出回路５１が形成され、この検出回路５１内の
電流が電流計５５によって測定される。測定された電流
値から抵抗体２１の部分抵抗値２１ｂが算出され、抵抗
体の抵抗値が長さに比例することにより、算出された部
分抵抗値２１ｂから基準端２１Ａから接点端子２２ｎま
での抵抗体２１の長さｌが算出される。換言すれば、被
検出体の基準端２１Ａからの距離ｌ、すなわち被検出体
の位置を、抵抗体２１の部分抵抗値２１ｂから検出する
ことができる。

【００２０】この位置センサ１は、可撓性を有する上部
シート３を撓ませることにより、わずかな間隔を隔てた
導体配線３１と接点端子２２とを導通するようにしたの
で、被検出体の小さな押圧力によっても、導体配線３１
と接点端子２２とが導通するため、軽量の被検出体の検
出が可能になる。また、２枚のシート２，３に、それぞ
れ抵抗体２１、接点端子２２および導体配線３１を形成
し、スペーサ４Ａ，４Ｂを介して２枚のシートを重ね合
わせるだけで形成することができるので、製造が容易
で、部品点数が削減されるため製造コストが低減でき
る。さらに、厚みの薄い２枚のシート２，３によって形
成されることにより、センサ全体を薄型化かつ小型化で
きる。

【００２１】また、上述した実施の形態では、図１
（ｂ）に実線で示すように、下部シート２を平坦状にし
て使用する方法を説明したが、同図に二点鎖線で示すよ
うに、下部シート２を湾曲させて使用しても、上述した
作用効果が得られる。このように、位置センサ１を被検
出体の形状に対応して変形させて使用することができる
から、使用の範囲が拡がり汎用性が高くなる。

【００２２】図５および図６は本発明の第２の実施の形
態を示し、図５は上部シートを取り除いた状態で示す平
面図、図６は検出回路図である。なお、図５において、
便宜上スペーサ４Ａ，４Ｂの図示を省略している。この
第２の実施の形態においては、下部シート２の表面に、
抵抗体２１と平行な導体配線２５を形成し、この導体配
線２５の一端を抵抗体２１の他端と電気的に接続し、こ
の導体配線２５の他端と導通する固定電極２６を共通電
極２３と並べるようにして下部シート２の端部から突出
させた点に特徴を有する。図６において、共通電極２３
と固定電極２６との間に電圧Ｖｅを印加し、共通電極２
３、抵抗体２１、導体配線２５および固定電極２６によ
って基準回路５２を形成し、この基準回路５２内の電流
を計測する電流計５６が設けられている。

【００２３】このような構成とすることにより、電流計
５６によって計測される電流値から長さＬによって形成
された抵抗体２１の基準抵抗値２１ａが検出され、この
基準抵抗値２１ａは、被検出体の押圧位置Ｂにかかわら
ず一定である。したがって、この基準抵抗値２１ａと電
流計５５によって計測される電流値に基づいて算出され
る抵抗体２１の検出回路５１における部分抵抗値２１ｂ
を比較することにより、被検出体の位置だけではなく、
被検出体の数を検出することも可能になる。すなわち、
例えば、位置センサ１の導体配線３１上に多数の被検出
体を導体配線３１の長手方向に載置し、この被検出体を
基準端２１Ａ側から１個ずつ取り除いていくような装置
の場合、基準抵抗値２１ａが被検出体の総数に該当する
から、部分抵抗値２１ｂから被検出体の残存数を検出す
ることができる。

【００２４】

【実施例】下部シート２および上部シート３を厚さ１０
０μｍで、共にポリエステルによって形成した。一方の
スペーサ４Ａは厚さ５０μｍで、ポリエステルによって
形成し、他方のスペーサ４Ｂは厚さ２５μｍでポリエス
テルによって形成した。粘着層４１は厚さ２５μｍに形
成した。抵抗体２１は幅が４ｍｍで全長が２６０ｍｍに
形成した。接点端子２２間のピッチを０．７ｍｍとし、
３４４個の接点端子２２を形成した。

【００２５】なお、本実施の形態では、抵抗体２１を直
線状に形成したが、円形としてもよく種々の設計変更が
可能である。また、接点端子２２を等間隔に形成した
が、被検出体の検出位置に対応した間隔としてもよい。
また、下部シート２を可撓性を有する材料によって形成
したが、位置センサ１を平坦な状態で使用するのであれ
ば、必ずしも可撓性を有する材料によって形成する必要
はない。また、上部シート３の表面の押圧部３３をＵＶ
印刷によって形成したが、ゴム等の弾性体を上部シート
３の表面に接着することによって形成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、軽量の被検出体の検出も可能になるととも
に、コストの低減を図ることができ、かつ装置の小型化
を図ることもできる。

【００２７】また、請求項２に係る発明によれば、位置
センサを湾曲させた状態でも使用可能になるので、使用
範囲が拡がり汎用性が高くなる。

【００２８】また、請求項３に係る発明によれば、押圧
部が被検出体に押圧されることにより、押圧力が分散し
ないで導体配線に集中するので、導体配線と接点端子と
の電気的な接続が確実かつ精度よく行われる。

【００２９】また、請求項４に係る発明によれば、被検
出体により第２のシート状部材が押圧された際、第２の
シート状部材の撓みを阻害することがないから、導体配
線が接点端子に確実に電気的に接触することにより、接
触不良を防止できる。

【００３０】また、請求項５に係る発明によれば、接点
端子間の間隔を狭くすることができるので、検出精度を
向上させることができる。

【００３１】また、請求項６に係る発明によれば、基準
抵抗値と可変抵抗値とを比較することができるので、被
検出体の位置だけでなく、被検出体の残存数等を検出す
ることも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置センサを示し、同図（ａ）
は平面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は上部シー
トの平面図である。

【図２】図１（ａ）におけるII-II 線断面図であっ
て、同図（ａ）は分解した状態を示し、同図（ｂ）は組
付けた状態を示す。

【図３】図１（ａ）におけるIII-III 線断面図であ
る。

【図４】本発明に係る位置センサの検出回路図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施の形態において上部シー
トを取り除いた状態で示す平面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の検出回路図であ
る。

【符号の説明】

１…位置センサ、２…下部シート、３…上部シート、４
Ａ，４Ｂ…スペーサ、２１…抵抗体、２１ａ…基準抵抗
値、２１ｂ…部分抵抗値、２２…接点端子、２３…共通
電極、２５，３１…導体配線、２６…固定電極、３２…
可変電極、４１…粘着層、５１…検出回路、５２…基準
回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋衆一東京都目黒区下目黒二丁目２番３号株式会社田村電機製作所内 (72)発明者井上明雄東京都目黒区下目黒二丁目２番３号株式会社田村電機製作所内 (72)発明者一之瀬文敏東京都大田区南千束二丁目30番１号日照産業株式会社内 (72)発明者新庄和夫東京都大田区南千束二丁目30番１号日照産業株式会社内 (72)発明者吉田厚英神奈川県川崎市多摩区宿河原六丁目28番５号株式会社日本メンブレン内Ｆターム(参考） 2F063 AA02 CA34 DA02 DD02 FA00 KA01 NA06 2F077 AA18 AA27 CC02 EE09 NN05 NN08 VV02 VV11 VV31 WW01 WW06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一面に帯状の抵抗体とこの抵抗体と一端
部が電気的に接続され抵抗体の延設方向に並設された多
数の接点端子とが形成された第１のシート状部材と、こ
の第１のシート状部材と重ね合わされ一面に前記接点端
子のすべての他端部に対応するように前記抵抗体と同じ
方向に延設された導体配線を設けた可撓性を有する第２
のシート状部材と、前記抵抗体の一端と導通した共通電
極と、前記導体配線の一端と導通した可変電極とからな
り、前記接点端子と前記導体配線とをわずかな間隔を隔
てて対向させたことを特徴とする位置センサ。
【請求項２】請求項１記載の位置センサにおいて、前
記第１のシート状部材を可撓性を有する材料で形成した
ことを特徴とする位置センサ。
【請求項３】請求項１記載の位置センサにおいて、前
記第２のシート状部材の他面に前記導体配線に対応して
凸条の押圧部を設けたことを特徴とする位置センサ。
【請求項４】請求項１記載の位置センサにおいて、前
記第１のシート状部材と前記第２のシート状部材とを、
前記抵抗体を挟んだ両側部の一方の側部において互いに
接合したことを特徴とする位置センサ。
【請求項５】請求項１記載の位置センサにおいて、前
記接点端子間の間隔を同一に形成したことを特徴とする
位置センサ。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれか一項
記載の位置センサにおいて、前記抵抗体の他端と導通し
た固定電極を備え、この固定電極と前記共通電極との間
に前記抵抗体を基準抵抗値として計測する基準回路を設
けるとともに、前記可変電極と前記共通電極との間に、
前記多数の接点端子のいずれかが前記導体配線に接触す
ることにより形成される前記抵抗体の部分抵抗値を検出
する検出回路を設けたことを特徴とする位置センサ。