JP2009134874A - 圧力検知マット - Google Patents

Abstract

【課題】より少ない部品点数、かつ、より少ない工数で、簡易な工程により製造することが可能な圧力検知マットを提供する。
【解決手段】互いに対向して配置され、押圧により接触可能な一対の電極板１，２と、一対の電極板１，２間に間隙を形成する複数のスペーサ３と、一対の電極板１，２の外側にそれぞれ配置された一対のマット本体４，５と、を備える圧力検知マットである。複数のスペーサ３が、一対のマット本体４，５のうちのいずれか一方に対し、一体的に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は圧力検知マット（以下、単に「マット」とも称する）に関し、詳しくは、工作機械および産業用ロボット等の周辺の保護装置として使用される圧力検知マットに関する。

工作機械および産業用ロボット等の周辺に配置される保護装置の一つとして、作業者等がその上に乗ったことおよび乗っていることを圧力により検知して機械の運転を停止させる、圧力検知マットがある。従来の圧力検知マットは、例えば、図７に示すような構造を有している。

図７に示す圧力検知マット１００は、一対の電極板１０１，１０２を、弾性を有するスペーサ１０３を介して積層し、その外側を一対のマット本体１０４，１０５で覆って形成されている。この場合、各スペーサ１０３は、上下電極板１０１，１０２に対し、粘着テープ等により接着される。また、各スペーサ１０３の周囲には、検知感度を向上するための接点リング１０６が配置されている。この圧力検知マット１００においては、上部マット本体１０４を介して上部電極板１０１に圧力が付与されると、スペーサ１０３が圧縮変形して上部電極板１０１と接点リング１０６とが接触し、上部電極板１０１、接点リング１０６および下部電極板１０２が導通状態となる。

このような圧力検知マット１００は、図８に示すような工程で製造される。すなわち、まず、下部マット本体１０５上に、下部電極板１０２を設置する（図中の（ａ），（ｂ））。次いで、下部電極板１０２上の所定の位置にスペーサ１０３を接着し（図中の（ｃ）、なお、図中では簡単のためにスペーサを１個のみで示す）、その周囲に接点リング１０６を設置する（図中の（ｄ））。次いで、その上に上部電極板１０１を配置して上部電極板１０１にスペーサ１０３を接着し（図中の（ｅ））、さらにその上に上部マット本体１０４を配置することにより、マット１００を得ることができる（図示せず）。

また、図９に示すような構造を有する圧力検知マットも公知である。図示するマット２００は、一対の電極板２０１，２０２を、弾性を有するスペーサ２０３を介して積層し、その外側を一対のマット本体２０４，２０５で覆っている点は、図７に示すマットと同様であるが、接点リングを配置せずに、スペーサ配置部以外の下部電極板の位置をかさ上げすることにより、検知感度の向上を図っているものである。このマット構造においても、各スペーサ２０３は、上下電極板２０１，２０２に対し、粘着テープ等により接着される。この圧力検知マット２００においては、上部マット本体２０４を介して上部電極板２０１に圧力が付与されると、スペーサ２０３が圧縮変形して上部電極板２０１と下部電極板２０２とが接触し、上部電極板２０１および下部電極板２０２が導通状態となる。

その他、圧力検知マットに関する公知技術として、例えば、特許文献１には、固定電極板と作動電極板との間に、複数の同一の空間部を格子状に併設した伸縮性及び復元性を有する非導電材により構成された隔離体を介在させた警告マットが開示されている。また、特許文献２には、上電極と下電極との対向領域に、その接触作動距離を上電極と下電極との間の間隔よりも小さくする作動距離補完導体部を設けた薄型マットスイッチが開示されており、特許文献３には、表裏両面に開口する複数の貫通孔が形成された軟弾性絶縁体と、その表裏両面に配設された一対の導電体と、軟弾性絶縁体の各貫通孔および一対の導電体により画成された空間内に、少なくとも一方の導電体に対して非接触状態で転動可能に閉じ込められた複数の導電性転動体と、を具備するマットスイッチ装置が開示されている。

さらに、特許文献４には、一対の電極板と、その間に点在して電極板間に隙間を形成する、弾性変形可能で絶縁性を有するクッション材と、その周囲に設けられ、設けられた位置での隙間の間隙寸法よりも薄く形成されて一方の電極板に接触する補助電極部と、を有する感圧スイッチが開示されている。
実登第３０７６１７２号公報（特許請求の範囲等） 特開２００１−１２６５８３号公報（特許請求の範囲等） 特開２００２−１６３９５０号公報（特許請求の範囲等） 特開２００５−１７４７４７号公報（特許請求の範囲等）

上述のように、従来の圧力検知マットは、いずれも電極板にスペーサを貼付しているため、作業性が悪いことに加え、スペーサ周囲の不感応領域が多いという難点があった。そのため、電極板間の間隙を狭めてこの不感応領域を減らすために、接点リング等の補助電極を用いることが必須となっていた。しかしながら、かかる補助電極を用いる従来の圧力検知マットは、部品点数が多く、不安定な接着工程が多いという問題を有していた。また、スペーサの配置および接着に多大な工数を有するという難点もあった。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、より少ない部品点数、かつ、より少ない工数で、簡易な工程により製造することが可能な圧力検知マットを提供することにある。

本発明者は、鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の圧力検知マットは、互いに対向して配置され、押圧により接触可能な一対の電極板と、該一対の電極板間に間隙を形成する複数のスペーサと、該一対の電極板の外側にそれぞれ配置された一対のマット本体と、を備える圧力検知マットにおいて、
前記複数のスペーサが、前記一対のマット本体のうちのいずれか一方に対し、一体的に形成されていることを特徴とするものである。

本発明においては、前記複数のスペーサと、前記一方のマット本体とが、同一材質にて形成されていることが好ましい。また、前記一方のマット本体に隣接する前記電極板に、前記複数のスペーサを挿通可能な複数の孔部が形成されていることが好ましく、この場合、前記電極板における前記孔部の周縁部が、対向する他方の前記電極板に向かい隆起していることが好ましく、前記電極板における隆起した周縁部と、前記一方のマット本体との間に、空間が形成されていることがより好ましい。さらに、前記周縁部の隆起端が、前記電極板と略並行となる平坦部を形成することも好ましい。さらにまた、本発明においては、前記電極板を、プレス成形により好適に形成することができる。

本発明によれば、マットを構成するマット本体のうちの一方に対し、スペーサを一体的に形成したことで、スペーサの配置および接着の工数を省いて、より少ない部品点数、かつ、より少ない工数で、簡易な工程により製造することが可能な圧力検知マットを実現することが可能となった。

以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の圧力検知マットの一好適例の概略部分断面図を示す。図示する本発明の圧力検知マット１０は、一対の電極板１，２と、その間に間隙を形成する複数のスペーサ３と、これら一対の電極板１，２の外側にそれぞれ配置された一対のマット本体４，５とを備えている。このうち一対の電極板１，２は、互いに対向して、押圧により接触可能に配置されている。

本発明においては、図示するように、複数のスペーサ３が、一対のマット本体のうちのいずれか一方、図示する例では下部マット本体５に対し、一体的に形成されている。これにより、スペーサを独立の複数の部品とした場合に比して、大幅に部品点数を削減することができるとともに、スペーサの配置および接着の工程をなくすことができるので、製造時の工数および工程の削減による大幅コストダウンを図ることが可能となる。また、このような構成とすることで、従来の接点リング等の補助電極を用いることなく、上部電極板１と下部電極板２との間の接触距離を狭めて検知感度を向上することができ、補助電極の位置決めを行う必要もなくなる。

図２に、本発明の圧力検知マットの他の好適例の概略部分断面図を示す。図示する本発明のマット２０は、一対の電極板１１，１２と、その間に間隙を形成する複数のスペーサ１３と、これら一対の電極板１１，１２の外側にそれぞれ配置された一対のマット本体１４，１５とを備えている。このうち一対の電極板１１，１２は、互いに対向して、押圧により接触可能に配置されている。

図２に示すマット２０においては、複数のスペーサ１３と下部マット本体１５とが一体的に形成されるとともに、この下部マット本体１５に隣接する下部電極板１２に、複数のスペーサ１３を挿通可能な複数の孔部１６が形成されている。図３に、かかる孔部１６を形成した下部電極板１２の平面図を示す。

本発明においては、一方のマット本体に複数のスペーサを凸設しているので、これと隣接する電極板には、このスペーサ部分に対応する空隙部を設けることが必要となる。これは例えば、複数に分割した電極板を配置するなどにより行ってもよいが、好適には、図示するように、一枚の電極板にスペーサに対応する複数の孔部を設けるものとする。これにより、良好な検知感度を担保しつつ、部品点数および組立て工数のさらなる削減を図ることができ、さらにコストダウンが可能となる。また、電極板の軽量化の効果も得ることができる。

また、図２に示す実施形態においては、下部電極板１２における孔部１６の周縁部が、対向する上部電極板１１に向かい隆起させられている。このように、孔部１６の周縁部を隆起させることで、補助電極なしで検知感度をより向上することができ、効果的である。また、この場合、図示するように、孔部１６の周縁部の隆起端が、電極板１１，１２と略並行となる平坦部１７を形成するものとすることで、電極板間をより接触しやすくして感度を向上する効果を得ることができ、より好適である。

さらに、図示するように、下部電極板１２における隆起した周縁部と、その外側に配置されたマット本体１５との間に空間が形成されていることで、スペーサ１３が圧縮されやすくなって、検知感度をより向上することができる。なお、このように電極板に隆起させた部分を設けることで、電極板の剛性を向上する効果も得られる。

本発明においては、スペーサを、一対のマット本体のうちのいずれか一方と一体的に形成する点のみが重要であり、これにより本発明の所期の効果を得ることができる。それ以外のマット構成や配線構造等の詳細については、常法に従い適宜構成することができ、特に制限されるものではない。

本発明においてスペーサは、図１，２に示すように下部マット本体に対し一体的に形成する他、図４に示すように、上部マット本体と一体的に設けてもよいが、好適には、下部マット本体と一体的に設ける。図４に示すマット３０のように、一対の電極板２１，２２間に間隙を形成する複数のスペーサ２３を、下部マット本体２５ではなく上部マット本体２４と一体化した場合、スペーサにより上部電極板２１を支えることができないので、上部電極板２１を上部マット本体２４に対し接着する必要が生じ、工程が増大するためである。

また、本発明において、スペーサと、これを一体化するマット本体とは、同一材質にて形成しても、異なる材質にて形成してもよいが、好適には同一材質とする。スペーサとマット本体とを同一材質とすることで、製造工程をより簡易にすることができる。一方、異なる材質で形成する場合には、スペーサ部分とマット本体部分との要求性能に応じた材料の組み合わせが選べるメリットがある。スペーサとマット本体とを異なる材質とする場合の一体化の方法としては、例えば、接着や２色成形の手法を用いることができる。図５（ａ） に、２色成形によりスペーサ３３とマット本体３４とを一体化した例を示す。また、本発明においては、図５（ｂ）に示すように、マット本体４４に一体形成したスペーサ４３の部分を肉抜き形状（中空）にして、変形しやすく形成することもできる。なお、いずれの場合においても、スペーサは、上部マット本体および上部電極板の自重を支えうる強度を有し、かつ、荷重により変形して、上下電極板間を接触させることができるよう形成する必要がある。

ここで、マット本体の材質としては、可撓性を有する絶縁材料を用いることができ、具体的には、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等のゴム材料や、塩化ビニル樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、スペーサは、上部電極板および上部マット本体の自重を支える強度を有し、弾性変形し易い絶縁材料により形成する。具体的には例えば、シリコーンゴムや発泡ウレタン、発泡シリコーンゴム等を用いることができる。特には、押圧時の弾性変形により、押圧前の厚さに対して少なくとも２０％以上薄くなる材料、すなわち、押圧前の厚さに対して８０％未満の厚さになる材料を用いることが好ましい。中でも、繰返し変形時にもへたりを生じにくい、シリコーンゴムが好適である。

また、本発明に用いる電極板の材質としては、弾力性および屈曲耐久性を有する導電性材料、例えば、金属や導電性樹脂組成物等を挙げることができ、これら導電性材料を薄板状または箔状体として用いることができる。本発明において、孔部を有する電極板は、プレス成形により形成することができる。図２に示すような、孔部の周縁部を隆起させるなどした電極板についても、プレス成形により容易に形成することが可能である。

図６に、図１に示す本発明のマット１０を製造する際の工程図を示す。図示するように、この場合、まず、スペーサ３を、下部マット本体５と一体的に形成しておく（図中の（ａ）、なお、図中では簡単のためにスペーサを１個のみで示す）。次いで、この下部マット本体５上に、スペーサ３に対応する位置に孔部を設ける等した下部電極板２を、スペーサ３を孔部に嵌め込む等により設置する（図中の（ｂ））。さらに、この上に上部電極板１を設置して（図中の（ｃ））、さらにその上に上部マット本体を配置することにより、本発明のマット１０を得ることができる（図示せず）。

図６に示すように、本発明のマットは、従来のマットの場合（図８）に比し、少ない工数で製造できることが明らかである。

本発明の一実施の形態に係る圧力検知マットを示す概略部分断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る圧力検知マットを示す概略部分断面図である。 本発明に係る電極板を示す部分平面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る圧力検知マットを示す概略部分断面図である。 本発明におけるスペーサとマット本体との一体化の形態を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る圧力検知マットの製造工程を示す工程図である。 従来の圧力検知マットの一例を示す概略部分断面図である。 従来の圧力検知マットの一例の製造工程を示す工程図である。 従来の圧力検知マットの他の例を示す概略部分断面図である。

符号の説明

１，１１，２１，１０１，２０１ 上部電極板
２，１２，２２，１０２，２０２ 下部電極板
３，１３，２３，３３，４３，１０３，２０３ スペーサ
４，１４，２４，３４，４４，１０４，２０４ 上部マット本体
５，１５，２５，１０５，２０５ 下部マット本体
６，１６ 孔部
１０，２０，３０，１００，２００ 圧力検知マット
１７ 平坦部
１０６ 接点リング

Claims (7)

1. 互いに対向して配置され、押圧により接触可能な一対の電極板と、該一対の電極板間に間隙を形成する複数のスペーサと、該一対の電極板の外側にそれぞれ配置された一対のマット本体と、を備える圧力検知マットにおいて、
   前記複数のスペーサが、前記一対のマット本体のうちのいずれか一方に対し、一体的に形成されていることを特徴とする圧力検知マット。
2. 前記複数のスペーサと、前記一方のマット本体とが、同一材質にて形成されている請求項１記載の圧力検知マット。
3. 前記一方のマット本体に隣接する前記電極板に、前記複数のスペーサを挿通可能な複数の孔部が形成されている請求項１または２記載の圧力検知マット。
4. 前記電極板における前記孔部の周縁部が、対向する他方の前記電極板に向かい隆起している請求項３記載の圧力検知マット。
5. 前記電極板における隆起した周縁部と、前記一方のマット本体との間に、空間が形成されている請求項４記載の圧力検知マット。
6. 前記周縁部の隆起端が、前記電極板と略並行となる平坦部を形成する請求項４または５記載の圧力検知マット。
7. 前記電極板が、プレス成形により形成されてなる請求項３〜６のうちいずれか一項記載の圧力検知マット。

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