JP2023551100A - 非接触式挟み込み防止装置 - Google Patents

Abstract

アンチピンチストリップ周辺の雑音による受信信号の歪みを抑制することで、人体感知のための 感知動作の信頼度を高めることができり非接触式挟み込み防止装置であって、ストリップ本体に互いに離れて埋設された第１及び第２の導線を備え、前記第２の導線を通じて放射される感知信号を、前記第１の導線で受信して出力するアンチピンチストリップと、アンチピンチストリップの第１及び第２の導線に連結され、前記第２の導線に感知信号を発生させ、第１の導線で受信された信号によって、人体感知の可否を判断するセンサボードと、センサボードの判断信号に応じて、人体挟み込み状況に対応する制御動作を行う制御部とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、アンチピンチストリップ周辺の雑音による受信信号の歪みを抑制し、センサ自体で発生する電磁波影響を排除させ、容量変化を用いた挟み込み防止装置に関し、産業機械による挟み込み（ｐｉｎｃｈ）事故、ドアによる挟み込み事故などを防止するために、人体の非接触の接近状態で挟み込み発生の可否を検出することで、人体の挟み込み事故を防止することができる挟み込み防止装置に関する。

近年、多くの産業分野において、ドア（Ｄｏｏｒ）開閉の自動化がなされており、これによる人体の挟み込み事故がたびたび起きている。このようなドア開閉の自動化は、ＰＴＧ（パワーテールゲート）を用いる車両の電動車窓と、スライドドア方式を用いる電車及び列車などのドア、ビルのドア、エレベータードア、スクリーンドア、回転ドアなどで広範囲に適用されており、これにより、人体の挟み込み事故防止のための各種の挟み込み防止装置が提示されている。

このような挟み込み防止装置として、レーザ発光部から照射されたレーザ光を、レーザ受光部が受光して、物体の挟み込み状態を感知する技術が開示されている。上述したレーザ光を用いる場合、高価の装備であるレーザ発光部とレーザ受光部が用いられることにつれ、ユーザの経済的負担が増大し、非鋪装道路のように悪条件下で車両が運行されると、車両運行中に発生する振動によって、レーザ発生部及びレーザ受光部が誤作動するか、埃などの異物により、感知感度が低下する問題がある。

また、ドアを開閉するモータの回転をモニタリングして、物体の挟み込みを感知する技術では、人体がドアに挟み込まれる事故が発生すると、機械式圧力を測定して、圧力が１０ｋｇｆを上回る場合、モータが停止することで、挟み込み事故を防止する技術である。しかし、この方式では、同一の圧力が加えられても、成人に比べて相対的に弱い子供や老弱者の場合、人体に加えられる衝撃が大きいため、傷害を負う問題点がある。

このような問題を解決するための技術の一例が、下記の特許文献などに開示されている。

すなわち、特許文献１（韓国登録特許第１０－１１９８６２８号公報）には、車両の出入口と隣接するパワースライドドアの側面部にアンチピンチストリップが装着され、アンチピンチストリップのセンサが、ドアに障害物の挟み込みを感知する方式であって、センサ部の外側に非通電ゴムが形成され、該当非通電ゴム内にワイヤが内蔵された前方通電ゴムと、他のワイヤが内蔵された後方通電ゴムが配列され、前方通電ゴムと後方通電ゴムの間に中空部が形成された構造について開示している。

また、特許文献２（韓国登録特許第１０－１９７４１９３号公報）には、スライドドアが開くと、指又は異物の挟み込みにより、弾性体内に備えられたセンサが接触されると、これを感知して、直ちにスライドドアを逆方向に駆動させるスライドドアの指挟み込み防止装置であって、指又は異物の挟み込み事故の発生時、指又は異物がスライドドアに沿って逆方向に押し出されることで、指又は異物を保護するだけでなく、スライドドアの誤動作を防止する技術について開示している。

一方、特許文献３（韓国登録特許第１０－２２４５８１６号公報）には、昇降機ドアが開きながら、昇降機ドアに沿って、指などの身体の一部が巻き込まれないように、挟み込み事故を防止する昇降機隙間挟み込み感知装置であって、第１の本体部の空間上部に位置する発光部と、前記第１の本体部を間に置き、互いに対向して設けられるように、第１の本体部の下部に形成される受光部を含む感知センサ部と、前記感知センサ部の発光部より放出された光が受光部に到達しないと、これを感知して、昇降機ドアの駆動を止める制御部の構成について開示している。

韓国登録特許第１０－１１９８６２８号公報 韓国登録特許第１０－１９７４１９３号公報 韓国登録特許第１０－２２４５８１６号公報

上述したような特許文献１に開示された技術では、非通電ゴムが露出されているため、障害物感知衝撃が直接伝達されて、感応度が多少向上する利点があるものの、屈曲した装着部位では、感知動作が不安であって感知エラーを発生し、各種の雑音など、電磁波干渉に脆弱であるという問題があった。

また、前記特許文献２に開示されたスライドドアの指挟み込み防止装置は、設置場所が指又は異物の挟み込みにより、弾性体が変形可能なスライドドア方式に限り、ドアと壁体の間の隙間で指又は異物の挟み込みが発生するとき、これを感知する方式であるので、人体に加えられる衝撃を遮断することができないという問題点がある。

一方、前記特許文献３の昇降機隙間挟み込み感知装置は、発光部又は受光部が埃などの異物により汚染する場合は、感知装置が動作しなくなる問題があり、受光部に汚染光が入力される場合は、感知装置に誤動作が発生する問題点があった。

本発明の目的は、上述したような問題点を解決するためになされたものであって、雑音による信号歪みを抑制することで、人体挟み込み状態を認識するための感知動作の信頼度を高めることができ、センサ自体で発生する電磁波干渉に効果的に対処することができる非接触式挟み込み防止装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、設置場所又は設置方式に拘らず、どこにも容易に設置することができる非接触式挟み込み防止装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、人体の挟み込み事故が発生する前に、人体の非接触の接近状態で挟み込み発生を感知することで、人体の傷害及び人体に加えられる衝撃を防止することができる非接触式挟み込み防止装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、感知センサに非導電性物体が挿入されるか、感知センサの表面が異物により汚染する場合でも、挟み込み発生を感知して、挟み込み事故を防止することができる非接触式挟み込み防止装置を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明による非接触式挟み込み防止装置は、ストリップ本体に互いに離れて埋設された第１及び第２の導線を備え、前記第２の導線を通じて放射される感知信号を、前記第１の導線で受信して出力するアンチピンチストリップと、前記アンチピンチストリップの第１及び第２の導線に連結され、前記第２の導線に感知信号を発生させ、前記第１の導線で受信された信号によって、人体感知の可否を判断するセンサボードと、前記センサボードの判断信号に応じて、人体挟み込み状況に対応する制御動作を行う制御部とを含むことを特徴とする。

また、本発明による非接触式挟み込み防止装置は、人体の接近又は接触状態によって、容量の変化又は電場の変化を感知するように、フレーム上に設けられたセンサ本体、及び前記センサ本体内に設けられ、少なくとも１つの容量を形成する複数のストリップ電極を備えるセンサストリップと、前記センサストリップを通じて感知された容量の変化量又は電場の変化量を測定して、所定の基準値と比較し、前記容量の変化量又は電場の変化量が、前記基準値以上であると、挟み込み発生信号を出力する信号処理部と、前記信号処理部から出力された挟み込み発生信号により、前記フレームを移動するためのモータの動作を制御する制御部とを含むことを特徴とする。

以上で説明したように、本発明による非接触式挟み込み防止装置によると、ストリップ本体に埋設された１つの導線より感知信号を放射し、他の１つの導線で放射された信号を受信した信号を処理して、人体を感知することができ、信号発生器が発生する感知信号の周波数を変更する周波数ホッピング方式を適用して、雑音による電磁波干渉を抑制することができる。

本発明による非接触式挟み込み防止装置によると、ストリップ本体に埋設された導線を通じて受信した信号を、帯域フィルタ部を用いてフィルタリングすることで、アンチピンチストリップ周辺の雑音による受信信号の歪みを抑制して、感知動作の信頼度を高めることができる。

また、本発明による非接触式挟み込み防止装置によると、ストリップ本体に埋設された導線を通じて、感知信号と反対の位相を有する逆相信号を放射して、遠く離れた遠距離領域で相殺させることで、周辺の電気製品又は電子装置への影響を最小化して、感知動作の信頼度を高めることができる。

更に、本発明による非接触式挟み込み防止装置によると、非接触方式と接触方式が混合適用され、人体接触による外力がストリップ本体に加えられると、中空部を基準に対向配置された２つの導線の間に形成された静電容量や抵抗の変化によって、人体の挟み込み状態を感知することができ、様々な使用環境で動作安定性を確保することができる。

また、本発明による非接触式挟み込み防止装置によると、アンチピンチストリップを細いストリップ状に製作し、対象物の形状に沿って曲がるので、設置作業が簡易に行われ、自動車のスライドドア、トランクドア、昇降機のドア、地下鉄ドアなど、様々な分野への適用が可能である。

一方、本発明による非接触式挟み込み防止装置によると、設置場所又は設置方式に拘らず、どこにも容易に設置することができる。

また、本発明による非接触式挟み込み防止装置によると、人体の挟み込み事故が発生する前に、人体の非接触の接近状態で挟み込み発生を感知することで、人体の傷害及び人体に加えられる衝撃を防止することができる。

さらに、本発明による非接触式挟み込み防止装置によると、感知センサに非導電性の物体が挿入されるか、感知センサの表面が異物により汚染する場合にも、挟み込み発生を感知して、挟み込み事故を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る非接触式の人体感知センサを用いた挟み込み防止装置のブロック図である。 図１における主要部の詳細構成図である。 図１におけるアンチピンチストリップの断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る非接触式の人体感知センサを用いた挟み込み防止装置のブロック図である。 図４における主要部の詳細構成図である。 図４におけるアンチピンチストリップの断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る非接触式の人体感知センサを用いた挟み込み防止装置のブロック図である。 図７における主要部の詳細構成図である。 図７におけるアンチピンチストリップの断面図である。 本発明の第４の実施形態に適用される人体接近による電場変化を説明するための図である。 本発明の第４の実施形態に係る挟み込み防止装置を示す構成図である。 図１１におけるセンサストリップの一例の断面図である。 図１１における信号処理部の構成を説明するためのブロック図である。 図１１におけるセンサストリップの他の例の断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る挟み込み防止装置において、人体の接近状態による挟み込み発生信号の出力を説明するための図である。 本発明の第４の実施形態により製造されたセンサストリップの写真である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明することで、本発明を説明する。各図面に示した同一の図面符号は、同一の部材を示す。また、本発明を説明することに当たり、関連する公知機能又は構成に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不要に濁していると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。また、ある部分がある構成要素を「含む」とすると、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をも含むことを意味する。

一方、本発明に適用される用語「挟み込み（ｐｉｎｃｈ）事故」とは、産業機械（プレスなど）の可動部の間、又は可動部と固定部の間に、身体又は身体の一部が挟み込まれるか、噛みこまれるか、巻き込まれるような狭窄点、挟込点、切断点、噛合点、接線噛込点で発生する事故、又はエレベータードア、地下鉄ドア、自動ドア、車両のパワーウインドー、又はパワースライドドアによる挟み込み事故などを意味する。

また、本発明の実施形態に係る非接触式挟み込み防止装置は、自動車のスライドドアを駆動させるとき、ユーザの不注意による挟み込み発生に備えるために、センサボードを用いて、スライドドアを自動に止めるか、逆方向に駆動させる挟み込み防止（ａｎｔｉ－ｐｉｎｃｈ）機能を備えることで、ユーザの安全を確保することができる。このような挟み込み防止装置は、電動モータを用いて、被動体を駆動させる様々な技術分野に適用することができる。例えば、自動車に装着された付属物として、側面ドア、トランクドア、窓、サンルーフを自動開閉することができる自動開閉システムが、ユーザの便宜機能の１つとして採択された場合、ドア安全装置として付加することができる。他の例として、ビルの昇降機ドアや地下鉄ドアのように、自動開閉方式を採択している場合、ドア安全装置として付加することもできる。

また、本発明による挟み込み防止装置は、上述したような挟み込み事故を防止する装置であって、人体の接近によって、センサのインピーダンス（Ｒ、Ｃ）の変化感知を活用した車両ドア及びウィンドウ安全用非接触センサシステムに関する技術であって、例えば、ドアが閉まる状態で、人体の一部がドアに挟み込まれる場合、ドアに装着されたセンサのインピーダンスが変化することを用いて、センサ出力が所定値以上であると、これを感知し、開放信号を発生して、ドアを開放することで、人体に衝撃を与えることなく、被害を与えない安全技術に適用することができる。

以下、本発明による実施形態を図面によって説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に対しては、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る非接触式の人体感知センサを用いた挟み込み防止装置のブロック図であり、図２は、図１における主要部の詳細構成図であり、図３は、図１におけるアンチピンチストリップの断面図である。

本発明の第１の実施形態に係る非接触式挟み込み防止装置は、図１に示しているように、人体感知センサを用いて、被動体に装着されたアンチピンチストリップ１００に隣接した人体を、非接触で感知し、このために、アンチピンチストリップ１００と、センサボード２００と、制御部３００と、モータ駆動部４００と、警告音発生部５００とを含む。

アンチピンチストリップ１００は、被動体、例えば、ドアの側部の形状に沿って曲がるストリップ状に形成し、人体が接近すると、非接触で感知することができる。

センサボード２００は、アンチピンチストリップ１００に埋設された第１及び第２の導線１１０、１２０に電気的に連結され、第１の導線１１０に感知信号を発生させ、第２の導線１２０から受信した信号から、人体感知の可否を判断する。

制御部３００は、センサボード２００の判断信号により、人体挟み込み状況に対応する制御動作を行う。人体挟み込み状態が感知されると、制御部３００は、モータ駆動部４００を制御して、被動体（ドア）を移動させるために、駆動中のモータを停止するか、逆方向にモータを駆動して、人体の挟み込みによる安全事故を防止する。また、制御部３００は、警告音出力部５００により警告音を出力して、外部のユーザに対する挟み込み発生を確認できるようにする。

図２及び図３に示しているように、ストリップ本体１０１は、絶縁性ゴム材質からなり、例えば、射出成型機に熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ： ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）を供給して成形する。
アンチピンチストリップ１００のストリップ本体１０１内に、第１の導線１１０と第２の導線１２０が一定の間隔離れて埋設される。

図２に示しているように、アンチピンチストリップ１００に人体が接近すると、第１の導線１１０と第２の導線１２０の間の静電容量は、人体（Ｈ）の存在可否によって変化し、人体（Ｈ）が存在すると、第１の導線１１０の受信信号は減衰し、このような信号の変化を用いて、人体の挟み込み状態を認識することができる。

図２に示しているように、第１の導線１１０は、センサボード２００の帯域フィルタ部２０１に連結され、第２の導線１２０は、センサボード２００の信号発生器２０２に連結される。

信号発生器２０２は、感知信号（Ｔｘ１）を発生させ、第２の導線１２０を通じて放射する。信号発生器２０２が所定の周波数帯域の感知信号を発生させるが、感知信号の周波数が特定される必要はなく、例えば、数Ｈｚ～数十ＫＨｚの感知信号が、第２の導線１２０を介して放射される。この時、信号発生器２０２が、感知信号の周波数を一定のパターンにより変更する周波数ホッピング方式を適用することができ、この場合、雑音による電磁波の干渉を更に抑制することができる。

第１の導線１１０では、第２の導線１２０を介して放射された信号を受信し、受信された信号（Ｒｘ）が、第１の導線１１０に連結された帯域フィルタ部２０１に与えられる。

ここで、帯域フィルタ部２０１に与えられる信号は、第２の導線１２０の放射信号だけでなく、周辺で発生する各種の雑音が含まれることがあるので、帯域フィルタ部２０１は、第１の導線１１０で受信された信号（Ｒｘ）に対応する所定の周波数帯域の信号を選択的に抽出するためにフィルタリングする。

帯域フィルタ部２０１によりフィルタリングされた信号は、信号増幅器２０３で一定の大きさに増幅された後、信号混合器２０４に与えられる。

信号混合器２０４は、信号発生器２０２の感知信号（Ｔｘ１）と、信号増幅器２０３で増幅された受信信号を入力される。

信号混合器２０４は、信号増幅器２０３を通じて入力される受信信号のうち、信号発生器２０２から入力される感知信号（Ｔｘ１）の周波数と一致する信号を抽出し、抽出された信号を、第１の受信信号判断部２０５に出力する。

第１の受信信号判断部２０５は、信号混合器２０４から受けた抽出信号と所定の基準値とを比較して、人体感知の可否を判断する。ここで、第１の受信信号判断部２０５に提供される抽出信号は、第２の導線１２０より放射される感知信号（Ｔｘ）に対して、同一の周波数を有し、感知信号（Ｔｘ１）に対して、信号サイズにおいて、差異があり得る。

第１の受信信号判断部２０５は、抽出信号の大きさと基準値を比較して、人体感知の可否を判断し、人体感知信号を制御部３００に与える。これにより、制御部３００は、人体感知信号から、モータ駆動部４００と警告音出力部５００を制御することで、人体挟み込みによる安全事故を防止することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に対しては、図４乃至図６を参照して説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る非接触式の人体感知センサを用いた挟み込み防止装置のブロック図であり、図５は、図４における主要部の詳細構成図であり、図６は、図４におけるアンチピンチストリップの断面図である。

前記第１の実施形態では、第２の導線１２０を介して感知信号が放射される過程において、信号発生器２０２の出力が過度な場合、周辺の電気製品と電子装置に悪影響を与えることがあるため、信号発生器２０２の感知信号と反対位相を有する逆相信号を発生させて除去する必要がある。

図４及び図５に示しているように、第２の実施形態に係る挟み込み防止装置は、第１の実施形態と比較して、アンチピンチストリップ１００Ａとセンサボード２００Ａの一部構成が追加されただけで、第１の実施形態と同一の機能を行う構成要素は、同一の符号を付して説明する。

第２の実施形態において、センサボード２００Ａの帯域フィルタ部２０１を用いて、所定の周波数帯域の信号をフィルタリングして、雑音による感知エラーに対処する技術と並行して、アンチピンチストリップ１００Ａは、ストリップ本体１０１に埋設された第３の導線１３０を備え、センサボード２００Ａは、第３の導線１３０に逆相信号を発生させる逆相信号発生器２０６を備える。

逆相信号発生器２０６は、信号発生器２０２から感知信号を与えられ、反対位相の逆相信号を第３の導線１３０を介して放射する。図６に示しているように、ストリップ本体１０１内の第１の導線１１０の一側に、第２の導線１２０と第３の導線１３０が一定の距離離れてそれぞれ埋設され、第２の導線１２０と第１の導線１１０の間隔が、第３の導線１３０と第１の導線１１０の間隔よりも狭く形成されている。

第２の導線１２０と第１の導線１１０が隣接した領域（Ａ１）において、第２の導線１２０より放射された感知信号は、第１の導線１１０で良好に受信できるようになる。これと共に、第２の導線１２０と第１の導線１１０から相対的に遠く離れた領域（Ａ２）において、第２の導線１２０より放射された感知信号は、第３の導線１３０より放射された逆相信号により相殺されることができる。

信号発生器２０２による高出力感知信号が第２の導線１２０より放射されて、ストリップ本体１０１の周辺領域（Ａ２）に存在しても、第３の導線１３０の逆相信号により相殺されるため、隣接した領域（Ａ１）に近くに埋設された第１の導線１１０は、第２の導線１２０の感知信号を充実に受信できるようになる。これにより、第２の導線１２０の放射された感知信号が、第１の導線１１０で受信され、受信された信号（Ｒｘ）が、第１の導線１１０に連結された帯域フィルタ部２０１に与えられる。

以後、帯域フィルタ部２０１は、第１の導線１１０の受信信号（Ｒｘ）に対して、所定の周波数帯域の信号を抽出するためにフィルタリングし、帯域フィルタ部２０１によりフィルタリングされた信号は、信号増幅器２０３で一定のサイズに増幅された後、信号混合器２０４に与えられる。信号混合器２０４は、信号発生器２０２の感知信号（Ｔｘ１）と信号増幅器２０３の受信信号を入力される。信号混合器２０４は、信号増幅器２０３を介して入力される受信信号のうち、信号発生器２０２から入力される感知信号（Ｔｘ１）の周波数と一致する信号を抽出し、抽出された信号を、第１の受信信号判断部２０５に出力する。

第１の受信信号判断部２０５は、信号混合器２０４から受けた抽出信号と所定の基準値とを比較して、人体感知の可否を判断した後、人体感知信号を制御部３００に与える。これにより、制御部３００は、人体感知信号に応じて、モータ駆動部４００と警告音出力部５００を制御することで、人体挟み込みによる安全事故を防止することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態については、図７乃至図９を参照して説明する。 図７は、本発明の第３の実施形態に係る非接触式の人体感知センサを用いた挟み込み防止装置のブロック図であり、図８は、図７における主要部の詳細構成図であり、図９は、図７におけるアンチピンチストリップの断面図である。

第３の実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、非接触式と接触式を混合した方式が適用される。第３の実施形態は、ストリップ本体１０１に人体が非接触状態で接近すると、第１の導線１１０の受信信号に基づいて、人体感知の可否を判断する感知動作が失敗しても、ストリップ本体１０１に加えられる外部衝撃によって、人体感知状態を感知して、人体挟み込み事故を防止するように構成される。

図７及び図８に示しているように、第３の実施形態に係る挟み込み防止装置は、第１の実施形態と比較して、アンチピンチストリップ１００Ｂとセンサボード２００Ｂの一部構成が追加されただけで、同一の機能を行う構成要素は、同一符号を付して説明する。

アンチピンチストリップ１００Ｂは、第１の導線１１０及び第２の導線１２０だけでなく、第４の導線１４０及び第５の導線１５０を更に備える。また、センサボード２００Ｂは、第４の導線１４０及び第５の導線１５０にそれぞれ連結された第２の受信信号判断部２０７を更に備える。

図９に示しているように、アンチピンチストリップ１００Ｂは、ゴム材質のストリップ本体１０１と一体に形成された導電性材質の被覆本体１０１ａを含む。

被覆本体１０１ａは、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）と炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）の複合素材を、射出成型機に供給して成形することができる。ここで、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）に配合される炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）により、導電性を有し、配合割合は、２０～６０重量％である。

一対の被覆本体１０１ａには、プレート状の第４の導線１４０及び第５の導線１５０が、一定の距離（ｄ）離れて埋設される。また、第４の導線１４０と第５の導線１５０の間に、中空部１０２が形成される。

ストリップ本体１０１に人体が接触して外力が加えられると、第４の導線１４０及び第５の導線１５０の間隔（ｄ）が狭くなることにつれ、２つの導線１４０、１５０に形成される静電容量が変わることになる。更に、人体により、ストリップ本体１０１が押し付けられる場合、一対の被覆本体１０１ａが互いに接触することになることで、短絡（ｓｈｏｒｔ）現象が生じることがあり、この短絡現象により、抵抗が非常に小さくなる。

このように外力が加えられる場合、第４の導線１４０及び第５の導線１５０の間に静電容量変化又は抵抗変化に基づいて、第２の受信信号判断部２０７が人体感知状態を認識することで、人体感知信号を制御部３００に与えることができる。

制御部３００は、非接触方式による第１の受信信号判断部２０５からの人体感知信号と、接触方式による第２の受信信号判断部２０７からの人体感知信号のいずれか１つが与えられると、人体挟み込み状態を認識して、対応する制御動作を行うことになる。

（第４の実施形態）
まず、本発明の第４の実施形態が適用される人体の接近による２つの電極間の電場変化について、図１０により説明する。

図１０は、本発明の第４の実施形態に適用される人体の接近による電場変化を説明するための図であって、図１０の（ａ）は、２つの電極間に設けられたキャパシタにより形成される電場を示す図であり、図１０の（ｂ）は、２つの電極間に人体が接近する場合、電場の変化を示す図である。

図１０の（ａ）に示しているように、電極－１と電極－２によりキャパシタが形成され、これにより、電場が形成され、人体の接近がない場合は、２つの電極間に設けられたキャパシタの（＋）電荷から（－）電荷に連結される安定した環状（又は、楕円状）の電場が形成される。前記電極－１と電極－２は、例えば、金属又は導電性樹脂の導電体からなる

一方、図１０の（ｂ）に示しているように、電極－１と電極－２の間に、人体、例えば、手が近付くと、（＋）電荷が充電された（＋）電極と人体の間に更に形成されるキャパシタにより、前記（＋）電極と人体の間に電場が形成される。

そこで、人体が接近する前に、２つの電極間に形成された電場信号の一部が人体に抜け出ることで、人体が接近する前の本来の電場が歪められる。この時、人体の電位は、グラウンド（ＧＮＤ）と解析することができる。すなわち、電極－１と電極－２の間のキャパシタ値は、小さくなり、電極－１から電極－２に伝わる信号の大きさが減少することになる。本発明では、このような変化量（キャパシタ又は電場の変化）を感知して、人体の接近程度を計算して適用することができる。

ついで、本発明の第４の実施形態を、図１１乃至図１３を参照して説明する。

図１１は、本発明の第４の実施形態に係る挟み込み防止装置を示す構成図であり、図１２は、図１１におけるセンサストリップの一例の断面図であり、図１３は、図１１における信号処理部の構成を説明するためのブロック図である。

本発明の第４の実施形態に係る非接触式挟み込み防止装置は、人体の非接触の接近状態又は接触状態によって、差別化した方式で挟み込み（Ｐｉｎｃｈ）発生を感知することで、感知装置の誤動作を防止することができる。

例えば、本発明の第４の実施形態に係る挟み込み防止装置は、人体の非接触の接近状態で挟み込みが発生して、電場の変化を感知し、電動モータ２を制御して、産業機械又はドアなどの被動体の動作を止めるか、逆方向に駆動することで、人体の挟み込み事故を防止することができる。あるいは、本発明の第４の実施形態に係る挟み込み防止装置は、人体の接触圧力により挟み込み発生を感知して、被動体を移動させるモータ２の動作を制御することができる。

このような本発明の第４の実施形態に係る挟み込み防止装置は、電動モータ２により被動体を移動させる様々な技術分野に適用することができる。例えば、本発明の挟み込み防止装置は、ＰＴＧ（パワーテールゲート）を用いる車両の電動車窓として、車両の側面ドア、トランクドア、窓、サンルーフを自動開閉することができる電動自動開閉システムなどに適用することもできる。

また、本発明の第４の実施形態に係る挟み込み防止装置は、スライドドア方式を用いる電車及び列車などのドア、ビルのドア、昇降機ドア、エレベータードア、回転ドアなどにも適用可能である。

本発明の第４の実施形態に係る挟み込み防止装置は、図１１及び図１２に示しているように、複数のストリップ電極を含むセンサストリップ１０と、信号処理部２０と、モータの制御部３００とを含む。

センサストリップ１０は、図１２に示しているように、産業機械、エレベータードア、地下鉄ドア、自動ドア、車両のパワーウインドー又はパワースライドドアなどをなすフレーム３０上に設けられる。すなわち、前記センサストリップ１０は、産業機械（プレスなど）の可動部の間、又は可動部と固定部の間に、身体又は身体の一部が挟み込まれるか、噛みこまれるか、巻きこまれる狭窄点、挟み込み点、切断点、噛込点、接線噛込点で発生するフレーム３０、又はエレベータードア、地下鉄ドア、自動ドア、車両のパワーウインドー又はパワースライドドアのフレーム３０上に設けられる。しかし、これに限定されるものではなく、機器作動により人体の一部が挟み込まれて損傷を加える構成部品のいずれの１つの部分に設けられることもできる。このために、前記センサストリップ１０は、装着位置又は条件にフレキシブルに対応する材質として、例えば、ゴム、シリコン、ポリウレタンなどのように、柔軟性を持つ誘電性弾性体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）からなるのが望ましい。また、前記センサストリップ１０は、柔軟性を有し、最大限薄く構成されることで、センサの厚さが薄く設けられるので、屈曲があるフレームなどにも、容易に付着することができる。

前記センサストリップ１０は、図１２に示しているように、フレーム３０に設けられ、内部が誘電体で満たされるセンサ本体１１と、前記センサ本体１１内でストリップ状を有し、電場の変化を誘導する第１の容量（Ｃ１、１４）を形成する第１のストリップ電極１２及び第２のストリップ電極１３とを含み、人体の非接触の接近状態又は接触状態による第１の容量１４の変化又は電場の変化を感知することができる。

前記センサ本体１１は、図１２に示しているように、前記第１のストリップ電極１２及び第２のストリップ電極１３を内蔵するように設けられ、例えば、ゴム、シリコン、ポリウレタンなどの柔軟性を有する導電性弾性体からなる。

前記第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３は、電気を通じる導電体として設けられ、前記第１のストリップ電極１２は、信号を受け入れるレシーバーとして機能し、前記第２のストリップ電極１３は、特定の信号を発散するトランスミッタとして機能するように設けられる。

前記第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３は、適当な距離（ｄ１）離隔して、互いに対向して平行に設けられ、電極の間に電荷（Ｃ１）が充電され、厚さの薄いストリップ状に構成される。すなわち、前記第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３は、距離（ｄ１）の長さによって、更なる容量（Ｃ）値が生じる割合が変わり、距離ｄ１が長いと、小さなＣが発生し、距離ｄ１が短いと、大きなＣが発生する。

これにより、本発明の第４の実施形態に係るセンサストリップ１０は、設置作業が簡易であり、設置場所又は設置方式に拘らず、どこにも容易に装着することができる。例えば、本発明のセンサストリップ１０は、フレーム３０の形状に沿って柔軟に曲がるため、屈曲のある設置場所にも容易に付着することができる。

また、本発明の第４の実施形態に係る第１のストリップ電極１２及び第２のストリップ電極１３は、図１２に示しているように、湿気や埃などの異物により電極が汚染することを遮断するために、センサ本体１１内で誘電体により封止される

また、本発明の第４の実施形態に係るセンサストリップ１０は、図１２に示しているように、第１のストリップ電極１２が、第２のストリップ電極１３内に設けられ、第２のストリップ電極１３が、第１のストリップ電極１２と離隔して、第１のストリップ電極１２の下端と両側面を抱き込む形状で構成されることで、センサストリップ１０に対する外部雑音を減少させ、最大の感度特性を具現することができる。すなわち、第１のストリップ電極１２を抱き込む第２のストリップ電極１３は、人体又は導電体の感知効果を増大するために、第１のストリップ電極１２と同一の平面上に形成される拡張部１３１を更に含む。

一方、前記第１のストリップ電極１２及び第２のストリップ電極１３は、金属又は導電性樹脂のような導電体からなり、互いに対向する第１及び第２のストリップ電極１２、１３の間には、互いに異なる極性の電荷が充電されることで、第１及び第２のストリップ電極１２、１３の間に、第１の容量１４が形成される。すなわち、センサ本体１１内に埋め立てられた第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間にセンサ本体１１を構成する誘電体が満たされて互いに離隔することで、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間に、第１の容量１４が形成される。

このような第１の容量１４は、所定の第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の断面積のサイズ、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間の距離（ｄ１）によって、容量値が決められる。

上述したように、センサ本体１１内に設けられた第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３により形成された第１の容量１４により、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間に、図１０の（ａ）に示しているように、安定した形状の電場が形成される。

ここで、前記センサストリップ１０に人体が接近することになると、図１０の（ｂ）に示しているように、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間に人体が接近する場合、電場が変わることになり、図１２に示しているように、第１のストリップ電極１２又は第２のストリップ電極１３と人体の間に、第２の容量（Ｃ１１）１６０又は第３の容量（Ｃ１２）１７０が発生する。

前記第２の容量１６０及び第３の容量１７０は、センサ本体１１と人体との接近距離、すなわち、第１及び第２のストリップ電極１２、１３と人体の接近距離によって変わる。

すなわち、前記第２の容量１６０及び第３の容量１７０は、人体のような導電体が、第１及び第２のストリップ電極１２、１３に近接することになると、第１及び第２のストリップ電極１２、１３と導電体の間の電位差により生成され、このような第２の容量１６０及び第３の容量１７０は、人体と第１及び第２のストリップ電極１２、１３の間の距離が近いほど、大きくなる。

また、前記第２の容量１６０及び第３の容量１７０の更なる生成により、第１のストリップ電極１２又は第２のストリップ電極１３と人体の間には、電場が形成される。
これにより、人体の接近に応じて、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間の電場は、減少し、このような電場の減少により、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間の第１の容量１４の値が減少することになる。

一方、前記説明では、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３が、フレーム３０上で平行になされた構造と説明したが、これに限定されるものではなく、前記第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３は、間隔によって、第１の容量（Ｃ１）の感度を異にして効率的に感知されるように、例えば、フレーム３０である車体に近い側と遠い側の感度を異にして、距離を調節して設けることもできる。すなわち、前記第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３は、間隔によって、第１の容量（Ｃ１）の感度が異なって感知されるように設けることもできる。

ついで、図１１における信号処理部２０の構成について、図１３を参照して説明する。

前記信号処理部２０は、図１１及び図１３に示しているように、感知モジュール２１０と、判断モジュール２２０とを含む。 感知モジュール２１０は、センサストリップ１０により感知された容量の変化量、又は電場の変化量を測定する。

すなわち、前記感知モジュール２１０は、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間の容量（Ｃ１）の変化量を測定するために設けられた容量測定器２１１と、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間の電場変化量を測定するために設けられた電場測定器２１２とを含む。

また、前記判断モジュール２２０は、感知モジュール２１０により測定された測定値を、所定の基準値と比較し、比較結果を基に判断して、前記第１の容量１４の変化量又は電場の変化量が前記基準値以上である場合、挟み込み発生信号を出力する。

このために、判断モジュール２２０は、第１の比較器２２１と、第２の比較器２２２とを含む。

前記第１の比較器２２１は、第１の容量１４の変化量と所定の第１の基準値とを比較し、前記第１の容量１４の変化量が第１の基準値よりも大きいと、挟み込み発生信号を出力する。

また、前記第２の比較器２２２は、前記第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間の電場の変化量と所定の第２の基準値を比較し、前記電場の変化量が第２の基準値よりも大きいと、挟み込み発生信号を出力する。

この時、前記第１の基準値は、例えば、図１０の（ａ）に示しているように、人体が接近する前に、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間に形成された第１の容量１４の値となる。また、前記第２の基準値は、人体が接近する前に、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間に形成された電場のサイズとなる。

このように、センサストリップ１０に人体が接近する場合、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間に形成された第１の容量１４又は電場のサイズが減少することになり、信号処理部２０は、このような人体の非接触の接近状態による第１の容量１４の変化量又は電場の変化量を感知して、センサストリップ１０に対する人体の接近状態を判断することができる。

上述したような信号処理部２０における判断結果に応じて、モータの制御部３００で電動モータ２の制御信号を出力することができる。すなわち、信号処理部２０での判断結果、産業機械又はドアなどに人体の挟み込みが発生したことと判断されると、制御部３００により、電動モータ２の動作を止めるか、逆方向に駆動することで、人体の挟み込み事故を防止することができる。

ついで、本発明の他の実施形態について、図１４を参照して説明する。

図１４は、図１１におけるセンサストリップの他の例の断面図である。

本発明の他の実施形態に係るセンサストリップは、図１４に示しているように、センサ本体１１と、第１のストリップ電極１２と、第２のストリップ電極１３と、第３のストリップ電極１８とを含む。 前記第３のストリップ電極１８は、レシーバーとして機能する第１のストリップ電極１２のように、第２のストリップ電極１３であるトランスミッタで発する信号を受信する第２のレシーバーとして機能する。

前述した図１２におけるセンサストリップ１０と対比すると、図１４におけるセンサストリップは、第２のストリップ電極１３の下部に、第３のストリップ電極１８、及び間隔距離（ｄ２）を維持する中空部１９０が更に設けられたことで、相違している。また、図１４は、第２のストリップ電極１３と第３のストリップ電極１８の間には、第４の容量（Ｃ２）１５０が形成される。

そこで、前述した図１２におけるセンサストリップ１０と対比すると、図１３におけるセンサストリップは、第３のストリップ電極１８、第４の容量１５０と、中空部１９０が更に設けられた構成要素に対してのみ、相違しているので、以下では、図１２における実施形態と重複する他の構成要素に関する具体的な説明は、省略する。

図１４に示しているように、本発明の他の実施形態に係るセンサストリップは、フレーム３０に設けられ、内部が誘電体で満たされるセンサ本体１１と、前記センサ本体１１内でストリップ形状を有し、対向する電極間に互いに異なる電荷が充電されるように離隔して設けられた第１のストリップ電極１２、第２のストリップ電極１３、及び第３のストリップ電極１８を含む。

すなわち、上述したように、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３の間には、第１の容量１４が形成され、第３のストリップ電極１８には、第２のストリップ電極１３と反対極性の電荷が充電されることで、第２のストリップ電極１３と第３のストリップ電極１８の間に、第４の容量１５０が形成される。また、第２のストリップ電極１３と第３のストリップ電極１８の間には、センサ本体１１に加えられる外部の接触圧力により変形するように構成された中空部１９０が設けられる。

図１４における構造では、図１２における実施形態と異なり、センサストリップ１０の表面に外部の接触圧力が加えられる場合、第２のストリップ電極１３と第３のストリップ電極１８の間の中空部１９０の間隔距離（ｄ２）が変形する。例えば、非導電性物体又は人体がドアに挟み込まれる場合に、ドアが閉まることで、センサ本体１１に加えられる接触圧力により、中空部１９０が押されると、第２のストリップ電極１３と第３のストリップ電極１８の間の距離（ｄ２）が減少することになる。

そこで、外部の接触圧力に比例して減少した第２のストリップ電極１３と第３のストリップ電極１８の間の間隔距離（ｄ２）によって、第４の容量１５０が増加することになる。

上述したように、第４の容量１５０の発生によるセンサストリップの構造により、本発明の第４の実施形態に係る信号処理部２０は、前記第２のストリップ電極１３と第３のストリップ電極１８の間に形成された第４の容量１５０を基に、センサストリップに加えられる外部の接触圧力による前記 第４の容量１５０の変化量を測定するように、図１３に示しているように、判断モジュール２２０が、第４の容量１５０の変化量と所定の第３の基準値を比較する第３の比較器２２３を更に含む。

すなわち、非導電性物体又は人体により、センサ本体１１に外部の接触圧力が加えられて、中空部１９０で隔離距離（ｄ２）が減少すると、信号処理部２０は、このような第２のストリップ電極１３と第３のストリップ電極１８の間の距離（ｄ２）減少により発生する第４の容量１５０の変化量を測定する。

前記第３の比較器２２３は、前記第４の容量１５０の変化量が第３の基準値より大きいと、挟み込み発生信号を出力する。この時、前記第３の基準値は、センサストリップに外部の接触圧力が加えられる前に、第２のストリップ電極１３と第３のストリップ電極１８の間に形成された第４の容量１５０の値となる。

上述したように、本発明の他の実施形態によると、センサストリップと人体の接触状態によって、挟み込み発生信号を出力し、制御部３００で電動モータ２を制御することにより、挟み込み事故などを防止することができる。

上述したような挟み込み発生信号の出力に対して、図１５を参照して説明する。

図１５は、本発明の第４の実施形態に係る挟み込み防止装置において、人体の接近状態による挟み込み発生信号の出力を説明するための図である。すなわち、図１５は、人体の非接触の接近状態で、人体の接近距離に対する容量の変化量と挟み込み発生信号の出力過程を示している。
図１５において、ｘ軸は、センサストリップ１０と人体の接近距離をしめし、ｙ軸は、信号処理部２０により測定された容量の変化量を示す。

図１５に示しているように、人体の接近距離によって、センサストリップ１０を通じて感知される容量の変化量が増加して、所定の基準値（Ｃｒｅｆ）以上になると、信号処理部２０は、被動体に対する挟み込み（ｐｉｎｃｈ）状態と判断して、挟み込み発生信号を出力する。
そこで、本発明の第４の実施形態に係る挟み込み防止装置は、センサストリップに非導電性物体が挿入されるか、センサストリップ１０の表面が異物により汚染する場合にも、外部の接触圧力から、挟み込みを感知することができる。

すなわち、非導電性物体又は異物により、第１のストリップ電極１２と第２のストリップ電極１３による非接触の接近状態での感知が行われない場合は、センサストリップに加えられる接触圧力で、増加する第４の容量１５０の変化量を測定して、挟み込みを感知することができる。

また、本発明の第４の実施形態に係るセンサストリップ１０は、導電性弾性体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）からなるセンサ本体１１の弾力、及び第２のストリップ電極１３と第３のストリップ電極１８の間に設けられた中空部１９０の弾力により、人体がセンサストリップに触れる時に発生する衝撃を緩和して、人体の傷害を防止することもできる。

図１６は、本発明の第４の実施形態により製造されたセンサストリップの写真である。

本発明によるセンサストリップは、例えば、車両のＰＴＧリード、又はカーテンエアバッグの装着位置の付近に付着することができ、図１６に示しているように、最大１．５ｍの長さで柔軟性を持つ誘電性弾性体から構成される。

以上で本発明に関する好適な実施形態を説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されず、本発明の実施形態より、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により、容易に変更され均等であると認められる範囲の全ての変更を含む。

Claims (16)

1. ストリップ本体に互いに離れて埋設された第１及び第２の導線を備え、前記第２の導線を通じて放射される感知信号を、前記第１の導線で受信して出力するアンチピンチストリップと、
   前記アンチピンチストリップの第１及び第２の導線に連結され、前記第２の導線に感知信号を発生させ、前記第１の導線で受信された信号によって、人体感知の可否を判断するセンサボードと、
   前記センサボードの判断信号に応じて、人体挟み込み状況に対応する制御動作を行う制御部とを含むことを特徴とする非接触式挟み込み防止装置。
2. 前記センサボードは、前記第１の導線を通じて受信した信号に混入した雑音を除去する帯域フィルタ部を含むことを特徴とする請求項１に記載の非接触式挟み込み防止装置。
3. 前記センサボードは、前記第２の導線に感知信号を発生させる信号発生器と、前記帯域フィルタ部によりフィルタリングされた信号に対して、前記信号発生器から入力される感知信号の周波数と一致する信号を抽出し、抽出された信号を出力する信号混合器と、前記信号混合器の抽出信号と所定の基準値を比較して、人体感知信号を出力する第１の受信信号判断部とを含むことを特徴とする請求項２に記載の非接触式挟み込み防止装置。
4. 前記センサボードは、前記帯域フィルタ部のフィルタリング信号を増幅する信号増幅器を含むことを特徴とする請求項３に記載の非接触式挟み込み防止装置。
5. 前記センサボードは、前記信号発生器の感知信号と反対の位相を有する逆相信号を発生させる逆相信号発生器を含み、
   前記アンチピンチストリップは、前記第２の導線から離れて埋設された第３の導線を備え、前記第３の導線は、前記逆相信号発生器の逆相信号を放射することを特徴とする請求項３に記載の非接触式挟み込み防止装置。
6. 前記アンチピンチストリップは、ゴム材質のストリップ本体と一体に形成された導電性材質の被覆本体に埋設された第４の導線及び第５の導線を含み、前記第４の導線と第５の導線の間に中空部を形成し、
   前記センサボードは、前記第４の導線及び第５の導線に連結された第２の受信信号判断部を含み、
   前記第２の受信信号判断部は、外力により、前記第４の導線と第５の導線の間の間隔によって変化する静電容量又は抵抗によって、人体感知信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の非接触式挟み込み防止装置。
7. 人体の接近又は接触状態によって、容量の変化又は電場の変化を感知するように、フレーム上に設けられたセンサ本体、及び前記センサ本体内に設けられ、少なくとも１つの容量を形成する複数のストリップ電極を備えるセンサストリップと、
   前記センサストリップを通じて感知された容量の変化量又は電場の変化量を測定して、所定の基準値と比較し、前記容量の変化量又は電場の変化量が、前記基準値以上であると、挟み込み発生信号を出力する信号処理部と、
   前記信号処理部から出力された挟み込み発生信号により、前記フレームを移動するためのモータの動作を制御する制御部とを含むことを特徴とする非接触式挟み込み防止装置。
8. 前記複数のストリップ電極は、前記センサ本体内でストリップ形状を有し、電場の変化を誘導する第１の容量を形成する第１のストリップ電極と第２のストリップ電極を備え、
   前記第１のストリップ電極と第２のストリップ電極は、前記センサ本体内に埋め立てられ、金属又は導電性樹脂の導電体からなることを特徴とする請求項７に記載の非接触式挟み込み防止装置。
9. 前記第１のストリップ電極は、前記第２のストリップ電極内に設けられることを特徴とする請求項８に記載の非接触式挟み込み防止装置。
10. 前記第２のストリップ電極は、前記第１のストリップ電極の下端と両側面を抱き込む形態に設けられることを特徴とする請求項９に記載の非接触式挟み込み防止装置。
11. 前記センサ本体は、柔軟性を持つ導電性弾性体からなることを特徴とする請求項１０に記載の非接触式挟み込み防止装置。
12. 前記信号処理部は、人体が接近する前に形成された前記第１の容量又は電場を基に、人体の非接触の接近状態による前記第１の容量の変化量又は電場の変化量を測定することを特徴とする請求項１１に記載の非接触式挟み込み防止装置。
13. 前記複数のストリップ電極は、第３のストリップ電極を更に含み、
    前記第２のストリップ電極と第３のストリップ電極の間には、第２の容量が形成されることを特徴とする請求項１１に記載の非接触式挟み込み防止装置。
14. 前記第２のストリップ電極と第３のストリップ電極の間には、前記センサ本体に加えられる外部の接触圧力により変形するように、中空部が設けられ、
    前記信号処理部は、前記センサ本体に加えられる外部の接触圧力で前記中空部が変形するとき、前記第２の容量の変化量を測定することを特徴とする請求項１３に記載の非接触式挟み込み防止装置。
15. 前記第１のストリップ電極と第２のストリップ電極は、互いに平行に設けられることを特徴とする請求項８に記載の非接触式挟み込み防止装置。
16. 前記第１のストリップ電極と第２のストリップ電極は、間隔によって、第１の容量の感度が相違して感知されるように設けられることを特徴とする請求項８に記載の非接触式挟み込み防止装置。