JP3979818B2

JP3979818B2 - 位置センサ

Info

Publication number: JP3979818B2
Application number: JP2001321461A
Authority: JP
Inventors: 衆一高橋; 明雄井上; 文敏一之瀬; 和夫新庄; 厚英吉田
Original assignee: サクサ株式会社; 株式会社日本メンブレン
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP2003121105A

Description

【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、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、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。また、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。
【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２１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２３と可変電極３２とに電圧Ｖｅが印加され、検出回路５１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２３、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１００μｍ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。また、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。
【００２７】
また、請求項２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、４Ａ，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。

Claims

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、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１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。