JP5553032B2 - ポジションセンサ用コード及びポジションセンサ並びに平面ポジションセンサ - Google Patents

Description

本発明は、ポジションセンサ用コード及びポジションセンサ並びに平面ポジションセンサに関するものである。

一般に、ドア等の開閉装置には、その開閉部に物体或いは人間等（以下、物体や人間）が挟まれたことを検知する挟み込み防止センサが搭載されている。

この挟み込み防止センサにおいては、凹凸面への搭載が可能で搭載自由度が高く、且つ、数メートル以上の長尺化が可能なものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３０２７３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された挟み込み防止センサ用のコードスイッチにおいては、加圧されたときにＯＮ／ＯＦＦの動作を検出するだけであり、物体や人間により加圧された位置までは検出することができなかった。

一方、物体や人間により加圧された位置を検出することができるポジションセンサとしては、導電性ゴムからなる抵抗体を２本平行に並べ、その抵抗体の一端同士を電気的に接続すると共に他端間に電源を接続して電気回路を形成し、この電気回路における抵抗値の変化を検出することで、物体や人間により圧力が印加された位置を検出するものが知られている。

ところが、このような構成のポジションセンサでは、数メートル以上の長尺化が困難であるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、凹凸面への搭載が可能で搭載自由度が高く、且つ、数メートル以上の長尺化が可能なポジションセンサ用コード及びポジションセンサ並びに平面ポジションセンサを提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、復元性ゴム又は復元性プラスチックからなる中空絶縁体と、絶縁体からなる線状体、及び前記線状体の外周にカーボンブラックが配合された導電性ゴム又は導電性プラスチックからなる導電層のみによって形成されてなり、相互に電気的に接触しない状態でもって前記中空絶縁体の内面に沿って配置された２本の線状抵抗体と、を備えるポジションセンサ用コードである。

前記線状抵抗体は、長手方向に螺旋状に配置されると良い。

また、本発明は、復元性ゴム又は復元性プラスチックからなる中空絶縁体と、絶縁体からなる線状体の外周に導電性ゴム又は導電性プラスチックからなる導電層が形成されてなる１本以上の線状抵抗体と、導体の外周に導電性ゴム又は導電性プラスチックからなる導電層が形成されてなる１本以上の線状導電体と、を備え、前記１本以上の線状抵抗体と前記１本以上の線状導電体とが相互に電気的に接触しない状態でもって前記中空絶縁体の内面に沿って配置されたポジションセンサ用コードである。

前記線状抵抗体は、長手方向に螺旋状に配置されると良い。

また、本発明は、前記ポジションセンサ用コードと、前記ポジションセンサ用コードの一端側にて２本の前記線状抵抗体の端部同士を電気的に接続する接続体と、前記ポジションセンサ用コードの他端側にて２本の前記線状抵抗体の端部間に接続された電源と、２本の前記線状抵抗体と前記電源とで形成された電気回路における抵抗値を検出する抵抗値検出回路と、を備え、前記ポジションセンサ用コードが加圧されたときに、前記抵抗値検出回路にて前記電気回路における抵抗値の変化を検出して、前記ポジションセンサ用コードの長手方向における加圧位置を検出するポジションセンサである。

また、本発明は、前記ポジションセンサを、前記ポジションセンサ用コードが並列に配置されるように複数設置してなる平面ポジションセンサである。

本発明によれば、凹凸面への搭載が可能で搭載自由度が高く、且つ、数メートル以上の長尺化が可能なポジションセンサ用コード及びポジションセンサ並びに平面ポジションセンサを提供することができる。

本発明に係るポジションセンサ用コードを示す斜視図である。 本発明に係るポジションセンサ用コードを示す横断面図である。 本発明に係るポジションセンサを示す模式図である。 本発明の変形例に係るポジションセンサ用コードを示す横断面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の変形例に係るポジションセンサ用コードを示す横断面図である。 本発明に係る平面ポジションセンサを示す模式図である。 本発明の変形例に係る平面ポジションセンサを示す模式図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は本発明の好適な実施の形態に係るポジションセンサ用コードを示す斜視図であり、図２はその横断面図である。

図１，２に示すように、本実施の形態に係るポジションセンサ用コード１０は、復元性ゴム又は復元性プラスチックからなる中空絶縁体１１と、絶縁体からなる線状体１２の外周に導電性ゴム又は導電性プラスチックからなる導電層１３が形成されてなり、相互に電気的に接触しない状態でもって中空絶縁体１１の内面に沿って長手方向に１周期分の長さＬ（例えば、Ｌ＝５〜６ｍｍ）で螺旋状に配置された２本の線状抵抗体１４と、を備える。

中空絶縁体１１は、２本の線状抵抗体１４を電気的に接触しない状態で螺旋状に保持固定すると共に、外力により容易に変形し、外力が無くなれば直ちに復元するものである。

この中空絶縁体１１を形成するための復元性ゴムとしては、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴムといったものを挙げることができる。また、復元性プラスチックとしては、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンメチルメタクリレート共重合体、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、オレフィン系或いはスチレン系の熱可塑性エラストマーを挙げることができ、更に、ポリイミドやポリアミド等のエンジニアリングプラスチックでも形状、厚さ、他の材料との積層を工夫することにより使用可能である。

線状体１２を形成するための絶縁体としては、ガラス繊維、綿糸、カーボン繊維、その他ポリフェニレンサルファイド等のスーパーエンジニアリングプラスチックといったものを挙げることができる。

導電層１３は、中空絶縁体１１を形成する復元性ゴム又は復元性プラスチックにカーボンブラック等の導電性充填剤を配合した導電性ゴム又は導電性プラスチックを線状体１２の外周に押出被覆して形成される。

このポジションセンサ用コード１０は、ゴムやプラスチックを主原料とした可撓性に優れたケーブルであるので、凹凸面への搭載が可能であり、且つ、導電層１３の押出被覆の際に線状体１２が芯線の役割を果たすので、一般に強度の低い導電性ゴム又は導電性プラスチックであっても数メートル以上に亘って押出被覆が行え、長尺化が可能である。

次に、ポジションセンサ用コード１０を用いたポジションセンサを説明する。

図３に示すように、本実施の形態に係るポジションセンサ３０は、前述したポジションセンサ用コード１０と、ポジションセンサ用コード１０の一端側（図３で言えば右端側）にて２本の線状抵抗体１４の端部同士を電気的に接続する接続体３１と、ポジションセンサ用コード１０の他端側（図３で言えば左端側）にて２本の線状抵抗体１４の端部間に接続された電源３２と、２本の線状抵抗体１４と電源３２とで形成された電気回路３３における抵抗値を検出する抵抗値検出回路３４と、を備え、ポジションセンサ用コード１０が加圧されたときに、抵抗値検出回路３４にて電気回路３３における抵抗値の変化を検出して、ポジションセンサ用コード１０の長手方向における加圧位置を検出するものである。

接続体３１は、導電性を有する材料、例えば、銅やアルミニウム等の金属からなり、ポジションセンサ用コード１０の一端側にて２本の線状抵抗体１４の端部同士を短絡させるためのものである。なお、接続体３１として抵抗を用い、この抵抗にて２本の線状抵抗体１４の端部同士を電気的に接続しても良い。また、単にポジションセンサ用コード１０の一端側を加締めることで、２本の線状抵抗体１４の端部同士を接続しても良い。この場合、導電性を有する材料又は抵抗を接続する工程を省略することが可能であり、製造を容易に行うことができる。

抵抗値検出回路３４は、電気回路３３に流れる電流を常時計測しており、計測された電流値と電源３２で印加している電圧とから電気回路３３における抵抗値を検出するためのものである。

このポジションセンサ３０では、ポジションセンサ用コード１０が加圧されてその加圧された部分で２本の線状抵抗体１４が短絡すると、抵抗値検出回路３４で計測される電流値が変化し、それに伴って検出される抵抗値が変化する。

その抵抗値の変化により、ポジションセンサ用コード１０の長手方向のどの位置で２本の線状抵抗体１４が短絡したかが分かる。つまり、ポジションセンサ３０では、ポジションセンサ用コード１０が加圧されたときに、その加圧位置を検出することができる。

なお、ポジションセンサ３０においては、図４に示すように、ポジションセンサ用コード１０の導電層１３の断面積を変化させることで単位長さあたりの抵抗が変化することを利用して、検出感度を変化させることが可能である。

例えば、導電層１３の抵抗率ρを０．６Ωｃｍとすると、導電層１３の断面積が０．５φ相当の場合３０６Ω／ｃｍとなり、導電層１３の断面積が３φ相当の場合８４９Ω／ｍとなる。

また、本実施の形態に係るポジションセンサ用コード１０は、上記構成に限定されず、以下の変更が可能である。

上記構成では、ポジションセンサ用コード１０は、中空絶縁体１１と、その内面に沿って長手方向に螺旋状に配置された２つの線状抵抗体１４からなるものとしたが、例えば、図５（ａ）に示すように、２つの線状抵抗体１４のうち一つを導体１５と導体１５の外周に設けられた導電層１３とからなる線状導電体１６としても良い。

このようにすることで、ポジションセンサ用コード１０の抵抗が過大になることを避け、より長尺化に適したものとすることが可能である。

また、上記構成では、線状抵抗体１４を２本用いるものとしたが、４本であっても良い。この場合、図５（ｂ）に示すように、４本の線状抵抗体１４のうち１〜３本（図では３本）を線状導電体１６とすることも可能である。

このポジションセンサ３０を、図６に示すように、ポジションセンサ用コード１０が並列に配置されるように複数設置することで、ある平面Ｐにおいて概略位置の検出が可能な平面ポジションセンサ５０を構成することが可能である。

この平面ポジションセンサ５０（必要に応じて前者という）においては、電源３２と抵抗値検出回路３４が１つの終端端末装置５１に収束されており、各ポジションセンサ用コード１０からの抵抗値の変化から加圧されたポジションセンサ用コード１０及びその位置を検出し、ある平面Ｐにおける概略位置を検出することができる。

また、本実施の形態に係る平面ポジションセンサ５０は、上記構成に限定されず、以下の変更が可能である。

上記構成では、複数のポジションセンサ用コード１０をそれぞれ独立して配置するものとしたが、例えば、図７に示すように、複数のポジションセンサ用コード１０を直列に接続して平面ポジションセンサ５０（必要に応じて後者という）を構成しても良い。

このようにすることで、前者の場合、並列に配置されるように複数設置したポジションセンサ用コード１０毎に複数、電源３２、接続体３１、及び抵抗値検出回路３４が必要であるのに対し、後者の場合、これらを一つずつにすることができ、より低コストな平面ポジションセンサ５０を提供することが可能である。

なお、後者は、複数のポジションセンサ用コード１０を直列に接続しているので、対象とするエリアによっては、抵抗が過大となり、加圧位置の検出が困難となる場合が考えられるが、前者のようにすることで、ポジションセンサ用コード１０一本毎に加圧位置を検出できるため、この問題を低減することが可能である。平面ポジションセンサ５０は、コスト及び加圧範囲を考慮して、適宜前者と後者とに変更可能である。

上記のような平面ポジションセンサ５０は、加圧された位置を検出することができるので、例えば、侵入者検知用センサや病床の床ずれ防止用センサ等に用いることが可能である。

以上、本発明によれば、凹凸面への搭載が可能で搭載自由度が高く、且つ、数メートル以上の長尺化が可能なポジションセンサ用コード及びポジションセンサ並びに平面ポジションセンサを提供することができる。

なお、前述の実施の形態においては、ポジションセンサ用コード１０をポジションセンサ３０に用いたが、ポジションセンサ用コード１０を用いて感圧センサを構成することも可能である。

この場合、ポジションセンサ用コード１０では中空絶縁体１１内に配置された線状抵抗体１４自体が抵抗として機能するので、従来のコードスイッチのように、端部に抵抗を取り付ける必要が無く、抵抗を取り付けるためのスペースやその分のコストを削減することができ、小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。

１０ ポジションセンサ用コード
１１ 中空絶縁体
１２ 線状体
１３ 導電層
１４ 線状抵抗体
１５ 導体
１６ 線状導電体
３０ ポジションセンサ
３１ 接続体
３２ 電源
３３ 電気回路
３４ 抵抗値検出回路
５０ 平面ポジションセンサ
５１ 終端端末装置
Ｐ 平面

Claims (6)

1. 復元性ゴム又は復元性プラスチックからなる中空絶縁体と、
   絶縁体からなる線状体、及び前記線状体の外周にカーボンブラックが配合された導電性ゴム又は導電性プラスチックからなる導電層のみによって形成されてなり、相互に電気的に接触しない状態でもって前記中空絶縁体の内面に沿って配置された２本の線状抵抗体と、
   を備えることを特徴とするポジションセンサ用コード。
2. 前記線状抵抗体は、長手方向に螺旋状に配置される請求項１に記載のポジションセンサ用コード。
3. 復元性ゴム又は復元性プラスチックからなる中空絶縁体と、
   絶縁体からなる線状体の外周に導電性ゴム又は導電性プラスチックからなる導電層が形成されてなる１本以上の線状抵抗体と、
   導体の外周に導電性ゴム又は導電性プラスチックからなる導電層が形成されてなる１本以上の線状導電体と、
   を備え、
   前記１本以上の線状抵抗体と前記１本以上の線状導電体とが相互に電気的に接触しない状態でもって前記中空絶縁体の内面に沿って配置された
   ことを特徴とするポジションセンサ用コード。
4. 前記線状抵抗体は、長手方向に螺旋状に配置される請求項３に記載のポジションセンサ用コード。
5. 請求項１又は２記載のポジションセンサ用コードと、
   前記ポジションセンサ用コードの一端側にて２本の前記線状抵抗体の端部同士を電気的に接続する接続体と、
   前記ポジションセンサ用コードの他端側にて２本の前記線状抵抗体の端部間に接続された電源と、
   ２本の前記線状抵抗体と前記電源とで形成された電気回路における抵抗値を検出する抵抗値検出回路と、
   を備え、
   前記ポジションセンサ用コードが加圧されたときに、前記抵抗値検出回路にて前記電気回路における抵抗値の変化を検出して、前記ポジションセンサ用コードの長手方向における加圧位置を検出することを特徴とするポジションセンサ。
6. 請求項５に記載のポジションセンサを、前記ポジションセンサ用コードが並列に配置されるように複数設置してなることを特徴とする平面ポジションセンサ。