JP6829264B2 - 近接センサ装置及びロボットアーム機構 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は近接センサ装置及びロボットアーム機構に関する。

従来から多関節ロボットアーム機構が産業用ロボットなど様々な分野で用いられている。発明者らが実用化した直動伸縮機構は、垂直多関節形のロボットアーム機構から肘関節を不要とさせることができ、安全柵を不要として作業員の近傍へロボットを設置することが可能となり、ロボットと作業員とが協働する環境が現実的となった。

その一方でロボットアーム機構が作業員の近傍に配置されるため高い安全性の確保が重要である。高い安全性の確保のために、近接センサ装置を装備し、その近接センサ装置の出力に従って緊急停止等のロボットアーム機構の制御を行うものがある。故障、その他の要因により、近接を検知できない場合がある。その場合、作業員等は近接センサ装置に接触してしまう。そのためにロボットアーム機構に近接センサとは別に接触センサを装備させる必要があった。

特許第5435679号公報

目的は、シンプルな構成にして近接とともに接触を検知することのできる近接センサ装置を提供することにある。

本実施形態に係る近接センサ装置は、ロボットの手首部に接続可能である。近接センサ装置は、Ｕ字又はＣ字の筐体と、被検出体との間に静電容量を形成するＵ字又はＣ字の検出電極と、筐体に設けられ、検出電極を装着するＵ字又はＣ字のベース板と、静電容量を検出する検出部と、筐体の端部に設けられ、手首部に接続するためのネジ穴と、を具備する。

図１は、本実施形態に係るロボットアーム機構の外観を示す斜視図である。 図２は、図１のロボットアーム機構の側面図である。 図３は、図１のロボットアーム機構の内部構成を示す図である。 図４は、図１のロボットアーム機構の構成を図記号表現により示す図である。 図５は、図１の近接センサ装置のセンサ本体を示す図である。 図６は、図５のセンサ本体の内部構造を示す分解図である。 図７は、図５のセンサ本体のＡ−Ａ断面図である。 図８は、図５の近接センサ装置の動作を説明するための第１補足説明図である。 図９は、図５の近接センサ装置の動作を説明するための第２補足説明図である。 図１０は、図１の近接センサ装置の構成を示す図である。 図１１は、図１の近接センサ装置の他の構造を示す図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る近接センサ装置を説明する。本実施形態に係る近接センサ装置は典型的にはロボットアーム機構に装備される。しかしながら、近接センサ装置は、単独の装置として他の装置等に使用することができる。以下の説明では、本実施形態に係る近接センサ装置を装備するロボットアーム機構を例に説明する。このロボットアーム機構は、複数の関節部のうち一の関節部が直動伸縮機構で構成されている。ここでは直動伸縮機構を備えたロボットアーム機構をするが、本実施形態に係る近接センサ装置は他のタイプのロボットアーム機構に対しても装備することができる。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

図１は本実施形態に係る近接センサ装置を装備するロボットアーム機構の外観を示している。図２は、図１のロボットアーム機構の側面図である。図３は、図１のロボットアーム機構の内部構造を示す側面図である。
ロボットアーム機構は、基台１、旋回部２、起伏部４、アーム部５及び手首部６を備える。旋回部２、起伏部４、アーム部５及び手首部６は、基台１から順番に配設される。複数の関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６は基台１から順番に配設される。基台１には円筒体をなす旋回部２が典型的には鉛直に設置される。旋回部２は旋回回転関節部としての第１関節部Ｊ１を収容する。第１関節部Ｊ１は回転軸ＲＡ１を備える。回転軸ＲＡ１は鉛直方向に平行である。旋回部２は下部フレーム２１と上部フレーム２２とを有する。下部フレーム２１の一端は第１関節部Ｊ１の固定部が接続される。下部フレーム２１の他端は基台１に接続される。下部フレーム２１は円筒形状のハウジング３１により覆われる。上部フレーム２２は第１関節部Ｊ１の回転部に接続され、回転軸ＲＡ１を中心に軸回転する。上部フレーム２２は円筒形状のハウジング３２により覆われる。第１関節部Ｊ１の回転に伴って下部フレーム２１に対して上部フレーム２２が回転し、それによりアーム部５は水平に旋回する。円筒体をなす旋回部２の内部中空には後述する直動伸縮機構としての第３関節部Ｊ３の第１、第２コマ列５１、５２が収納される。

旋回部２の上部には起伏回転関節部としての第２関節部Ｊ２を収容する起伏部４が設置される。第２関節部Ｊ２は回転関節である。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は回転軸ＲＡ１に垂直である。起伏部４は、第２関節部Ｊ２の固定部（支持部）としての一対のサイドフレーム２３を有する。一対のサイドフレーム２３は、上部フレーム２２に連結される。一対のサイドフレーム２３は、鞍形形状のカバー３３により覆われる。一対のサイドフレーム２３にモータハウジングを兼用する第２関節部Ｊ２の回転部としてのドラム体２４が支持される。ドラム体２４の周面には、送り出し機構２５が取り付けられる。送り出し機構２５は円筒形状のカバー３４により覆われる。鞍形カバー３３と円筒カバー３４との間の間隙は断面Ｕ字形状のＵ字蛇腹カバー３５により覆われる。Ｕ字蛇腹カバー３５は、第２関節部Ｊ２の起伏動に追従して伸縮する。送り出し機構２５は、ドライブギア５６、ガイドローラ５７及びローラユニット５８を保持する。ドラム体２４の軸回転に伴って送り出し機構２５は回動し、送り出し機構２５に支持されたアーム部５が上下に起伏する。

第３関節部Ｊ３は直動伸縮機構により提供される。直動伸縮機構は発明者らが新規に開発した構造を備えており、可動範囲の観点でいわゆる従来の直動関節とは明確に区別される。第３関節部Ｊ３のアーム部５は屈曲自在であるが、中心軸（伸縮中心軸ＲＡ３）に沿ってアーム部５の根元の送り出し機構２５から前方に送り出されるときには屈曲が制限され、直線的剛性が確保される。アーム部５は後方に引き戻されるときには屈曲が回復される。アーム部５は第１コマ列５１と第２コマ列５２とを有する。第１コマ列５１は屈曲自在に連結された複数の第１コマ５３からなる。第１コマ５３は略平板形に構成される。第１コマ５３は端部箇所のヒンジ部で屈曲自在に連結される。第２コマ列５２は複数の第２コマ５４からなる。第２コマ５４は例えば一面が開いた断面Ｕ字形状又は断面四角形状の筒体に構成される。第２コマ５４は底板端部箇所のヒンジ部で屈曲自在に連結される。第２コマ列５２の屈曲は、第２コマ５４の側板の端面どうしが当接する位置で制限される。その位置では第２コマ列５２は直線的に配列する。第１コマ列５１の先頭の第１コマ５３と、第２コマ列５２の先頭の第２コマ５４とは結合コマ５５により接続される。例えば、結合コマ５５は第１コマ５３と第２コマ５４とを合成した形状を有している。

第１、第２コマ列５１，５２は送り出し機構２５のローラユニット５８を通過する際にローラ５９により互いに押圧されて互いに接する。それにより第１、第２コマ列５１，５２は直線的剛性を発揮し、柱状のアーム部５を構成する。ローラユニット５８の後方にはドライブギア５６がガイドローラ５７とともに配置される。ドライブギア５６は図示しないモータユニットに接続される。モータユニットは、ドライブギア５６を回転させるための動力を発生する。後述するが、第１コマ５３の内側の面、換言すると、第２コマ５４と接する側の面の幅中央には連結方向に沿ってリニアギアが形成されている。複数の第１コマ５３が直線状に整列されたときに隣合うリニアギアは直線状につながって、長いリニアギアを構成する。ドライブギア５６はガイドローラ５７に押圧された第１コマ５３のリニアギアに噛み合わされる。直線状につながったリニアギアはドライブギア５６とともにラックアンドピニオン機構を構成する。ドライブギア５６が順回転するとき第１、第２コマ列５１，５２はローラユニット５８から前方に送り出される。ドライブギア５６が逆回転するとき第１、第２コマ列５１，５２はローラユニット５８の後方に引き戻される。引き戻された第１、第２コマ列５１，５２はローラユニット５８とドライブギア５６との間で分離される。分離された第１、第２コマ列５１，５２はそれぞれ屈曲可能な状態に復帰する。屈曲可能な状態に復帰した第１、第２コマ列５１，５２は、ともに同じ方向（内側）に屈曲し、旋回部２の内部に鉛直に収納される。このとき、第１コマ列５１は第２コマ列５２に略平行にほぼ揃った状態で収納される。

アーム部５の先端には手首部６が取り付けられる。手首部６は第４〜第６関節部Ｊ４〜Ｊ６を装備する。第４〜第６関節部Ｊ４〜Ｊ６はそれぞれ直交３軸の回転軸ＲＡ４〜ＲＡ６を備える。第４関節部Ｊ４は伸縮中心軸ＲＡ３と略一致する第４回転軸ＲＡ４を中心とした回転関節であり、この第４関節部Ｊ４の回転によりエンドエフェクタは揺動回転される。第５関節部Ｊ５は第４回転軸ＲＡ４に対して垂直に配置される第５回転軸ＲＡ５を中心とした回転関節であり、この第５関節部Ｊ５の回転によりエンドエフェクタは前後に傾動回転される。第６関節部Ｊ６は第４回転軸ＲＡ４と第５回転軸ＲＡ５とに対して垂直に配置される第６回転軸ＲＡ６を中心とした回転関節であり、この第６関節部Ｊ６の回転によりエンドエフェクタは軸回転される。

第４関節部Ｊ４は、回転軸ＲＡ４を中心線とする円筒体をなしており、この第４関節部Ｊ４の先端に第４関節部Ｊ４の円筒体と中心線が直交するよう円筒体をなす第５関節部Ｊ５の固定部６１が取り付けられる。第５関節部Ｊ５の固定部６１にはその両端を跨いた状体でＵ字形又はＣ字形のアーム６２が回転自在に支持される。このアーム６２の先端内側には第６関節部Ｊ６の固定部をなす円筒体６３が取り付けられる。

手首部６のＵ字形のアーム６２にはその外周を覆うように典型的にはＵ字形の近接センサ装置１０のセンサ本体１１が装備される。なおセンサ本体１１はＣ字形であることは否定されない。近接センサ装置１０は、そのセンサ本体１１に被検出体として典型的には作業員（人間）の指、腕、胴体等が接近したとき、その接近を検出する。また、近接センサ装置１０は、そのセンサ本体１１に被検出体として典型的には作業員（人間）の指、腕、胴体等が接触したとき、その接触を検出する。近接センサ装置１０の詳細は後述する。

エンドエフェクタ（手先効果器）は、手首部６の第６関節部Ｊ６の回転部下部に設けられたアダプタ７に取り付けられる。エンドエフェクタはロボットが作業対象（ワーク）に直接働きかける機能を持つ部分であり、例えば把持部、真空吸着部、ナット締め具、溶接ガン、スプレーガンなどのタスクに応じて様々なツールが存在する。エンドエフェクタは、第１、第２、第３関節部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３により任意位置に移動され、第４、第５、第６関節部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６により任意姿勢に配置される。特に第３関節部Ｊ３のアーム部５の伸縮距離の長さは、基台１の近接位置から遠隔位置までの広範囲の対象にエンドエフェクタを到達させることを可能にする。第３関節部Ｊ３はそれを構成する直動伸縮機構により実現される直線的な伸縮動作とその伸縮距離の長さとが従前の直動関節と異なる特徴的な点である。

図４はロボットアーム機構の構成を図記号表現により示している。ロボットアーム機構において、根元３軸を構成する第１関節部Ｊ１と第２関節部Ｊ２と第３関節部Ｊ３とにより３つの位置自由度が実現される。また、手首３軸を構成する第４関節部Ｊ４と第５関節部Ｊ５と第６関節部Ｊ６とにより３つの姿勢自由度が実現される。図４に示すように、第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１は鉛直方向に設けられる。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は水平方向に設けられる。第２関節部Ｊ２は第１関節部Ｊ１に対して回転軸ＲＡ１と回転軸ＲＡ１に直交する軸との２方向に関してオフセットされる。第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２は、第１関節部Ｊ１の回転軸ＲＡ１には交差しない。第３関節部Ｊ３の移動軸ＲＡ３は回転軸ＲＡ２に対して垂直な向きに設けられる。第３関節部Ｊ２は第２関節部Ｊ２に対して回転軸ＲＡ１と回転軸ＲＡ１に直交する軸との２方向に関してオフセットされる。第３関節部Ｊ３の回転軸ＲＡ３は、第２関節部Ｊ２の回転軸ＲＡ２には交差しない。複数の関節部Ｊ１−Ｊ６の根元３軸のうちの一つの関節部を直動伸縮関節部Ｊ３に換装し、第１関節部Ｊ１に対して第２関節部Ｊ２を２方向にオフセットさせ、第２関節部Ｊ２に対して第３関節部Ｊ３を２方向にオフセットさせることにより、本実施形態に係るロボット装置のロボットアーム機構は、特異点姿勢を構造上解消している。

図５（ａ）は近接センサ装置１０のセンサ本体１１の斜視図、図５（ｂ）はセンサ本体１１の正面図である。図６はセンサ本体１１の構造を示す分解図である。図７は図５のセンサ本体１１のＡ−Ａ断面図である。図８（ａ）は静電容量センサがオンするときの被検出体Ｐの位置を示し、図８、図９は、近接センサ装置１０の動作を説明するための補足説明図である。図１０は図１の近接センサ装置１０の構成を示すブロック図である。

近接センサ装置１０は作業員の胴体、腕、手指等の被検出体のセンサ本体１１への接近を検出する近接センサが、外力の有無に従ってオン・オフする押しボタン型スイッチ１００に支持されてなる。ここでは、近接センサは、被検出体との間に静電容量を形成する検出電極１６を有する静電容量型の近接センサ（以下、静電容量センサと称す）である。

なお、押ボタン型スイッチ１００は、他の機械式スイッチ、例えばメンブレンスイッチでもよい。メンブレンスイッチは、シート状の薄いスイッチである、操作部側に取り付けた導体が、その下部のスイッチ回路に電気的に接することでスイッチとして動作する。押ボタン型スイッチ１００は好適には後述の操作部１０２が押下されている間だけオン状態を維持するモーメンタリ動作方式である。これにより、押下した押ボタン型スイッチ１００を元の状態に戻す復帰動作が不要とすることができる。なお、押ボタン型スイッチ１００は押下したらオン状態を保持し、もう一度押下しなければ元の状態に戻すことができないオルタネイト動作方式であってもよい。

近接センサ装置１０のセンサ本体１１は手首部６のアーム６２の形状に沿ってＵ字形に湾曲された薄い板状体である。センサ本体１１の形状はＵ字形に限定されず、センサ本体１１を装着する対象の形状に沿って任意の形状に形成され得る。センサ本体１１は、手首部６のアーム６２の形状に沿ってＵ字形に湾曲された導電性を有する一面が開放された浅いオープンボックス形の筐体（ケース）１３を有する。筐体１３の両端それぞれには手首部６のＵ字形のアームに装着するためのネジ孔１２があけられている。筐体１３の底板の内面には複数の押ボタン型スイッチ１００が一定の間隔を隔てて立設される。

本体部１０１には、円柱形状を有する操作部１０２がその軸方向に移動可能に挿入されている。操作部１０２は図示しないバネ等の付勢手段により本体部１０１から押し出される方向（付勢方向）に付勢されている。操作部１０２は付勢力に抗って本体部１０１に押し込まれる。押ボタン型スイッチ１００は操作部１０２の軸方向が筐体１３の底板に垂直になるように筐体１３に設置される。操作部１０２の先端面には、電極ベース板１４を取り付けるためのネジ孔１０３が空けられている。本体部１０１には、スイッチ部とスイッチ部の開閉を検出するスイッチ検出回路とが筐体に収容されている。操作部１０２が所定距離を押し込まれるときスイッチ部は閉じる。スイッチ検出回路は、スイッチ部が閉じたとき、スイッチ部が閉じたことを表す信号（オン信号という）を出力する。操作部１０２が開放されたときバネにより押し出す方向に付勢され、スイッチ部は開状態に切り替わる。スイッチ検出回路は、スイッチ部が開状態のとき、オン信号を出力しない、またはスイッチ部が開状態であることを表す信号（オフ信号という）ここでは説明の便宜上オフ信号が出力されるものとする。

図１０に示すように、近接センサの検出電極１６−３が装着された電極ベース板１４−３が４つの押ボタン型スイッチ１００−１，１００−２，１００−３，１００−４で支持されている場合、押ボタン型スイッチ１００−１，１００−２，１００−３，１００−４のそれぞれがスイッチ検出回路２０−１，２０−２，２０−３，２０−４に接続される。スイッチ検出回路２０は、スイッチ部の開閉に応じたオン・オフ信号を出力する。例えば、操作部１０２が押し込まれ、スイッチ部が閉じたとき、スイッチ検出回路は押ボタン型スイッチ１００がオンしたことを示すオン信号を出力する。スイッチ検出回路２０から出力されたオン・オフ信号は、例えばロボット装置の制御部に送られる。ロボット装置の制御部は、押ボタン型スイッチがオンしたことを示すオン信号を受信したのを契機に、例えばロボットアーム機構を停止する緊急停止制御を実行する。

センサ本体１１は電極ベース板１４−１，１４−２，１４−３を有する。電極ベース板１４−１，１４−２，１４−３は、全体としてＵ字形をなすように成形され、配置されている。電極ベース板１４−１はＣ字形をなす。二つの電極ベース板１４−２，１４−３は平板形をなす。電極ベース板１４−１，１４−２，１４−３は不導体（絶縁体）として硬質樹脂などの非導電性材料で成形されている。これら電極ベース板１４−１，１４−２，１４−３のそれぞれには静電容量センサの検出電極１６−１，１６−２，１６−３（まとめて検出電極１６と称する）が装着される。例えば検出電極１６はフィルム状の導体であり、電極ベース板１４の前面に、電極ベース板１４の前面形状に合わせて貼り付けられている。電極ベース板１４には押ボタン型スイッチ１００の操作部１０２に装着するためのネジ孔１５があけられている。検出電極１６−１，１６−２，１６−３が装着された電極ベース板１４−１，１４−２，１４−３は、それぞれネジ２００により複数の押ボタン型スイッチ１００の操作部１０２に取り付けられ、ベースの前面に沿った形状の硬質樹脂製のカバー１７−１，１７−２，１７−３により覆われる。

図１０に示すように、検出電極１６は接近した作業員の指等の接地導体としての被検出体Ｐとの間に静電容量を形成する。検出電極１６には容量検出回路１８が接続されている。容量検出回路１８は、被検出体Ｐと検出電極１６との間に形成された静電容量（対接地容量）Ｃを、例えばスイッチドキャパシタ動作により検出する。判定部１９は容量検出回路１８で検出された静電容量Ｃの変化から被検出体Ｐの検出電極１６への接近を判定する。静電容量Ｃは感度領域内に被検出体Ｐが存在しない状態では小さく、感度領域内に被検出体Ｐが存在する状態では増大する。判定部１９は静電容量Ｃが所定の値以上になることにより、被検出体Ｐの接近を判定し、被検出体Ｐの接近を表す接近信号を出力する。判定部１９から出力された接近信号は、例えばロボット装置の制御部に送られる。ロボット装置の制御部は、センサ本体に被検出体Ｐが接近したことを示す接近信号を受信したのを契機に、例えばロボットアーム機構を停止する緊急停止制御を実行する。

上述のように構成された本実施形態に係る近接センサ装置１０は、図８（ａ）に示すように、被検出体Ｐがセンサ本体１１に接近したことを静電容量センサによりで検出し、図８（ｂ）に示すように、被検出体Ｐがセンサ本体１１（カバー１７）に接触したことを押ボタン型スイッチ１００で検出することができる。すなわち、本実施形態に係る近接センサ装置１０は、近接センサ機能と接触センサ機能とを兼用してなり、それによりセンサ本体１１への被検出体Ｐの接近と接触との両方を検出することができる。本実施形態に係る近接センサ装置１０がロボット装置に装備されたとき、被検出体Ｐが接近した段階と接触した段階との２段階で安全機能を発動させることができる。ロボット装置は、近接センサ装置１０の静電容量センサによりセンサ本体１１（ロボットアーム機構）への作業員の接近が検知されたとき、例えばロボットアーム機構を停止させることができる。万が一、近接センサ装置１０の静電容量センサの故障等により、センサ本体１１への作業員の接近を検知できない状態であっても、ロボット装置は、近接センサ装置１０の押ボタン型スイッチ１００によりセンサ本体１１への作業員の接触が検知されたとき、例えばロボットアーム機構を停止させることができる。すなわち、ロボット装置は、少なくとも作業員がセンサ本体１１に接触したときに、ロボットアーム機構を停止させることができる。

また、押ボタン型スイッチ１００は、静電容量センサと検出方式が異なり、操作部１０２の物理的な押下操作によりオン／オフするため、静電容量センサに比べて周囲環境の影響を受けにくく、その信頼性が高い。したがって、本実施形態に係る近接センサ装置１０は、万が一の場合に動作するセンサを押ボタン型スイッチ１００で構成することで、従来の近接センサに比べて、信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る近接センサ装置１０の構成は、従来の近接センサを押ボタン型スイッチ１００で支持するものであるため、汎用性が高い。特に、押ボタン型スイッチ１００は、近接センサを支持する支持部材を兼用するため、従来の近接センサの幅と長さとを大きく変化させることなく、近接センサ装置１０を構成することができる。

なお、ロボット装置の制御部は、静電容量センサのオン信号を受信した時と、押ボタン型スイッチ１００のオン信号を受信した時とで異なる処理を実行してもよい。例えば、ロボット装置の制御部は、静電容量センサのオン信号を受信したのを契機に、ロボットアーム機構の動作速度を遅くする低速化制御を実行するようにしてもよい。これにより、作業員がセンサ本体１１に接近した状態でも、ロボットアーム機構は低速で動いているため、作業員がセンサ本体１１に接近する度にロボットアーム機構を停止させる場合に比べて、ロボット装置の稼働効率の低下を抑制することができる。また、作業員がセンサ本体１１に接近した状態において、ロボットアーム機構は低速で動作しているため、万が一作業員にロボットアーム機構が衝突した場合でも、その衝撃はロボットアーム機構が通常動作している場合に比べて小さく、ロボット装置の安全性を維持できる。

また、本実施形態に係る近接センサ装置１０は、検出電極１６を装着する電極ベース板１４を支持する複数の押ボタン型スイッチ１００のそれぞれにスイッチ検出回路２０が接続されているため、少なくとも一つの押ボタン型スイッチ１００がオン信号を出力したとき、ロボット装置の制御部は、ロボットアーム機構の緊急停止処理を実行することができる。すなわち、図９（ａ）に示すように、例えば検出電極１６−３を装着する電極ベース板１４−３が傾いて押下された場合であっても、図９（ｂ）に示すように、カバー１７−３と電極ベース板１４−３とが軟質樹脂で成形され、カバー１７−３が部分的に押下された場合であっても、ロボット装置の制御部は、ロボットアーム機構の緊急停止処理を実行することができる。

なお、押ボタン型スイッチ１００は、圧力センサに代替され得る。図１１は、本実施形態の変形例に係る近接センサ装置１０の構造を示す図である。変形例に係る近接センサ装置は、検出電極１６を装着する電極ベース板１４が圧力センサを挟んで筐体１３の底板に支持されてなる。図１１に示すように、圧力センサはシート形状の圧電シート（高分子厚幕フィルムなど）３００を有する。圧電シート３００に外力が加わると、シートが変形し、その部分の電気抵抗値が変化する。圧電シート３００は、電気抵抗値に応じた電圧信号を圧力センサの判定回路に出力する。判定回路は、圧電シート３００から送られた電圧値が所定の値以上になることにより、センサ本体１１への被検出体の接触を検出する。

圧電シート３００は、筐体１３の底板の内面に貼着されている。さらに圧電シート３００の表面には、円柱形の剛体支柱３０２の後端面が接着剤等で貼着されている。支柱３０２の先端面には金属製のネジ孔３０３が装着されている。図１１に示すように、例えば検出電極１６を装着する電極ベース板１４は、そのネジ孔１５を支柱３０２のネジ孔３０３に位置合わせした状態で、ネジ２００により装着される。カバー１７（電極ベース板１４）にかかる外力が支柱３０２を介して圧電シート３００を圧する。圧電シート３００に圧力がかかったときオン信号が出力される。

上述のように、変形例に係る近接センサ装置１０によれば、検出電極１６を装着する電極ベース板１４を圧電シート３００で支持することで、センサ本体１１への被検出体の接近と接触との両方を検出することができ、従来の近接センサに比べて信頼性を向上させることができる。

他にも、外力の有無に従ってオン・オフするセンサとして、例えば光電センサ装置を用いることができる。光電センサ装置は投光部と受光部とを有する。投光部と受光部とは筐体１３の底面に対向して配置される。投光部と受光部とは、その光路も含めてウレタンスポンジ等の光を透過する緩衝材により覆われる。検出電極１６を装着した電極ベース板１４は、このウレタンスポンジにネジ、接着剤等で装着される。受光部は受光量に応じた電圧信号を判定回路に出力する。ウレタンスポンジに外力が加わると、ウレタンスポンジの密度が高くなる。それにより、受光部で受光する光量は、ウレタンスポンジに外力がかかっていないときに比べて低下する。判定回路は受光部から送られた電圧値が所定の値以下になることにより、センサ本体１１への被検出体の接触を検出する。このように、検出電極１６を装着する電極ベース板１４を光電センサ装置で支持することで、センサ本体１１への被検出体の接近と接触との両方を検出することができ、従来の近接センサに比べて信頼性を向上させることができる。

なお、上述では、押しボタン型スイッチ１００をセンサ本体１１の筐体１３の底面（表面）に立設し、電極ベース板１４−１、１４−２，１４−３を直接的に押しボタン型スイッチ１００で筐体１３上に支持したが、Ｕ字形のセンサ本体１１を押しボタン型スイッチ１００で支持するようにしてもよい。つまり、押しボタン型スイッチ１００をアーム６２の外周に立設し、押しボタン型スイッチ１００にセンサ本体１１を支持ようにしてもよい。この場合、電極ベース板１４−１、１４−２，１４−３は間接的に押しボタン型スイッチ１００で支持される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…近接センサ装置、１１…センサ本体、１２…ネジ孔、１３…筐体、１４−１，１４−２，１４−３…電極ベース板、１５…ネジ孔、１６−１，１６−２，１６−３…検出電極、１７−１，１７−２，１７−３…カバー、１００…押ボタン型スイッチ。

Claims (9)

1. ロボットの手首部に接続可能な近接センサ装置であって、
   Ｕ字又はＣ字の筐体と、
   被検出体との間に静電容量を形成するＵ字又はＣ字の検出電極と、
   前記筐体に設けられ、前記検出電極を装着するＵ字又はＣ字のベース板と、
   前記静電容量を検出する検出部と、
   前記筐体の端部に設けられ、前記手首部に接続するためのネジ穴と、を具備する近接センサ装置。
2. 前記ベース板は複数の押ボタン型スイッチ又は圧力センサにより支持される、請求項１記載の近接センサ装置。
3. 前記押ボタン型スイッチの動作方式は、モーメンタリ動作方式である、請求項２に記載の近接センサ装置。
4. 前記ベース板は可撓性を有する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の近接センサ装置。
5. Ｕ字又はＣ字の筐体と、被検出体との間に静電容量を形成するＵ字又はＣ字の検出電極と、前記筐体に設けられ、前記検出電極を装着するＵ字又はＣ字のベース板と、前記静電容量を検出する検出部と、前記筐体の両端部に設けられたネジ穴と、を具備する近接センサ装置と、
   第１の方向に伸縮可能な直動伸縮性のアーム部と、
   前記アーム部の先端に設けられた手首部と、を備え、
   前記近接センサ装置は、前記第１の方向に交差する第２の方向に前記ネジ穴が位置する状態で前記手首部に接続され、前記第２の方向を軸として前記手首部と共に回転可能なロボットアーム機構。
6. Ｕ字又はＣ字の筐体と、被検出体との間に静電容量を形成するＵ字又はＣ字の検出電極と、前記筐体に設けられ、前記検出電極を装着するＵ字又はＣ字のベース板と、前記静電容量を検出する検出部と、を具備する近接センサ装置と、
   第１の方向に伸縮可能な直動伸縮性のアーム部と、
   前記アーム部の先端に設けられた手首部と、を備え、
   前記近接センサ装置は、前記第１の方向に交差する第２の方向に前記手首部の両端を跨ぐように前記手首部に接続され、前記第２の方向を軸として前記手首部と共に回転可能なロボットアーム機構。
7. 前記近接センサ装置は、
   前記静電容量の変化から前記被検出体の前記検出電極への接近を判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果に応じて前記アーム部を制御する制御部と、
   を備える請求項５又は６に記載のロボットアーム機構。
8. 前記制御部は、前記静電容量が所定の値より高く検出された場合に、前記アーム部の動作を低速で動作させる、請求項７記載のロボットアーム機構。
9. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の近接センサ装置を備えるロボットアーム機構。

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