JP7047996B1 - センサ - Google Patents

Abstract

センサは、第１主面及び第２主面を有する第１フィルムであって、第１フィルムの変形量に応じた電荷を発生する第１フィルムと、第１主面に設けられている第１電極と、第２主面に設けられている第２電極と、第１フィルム、第１電極及び第２電極を物品に固定する第１固定部材及び第２固定部材と、を備えている。第１フィルムは、物品の周面を半周以上している。第２電極は、第１電極より物品の近くに位置している。第１固定部材は、物品が延びる延在方向に第２固定部材から離れている。

Description

本発明は、ひも状の物品の変形を検出するセンサに関する。

従来のセンサに関する発明としては、例えば、特許文献１に記載の把持検知センサが知られている。この把持検知センサは、圧電フィルム、第１電極及び第２電極を備えている。圧電フィルムは、長い帯形状を有している。圧電フィルムは、第１主面及び第２主面を有している。第１電極は、圧電フィルムの第１主面に設けられている。第２電極は、圧電フィルムの第２主面に設けられている。把持検知センサは、チューブの周面にらせん状に巻きつけられている。これにより、チューブが曲げられると、圧電フィルムが変形する。その結果、第１電極及び第２電極から圧電フィルムの変形に応じた信号が出力される。

国際公開第２０１８／１７３４２９号

ところで、特許文献１の把持検知センサでは、チューブの変形を精度よく検知できない場合がある。例えば、チューブが曲がるように変形すると、圧電フィルムにおいてチューブより外周側に位置する部分は、引っ張り応力により伸張するように変形する。このとき、圧電フィルムにおいてチューブより外周側に位置する部分では、例えば、正の電荷が発生する。一方、圧電フィルムにおいてチューブより内周側に位置する部分は、圧縮応力により圧縮されるように変形する。このとき、圧電フィルムにおいてチューブより内周側に位置する部分では、例えば、負の電荷が発生する。その結果、圧電フィルムで発生した電荷が相殺される。その結果、特許文献１の把持検知センサは、チューブの変形を精度よく検知できない場合がある。

そこで、本発明の目的は、ひも状の物品の変形を検出できるセンサを提供することである。

本発明の一形態に係るセンサは、
ひも状の物品の変形を検出するセンサであって、
第１主面及び第２主面を有する第１フィルムであって、第１フィルムの変形量に応じた電荷を発生する第１フィルムと、
前記第１主面に設けられている第１電極と、
前記第２主面に設けられている第２電極と、
前記第１フィルム、前記第１電極及び前記第２電極を前記物品に固定する第１固定部材及び第２固定部材と、
を備えており、
前記第１フィルムは、前記物品の周面を半周以上しており、
前記第２電極は、前記第１電極より前記物品の近くに位置しており、
前記第１固定部材は、前記物品が延びる延在方向に前記第２固定部材から離れている。

本明細書において、前後方向に延びる軸や部材は、必ずしも前後方向と平行である軸や部材だけを示すものではない。前後方向に延びる軸や部材とは、前後方向に対して±４５°の範囲で傾斜している軸や部材のことである。同様に、上下方向に延びる軸や部材とは、上下方向に対して±４５°の範囲で傾斜している軸や部材のことである。左右方向に延びる軸や部材とは、左右方向に対して±４５°の範囲で傾斜している軸や部材のことである。

以下では、第１部材、第２部材及び第３部材とは、センサが備えている構造物である。本明細書において、第１部材が第２部材に支持されているとは、第１部材が第２部材に対して移動不可能に第２部材に取り付けられている（すなわち、固定又は保持されている）場合、及び、第１部材が第２部材に対して移動可能に第２部材に取り付けられている場合を含む。また、第１部材が第２部材に支持されているとは、第１部材が第２部材に直接に取り付けられている場合、及び、第１部材が第３部材を介して第２部材に取り付けられている場合の両方を含む。

本明細書において、前後方向に並ぶ第１部材及び第２部材とは、以下の状態を示す。前後方向に垂直な方向に第１部材及び第２部材を見たときに、第１部材及び第２部材の両方が前後方向を示す任意の直線上に配置されている状態である。本明細書において、上下方向に見たときに前後方向に並ぶ第１部材及び第２部材とは、以下の状態を示す。上下方向に第１部材及び第２部材を見たときに、第１部材及び第２部材の両方が前後方向を示す任意の直線上に配置されている。この場合、上下方向とは異なる左右方向から第１部材及び第２部材を見ると、第１部材及び第２部材のいずれか一方が前後方向を示す任意の直線上に配置されていなくてもよい。なお、第１部材と第２部材とが接触していてもよい。第１部材と第２部材とが離れていてもよい。第１部材と第２部材との間に第３部材が存在していてもよい。この定義は、前後方向以外の方向にも適用される。

本明細書において、第１部材が第２部材の前に配置されるとは、以下の状態を指す。第１部材の一部は、第２部材が前方向に平行移動するときに通過する領域内に配置されている。よって、第１部材は、第２部材が前方向に平行移動するときに通過する領域内に収まっていてもよいし、第２部材が前方向に平行移動するときに通過する領域から突出していてもよい。この場合、第１部材及び第２部材は、前後方向に並んでいる。この定義は、前後方向以外の方向にも適用される。

本明細書において、左右方向に見たときに、第１部材が第２部材の前に配置されるとは、以下の状態を指す。左右方向に見たときに、第１部材と第２部材が前後方向に並んでおり、かつ、左右方向に見たときに、第１部材の第２部材と対向する部分が、第２部材の前に配置される。この定義において、第１部材と第２部材は、３次元では、前後方向に並んでいなくてもよい。この定義は、前後方向以外の方向も適用される。

本明細書において、第１部材が第２部材より前に配置されるとは、以下の状態を指す。

第１部材は、第２部材の前端を通り前後方向に直交する平面の前に配置される。この場合、第１部材及び第２部材は、前後方向に並んでいてもよく、並んでいなくてもよい。この定義は、前後方向以外の方向にも適用される。

本明細書において、特に断りのない場合には、第１部材の各部について以下のように定義する。第１部材の前部とは、第１部材の前半分を意味する。第１部材の後部とは、第１部材の後半分を意味する。第１部材の左部とは、第１部材の左半分を意味する。第１部材の右部とは、第１部材の右半分を意味する。第１部材の上部とは、第１部材の上半分を意味する。第１部材の下部とは、第１部材の下半分を意味する。第１部材の前端とは、第１部材の前方向の端を意味する。第１部材の後端とは、第１部材の後方向の端を意味する。第１部材の左端とは、第１部材の左方向の端を意味する。第１部材の右端とは、第１部材の右方向の端を意味する。第１部材の上端とは、第１部材の上方向の端を意味する。第１部材の下端とは、第１部材の下方向の端を意味する。第１部材の前端部とは、第１部材の前端及びその近傍を意味する。第１部材の後端部とは、第１部材の後端及びその近傍を意味する。第１部材の左端部とは、第１部材の左端及びその近傍を意味する。第１部材の右端部とは、第１部材の右端及びその近傍を意味する。第１部材の上端部とは、第１部材の上端及びその近傍を意味する。第１部材の下端部とは、第１部材の下端及びその近傍を意味する。

本明細書において、第１部材と第２部材とが電気的に接続されているとは、以下の２通りの意味を含む。第１の意味は、第１部材と第２部材とが物理的に接触することによって、第１部材と第２部材とに直流電流が流れることができることである。第２の意味は、第１部材と第３部材とが物理的に接触し、かつ、第３部材と第２部材とが物理的に接触することによって、第１部材と第２部材とに直流電流が流れることができることである。第２の意味では、第１部材と第２部材とは物理的に接触していてもよいし、接触していなくてもよい。第２の意味では、第３部材は、単一の部材であってもよいし、複数の部材を含んでいてもよい。

本発明に係るセンサによれば、センサがひも状の物品の変形を検出できる。

図１は、センサ１３の展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。 図２は、センサ１３が物品１００に取り付けられた状態の斜視図である。 図３は、図２のＢ－Ｂにおける断面図である。 図４は、物品１００が曲げられたときの断面図である。 図５は、物品１００が曲げられた状態でのセンサ１３及び物品１００の斜視図である。 図６は、物品１００が曲げられた様態での比較例に係るセンサ１１３及び物品１００の斜視図である。 図７は、センサ１３ａの展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。 図８は、センサ１３ｂの展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。 図９は、センサ１３ｂ及び物品１００の断面図である。 図１０は、センサ１３ｃの展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。 図１１は、センサ１３ｄ及び物品１００の断面図である。 図１２は、センサ１３ｅ及び物品１００の断面図である。 図１３は、センサ１３ｅ－１，１３ｅ－２のそれぞれが出力する第１検出信号及び第２検出信号の波形を示したグラフである。 図１４は、センサ１３ｅ－１，１３ｅ－２のそれぞれが出力する第１検出信号及び第２検出信号の波形を示したグラフである。 図１５は、センサ１３ｆ及び物品１００の断面図である。 図１６は、センサ１３ｇの展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。 図１７は、センサ１３ｈの展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。

（実施形態）
以下に、本発明の一実施形態に係るセンサ１３の構成について図面を参照しながら説明する。図１は、センサ１３の展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。図２は、センサ１３が物品１００に取り付けられた状態の斜視図である。図３は、図２のＢ－Ｂにおける断面図である。

また、本明細書において、方向を以下のように定義する。展開状態のセンサ１３において、第１フィルム１４の法線方向を上下方向と定義する。第１フィルム１４の長辺が延びる方向を前後方向と定義する。第１フィルム１４の短辺が延びる方向を左右方向と定義する。上下方向、左右方向及び前後方向は、互いに直交している。なお、本明細書における方向の定義は、一例である。従って、センサ１３の実使用時における方向と本明細書における方向とが一致している必要はない。また、図１において上下方向が反転してもよい。同様に、図１において左右方向が反転してもよい。図１において前後方向が反転してもよい。

センサ１３は、ひも状の物品１００の変形を検出する。ひも状は、長く可撓性を有する形状である。本実施形態では、物品１００は、図２に示すように、信号線を含んでいるケーブルである。物品１００が延びる方向を延在方向と呼ぶ。延在方向は、図２に示すように、左右方向と一致している。また、物品１００の周面は、物品１００の中心線を囲む面である。

センサ１３は、物品１００の変形に応じた検出信号を出力する。物品１００の変形は、例えば、物品１００の曲げ、物品１００のねじりである。物品１００の曲げとは、物品１００の中心軸線が直線から曲線に変形させられることである。物品１００のねじりとは、物品１００の中心軸線が変形させられずに、物品１００の中心軸線周りに物品１００が変形させられることである。本実施形態では、物品１００の変形は、物品１００の曲げである。センサ１３は、図１に示すように、第１フィルム１４、第１電極１５ａ、第２電極１５ｂ、第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂを備えている。

第１フィルム１４は、図１に示すように、シート形状を有している。従って、第１フィルム１４は、第１主面Ｓ１及び第２主面Ｓ２を有している。第１主面Ｓ１は、上主面である。第２主面Ｓ２は、下主面である。第１フィルム１４は、上下方向に見て、長方形状を有している。第１フィルム１４の長辺は、前後方向に延びている。第１フィルム１４の短辺は、左右方向に延びている。第１フィルム１４は、第１フィルム１４の変形量に応じた電荷を発生する。第１フィルム１４は、圧電フィルムである。本実施形態では、第１フィルム１４は、ＰＬＬＡフィルムである。以下に、第１フィルム１４についてより詳細に説明する。

第１フィルム１４は、キラル高分子から形成されるフィルムである。キラル高分子とは、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、特にＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）である。キラル高分子からなるＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸されて分子が配向すると圧電性を有する。そして、第１フィルム１４は、第１フィルム１４が左右方向に伸張されること又は左右方向に圧縮されることにより、電荷を発生する。第１フィルム１４は、左右方向に伸張されると、例えば、正の電荷を発生する。第１フィルム１４は、左右方向に圧縮されると、例えば、負の電荷を発生する。電荷の大きさは、引っ張り又は圧縮による第１フィルム１４の変形量に依存する。より正確には、電荷の大きさは、引っ張り又は圧縮による第１フィルム１４の変形量の微分値に依存する。そこで、第１フィルム１４の一軸延伸方向（配向方向）は、前後方向及び左右方向のそれぞれに対して４５度の角度を形成している。従って、第１フィルム１４の一軸延伸方向（配向方向）は、第１フィルム１４が展開された状態において、左右方向（延在方向）に対して４５度の角度を形成している。この４５度は、例えば、４５度±１０度程度を含む角度を含む。

第１電極１５ａは、グランド電極である。第１電極１５ａは、グランド電位に接続される。第１電極１５ａは、図１に示すように、第１主面Ｓ１に設けられている。本実施形態では、第１電極１５ａは、第１主面Ｓ１の全面を覆っている。従って、第１電極１５ａは、上下方向に見て、長方形状を有している。第１電極１５ａの材料は、例えば、ＰＥＤＯＴのような導電性高分子である。

第２電極１５ｂは、信号電極である。第２電極１５ｂから検出信号が出力される。第２電極１５ｂは、図１に示すように、第２主面Ｓ２に設けられている。これにより、第１フィルム１４は、第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間に位置している。本実施形態では、第２電極１５ｂは、第２主面Ｓ２の全面を覆っている。従って、第２電極１５ｂは、上下方向に見て、長方形状を有している。第２電極１５ｂの材料は、例えば、ＰＥＤＯＴのような導電性高分子である。

第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂは、図３に示すように、第１フィルム１４、第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂを物品１００に固定する。第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂは、図１に示すように、第２電極１５ｂの下面に設けられている。より詳細には、第１フィルム１４は、左右方向（延在方向）において左端部（第１端部）及び右端部（第２端部）を有している。第１フィルム１４の左端部は、第１フィルム１４の左の長辺（以下、左長辺）である。第１フィルム１４の右端部は、第１フィルム１４の右の長辺（以下、右長辺）である。第１固定部材１６ａは、第１フィルム１４の左長辺（第１端部）に接している。第１固定部材１６ａは、第１フィルム１４の左長辺の全体に沿って前後方向に延びている。第２固定部材１６ｂは、第１フィルム１４の右長辺（第２端部）に接している。第２固定部材１６ｂは、第１フィルム１４の右長辺の全体に沿って前後方向に延びている。従って、第１固定部材１６ａは、第２固定部材１６ｂの左に位置している。第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂの材料は、例えば、アクリル系の粘着剤である。

また、第１固定部材１６ａは、左右方向（延在方向）に第２固定部材１６ｂから離れている。本実施形態では、第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂは、第１フィルム１４が展開された状態において、上下方向（第１フィルム１４の第１主面Ｓ１の法線方向）に見て、第１フィルム１４の左右方向（延在方向）における中央と重なっていない。

ここで、センサ１３が物品１００に固定される態様について説明する。第１フィルム１４は、物品１００の周面を半周以上している。本実施形態では、第１フィルム１４は、図２に示すように、物品１００の周面を１周することにより、円筒形状を有している。第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂも、物品１００の周面を１周することにより、円筒形状を有している。このとき、第１主面Ｓ１は、第１フィルム１４が形成する円筒形状の外周面である。第２主面Ｓ２は、第１フィルム１４が形成する円筒形状の内周面である。第１電極１５ａは、第１主面Ｓ１に設けられている。第２電極１５ｂは、第２主面Ｓ２に設けられている。そのため、第２電極１５ｂは、第１電極１５ａより物品１００の近くに位置している。

第１固定部材１６ａは、左右方向に見て、円環形状を有する。第１固定部材１６ａは、物品１００と第２電極１５ｂとの間に位置している。これにより、第１固定部材１６ａは、物品１００に第２電極１５ｂを固定している。

第２固定部材１６ｂは、左右方向に見て、円環形状を有する。第２固定部材１６ｂは、物品１００と第２電極１５ｂとの間に位置している。これにより、第２固定部材１６ｂは、物品１００に第２電極１５ｂを固定している。

第２電極１５ｂにおいて第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂが設けられていない部分は、物品１００に固定されていない。そのため、図３に示すように、第２電極１５ｂにおいて第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂが設けられていない部分と物品１００との間には隙間が存在している。これにより、センサ１３において第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂが設けられていない部分は、物品１００に固定されていない。なお、第２電極１５ｂにおいて第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂが設けられていない部分は、上下方向に見て、第２電極１５ｂにおいて第１固定部材１６ａと第２固定部材１６ｂとの間に位置する部分である。

［効果］
センサ１３によれば、センサ１３がひも状の物品１００の変形を検出できる。図４は、物品１００が曲げられたときの断面図である。物品１００が曲げられると、第１フィルム１４において物品１００より外周側に位置する部分は、引っ張り応力により左右方向に伸張される。一方、第１フィルム１４において物品１００より内周側に位置する部分は、圧縮応力により左右方向に圧縮される。ただし、第１固定部材１６ａは、左右方向（延在方向）に第２固定部材１６ｂから離れている。これにより、第２電極１５ｂにおいて第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂが設けられていない部分は、物品１００に固定されていない。そのため、第１フィルム１４において物品１００より内周側に位置する部分は、図４に示すように、大きく圧縮されずに撓む。これにより、第１フィルム１４において物品１００より内周側に位置する部分が発生する電荷量が低減される。その結果、第１フィルム１４において物品１００より外周側に位置する部分が発生した電荷が、第１フィルム１４において物品１００より内周側に位置する部分が発生する逆極性の電荷により相殺されることが低減される。よって、センサ１３は、十分な電圧を有する検出信号を出力することができる。以上より、センサ１３によれば、センサ１３がひも状の物品１００の変形を検出できる。

センサ１３によれば、センサ１３がひも状の物品１００の変形をより精度よく検知できる。より詳細には、第１固定部材１６ａは、第１フィルム１４の左端部に接している。第２固定部材１６ｂは、第１フィルム１４の右端部に接している。従って、物品１００が変形すると、第１フィルム１４の左端部が左に引っ張られ、第１フィルム１４の右端部が右に引っ張られる。これにより、第１フィルム１４の全体が変形する。よって、第１フィルム１４の変形量が大きくなる。その結果、センサ１３が出力する検出信号の電圧が大きくなる。以上より、センサ１３によれば、センサ１３がひも状の物品１００の変形をより精度よく検知できる。

センサ１３によれば、センサ１３がひも状の物品１００の変形をより精度よく検知できる。より詳細には、物品１００が曲げられたときに第１フィルム１４において最も圧縮される部分は、第１フィルム１４の左右方向における中央である。すなわち、第１フィルム１４の左右方向における中央において正の電荷及び負の電荷が最も発生する。従って、検出信号の電圧を大きくするためには、第１フィルム１４の左右方向における中央における圧縮を抑制することが好ましい。そこで、第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂは、第１フィルム１４が展開された状態において、上下方向に見て、第１フィルム１４の左右方向における中央と重なっていない。よって、第１フィルム１４の左右方向における中央は、物品１００に固定されていない。その結果、第１フィルム１４の左右方向における中央が圧縮されることが抑制される。以上より、センサ１３が出力する検出信号の電圧が大きくなる。すなわち、センサ１３によれば、センサ１３がひも状の物品１００の変形をより精度よく検知できる。

センサ１３によれば、センサ１３が出力する検出信号にノイズが含まれることが低減される。より詳細には、第２電極１５ｂは、第１電極１５ａより物品１００の近くに位置している。第１電極１５ａは、グランド電極である。第２電極１５ｂは、信号電極である。従って、信号電極である第２電極１５ｂは、グランド電極である第１電極１５ａに覆われる。これにより、ノイズは、グランド電極である第１電極１５ａにおいてシールドされる。すなわち、ノイズが信号電極である第２電極１５ｂに到達することが抑制される。その結果、センサ１３によれば、センサ１３が出力する検出信号にノイズが含まれることが低減される。なお、同じ理由により、センサ１３から不要輻射が発生することが抑制される。

センサ１３によれば、センサ１３が複数方向の物品１００の曲げを検出できる。図５は、物品１００が曲げられた状態でのセンサ１３及び物品１００の斜視図である。図６は、物品１００が曲げられた様態での比較例に係るセンサ１１３及び物品１００の斜視図である。

図６に示す比較例に係るセンサ１１３の第１フィルム１１４は、物品１００の周方向の一部に設けられている。この場合、センサ１１３の第１フィルム１１４が物品１００の曲げ方向と直交する面（例えば、紙面手前の面）に設けられると、センサ１１３の第１フィルム１１４の変形量が小さくなる。そのため、センサ１１３は、物品１００の曲げを検出することが困難である場合がある。

そこで、センサ１３では、図５に示すように、第１フィルム１４は、物品１００の周面を１周することにより、円筒形状を有している。これにより、センサ１３がいずれの方向に曲げられたときでも、第１フィルム１４が十分に変形するようになる。よって、センサ１３によれば、センサ１３が複数方向の物品１００の曲げを検出できる。

以上のようなセンサ１３は、例えば、ロボットアームの関節部に配置されている電気ケーブルの変形を検知するために用いられる。ただし、センサ１３の用途は、これに限らない。

（第１の変形例）
次に、第１の変形例に係るセンサ１３ａについて図面を参照しながら説明する。図７は、センサ１３ａの展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。

センサ１３ａは、第１フィルム１４の配向方向においてセンサ１３と相違する。センサ１３ａでは、第１フィルム１４の配向方向は、第１フィルム１４が展開された状態において、左右方向（延在方向）と平行である。この平行は、例えば、平行から±１０度程度ずれた角度を含む。なお、センサ１３ａのその他の構成は、センサ１３と同じであるので説明を省略する。このようなセンサ１３ａによれば、センサ１３ａが物品１００のねじりを検出することができる。

（第２の変形例）
次に、第２の変形例に係るセンサ１３ｂについて図面を参照しながら説明する。図８は、センサ１３ｂの展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。図９は、センサ１３ｂ及び物品１００の断面図である。

センサ１３ｂは、第２フィルム５４、第３電極５５ａ、第４電極５５ｂ及び固定部材６０を更に備えている点においてセンサ１３と相違する。以下に、この相違点を中心にセンサ１３ｂについて説明する。

センサ１３ｂの第１フィルム１４、第１電極１５ａ、第２電極１５ｂ、第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂは、センサ１３の第１フィルム１４、第１電極１５ａ、第２電極１５ｂ、第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂと同じであるので説明を省略する。

第２フィルム５４は、図８に示すように、シート形状を有している。従って、第２フィルム５４は、第３主面Ｓ３及び第４主面Ｓ４を有している。第３主面Ｓ３は、上主面である。第４主面Ｓ４は、下主面である。第２フィルム５４は、上下方向に見て、長方形状を有している。第２フィルム５４の長辺は、前後方向に延びている。第２フィルム５４の短辺は、左右方向に延びている。第２フィルム５４の外縁は、上下方向に見て、第１フィルム１４の外縁と一致している。第２フィルム５４は、第２フィルム５４の変形量に応じた電荷を発生する。第２フィルム５４は、圧電フィルムである。本実施形態では、第２フィルム５４は、ＰＬＬＡフィルムである。

第２フィルム５４の一軸延伸方向（配向方向）は、第２フィルム５４が展開された状態において、左右方向（延在方向）と平行である。これにより、第２フィルム５４は、第２フィルム５４が前後方向及び左右方向に４５度をなす方向に伸張されること又は前後方向及び左右方向に４５度をなす方向に圧縮されることにより、電荷を発生する。第１フィルム１４は、前後方向及び左右方向に４５度をなす方向に伸張されると、例えば、正の電荷を発生する。第１フィルム１４は、前後方向及び左右方向に４５度をなす方向に圧縮されると、例えば、負の電荷を発生する。電荷の大きさは、伸張又は圧縮による第１フィルム１４の変形量に依存する。より正確には、電荷の大きさは、伸張又は圧縮による第１フィルム１４の変形量の微分値に依存する。

第３電極５５ａは、グランド電極である。第３電極５５ａは、グランド電位に接続される。第３電極５５ａは、図８に示すように、第３主面Ｓ３に設けられている。本実施形態では、第３電極５５ａは、第３主面Ｓ３の全面を覆っている。従って、第３電極５５ａは、上下方向に見て、長方形状を有している。第３電極５５ａの材料は、例えば、ＰＥＤＯＴのような導電性高分子である。

第４電極５５ｂは、信号電極である。第４電極５５ｂから検出信号が出力される。第４電極５５ｂは、図８に示すように、第４主面Ｓ４に設けられている。これにより、第２フィルム５４は、第３電極５５ａと第４電極５５ｂとの間に位置している。本実施形態では、第４電極５５ｂは、第４主面Ｓ４の全面を覆っている。従って、第４電極５５ｂは、上下方向に見て、長方形状を有している。第４電極５５ｂの材料は、例えば、ＰＥＤＯＴのような導電性高分子である。

固定部材６０は、第４電極５５ｂと第１電極１５ａとを接着している。これにより、第１フィルム１４と第２フィルム５４とが重なっている。固定部材６０の材料は、例えば、アクリル系の粘着剤である。

また、第２フィルム５４は、図９に示すように、第１電極１５ａの周面を１周することにより、円筒形状を有している。このとき、第４電極５５ｂは、第３電極５５ａより物品１００の近くに位置している。

センサ１３ｂによれば、センサ１３ｂがひも状の物品１００の曲げ及びねじりを検出することができる。

（第３の変形例）
次に、第３の変形例に係るセンサ１３ｃについて図面を参照しながら説明する。図１０は、センサ１３ｃの展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。

センサ１３ｃは、第１フィルム１４の配向方向及び第２フィルム５４の配向方向においてセンサ１３ｂと相違する。具体的には、センサ１３ｃでは、第１フィルム１４の配向方向は、第１フィルム１４が展開された状態において、左右方向（延在方向）と平行である。第２フィルム５４の配向方向は、第２フィルム５４が展開された状態において、左右方向（延在方向）に対して４５度の角度を形成している。センサ１３ｃのその他の構成は、センサ１３ｂと同じであるので説明を省略する。

センサ１３ｃによれば、センサ１３ｃがひも状の物品１００の曲げ及びねじりを検出することができる。

（第４の変形例）
次に、第４の変形例に係るセンサ１３ｄについて図面を参照しながら説明する。図１１は、センサ１３ｄ及び物品１００の断面図である。

センサ１３ｄは、第１固定部材１６ａ、第２固定部材１６ｂ及び第２電極１５ｂの構造においてセンサ１３と相違する。より詳細には、第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂは、第１フィルム１４が展開された状態において、上下方向（第１フィルム１４の第１主面Ｓ１の法線方向）に見て、第２電極１５ｂと重なっていない。従って、第２電極１５ｂは、第１フィルム１４の第２主面Ｓ２の全面には設けられていない。第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂは、第１フィルム１４の第２主面Ｓ２に接触している。これにより、第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂは、第１フィルム１４を物品１００に固定している。

センサ１３ｄによれば、センサ１３ｄがひも状の物品１００の変形をより精度よく検知できる。より詳細には、第１フィルム１４において上下方向に見て第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂと重なる部分は、物品１００に固定されている。物品１００が曲げられると、第１フィルム１４において上下方向に見て第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂと重なる部分は、左右方向に伸張又は圧縮される。そのため、第１フィルム１４において上下方向に見て第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂと重なる部分では、正の電荷と負の電荷とが相殺されやすい。そこで、第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂは、第１フィルム１４が展開された状態において、上下方向（第１フィルム１４の第１主面Ｓ１の法線方向）に見て、第２電極１５ｂと重なっていない。これにより、第１フィルム１４において上下方向に見て第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂと重なる部分に発生する電荷は、検出信号の生成に寄与しなくなる。その結果、センサ１３ｄによれば、センサ１３ｄがひも状の物品１００の変形をより精度よく検知できる。

（第５の変形例）
次に、第５の変形例に係るセンサ１３ｅについて図面を参照しながら説明する。図１２は、センサ１３ｅ及び物品１００の断面図である。図１３及び図１４は、センサ１３ｅ－１，１３ｅ－２のそれぞれが出力する第１検出信号及び第２検出信号の波形を示したグラフである。縦軸は電圧を示す。横軸は時間を示す。実線は第１検出信号を示す。点線は第２検出信号を示す。

センサ１３ｅは、センサ１３ｅ－１，１３ｅ－２を含んでいる。センサ１３ｅ－１，１３ｅ－２は、物品１００に左右に並ぶように配置されている。センサ１３ｅ－１とセンサ１３ｅ－２との間隔は、比較的に小さい。センサ１３ｅ－１，１３ｅ－２の構造は、センサ１３と同じであるので説明を省略する。

センサ１３ｅ－１，１３ｅ－２は、信号処理部２００に接続されている。信号処理部２００は、センサ１３ｅ－１，１３ｅ－２のそれぞれが出力する第１検出信号及び第２検出信号に基づいて、物品１００の変形を検知する。信号処理部２００は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により実現される。

また、信号処理部２００は、第１検出信号及び第２検出信号に基づいて、物品１００に曲げが発生したのか、物品１００に衝撃が加わったのかを判定することができる。具体的には、物品１００に曲げが生じると、センサ１３ｅ－１及びセンサ１３ｅ－２にも曲げが生じる。センサ１３ｅ－１とセンサ１３ｅ－２との間隔は、比較的に小さい。そのため、センサ１３ｅ－１に生じる曲げとセンサ１３ｅ－２に生じる曲げとは似ている。従って、図１３に示すように、第１検出信号及び第２検出信号は、似た値を取るようになる。

一方、物品１００に衝撃が加わると、例えば、センサ１３ｅ－１に加わる衝撃がセンサ１３ｅ－２に加わる衝撃より大きくなる。この場合、センサ１３ｅ－１に生じる変形とセンサ１３ｅ－２に生じる変形とは異なる。従って、図１４に示すように、第１検出信号及び第２検出信号は、異なる値を取るようになる。

そこで、信号処理部２００は、第１検出信号及び第２検出信号に基づいて、物品１００に曲げが発生したのか、物品１００に衝撃が加わったのかを判定することができる。

（第６の変形例）
次に、第６の変形例に係るセンサ１３ｆについて図面を参照しながら説明する。図１５は、センサ１３ｆの断面図である。

センサ１３ｆは、第３固定部材１６ｃ及び第４固定部材１６ｄを更に備えている点においてセンサ１３と相違する。第１固定部材１６ａ、第２固定部材１６ｂ、第３固定部材１６ｃ及び第４固定部材１６ｄは、左右方向（延在方向）にこの順に並んでいる。本実施形態では、第１固定部材１６ａ、第２固定部材１６ｂ、第３固定部材１６ｃ及び第４固定部材１６ｄは、左から右へとこの順に等間隔に並んでいる。従って、第２固定部材１６ｂは、左右方向（延在方向）に第１固定部材１６ａから離れている。第３固定部材１６ｃは、左右方向（延在方向）に第２固定部材１６ｂから離れている。第４固定部材１６ｄは、左右方向（延在方向）に第３固定部材１６ｃから離れている。

また、第１固定部材１６ａ、第２固定部材１６ｂ、第３固定部材１６ｃ及び第４固定部材１６ｄは、第１フィルム１４、第１電極１５ａ及び第２電極１５ｂを物品１００に固定する。

センサ１３ｆによれば、４個の第１固定部材１６ａ、第２固定部材１６ｂ、第３固定部材１６ｃ及び第４固定部材１６ｄは、左右方向に間隔を開けた状態でセンサ１３ｆを物品１００に固定している。これにより、左右方向に長いセンサ１３ｆが物品１００に固定されることができる。そのため、センサ１３ｆは、物品１００のより広い範囲の変形を検知できる。

（第７の変形例）
次に、第７の変形例に係るセンサ１３ｇについて図面を参照しながら説明する。図１６は、センサ１３ｇの展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。

センサ１３ｇは、第１フィルム１４がＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルムである点においてセンサ１３と相違する。この場合、第１フィルム１４の配向方向は、図１６に示すように、第１フィルム１４が展開された状態において、左右方向（延在方向）と平行である。なお、センサ１３ｇのその他の構成は、センサ１３の構成と同じであるので説明を省略する。

センサ１３ｇによれば、センサ１３ｇが物品１００の曲げを検知することができる。また、ＰＶＤＦフィルムは、ＰＬＬＡフィルムに比べて高い感度を有する。従って、センサ１３ｇは、高い感度を有する。

（第８の変形例）
次に、第８の変形例に係るセンサ１３ｈについて図面を参照しながら説明する。図１７は、センサ１３ｈの展開図及びＡ－Ａにおける断面図である。

センサ１３ｈは、第１フィルム１４の配向方向においてセンサ１３ｇと相違する。センサ１３ｈでは、第１フィルム１４の配向方向は、図１７に示すように、第１フィルム１４が展開された状態において、左右方向（延在方向）に対して４５度の角度を形成している。なお、センサ１３ｈのその他の構成は、センサ１３ｇの構成と同じであるので説明を省略する。

センサ１３ｈによれば、センサ１３ｈが物品１００のねじりを検知することができる。また、ＰＶＤＦフィルムは、ＰＬＬＡフィルムに比べて高い感度を有する。従って、センサ１３ｈは、高い感度を有する。

（その他の実施形態）
本発明に係る電子機器は、センサ１３，１３ａ～１３ｇに限らず、その要旨の範囲において変更可能である。また、センサ１３，１３ａ～１３ｇの構成を任意に組み合わせてもよい。

なお、物品１００は、ケーブルに限らない。物品１００は、ひも状を有していればよい。従って、物品１００は、例えば、チューブ等でもよい。また、物品１００の延在方向に直交する断面の形状は、円形に限らず、矩形状等であってもよい。

なお、センサ１３，１３ａ～１３ｇは、圧電センサに限らない。センサ１３，１３ａ～１３ｇは、例えば、ひずみセンサであってもよい。

なお、センサ１３，１３ａ～１３ｇにおいて、第１電極１５ａは、第１主面Ｓ１の全面を覆っていなくてもよい。

なお、センサ１３ｂ，１３ｃにおいて、第１電極１５ａは、第１主面Ｓ１の全面を覆っていなくてもよい。第２電極１５ｂは、第２主面Ｓ２の全面を覆っていなくてもよい。第３電極５５ａは、第３主面Ｓ３の全面を覆っていなくてもよい。第４電極５５ｂは、第４主面Ｓ４の全面を覆っていなくてもよい。

なお、センサ１３，１３ａ～１３ｅ，１３ｇ，１３ｈにおいて、第１固定部材１６ａは、第１フィルム１４の左端部に接していなくてもよい。第２固定部材１６ｂは、第１フィルム１４の右端部に接していなくてもよい。

なお、センサ１３，１３ａ～１３ｅ，１３ｇ，１３ｈにおいて、第１固定部材１６ａ及び第２固定部材１６ｂは、第１フィルム１４が展開された状態において、上下方向に見て、第１フィルム１４の左右方向における中央と重なっていてもよい。

なお、センサ１３，１３ａ～１３ｅ，１３ｇ，１３ｈにおいて、第１電極１５ａは、信号電極であってもよい。第２電極１５ｂは、グランド電極であってもよい。ただし、第１電極１５ａは、レジスト等の保護層により覆われていることが好ましい。

１３，１３ａ～１３ｈ，１３ｅ－１，１３ｅ－２：センサ
１４：第１フィルム
１５ａ：第１電極
１５ｂ：第２電極
１６ａ：第１固定部材
１６ｂ：第２固定部材
１６ｃ：第３固定部材
１６ｄ：第４固定部材
５４：第２フィルム
５５ａ：第３電極
５５ｂ：第４電極
６０：固定部材
１００：物品
２００：信号処理部
Ｓ１：第１主面
Ｓ２：第２主面
Ｓ３：第３主面
Ｓ４：第４主面

Claims (16)

1. ひも状の物品の変形を検出するセンサであって、
   第１主面及び第２主面を有する第１フィルムであって、第１フィルムの変形量に応じた電荷を発生する第１フィルムと、
   前記第１主面に設けられている第１電極と、
   前記第２主面に設けられている第２電極と、
   前記第１フィルム、前記第１電極及び前記第２電極を前記物品に固定する第１固定部材及び第２固定部材と、
   を備えており、
   前記第１フィルムは、前記物品の周面を半周以上しており、
   前記第２電極は、前記第１電極より前記物品の近くに位置しており、
   前記第１固定部材は、前記物品が延びる延在方向に前記第２固定部材から離れている、
   センサ。
2. 前記第１フィルムは、前記物品の周面を１周することにより、円筒形状を有している、
   請求項１に記載のセンサ。
3. 前記第１フィルムは、圧電フィルムである、
   請求項１又は請求項２のいずれかに記載のセンサ。
4. 前記第１フィルムは、ＰＬＬＡフィルムである、
   請求項３に記載のセンサ。
5. 前記第１フィルムの配向方向は、前記第１フィルムが展開された状態において、前記延在方向に対して４５度の角度を形成している、
   請求項４に記載のセンサ。
6. 前記センサは、
   第３主面及び第４主面を有する第２フィルムであって、第２フィルムの変形量に応じた電荷を発生する第２フィルムと、
   前記第３主面に設けられている第３電極と、
   前記第４主面に設けられている第４電極と、
   を更に備えており、
   前記第２フィルムは、ＰＬＬＡフィルムであり、
   前記第２フィルムは、前記第１電極の周面を１周することにより、円筒形状を有しており、
   前記第４電極は、前記第３電極より前記物品の近くに位置しており、
   前記第２フィルムの配向方向は、前記第２フィルムが展開された状態において、前記延在方向と平行である、
   請求項５に記載のセンサ。
7. 前記第１フィルムの配向方向は、前記第１フィルムが展開された状態において、前記延在方向と平行である、
   請求項４に記載のセンサ。
8. 前記センサは、
   第３主面及び第４主面を有する第２フィルムであって、第２フィルムの変形量に応じた電荷を発生する第２フィルムと、
   前記第３主面に設けられている第３電極と、
   前記第４主面に設けられている第４電極と、
   を更に備えており、
   前記第２フィルムは、ＰＬＬＡフィルムであり、
   前記第２フィルムは、前記第１電極の周面を１周することにより、円筒形状を有しており、
   前記第４電極は、前記第３電極より前記物品の近くに位置しており、
   前記第２フィルムの配向方向は、前記第２フィルムが展開された状態において、前記延在方向に対して４５度の角度を形成している、
   請求項７に記載のセンサ。
9. 前記第１フィルムは、ＰＶＤＦフィルムである、
   請求項３に記載のセンサ。
10. 前記第１フィルムの配向方向は、前記第１フィルムが展開された状態において、前記延在方向に対して４５度の角度を形成している、
    請求項９に記載のセンサ。
11. 前記第１フィルムの配向方向は、前記第１フィルムが展開された状態において、前記延在方向と平行である、
    請求項９に記載のセンサ。
12. 前記第１フィルムは、前記延在方向において第１端部及び第２端部を有しており、
    前記第１固定部材は、前記第１端部に接しており、
    前記第２固定部材は、前記第２端部に接している、
    請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のセンサ。
13. 前記第１固定部材及び前記第２固定部材は、前記第１フィルムが展開された状態において、前記第１フィルムの前記第１主面の法線方向に見て、前記第１フィルムの前記延在方向における中央と重なっていない、
    請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のセンサ。
14. 前記第１固定部材及び前記第２固定部材は、前記第１フィルムが展開された状態において、前記第１フィルムの前記第１主面の法線方向に見て、前記第２電極と重なっていない、
    請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載のセンサ。
15. 前記センサは、
    第３固定部材を、
    更に備えており、
    前記第１固定部材、前記第２固定部材及び前記第３固定部材は、前記延在方向にこの順に並んでおり、
    前記第３固定部材は、前記延在方向に前記第２固定部材から離れており、
    前記第３固定部材は、前記第１フィルム、前記第１電極及び前記第２電極を前記物品に固定する、
    請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のセンサ。
16. 前記第１電極は、グランド電極であり、
    前記第２電極は、信号電極である、
    請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載のセンサ。

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