JPH11512803A - 第１物体と第２物体の間の距離を検知する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 第１物体と第２物体の間の距離を検知して、その距離がある値に到達した時に所定の動作を作動させる又は助長する方法及び装置において、人（１）（第１物体）が電動工具のハンドル（２）を持ち、又、ハンドルは信号用の機能発生器（６）に接続され、更に、信号発生器はその信号を符号化又は変調するユニット（７）に接続される一方、容量（Ｃ１）が人（１）の手とハンドル（２）の間に存在する一方、容量（Ｃ２）が人（１）と電動工具の動作部（４）（第２物体）の間に存在し、又、動作部は復調器又は信号音デコーダ（８）に接続され、更に、信号音デコーダは、制御回路を組込んだ制御ユニット（９）に接続され、且つ、制御ユニット（９）は、ブレーキ又は電力遮断部（１１）等の保護手段を制御する防護システム（１０）を制御すると共に、警報及び自己試験回路（１１ａ）を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】 第１物体と第２物体の間の距離を検知する方法及び装置 本発明は、互いに相対的に移動する第１物体と第２物体の間の距離を検知する と共に、その距離が零を含む値に達した時に所定の動作を作動させる又は助長す る方法及び装置に関する。 多くの状況、適用及び加工において、２個の物体の相対運動中に一方の物体が 他方の物体からある距離に到達する時にある動作を開始又は助長することが有用 、且つ、しばしば必須である。 本発明の主目的は、そのある距離の到達を自動的に検知すると共に、そのある 動作を自動的に開始又は助長する方法を提供することである。 本発明によれば、これは、第１物体と第２物体の間、第１物体と第３物体の間 、第２物体と第３物体の間又は第３物体と第４物体の間に信号を発生する工程と 、第１物体と第２物体が互いに相対的に移動している間のその信号の変動を検知 するためにその信号を監視する工程と、その信号が所定状態に到達した時に上記 所定動作を作動させる工程とを備える方法によって達成される。 一方の物体は人体の一部や電気ケーブル又はこの方法を実施するのに適当な他 の物体である。 この方法は、夫々、発生器（例えば、ハンドル）と受信器（例えば、チェーン ソーのチェーンセンターピース）に連結された２点の間に挟まれた第１物体によ って回路を閉じる又は遮断する物体を備える。第１物体は、大地と接地検知電子 手段（床と鋸刃の間）又は磁界や電磁界もしくは静電気の放電においてコンデン サの板の間に挟まれる。 物体（例えば、人体の一部）は、このようにして、上記の第１の場合は、短絡 に関する接点要素（電気ダクト）として機能し、又、上記の第２の場合は、存在 する界の妨害／変更として機能する。 これは、２点（例えば、２個の防護接点（例えば、いわゆるデッドマンスイッ チ））間の物理的接触、又は、２個のハンドル、例えば、手持ち切削又は摩耗工 具や剪定器の他の保護、又は、定義された距離、例えば、危険な工具部分と人体 の一部の間の最小距離／防護距離において実行される。 更に詳しくは、本発明は、人体の一部や電気ケーブル等の物体を手持ち電動工 具、固定加工機械、掘削機等の機器の動作部の作用から保護する方法及び装置に 関する。 このような機器に関しては、動作部と物体の間の故意でない接触の結果として 人間及び物体を損傷する多くの事故が発生する。これは、例えば、人体の一部が 動作部の作用領域に入る必要があったり入り得る、又は、動作部が、例えば建築 物の壁や大地に埋込まれたダクト等の物体と故意でなしに係合するような極めて 多種の工具、機械及び加工装置を人間が操作する場合である。 この問題を解決し、又は、重大な損傷の危険を減少させる多くの方法と装置が 提案されてきた。これらの中には、動作部と物体の間に光ビームカーテンを配置 して、物体又は動作部による光ビームカーテンの一部の遮断に応答して、物体の 回りに電磁界を形成すると共に、動作部等の近傍に配置されたアンテナに信号を 送るものがある。 これらの公知の方法及び装置は、特殊な状況下では合理的にうまく機能するが 、通常、問題の機器の使用の融通性と機器及びその作業者の易動度を制限する。 保護システムは、できるだけ大きい融通性と易動度を許容しつつ、迅速に且つ 確実に機能することが重要である。 本発明の別の目的は、電気及び他のエネルギー源によって動力を供給されると 共に、手持ち、固定又は可動の機器に適用し得る上記型式の方法を提供すること である。機器は、例えば、丸のこ、コンパスソー、チェーンソー、剪定器、他の 造園器具、プレーナ、ドレッサー、切削機械、中ぐり盤、工作機械、曲げ機械、 打抜機、ネイルピストル、自動ドア、産業ロボット、家事機械、工業機械、農業 機械及び潜在的に危険な動作部を有する他の装置である。 本発明において、この目的を達成するために、近接信号が送信器と受信器の間 で伝送され、又、物体と動作部の各々が送信器と受信器の夫々の一方の一部を構 成し、更に、動作部と物体の間の大略最短の距離が十分に小さい値である時に物 体を動作部の作用から保護する保護作業が作動させられるように、近接信号が伝 送及び受信される。この値は、予備設定、固定、可変、検証可能もしくは調整自 在であるか、又は、状況の特殊な環境に応じて自己定義でもよい。 防護と実用性の最適な組合せが機器の型式及びこのような型式の各種の適用に 対して得られるように、保護作業が選択されることが重要である。従って、保護 作業は、動作部の作用の少なくとも一部に動力を供給するエネルギーを遮断する 作業と、動作部の作用の少なくとも一部にブレーキをかける作業と、動作部の作 用の少なくとも一部を修正する作業と、動作部又は物体又は動作部と物体の両方 を所定方向に移動させる作業と、遮断手段を動作部又は物体又は動作部と物体の 両方に対する所定位置に移動させる作業と、物体に対する動作部の作用の効果を 改善する手段を作動させる作業と、可聴及び／又は可視及び／又は触知警報を発 生する作業の内の少なくとも１個の作業から成る。 従って、もし動作部の作用が少量の慣性を伴うならば、その作用に動力を供給 するエネルギーを遮断すれば十分であり、重大な損傷を避けるには、大きな慣性 は確実なブレーキ作用を必要とする。チェーンソー、剪定器等に対してはブレー キをかける必要がある一方、油圧プレス、自動ドア、曲げ機械等の場合はエネル ギーの供給の遮断で十分である。 送信及び受信された信号の各種の特性を、例えば、２個の信号の特性間の時間 遅れ差等の防護距離を示すのに利用できるけれども、本発明にかかる特に簡単で 確実な方法が、受信された近接信号の強度が動作部と物体の間の大略最短の距離 を示すか又は近接信号の大略規則的な振動の周波数が動作部と物体の間の大略最 短の距離を示すことにより得られる。 伝送される近接信号が、受信器によって受信された無関係の信号と近接信号を 識別するコードを含むことが望ましい。これにより、近接信号のみが保護動作を 生じることが確実になる。 本発明によれば、近接信号が、容量的、電磁的に伝送され、又、無線周波数信 号であってもよい。 近接信号の容量的伝送の場合、本発明にかかる方法は、好ましくは、動作部と 物体の一方に交番電圧を印加する工程と、基準閾値電圧振幅を、動作部と物体の 他方を介して交番電圧によって容量的に伝送された何らかの変位電流の電圧振幅 と比較する工程と、電圧振幅のいずれかが基準閾値電圧振幅より大きい場合に保 護作業を作動させる工程とを備える ここにおいて、以下に述べる各種の有用なやり方で修正し得る相対的に弱く、 且つ、相対的に容易に識別し得る信号の使用を許容する本発明にかかる特に簡単 、確実で効率的な方法が得られる。 上記の型式の保護方法においては、防護システムが何らかの理由により動作し ていない場合に誤った安全の検知が伝えられないように、防護システムが動作し ていることができる限り確実であることが極めて重要である。従って、本発明に よれば、近接信号が所定検査強度を越える強度で受信されており及び／又は保護 作業の自動検査ルーチンが保護作業が適当に機能し得ることを示している場合に のみ、動作部の作用が開始されることが有利である。 受信された近接信号の強度が所定検査強度より下に減少する場合に、１個以上 の保護作業が作動させられることが有利である。これにより、信号が受け入れが たい程弱くなることは、保護手段を作動させることにより、動作部によってもた らされる潜在的な損傷を減少又は解消する。 第２信号が送信器によって伝送される一方、第２信号が受信器によって受信さ れず及び／又は保護作業の自動検査ルーチンが保護作業が適当に機能し得ないこ とを示している場合には、動作部の作用を開始せず、又、もし動作部の作用を既 に開始しているならば、動作部の作用を遮断することが好都合である。これによ り、第２信号は、防護システムが動作していることを検証する検証信号として機 能する。この信号は、近接信号よりも大きい有効範囲又は強度を有してもよい。 交番電圧が所定の一定周波数を有し、又、振幅の比較が上記一定周波数に大略 制限されることが好都合である。 本発明によれば、振幅の比較前に、変位電流をフィルターに通して、所定周波 数と異なる周波数を有する交流成分を減衰する。これにより、無関係の信号が、 保護作業の望ましくない作動を容易に生じることはない。 本発明にかかる方法は、電圧ピークの符号化シーケンスを交番電圧に重ね合わ せる工程と、符号化シーケンスを認識するために交番電圧を監視する工程と、上 記認識を保護作業の作動を可能にする必要条件として利用する工程とを更に備え ることが好都合である。これにより、無関係の信号の望ましくない効果が更に低 減される。 動作部が電動剪定工具の刃部である一方、物体が電動剪定工具を電源に接続す る電線であってもよい。多くの他の適用が可能であるが、剪定器の電線の保護は 、極めて多数のこのような工具が使用されていることを考慮すれば、非常に好ま しい適用の一つである。この方法は新しい剪定器にも、又は、既存の剪定器を改 修するのに適用してもよい。この方法は、又、物体が人体の一部であると共に動 作部がチェーンソーの刃部であるチェーンソーにも適用される。 特に簡単で有効な方法が、電源からの電力を供給する導線の外に、近接信号を 伝送又は受信するためだけの導線を備える電線によって得られる。 物体は、建築物の壁又は大地に埋込まれた電気ケーブル又は金属管等の導体で あってもよい。 本発明は、又、互いに相対的に移動する第１物体と第２物体の間の距離を検知 すると共に、その距離が零を含む値に到達した時に所定動作を作動させる又は助 長する装置に関する。 本発明によれば、装置は、第１物体と第２物体の間、第１物体と第３物体の間 、第２物体と第３物体の間又は第３物体と第４物体の間に信号を発生する信号発 生手段と、第１物体と第２物体が互いに相対的に移動している間のその信号の変 動を検知するためにその信号を監視する信号監視手段と、その信号が所定状態に 到達した時に上記所定動作を作動させる又は助長する作動又は助長手段とを備え る。 本発明にかかる装置は、人体の一部等の物体を手持ち電動工具、固定加工機械 、掘削機等の機器の動作部の作用から保護するように意図されて、近接信号が送 信器と受信器の間で伝送され、又、近接信号を発生する近接信号発生手段と、上 記信号を伝送する信号送信手段とを備え、更に、物体と動作部の一方は、信号送 信手段と、近接信号を受信する近接信号受信手段の一部を構成する一方、物体と 動 作部の他方は、近接信号受信手段と、物体を動作部の作用から保護する保護手段 と、近接信号の所定の可能状態を認識するように、受信された近接信号を連続的 に監視する近接信号監視手段と、上記可能状態が近接信号監視手段によって認識 される時、保護手段を作動させる作動手段の一部を構成する。可能状態は、保護 手段を作動させる所定の状態の外に、システム自身の機能に対する所定の状態を 備える。 本発明にかかる装置の保護手段は、動作部への給電の少なくとも一部を切断す る切断手段と、動作部の作用の少なくとも一部にブレーキをかけるブレーキ手段 と、動作部の作用を修正する修正手段と、動作部又は物体又は動作部と物体の両 方を所定方向に移動させる移動手段と、動作部又は物体又は動作部と物体の両方 に対する所定位置に移動させられる遮断手段と、物体に対する動作部の作用の効 果を改善する改善する改善手段と、可聴及び／又は可視及び／又は触知警報を発 する警告手段の内の少なくとも１個の手段から成ることが好ましい。 本発明によれば、近接信号発生手段は、動作部と物体の一方に交番電圧を印加 する電圧印加手段を備え、又、近接信号監視手段が、基準閾値電圧振幅を、動作 部と物体の他方を介して交番電圧によって容量的に伝送された何らかの電流の電 圧振幅と比較する比較手段を備え、更に、作動手段が、電圧振幅のいずれかが基 準閾値電圧振幅より大きい場合に保護手段を作動させる手段を備える。 交番電圧が所定の一定周波数を有し、又、振幅の比較が上記一定周波数に大略 制限されることが好都合である。 近接信号監視手段は、振幅の比較前に、変位電流をフィルターに通して、所定 の一定周波数と異なる周波数を有する交流成分を減衰するフィルター手段を備え ることが好ましい。 本発明にかかる特に確実な装置を提供するために、近接信号発生手段は、更に 、電圧ピークの符号化シーケンスを交番電圧に重ね合わせる符号化手段を備え、 又、近接信号監視手段が、更に、符号化シーケンスを認識しようとする認識手段 と、符号化シーケンスが認識されている限り、作動手段を使用可能にする可能手 段とを備える。 所定の一定周波数は、好ましくは１０ｈｚ−２００ｋｈｚ、更に好ましくは１ −１５０ｋｈｚ、最も好ましくは１０−１００ｋｈｚの範囲にある。 好都合な実施形態は、導電性刃部材と、刃部材を運転する電気モータと、電気 モータを電源に接続する電力ケーブルとを備える手持ち電動剪定工具に組込まれ 、又、電力ケーブルの導線の１本以上に接続されて、その導線に一定周波数交番 電圧を印加する印加手段と、刃部材を近接信号監視手段と連結する導線と、近接 信号監視手段を作動手段と連結する導線とを備える装置によって提供される。他 の有利な実施形態は、手持ちチェーンソー、回転鋸等に組込まれた装置である。 このような実施形態において、装置は、電気モータへの給電の遮断スイッチを 更に備え、又、遮断スイッチは作動手段と電気的に接続されることが好都合であ る。 装置は、刃部材の切削作用にブレーキをかけるブレーキ手段を更に備え、又、 ブレーキ手段は作動手段と電気的に接続されることが好都合である。 剪定器の場合、電力ケーブルは、剪定器に近接したその長さの大半に少なくと も沿って、電力導線の外にダミー導線を備え、又、印加手段は、ダミー導線に一 定周波数交番電圧を印加するように、ダミー導線に接続される。印加手段は、電 力ケーブルに沿う任意の位置において剪定器内、剪定器上又は剪定器の近傍に配 置されるか又は電力幹線又はコンセントプラグに接続される。 無関係の物体の影響を受ける特に確実な装置を提供するために、刃部材は、刃 部材の長さの少なくとも一部に沿って延在すると共に刃部材その一部から電気的 に絶縁された導電要素を備え、又、導電要素は近接信号監視手段に電気的に接続 されていると共に、刃部材の残りは近接信号監視手段から電気的に絶縁される。 これにより、例えば、チェーンソーの鋸を木の幹との当接によって接地する一方 、導電要素を接地しないことにより、木を切りながら信号の伝送を可能にする。 導電要素を、更に、刃部材の残りの中に完全に収納してもよい。 近接信号発生手段、近接信号監視手段と作動手段が、装置の給電ケーブル等の 装置の外部に配置された別個のユニット内に設けられ、更に、別個のユニットが 、操作部と物体から近接信号監視手段と近接信号発生手段に又は近接信号監視手 段 と近接信号発生手段から操作部と物体に信号を伝達する伝達手段を備えることが 好都合である。 本発明は、更に、請求項２０乃至３５のいずれかに記載の装置を組込んだ手持 ち電動剪定工具に関する。 本発明は、更に、請求項２０乃至２９のいずれかに記載の又は請求項２１乃至 ２９のいずれかに従属する請求項３６に記載の装置を組込んだ手持ちチェーンソ ーに関する。 本発明は、更に、第１物体である測定プローブと第２物体である物体の表面部 の間の少なくとも１個の距離を測定するように、測定プローブと物体の表面部の 一方に所定の一定周波数を有する交番電圧を印加する工程と、物体の表面部から の満足に定義された距離に測定プローブを設置又は位置決めする工程と、測定プ ローブと物体の表面部の他方を介して交番電圧によって容量的に伝送される電流 の振幅の値を登録及び記憶する工程と、記憶された値を、測定プローブの物体の 表面部からの異なる距離に対応する新しい登録値と比較する工程と、この比較の 結果を異なる距離の値の尺度として使用する工程とを備える方法に関する。 ここで、本発明の原理は、物体からの距離を自動的に非常に正確に測定する方 法を提供して、中でも、物体に対する非常に正確な位置決め又は２点間距離の正 確な測定を可能にする。特に、その方法は、非常に小さい距離を非常に正確に測 定するのに有用である。２点間の非常に小さい距離は、プローブを２点間で移動 させて、２個の対応する値を互いに引くことによって測定され、又、プローブは 、測定すべき距離を挟む点とプローブの基準点の一致を指示する例えば、クロス ヘアー又はもっと正確な電子手段を有する。 本発明は、又、測定プローブ等と物体の表面部の間の少なくとも１個の距離を 測定するように、測定プローブと物体の表面部の一方に所定の一定周波数を有す る交番電圧を印加する印加手段と、物体の表面部からの満足に定義された距離に 測定プローブを設置又は位置決めする設置手段と、測定プローブと物体の表面部 の他方を介して交番電圧によって容量的に伝送される電流の振幅の値を登録及び 記憶する登録記憶手段と、記憶された値を、測定プローブの物体の表面部からの 異なる距離に対応する新しい登録値と比較する比較手段とを備える装置に関する 。 更に、本発明は、第１要素を第２要素に対して満足に定義された軌道に沿って 少なくとも１個のある点に設置又は位置決めするように、第１要素と第２要素の 一方に所定の一定周波数を有する交番電圧を印加する工程と、軌道に沿って少な くとも１個の満足に定義された位置に第１要素を設置又は位置決めする工程と、 第２要素を介して交番電圧によって容量的に伝送される電流の振幅の値を各位置 に対して登録及び記憶する工程と、記憶された値を、監視されている振幅の新し い値と比較しながら、軌道に沿って第１要素を移動させる工程と、関連する記憶 された値が新しい値と等しい時、軌道に沿う第１要素の移動を停止する工程とを 備える方法に関する。 ここで、本発明の原理は、中でも、要素、例えば、ロボット装置の工具を、工 具で加工すべき部品に対する１個以上の望ましい位置に設置又は位置決めする方 法を提供する。 最後に、本発明は、第１要素を第２要素に対して満足に定義された軌道に沿っ て少なくとも１個のある点に設置又は位置決めするように、第１要素と第２要素 の一方に所定の一定周波数を有する交番電圧を印加する印加手段と、軌道に沿っ て少なくとも１個の満足に定義された位置に第１要素を設置又は位置決めする設 置手段と、第２要素を介して交番電圧によって容量的に伝送される電流の振幅の 値を各位置に対して登録及び記憶する登録記憶手段と、第１要素を軌道に沿って 移動させながら、振幅の新しい値を監視する監視手段と、記憶された値を振幅の 新しい値と比較する比較手段と、関連する記憶された値が新しい値と等しい時、 軌道に沿う第１要素の移動を停止する停止手段とを備える装置に関する。 本発明にかかる方法と装置を、以下に、添付の図面に一例としてだけ示した実 施形態を参照して説明する。 図１は信号発生器の回路を線図的に表す。 図２は信号受信器の回路を線図的に表す。 図３は、手持ちチェーンソーへの装置の適用を略図的に示す。 図４は、本発明の一実施形態にかかる装置を組込んだ対人防護システムの主要 部品を線図的に表す。 図５は、手持ち剪定器に適用された本発明にかかる装置を線図的に表す。 図６は、手持ちドリル工具に適用された本発明にかかる装置を線図的に表す。 図７は、固定回転鋸に適用された本発明にかかる装置を線図的に表す。 図１、図２及び図３には、本発明にかかる装置の発生器及び受信器と、その装 置の手持ちチェーンソーへの適用が線図的に表されている。発生器は、保護すべ き物体、例えば、発生器に接続された電動工具（チェーンソー）３のハンドル２ を持つ人１に接続されている。受信器は、潜在的に危険な部分、例えば、チェー ンソー３のチェーン刃部材４に接続されている。描かれている状況では人１の頭 ５とチェーンソーの刃部材４の間の防護距離Ｓは、発生器によって発生されて人 １に伝導され刃部材４を介して受信器に伝達される信号が、例えば、工具への電 力を遮断したり、ブレーキをかけたり、動作部を駆動する電気モータへの電流の 方向を逆にする保護手段を作動させるのに必要な条件に従う時の距離である。 図１及び図２に対応する装置の実施形態において、信号は、保護すべき物体（ 例えば、人１）と動作部（例えば、刃部材４）の間を容量的に伝送される。発生 器は、例えば、１００ｋｈｚの信号を発生する。十分に強力な１００ｋｈｚの容 量的に伝送された信号が受信器により検出される時、保護手段が作動される。 図１において、１００ｋｈｚ信号は、０−３ボルトピークの可変振幅を有する １００ｋｈｚのサイナス（ｓｉｎｕｓ）信号を発生する信号発生器ＸＲ−２２０ ６によって発生される。その振幅は可変抵抗Ｒ３によって調整される。その信号 は、発生器ユニット全体が０−１２ボルトピークの振幅を有する１００ｋｈｚ信 号を供給するように、動作増幅器ＬＦ３５５によって増幅される。信号（ＯＵＴ ）は、信号を物体、例えば、工具のハンドル２に伝導させて人１に伝導させる信 号送信器として働く導体（ケーブル、板等）に接続されている。 図２の受信器において、物体と動作部の間の容量効果が利用されるように、入 力（ＩＮ）が動作部（例えば、刃部材４）の上の、動作部の中の又は動作部に接 続された導体に接続される。入力内の高域フィルタは、２個の抵抗と２個のコン デンサから成る。そのフィルタは、受信したどの５０Ｈｚ信号も減衰させるが、 １００ｋｈｚ信号を通過させる。しかしながら、通過する信号の振幅は、入力内 の受動フィルタと、物体（人１）と動作部（刃部材４）の間の容量との間の全フ ィルタ効果によって決定される。この容量が大きくなるにつれて（物体が動作部 により近接して近寄るとき容量は増大する）、通過する１００ｋｈｚ信号は増大 する。フィルタの後、信号は、受動高域フィルタと能動帯域フィルタＭＡＸ２７ ４の間のインピーダンス適合手段として機能する一方向増幅器を通過する。能動 帯域フィルタは、雑音（５０Ｈｚ雑音、機械雑音等）が確実に濾過される非常に 狭い帯域幅を有する第４次１００ｋｈｚフィルタである。その後、信号は極めて 選択的な信号音検出器ＸＲ２２１１によって検出され、検出された信号は２個の 可変抵抗Ｒ１０とＲ１１によって調整される。信号音検出器が所望の振幅を有す る１００ｋｈｚ信号を検出する時、その出力（信号検出出力）は、低（論理「０ 」）から高（論理「１」）に移行する。この信号（信号検出出力）は、例えば、 リレーやトライアックによって制御されるブレーキ機構等の保護手段を作動させ るのに使用される。 図４は、本発明の一実施形態にかかる装置を組込んだ対人防護システムの主要 部品を表す。人１は電動工具のハンドル２を持ち、又、ハンドルは、信号用の機 能発生器６に接続され、次に、機能発生器６は、その信号を符号化又は変調する ユニット７に接続されている。容量Ｃ１が人１の手とハンドル２の間に存在する 。容量Ｃ２が、人１と工具の動作部４の間に存在し、又、動作部４は復調器又は 信号音デコーダ８に接続され、次に、信号音デコーダ８は、例えば図２について 説明した制御回路を組込んだ制御ユニット９に接続されている。「Ｃ」で示す距 離は、検査信号が受信される検査距離である。距離Ｄは作業（即ち、許容）距離 であり、又、距離Ｓは防護（即ち、最小）距離である。制御ユニット９は、ブレ ーキ又は電力遮断部１１等の保護手段を制御する防護システム１０を制御する。 制御ユニット９は、又、警報及び自己試験回路１１ａを制御する。 図５は、手持ち剪定器に適用された本発明にかかる装置を線図的に表す。剪定 器１２は、電力線１３に伝導されると共に刃部材１４が受ける信号を発生する信 号発生器を組込んでいる。防護距離Ｓは、刃部材１４による電力線１３の損傷を 避けるために保護手段を作動させる必要のある条件と共に信号が受信される距離 を意味する。電力線のプラブ１３ａの拡大詳細図に示すように、電力線は、導体 ケーブル１５と１６の外に、信号発生器に接続されたダミーケーブル１７を組込 んでもよい。 信号発生器及び／又は信号受信器及び／又は保護手段用作動器を、工具１２と 電線１３の間に配置された別ユニットに、又は電線１３の中間点に、又は電線１ ３内の追加導線を介して工具に対する所要接続を有するプラグユニット１３ａに 組込んでもよい。これらの場合、装置を既存の工具に合わせて改修してもよい。 電線の追加の保護が得られるように、手持ち工具の電線を保護する防護システ ムは、電線の回りに配置された軽量で、柔軟で且つ強靭なケースに組込まれた部 品（例えば、上記のダミーケーブル１７に類似したダミーケーブル）を有しても よい。このようなケースを、それ自身、電線を保護するのに使用してもよい。 図６は、壁に埋込まれた電気ケーブルを保護するように、手持ちドリル工具に 適用された本発明にかかる装置を線図的に表す。本発明にかかる装置を組込んだ 手持ちドリル工具１８が、壁２２に埋込まれた電気ケーブル２１に接続されたプ ラグ部材２０に対して電線１９を介して接続されている。ドリル２３と電線１９ が装置の発生器と受信器に接続されている。防護距離Ｓは、ドリル２３による電 気ケーブル２１の損傷を避けるために保護手段を作動させる必要がある条件で信 号が受信される距離を意味する。 信号を建物内の電気系統に対して別に発生してもよく、この場合、工具は、受 信器と保護手段用作動手段だけを備え、又、受信器は夫々の建物内の別個の発生 器に応じて較正されている。全ての電動工具を単一の標準較正で使用できるよう に、全ての建物用の標準発生器を設けてもよい。 地中のケーブル及び導線ダクトを掘削から保護すると共に同様に較正されたド リル装置を保護するために、同様の装置を設けてもよい。 図７は、固定回転鋸に適用された本発明にかかる装置を線図的に表す。人１は 、信号発生器又はある固定電位、例えば、大地に接続された導体板２５上に立ち 、容量Ｃ３が板２５と人１の間に存在する。回転鋸刃２６が、信号受信器と保護 手 段用作動手段に接続されている。防護距離Ｓは、回転鋸刃２６による手１ａの損 傷を避けるために保護手段を作動させる必要のある条件で信号が受信される距離 を意味する。装置は、人１と板２５の間の直接の接触の欠如が、信号が中間点で 容量的に伝送されているかもしれないと受取る。当然、防護システムの正確な機 能を損なわずに、手１ａを保護手袋等で覆ってもよい。 本発明にかかる方法と装置の適用は多数あり、且つ、非常に多様である。一つ の非常に有用な適用は、第１物体の第２物体に対する満足に定義された軌道に沿 って第１物体を第２物体からある距離をおいて正確に位置決めすることである。 本発明にかかる信号発生器に接続された第１物体は、軌道に沿う１個以上の位置 に配置され、第１物体は軌道に沿って移動している時にこの位置において停止す ることが望ましい。本発明にかかる信号受信器に接続された第２物体によって受 信された信号の関連パラメータが記録される。その後、記録された値は、第１物 体が軌道に沿って移動するにつれて伝送される信号の対応パラメータとの比較に 使用され、記録された値が新しい変動値に等しい時、第１物体が停止させられる 。 この装置の非常に有用な適用は、ロボット部品の全部又は一部が第１部品であ り、ロボットと相互作用する部材が第２物体である組立ライン又は他の状況での ロボットの使用である。 本発明にかかる方法と装置の別の非常に有用な適用は、第１物体であるプロー ブ等と第２物体である物体の表面部の距離の測定であって、この時、物体の多数 の相対位置において受信される信号の関連パラメータの値用のデータベースをコ ンパイルし、又、データベースは、例えば、座標、方位等の対応する少なくとも 適当な空間値を含むことが好ましい。これにより、測定すべき距離は、データベ ースに記憶された値に対して測定すべき実際の位置のための信号（及び好ましく はその対応空間値）の関連パラメータを補間又は評価することによって、到達さ れる。当然、プローブの２個の位置の間の距離がこのように測定されることによ り、２点間の直線（又は曲線）距離を本発明にかかる方法と装置によって測定で きる。 得られる感度が極めて高いので、極端に小さい距離も本発明の方法と装置によ っ て非常に正確に測定される。 本発明にかかる方法と装置を例えば、剪定器等の手持ち造園電動工具に適用す る時、防護信号が人から、例えば生垣を介して工具の刃部材に及びその逆にも容 易に容量的に伝送されることが発明者によって決定された。これは、保護動作の 望ましくない作動を伴うかもしれない。 生垣、茂み、木は、勿論、接地されて、大地側と同じ電位を有するから、受信 器／送信器（即ち、高温端）へ／から信号を伝送できないから、この問題は、例 えば、受信器及び／又は送信器の大地側（即ち、低温側）を接地することによっ て解決される。 大地側の接地は、例えば、機械に接続された接地ロッド、例えば、接地ロッド 又は金属板を有する特殊ケーブルドラムからの接地又は幹線からの中性線等のい くつかの方法で実施できる。電動機械における好ましい解決は、位相と中性点の 間の容量性電位を採用することである。 特殊な作業条件下では、防護システムが小さい圧力（ばね付勢遮断器）によっ て一時的に遮断される。このような場合、遮断が、例えば、防護システムが非作 動であることを作業者に警告する可聴警報を作動させることが予想される。警報 を、防護距離が接地又はシステムの誤動作により減少した場合にも使用してもよ い。 防護手段の別の偶然の又は故意でない作動が、実行すべき作業の通常の成行き において、危険な機械部分が作業者に当接または近接した機械部分と電気的に接 続された状況で起きる。この問題は、機械の危険部分を作業者が通常接近する機 械の第２部分から離隔するか、又は、代りに、機械の第２部分を作業者から離隔 することによって、解決される。同時に、機械の第２部分に通常接続される接地 接続を、機械の第２部分が高周波信号に関してはほんの部分的にしか接地されな いように修正してもよい。これにより、信号が機械の第２部分を介して機械の危 険部分に故意でなしに容量的に伝送されることが避けられる一方、作業者が防護 信号に対して全く接地されていないことが避けられる。 対応する問題が、ある状況下で当接又は近接により信号を伝導することにより 、 故意でなしに保護手段を作動させる動物を機械的に処理する時に生じる。従って 、この問題は動物の部分的又は全体的な接地によって解決される。 多くの状況において、防護距離が所定の状況に対してできるだけ一定であるよ うに、作業者／危険部分によって伝送される信号の強度は一定であるべきである 。これは、例えば、発生器と物体（例えば、作業者）の間の容量の大きさに拘わ らず、発生器が物体に一定信号強度を供給することにより、達成される。代りに 、上記容量の変動は、例えば、発生器と物体（作業者）の間に比較的大きな距離 を前もって設けることにより、最小化される。これにより、信号がハンドルを介 して伝送される時に作業者が手袋を使用できる。固定機械に関しては、例えば、 ワイヤによって機械に接続されたブラケットやアームバンド又は電池動力送信器 を備えるアームバンドで形成される安定した接続が得られる。 ２個のハンドルを有する手持ち機械に関しては、前方ハンドルが防護距離内に 配置されて、保護手段を故意でなしに作動させるかも知れない。この問題は、前 方ハンドルを容量的に接地することによって解決される。この設計は、較正及び 一方のハンドルが解放又は手から弾き出されたならば、保護手段を作動するのに 使用される。 ある問題が、例えば、刃の縁部又は平坦部が作業者に接近するかに依存するチ ェーンソーの防護距離のより小さい変動から生じる。これらの問題は、刃から離 隔していると共に受信器又は送信器に接続された小さい金属部分を埋込むことに より、最小化される。代りに、距離を測定するのに別の基準、例えば、時間ファ クターが使用される。 明細書及び請求の範囲に記載された本発明は、当業者には明らかな多数の適用 と広い範囲を有する。広範囲な適用の別の例として、送信器を一般のピストルに 組込み、受信器を例えば、警察官に取付ける。ピストルがある範囲内にある時、 警報が警察官に与えられるだろう。信号内の異なるコードが、ピストルの型式、 警察用ピストルかそうでないか等を指示する。電池への依存を避けるために、ピ ストル送信器は、外方源から影響を受ける受動部品を備えるか、又は、電位が外 方源から受信器に誘導的に供給される。ピストルが、又、伝送される信号に影響 を及ぼしてもよい。 最後に、述べるべき別の有用な適用は、例えば、建物や他の設備における電流 の通じている電線によって引起こされる危害から人を保護することである。防護 信号が、電流の通じている電線を備える電気設備に供給される。電流の通じてい る電線に接触又は殆ど接触することによって、信号は人を介して大地に迂回させ られる。この変化が、検出されて、警報又は電流の遮断を作動させるだろう。本 システムの利点は、位相及び中性点に同時に接触した時の危害から人を保護して 、人を貫通する短絡による電気処刑を避けることできることである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．互いに相対的に移動する第１物体と第２物体の間の距離を検知すると共に、 その距離が零を含む値に到達した時に所定動作を作動させる又は助長する方法に おいて、 第１物体と第２物体の間、第１物体と第３物体の間、第２物体と第３物体の間 又は第３物体と第４物体の間に信号を発生する工程と、第１物体と第２物体が互 いに相対的に移動している間のその信号の変動を検知するためにその信号を監視 する工程と、その信号が所定状態に到達した時に上記所定動作を作動させる工程 とを備える方法。 ２．人体の一部や電気ケーブル等の物体を手持ち電動工具、固定加工機械、掘削 機等の機器の動作部の作用から保護するように、近接信号が送信器と受信器の間 で伝送され、又、物体と動作部の各々が送信器と受信器の夫々の一方の一部を構 成し、更に、動作部と物体の間の大略最短の距離である防護距離が十分に小さい 値である時に物体を動作部の作用から保護する保護作業が作動させられるように 、近接信号が伝送及び受信される請求項１に記載の方法。 ３．保護作業が、動作部の作用の少なくとも一部に動力を供給するエネルギーを 遮断する作業と、動作部の作用の少なくとも一部にブレーキをかける作業と、動 作部の作用の少なくとも一部を修正する作業と、動作部又は物体又は動作部と物 体の両方を所定方向に移動させる作業と、遮断手段を動作部又は物体又は動作部 と物体の両方に対する所定位置に移動させる作業と、物体に対する動作部の作用 の効果を改善する手段を作動させる作業と、可聴及び／又は可視及び／又は触知 警報を発生する作業の内の少なくとも１個の作業から成る請求項２に記載の方法 。 ４．受信された近接信号の強度が動作部と物体の間の大略最短の距離を示す請求 項２又は３に記載の方法。 ５．近接信号の大略規則的な振動の周波数が動作部と物体の間の大略最短の距離 を示す請求項２又は３に記載の方法。 ６．伝送される近接信号が、受信器によって受信された無関係の信号と近接信号 を識別するコードを含む請求項２乃至５のいずれかに記載の方法。 ７．近接信号が容量的に伝送される請求項２乃至６のいずれかに記載の方法。 ８．近接信号が電磁的に伝送される請求項２乃至６のいずれかに記載の方法。 ９．伝送される近接信号が無線周波数信号である請求項２乃至６のいずれかに記 載の方法。 １０．動作部と物体の一方に交番電圧を印加する工程と、基準閾値電圧振幅を、 動作部と物体の他方を介して交番電圧によって容量的に伝送された何らかの電流 の電圧振幅と比較する工程と、電圧振幅のいずれかが基準閾値電圧振幅より大き い場合に保護作業を作動させる工程とを備える請求項７に記載の方法。 １１．近接信号が所定検査強度を越える強度で受信されており及び／又は保護作 業の自動検査ルーチンが保護作業が適当に機能し得ることを示している場合にの み、動作部の作用が開始される請求項２乃至１０のいずれかに記載の方法。 １２．受信された近接信号の強度が所定検査強度より下に減少する場合に、１個 以上の保護作業が作動させられる請求項２乃至１１のいずれかに記載の方法。 １３．第２信号が送信器によって伝送される一方、第２信号が受信器によって受 信されず及び／又は保護作業の自動検査ルーチンが保護作業が適当に機能し得な いことを示している場合には、動作部の作用を開始せず、又、もし動作部の作用 を既に開始しているならば、動作部の作用を遮断する請求項２乃至１２のいずれ かに記載の方法。 １４．交番電圧が所定の一定周波数を有し、又、振幅の比較が上記一定周波数に 大略制限される請求項１０乃至１３のいずれかに記載の方法。 １５．振幅の比較前に、電流をフィルターに通して、所定周波数と異なる周波数 を有する交流成分を減衰する請求項１０又は１４に記載の方法。 １６．電圧ピークの符号化シーケンスを交番電圧に重ね合わせる工程と、符号化 シーケンスを認識するために交番電圧を監視する工程と、上記認識を保護作業の 作動を可能にする必要条件として利用する工程とを更に備える請求項１０、１４ 又は１５に記載の方法。 １７．動作部が電動剪定工具の刃部である一方、物体が電動剪定工具を電源に接 続する電線である請求項２乃至１６のいずれかに記載の方法。 １８．電線が、電源からの電力を供給する導線の外に、近接信号を伝送又は受信 するためだけの導線を備える請求項１７に記載の方法。 １９．物体が、建築物の壁又は大地に埋込まれた電気ケーブル又は金属管等の導 体である請求項２乃至１５のいずれかに記載の方法。 ２０．互いに相対的に移動する第１物体と第２物体の間の距離を検知すると共に 、その距離が零を含む値に到達した時に所定動作を作動させる又は助長する装置 において、 第１物体と第２物体の間、第１物体と第３物体の間、第２物体と第３物体の間 又は第３物体と第４物体の間に信号を発生する信号発生手段と、第１物体と第２ 物体が互いに相対的に移動している間のその信号の変動を検知するためにその信 号を監視する信号監視手段と、その信号が所定状態に到達した時に上記所定動作 を作動させる又は助長する作動又は助長手段とを備える装置。 ２１．人体の一部等の物体を手持ち電動工具、固定加工機械、掘削機等の機器の 動作部の作用から保護するように、近接信号が送信器と受信器の間で伝送され、 又、近接信号を発生する近接信号発生手段と、上記信号を伝送する信号送信手段 とを備え、更に、物体と動作部の一方は、信号送信手段と、近接信号を受信する 近接信号受信手段の一部を構成する一方、物体と動作部の他方は、近接信号受信 手段と、物体を動作部の作用から保護する保護手段と、近接信号の所定の可能状 態を認識するように、受信された近接信号を連続的に監視する近接信号監視手段 と、上記可能状態が近接信号監視手段によって認識される時、保護手段を作動さ せる作動手段の一部を構成する請求項２０に記載の装置。 ２２．保護手段が、動作部への給電の少なくとも一部を切断する切断手段と、動 作部の作用の少なくとも一部にブレーキをかけるブレーキ手段と、動作部の作用 を修正する修正手段と、動作部又は物体又は動作部と物体の両方を所定方向に移 動させる移動手段と、動作部又は物体又は動作部と物体の両方に対する所定位置 に移動させられる遮断手段と、物体に対する動作部の作用の効果を改善する改善 する改善手段と、可聴及び／又は可視及び／又は触知警報を発する警告手段の内 の少なくとも１個の手段から成る請求項２１に記載の装置。 ２３．近接信号発生手段が、動作部と物体の一方に交番電圧を印加する電圧印加 手段を備え、又、近接信号監視手段が、基準閾値電圧振幅を、動作部と物体の他 方を介して交番電圧によって容量的に伝送された何らかの電流の電圧振幅と比較 する比較手段を備え、更に、作動手段が、電圧振幅のいずれかが基準閾値電圧振 幅より大きい場合に保護手段を作動させる手段を備える請求項２１又は２２に記 載の装置。 ２４．交番電圧が所定の一定周波数を有し、又、振幅の比較が上記一定周波数に 大略制限される請求項２３に記載の装置。 ２５．近接信号監視手段が、振幅の比較前に、電流をフィルターに通して、所定 の一定周波数と異なる周波数を有する交流成分を減衰するフィルター手段を備え る請求項２４に記載の装置。 ２６．近接信号発生手段が、更に、電圧ピークの符号化シーケンスを交番電圧に 重ね合わせる符号化手段を備え、又、近接信号監視手段が、更に、符号化シーケ ンスを認識しようとする認識手段と、符号化シーケンスが認識されている限り、 作動手段を使用可能にする可能手段とを備える請求項２３乃至２５のいずれかに 記載の装置。 ２７．所定の一定周波数が１０ｈｚ−２００ｋｈｚの範囲にある請求項２４又は ２５に記載の装置。 ２８．所定の一定周波数が１−１５０ｋｈｚの範囲にある請求項２４又は２５に 記載の装置。 ２９．所定の一定周波数が１０−１００ｋｈｚの範囲にある請求項２４又は２５ に記載の装置。 ３０．導電性刃部材と、刃部材を運転する電気モータと、電気モータを電源に接 続する電力ケーブルとを備える手持ち電動剪定工具に組込まれ、又、電力ケーブ ルの導線の１本以上に接続されて、その導線に一定周波数交番電圧を印加する印 加手段と、刃部材を近接信号監視手段と連結する導線と、近接信号監視手段を作 動手段と連結する導線とを備える請求項２１乃至２９のいずれかに記載の装置。 ３１．電気モータへの給電の遮断スイッチを更に備え、又、遮断スイッチは作動 手段と電気的に接続された請求項３０に記載の装置。 ３２．刃部材の切削作用にブレーキをかけるブレーキ手段を更に備え、又、ブレ ーキ手段は作動手段と電気的に接続された請求項３０又は３１に記載の装置。 ３３．電力ケーブルは、剪定工具に近接したその長さの大半に少なくとも沿って 、電力導線の外にダミー導線を備え、又、印加手段は、ダミー導線に一定周波数 交番電圧を印加するように、ダミー導線に接続された請求項３０乃至３２のいず れかに記載の装置。 ３４．刃部材が、刃部材の長さの少なくとも一部に沿って延在すると共に刃部材 その一部から電気的に絶縁された導電要素を備え、又、導電要素は近接信号監視 手段に電気的に接続されていると共に、刃部材の残りは近接信号監視手段から電 気的に絶縁された請求項３０乃至３３のいずれかに記載の装置。 ３５．導電要素が刃部材の残りの中に完全に収納された請求項３４に記載の装置 。 ３６．近接信号発生手段、近接信号監視手段と作動手段が、装置の給電ケーブル 等の装置の外部に配置された別個のユニット内に設けられ、更に、別個のユニッ トが、操作部と物体から近接信号監視手段と近接信号発生手段に又は近接信号監 視手段と近接信号発生手段から操作部と物体に信号を伝達する伝達手段を備える 請求項２１乃至３５のいずれかに記載の装置。 ３７．請求項２０乃至３５のいずれかに記載の装置を組込んだ手持ち電動剪定工 具。 ３８．請求項２０乃至２９のいずれかに記載の又は請求項２１乃至２９のいずれ かに従属する請求項３６に記載の装置を組込んだ手持ちチェーンソー。 ３９．測定プローブ等と物体の表面部の間の少なくとも１個の距離を測定するよ うに、測定プローブと物体の表面部の一方に所定の一定周波数を有する交番電圧 を印加する工程と、物体の表面部からの満足に定義された距離に測定プローブを 設置又は位置決めする工程と、測定プローブと物体の表面部の他方を介して交番 電圧によって容量的に伝送される電流の振幅の値を登録及び記憶する工程と、記 憶された値を、測定プローブの物体の表面部からの異なる距離に対応する新しい 登録値と比較する工程と、この比較の結果を異なる距離の値の尺度として使用す る工程とを備える請求項１に記載の方法。 ４０．測定プローブ等と物体の表面部の間の少なくとも１個の距離を測定するよ うに、測定プローブと物体の表面部の一方に所定の一定周波数を有する交番電圧 を印加する印加手段と、物体の表面部からの満足に定義された距離に測定プロー ブを設置又は位置決めする設置手段と、測定プローブと物体の表面部の他方を介 して交番電圧によって容量的に伝送される電流の振幅の値を登録及び記憶する登 録記憶手段と、記憶された値を、測定プローブの物体の表面部からの異なる距離 に対応する新しい登録値と比較する比較手段とを備える請求項２０に記載の装置 。 ４１．第１要素を第２要素に対して満足に定義された軌道に沿って少なくとも１ 個のある点に設置又は位置決めするように、第１要素と第２要素の一方に所定の 一定周波数を有する交番電圧を印加する工程と、軌道に沿って少なくとも１個の 満足に定義された位置に第１要素を設置又は位置決めする工程と、第２要素を介 して交番電圧によって容量的に伝送される電流の振幅の値を各位置に対して登録 及び記憶する工程と、記憶された値を、監視されている振幅の新しい値と比較し ながら、軌道に沿って第１要素を移動させる工程と、関連する記憶された値が新 しい値と等しい時、軌道に沿う第１要素の移動を停止する工程とを備える請求項 １に記載の方法。 ４２．第１要素を第２要素に対して満足に定義された軌道に沿って少なくとも１ 個のある点に設置又は位置決めするように、第１要素と第２要素の一方に所定の 一定周波数を有する交番電圧を印加する印加手段と、軌道に沿って少なくとも１ 個の満足に定義された位置に第１要素を設置又は位置決めする設置手段と、第２ 要素を介して交番電圧によって容量的に伝送される電流の振幅の値を各位置に対 して登録及び記憶する登録記憶手段と、第１要素を軌道に沿って移動させながら 、振幅の新しい値を監視する監視手段と、記憶された値を振幅の新しい値と比較 する比較手段と、関連する記憶された値が新しい値と等しい時、軌道に沿う第１ 要素の移動を停止する停止手段とを備える請求項２０に記載の装置。