JP2017531182A - 静電容量センサ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象物の接近を平面的に検出するための静電容量センサに関する。
発明の利点
独立請求項に記載の特徴を有する本発明に係る静電容量センサは、頑強な構造において優れている。このことによる利点は、こうすることによって機械部品に関して、特にメカトロニクスシステム又は取扱操作装置に関して、特にリニア軸に関して、ロボットに関して、搬送システムに関して、又は、ロボットのグリッパに関して、迅速且つ確実に監視することが可能な大型の剛性の静電容量センサを製造することが可能となることである。本発明に係る静電容量センサはさらに、取り付けられた静電容量センサを簡単に交換することが可能であるという利点を有する。さらには、取り外した状態において簡単なモジュールテストが可能である。
本発明の複数の実施例を複数の図面に基づいて図示し、以下の記載においてより詳細に説明する。
以下では、対象物の接近を平面的に検出するための静電容量センサについて説明され、静電容量センサは、曲げ剛性体及び/又は捩り剛性体に形成されている。静電容量センサは、好ましくは回路担体及び/又はスペーサ要素及び/又は支持体を含む。この場合、回路担体は、曲げ剛性体及び/又は捩り剛性体に形成されている、及び/又は、スペーサ要素は、曲げ剛性体及び/又は捩り剛性体に形成されている、及び/又は、支持体は、曲げ剛性体及び/又は捩り剛性体に形成されている。回路担体は、好ましくは基板(ボード)として形成されており、静電容量センサの導電面の電気的コンタクトのために使用される。スペーサ要素は、導電面と回路担体との間に配置されている。支持体は、静電容量センサを機械部品に、特に産業用ロボットの機械部品に結合させるために構成されている。
少なくとも1つの静電容量Cijに関して、以下の式:
|(Cij−Cij0)/Cij0|>Tstat;
Cij:静電容量の実際の測定値;
Cij0:開始時に保存された測定値;
Tstat:適用可能な閾値(単位:%);
が当てはまる場合には、接近が検出される。
すなわち、静電容量の少なくとも1つの測定値Cijが、その開始値からTstatよりも大きく相違すると、接近が検出される。なお、Tstatの典型的な値範囲は、10%乃至50%である。
少なくとも1つの静電容量Cijに関して、以下の式:
d(Cij/Cij0)/dt>Tdyn;
dt:観察期間
Tdyn:適用可能な閾値(単位:%/秒)
が当てはまる場合には、接近が検出される。
すなわち、任意の期間dtにおける静電容量の少なくとも1つの測定値Cijが、(Tdyn×dt)よりも大きい変化を有すると、接近が検出される。なお、dtの典型的な値範囲は0.1秒乃至1秒であり、Tdynの典型的な値範囲は10%/秒乃至100%/秒である。Tdyn及びTstatの値は、システムアプリケーションにおいて規定される。
Claims (15)
- 対象物(50)の接近を平面的に検出するための静電容量センサにおいて、
前記静電容量センサは、曲げ剛性体及び/又は捩り剛性体に形成されている、
ことを特徴とする静電容量センサ。 - 前記静電容量センサは、少なくとも2つの導電面(12)を有し、前記少なくとも2つの導電面(12)は、相互に横方向に離間して配置されており、特に隣り合っており、且つ、相互に絶縁されており、
前記少なくとも2つの導電面(12)は、対象物(50)の接近時に静電容量の値が変化するように1つの電気容量を形成する、
請求項1に記載の静電容量センサ。 - 前記静電容量センサは、回路担体(14)を有し、
前記回路担体(14)は、曲げ剛性体及び/又は捩り剛性体に形成されている、
請求項1又は2に記載の静電容量センサ。 - 前記回路担体(14)は、導体路(22)を有する基板として形成されており、
前記回路担体(14)は、前記導電面(12)を電気素子とコンタクトさせる、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 前記静電容量センサは、スペーサ要素(18)を有し、
前記スペーサ要素(18)は、曲げ剛性体及び/又は捩り剛性体に形成されている、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 前記スペーサ要素(18)は、前記導電面(12)と前記回路担体(14)との間に配置されている、
請求項4のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 前記導電面(12)は、導電性の接続部を介して前記スペーサ要素(18)を貫通して前記回路担体(14)とコンタクトさせられている、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 前記静電容量センサは、支持体(42)を有し、
前記支持体(42)は、曲げ剛性体及び/又は捩り剛性体に形成されている、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 前記支持体(42)は、前記静電容量センサが当該支持体(42)を介して機械部品(40)に接続可能となるように構成されている、
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 前記静電容量センサは、別の回路担体(16)を有し、
前記別の回路担体(16)は、基板又はフィルムとして形成されており、
前記導電面(12)は、前記別の回路担体(16)の上に配置されている、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 前記静電容量センサは、当該静電容量センサを封止することによって、及び/又は、当該静電容量センサを発泡充填することによって、及び/又は、当該静電容量センサをゲルに埋め込むことによって初めて曲げ剛性体及び/又は捩り剛性体になっている、
請求項1乃至10のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 前記静電容量センサは、少なくとも2つの相異なる層の複合体からなり、但し、各層自体は曲げ可能であり、前記静電容量センサは、前記2つの相異なる層を結合することによって初めて曲げ剛性体及び/又は捩り剛性体になっており、
前記層は、特に回路担体及び/又はスペーサ要素及び/又は支持体及び/又は別の回路担体である、
請求項1乃至11のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 前記導電面(12)のうちの少なくとも2つは、0°乃至135°の間の角度で、好ましくは45°乃至90°の間の角度で相互に傾斜させられている、
請求項1乃至12のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 前記静電容量センサは、少なくとも3つの導電面(12)、好ましくは4つの導電面(12)を有し、これらの導電面(12)は、少なくとも2つの電気容量を形成するように接続されており、
前記導電面(12)は、前記2つの電気容量の、電気力線(48)によって形成される検出範囲同士が少なくとも部分的に重畳するように配置されている、
請求項1乃至13のいずれか一項に記載の静電容量センサ。 - 請求項1乃至14のいずれか一項に記載の静電容量センサを複数有する機械部品(40)、特に産業用ロボットの機械部品(40)において、
前記静電容量センサは、前記機械部品(40)の周囲空間を対象物(50)の接近に関して監視可能となるように、前記機械部品(40)の外側表面を全面的に被覆している、
ことを特徴とする機械部品(40)。
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