JP2019009118A - 近接センサ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、物体の近接を検出するための近接センサに関する。
【解決手段】該近接センサは、感知素子（１１）と、検出回路（６５）と、ハウジング（５）とを備え、感知素子（１１）は、ハウジング（５）の前方部分（２１）に配置されて、前方部分（２１）を通って物体と相互作用するように適合され、検出回路は、感知素子（１１）から検出信号を受信するために、感知素子（１１）と相互接続され、検出回路（６５）は、少なくともハウジング（５）の中間部分（２２）を通って延伸する回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）に設けられる。近接センサのその長さの伸張に沿ったより良好な柔軟性を可能にするために、本発明は、ハウジング（５）がハウジング（５）の後端（５６）から前端（５５）に向かって長手方向（２７）において連続して配置された複数のセグメント（４１、４２、４３、４４）を備えることを目的とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、物体の近接を検出するための近接センサに関する。センサは、感知素子と、検出回路と、ハウジングとを備える。感知素子は、ハウジングの前方部分に配置されて、前方部分を介して物体と相互作用するように適合される。検出回路は、感知素子から検出信号を受信するために、感知素子と相互接続される。検出回路は、少なくともハウジングの中間部分を通って延伸する回路基板に設けられる。

この種類のセンサは、特許文献１から同一の出願人に知られている。典型的には、このようなセンサは、センサの前方部分の幅及び高さ寸法よりかなり大きい長さを有する。この種のハウジングの形状は、良好な品質の測定信号が提供されることができるように、感知素子の後ろに検出回路を収容する必要がある。しかし、主に、前方部分は、物体の有無の検出のための有効な領域として有用である。結果として、センサは、前方部分が物体に面しているセンサの機能的な位置を保証するために、センサがその一直線の長手方向の伸張に沿って物体の方を向くように、位置付けられなければならない。

しかし、多くの場合、物体の後ろにおけるセンサの長さの伸張のより柔軟な取り扱いを可能にするために、ある程度の自由度が望ましい。簡単な例は、物体の後ろに僅かな空間しかなく、その空間に対してセンサが長すぎる場合である。また、より新しい用途の観点から、センサの長さの伸張のより高い順応性が有益である。これらには、例えば、センサが連続的に移動させられ、また外力に晒され得るロボット用途におけるセンサの使用が含まれる。しかし、センサの長さ方向に沿った高い剛性は、その検出信頼性を大きく損なうこのような外部移動の間に、センサの前方部分の目標領域に対する正確な位置付けを妨げるだけでなく、特にセンサの強制的に作動された屈曲の間に、センサに損傷を与える危険性がある。

欧州特許出願公開第２，７２５，７１５号明細書

本発明の目的は、上記欠点の少なくとも１つを改善し、その長さの伸張に沿って高い柔軟性を有するように最初に対処された近接センサを提供することである。別の目的は、有害な外部影響に対するこのようなセンサの良好な保護を提供して、この結果、特にセンサの屈曲の間及び屈曲の後の信頼のあるセンサ動作を可能にすることである。

これらの目的の少なくとも１つは、請求項１に記載の近接センサによって得られる。従属請求項は、好ましい実施形態を画定する。

一方で、本発明は、ハウジングが、ハウジングの後端から前端に向かって長手方向において連続して配置された複数のセグメントを備えることを目的とする。これらのセグメントの隣接するセグメントは、長手方向に対して横断して延伸するそれぞれの回動軸線を介して互いに連結されて、ハウジングは、これらの回動軸線の各々の周りで屈曲可能である。前方部分及び中間部分はそれぞれ、これらのセグメントのうちの少なくとも１つを備える。一方、回路基板は、長手方向に対して横断して延伸する少なくとも１つの屈曲可能な部分を備える。屈曲可能な部分は、隣接するセグメントの内側に設けられる。このようにして、センサの柔軟性が長手方向においてその長さの伸張に沿って高められることができ、この結果、特にその伸張する長手方向におけるセンサの屈曲を可能にする。

回動軸線は、好ましくは、隣接するセグメント間において回転接続部によって提供される。回転接続部は、好ましくは、ハウジングの対向する横側壁に設けられる。特に、回転接続部は、好ましくは、隣接するセグメントの連動端部に設けられる。隣接するセグメントの連動端部は、好ましくは、セグメントのそれぞれの２つの横側部によって提供される。一方のセグメントの横側部は、好ましくは、ハウジングの長手方向において他方のセグメントの横側部と重なり合う。好ましくは、一方のセグメントの横側部は、回転接続部の位置において他方のセグメントの横側部を囲む。この結果、隣接するセグメントのそれぞれの端部における横側部は、好ましくは、ハウジングの長手方向における横側壁の一部を共に構成する。重なり合う横側部において、隣接するセグメントは、好ましくは、回動軸線に対して相互の回転を可能にするスナップ嵌めを介して接合される。

好ましくは、回転接続部は、隣接するセグメントのうちの１つに設けられた凹部を備える。より好ましくは、凹部は、隣接するセグメントの一方の端部において横側部の両方に設けられ、隣接するセグメントの一方の端部は、隣接するセグメントの他方の端部において横側部で重なり合う。凹部は、好ましくは円形である。好ましくは、凹部の形態に嵌合する突起部が、隣接するセグメントの他方に設けられる。より好ましくは、突起部は、隣接するセグメントの他方の端部の横側部の両方に設けられる。このようにして、好ましくは、回動軸線の周りの隣接するセグメントの回転が行われることができる、凹部と形態嵌合する突起部との間における確動係合（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）が提供される。

好ましくは、ハウジングの中間部分は、少なくとも２つのセグメントを備える。このようにして、センサの良好な柔軟性が、多くの用途のために最も望ましいセンサの長さを伸張する中間領域において提供されることができる。この目的のために、中間部分における全てのセグメントは、好ましくは、長手方向において実質的に同じ長さを有する。好ましくは、ハウジングの前方部分に備えられる少なくとも１つのセグメントは、中間部分に備えられる少なくとも１つのセグメントより長手方向において長い。前方部分におけるより長いセグメントは、好ましくは感知素子を含む。このようにして、感知素子のために充分な空間が設けられることができる。これは、信頼性のある検出結果を得るために望ましい、センサの前方部分の内側の感知素子の正確で不変の位置決めを可能にする。好ましい構成によれば、ハウジングの前方部分は、感知素子が配置される１つのセグメントのみを備える。

好ましくは、前方部分は、ハウジングの前端において前壁を備える。感知素子は、好ましくは、前方部分の内側の前壁に隣接する。好ましくは、近接センサは、伝送ケーブルを更に備える。伝送ケーブルは、好ましくは、ハウジングの内側の検出回路に接続され、ハウジングの後壁を通る。後壁は、好ましくは前壁に対向する。後壁は、好ましくは、ハウジングの後方部分に設けられる。後方部分は、好ましくは、少なくとも１つのセグメントを備える。好ましくは、伝送ケーブルは、ハウジングの後方部分における検出回路に接続される。好ましくは、後方部分の少なくとも１つのセグメントの長さは、ハウジングの中間部分における少なくとも１つのセグメントの長さに実質的に対応する。好ましい構成によれば、ハウジングの後方部分は、１つのセグメントのみを備える。

好ましい実施形態によれば、ハウジングは、長手方向において最大１００ｍｍの全長を有する。この実施形態においては、長手方向に垂直なハウジングの好ましい幅又は直径は、最大５０ｍｍである。好ましくは、セグメントは剛性材料から形成される。剛性材料は、好ましくはプラスチック材料を含み、また、セラミック材料及び金属材料の少なくとも１つが、特にプラスチック材料に加えて、又はセグメントの主材料として考えられる。

好ましくは、セグメントは実質的に長方形の断面を有する。好ましくは、ハウジングの長手方向における全セグメントのうちの最小長さを有する最小セグメントの幅は、長手方向に垂直な横方向における最小セグメントの高さより大きく、最小セグメントの幅において、少なくとも１つの回動軸線が設けられる。

同様に、ハウジングの断面は、好ましくは実質的に長方形である。好ましくは、長手方向におけるハウジングの全長は、ハウジングの幅及び高さより大きい。このようにして、多くの用途に充分なセンサの良好な柔軟性が提供されることができる。好ましい構成によれば、ハウジングは、少なくとも４つのセグメントと、各２つの隣接するセグメントを連結する少なくとも３つの回動軸線とを備える。この構成は、センサの良好な屈曲特性を提供することを見出し、同時に、センサの簡単な取り扱いを可能にする。

別の好ましい構成によれば、セグメントは、実質的に円形の断面を有する。同様に、ハウジングの断面も、好ましくは実質的に円形である。センサの円形の断面は、センサの設置及び／又は取り扱いが実質的に円筒の形状を必要とする用途には望ましい。

好ましくは、回動軸線は、共通の仮想面に配置される。このようにして、均質な屈曲特性がハウジングの長手方向において提供されることができる。同じ目的のために、回動軸線は、好ましくは、互いから実質的に等距離に離間される。このようにして、センサの屈曲特性は最適化されることができる。

好ましくは、回路基板は、柔軟性のプラスチック基板から形成される。柔軟性のプラスチック基板は、好ましくは、ポリイミド、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、及びポリエステルのうちの少なくとも１つを含む。検出回路は、好ましくは、印刷、特にスクリーン印刷によって、及び／又はフォトリソグラフィーによって回路基板に設けられる。

好ましくは、回路基板は、ハウジングの対向する縦側壁から離間される。縦側壁は、好ましくは、少なくとも１つの回動軸線の上下に設けられる。このようにして、ハウジングの屈曲の間の縦側壁との相互作用に起因する検出回路の損傷を防止することができる。回路基板の縦側壁からの間隔は、好ましくは少なくとも２ｍｍ、より好ましくは少なくとも５ｍｍである。好ましくは、回路基板と対向する縦側壁との間において保護層が設けられる。このようにして、有害な外部影響からの検出回路の保護が更に改善されることができる。保護層は、好ましくは、回路基板を取り囲む成形材料によって提供される。成形材料は、好ましくは有機材料、より好ましくはポリマー、特にポリウレタン（ＰＵＲ）から形成される。

好ましくは、ハウジングは、連続して配置されたセグメントを取り囲む外部カバーを備える。外部カバーは、好ましくは、成形材料によって提供される。ハウジングの外部カバーの成形材料は、好ましくは、ハウジングの内側の回路基板の保護層の成形材料とは異なる材料から選択される。このようにして、付加的な材料特性が、ハウジングの内側の検出回路の高度な保護の主な原因となるように、有利に組み合わされることができる。外部カバーの成形材料の好ましい材料は、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）である。

ハウジングの前方部分及び前方部分の内側に位置する感知素子は、好ましくは、感知素子が前方部分を通って物体と相互作用するように適合されるように構成される。第１の好ましい構成によれば、感知素子は、少なくとも前方部分の前壁を通って物体と相互作用するように適合される。第２の好ましい構成によれば、感知素子は、少なくとも前方部分の、ハウジングの長手方向において延伸する側壁を通って物体と相互作用するように適合される。特に、感知素子は、好ましくは、少なくともハウジングの縦側壁及び／又は横側壁を通って物体と相互作用するように適合される。

一般的に、感知素子は、ハウジングの前方部分を通って物体の近接の検出を可能にする任意の技術的手段によって提供されてもよい。第１の好ましい構成によれば、感知素子は磁場を発生するように構成されて、外部物体によって誘起されたこの磁場の変動が検出されることができる。例えば、感知素子はコイルによって提供されてもよい。第２の好ましい構成によれば、外部物体によって引き起こされる放射波の変動を検出するために、感知素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光源によって提供される。

感知素子が磁場の放射源によって提供される好ましい構成においては、前方部分の少なくとも一部は、好ましくは非強磁性材料、特に合成又は金属材料から形成される。感知素子が発光源である好ましい実施形態においては、前方部分は、好ましくは開口部及び／又は光透過窓を備える。光透過窓は、特にガラス、セラミック、又は合成材料から形成されるレンズ及び／又は板材によって提供されてもよい。

本発明は更に、請求項１に記載の近接センサを備える運動学的チェーンに関する。運動学的チェーンの可動構成部品は、好ましくは、少なくとも１つの回動軸線を介して連結されたセンサのセグメントを備える。第１の好ましい構成によれば、運動学的チェーンは外部から作動される。例えば、運動学的チェーンは、ロボットシステムのアクチュエータに結合されてもよい。第２の好ましい構成によれば、それぞれの回動軸線の周りに少なくとも１つのセグメントを回転させるための少なくとも１つのアクチュエータがハウジングの内側に含まれる。近接センサの上で説明された好ましい特徴及び利点が、同様に運動学的チェーンに適用されることができる。

本発明は、本発明の更なる特性及び利点を示す図面を参照して、好ましい実施形態によって、以下により詳細に説明される。好ましい実施形態の以下の説明は、より一般的に上記で説明され、特許請求の範囲によってのみ画定される本発明の範囲の限定として意図されていない。図面、発明の詳細な説明、及び特許請求の範囲は、当業者がまた別々に考え、更に適切に組み合わせて使用し得る、多くの特徴を組み合わせて含む。

本発明による近接センサの実施形態の分解図である。 内部構成部分が破線によって示される、図１に示される近接センサの上面図である。 図２のＩＩＩに沿った図１及び図２に示される近接センサの長手方向断面図である。 図１〜図３に示される近接センサの別の長手方向断面図であって、近接センサは屈曲されている。 図４による屈曲された状態にある、横からの透視により見られて、オーバーモールドが示されていない図１〜図４に示される近接センサの側面図である。 図１〜図５に示される近接センサにおいて適用されることができる第１の構成による回路基板の斜視図である。 図１〜図５に示される近接センサにおいて適用されることができる第２の構成による回路基板の斜視図である。 図１〜図５に示される近接センサにおいて適用されることができる第３の構成による回路基板の斜視図である。

図１〜図５に描写される近接センサ１は、感知部２と、検出部３と、伝送ケーブル４と、ハウジング５とを備える。感知部２は、感知素子１１を備える。検出部３は、回路基板１５上に設けられた検出回路を備える。回路基板１５上の検出回路は、感知素子１１から検出信号を受信し、それを伝送ケーブル４によって提供された信号出力部に供給されることができる有用な測定信号に変換するために、感知素子１１に電気的に接続される。

回路基板１５は、保護層１７によって取り囲まれる。保護層１７は、回路基板１５上に設けられた検出回路を汚染から保護する第１の目的を有し、また、回路基板１５の表面上に検出回路を更に加えて固定するために有用であってもよい。保護層１７は、検出回路を機械的衝撃から保護する第２の目的を有する。特に、機械的衝撃は、回路基板１５の対応する屈曲を導くハウジング５の屈曲によって引き起こされる可能性がある。このような屈曲に起因する検出回路の損傷を回避するために、保護層１７は、屈曲を受け得るハウジング５の内側表面に対して、回路基板１５及びその上に設けられた検出回路の間隔を提供する。保護層１７は、回路基板１５を取り囲む成形材料によって提供される。このようにして、検出回路の耐熱性及び／又は耐水性がまた高められることができる。

ハウジング５は、前方部分２１と、中間部分２２と、後方部分２３とを備える。前方部分２１の中に、感知素子１１が挿入される。前方部分２１は、ハウジング５の前端５５を構成する前壁２５を備える。感知素子１１の前側は実質的に前壁２５の内側表面に隣接する。感知素子１１は、前方部分２１の外側、特に前壁２５の前に位置する物体と相互作用するように適合される。この結果、感知素子１１によって放射された場及び／又は放射線は、前方部分２１を通って、例えば前壁２５を通って送信されることができる。

長手方向２７は、前端２５の方向を指すハウジング５の延伸する方向として画定される。ハウジング５の長さは、長手方向２７におけるハウジング５の全寸法として画定される。長手方向２７に垂直な２つの残りの方向は、縦方向及び横方向を画定する。ハウジング５の幅は、この縦方向におけるハウジング５の全寸法として画定される。ハウジング５の高さは、この横方向におけるハウジング５の全寸法として画定される。ハウジング５は、縦方向に延伸する対向する縦側壁２８Ａ、２８Ｂを備える。ハウジング５は、横方向に延伸する対向する横側壁２９Ａ、２９Ｂを備える。

回路基板１５は、ハウジング５の長手方向２７において完全に中間部分２２を通って延伸する。感知素子１１は、ハウジング５の長手方向２７において回路基板１５の前に配置される。別の実施形態によれば、感知素子１１の少なくとも後方部分が、回路基板１５上に配置されてもよい。別の実施形態によれば、ハウジング５の長手方向２７における感知素子１１の全長が、回路基板１５上に配置されてもよい。回路基板１５は、ハウジング５の前方部分２１に達する。

回路基板１５は、実質的にハウジング５の高さの中間に配置される。回路基板１５は、ハウジング５の縦側壁２８Ａ、２８Ｂの内側表面から離間される。検出回路が設けられる回路基板１５の屈曲可能な表面は、ハウジング５の長手方向及び縦方向に延伸する。回路基板１５の幅は、ハウジング５の縦方向におけるその全寸法として画定され、ハウジング５の幅より小さい。回路基板１５は、ハウジング５の縦方向においてハウジング５の内側に実質的に中央に位置付けられる。この結果、回路基板１５は、ハウジング５の横側壁２９Ａ、２９Ｂの内側表面から離間される。ハウジング５の側壁２８Ａ、２８Ｂ、２９Ａ、２９Ｂからの回路基板１５の間隔は、回路基板１５、及びその上に配置された検出回路をハウジング５における外部の機械的衝撃に対して保護する。

回路基板１５はまた、ハウジング５の後方部分２３に達する。更に、伝送ケーブル４の一部は、ハウジング５の後方部分２３に設けられる。回路基板１５は、少なくとも部分的に、ハウジング５の長手方向２７における伝送ケーブル４の前に配置される。伝送ケーブル４は、回路基板１５上の検出回路に電気的に接続される。電気的接続は、回路基板１５上で提供されてもよいし、更に回路基板１５から離れて提供されてもよい。ハウジング５の後方部分２３は、その後端５６に位置する後壁３１を備える。後壁３１は、ケーブル４がハウジング５の内側空間から外部に通る開口３２を有する。開口３２は、後壁３１の中央に配置される。この結果、検出回路によって生成された測定信号は、伝送ケーブル４を通ってハウジング５から導出されることができる。

ハウジング５の前方部分２１及び中間部分２２は、第１の回動軸線３５を介して連結された分離した構成部品である。第１の回動軸線３５は、前方部分２１及び中間部分２２が接合される回転接続部３６によって提供される。このようにして、前方部分２１は、ハウジング５の第２のセグメント４２に対して回動軸線３５の周りに回転可能なハウジング５の第１のセグメント４１を提供する。第２のセグメント４２は、ハウジング５の中間部分２２に含まれる。

回転接続部３６は、ハウジング５の対向する横側壁２９Ａ、２９ｂに設けられる。回転接続部３６が設けられる横側壁２９Ａ、２９Ｂの表面部分は、第１のセグメント４１及び第２のセグメント４２の隣接する端部に設けられた、相互に連動する横側部４５Ａ、４５Ｂ、４６Ａ、４６Ｂから構成される。第１のセグメント４１は、各横側壁２９Ａ、２９Ｂの外側部分を形成する対向する横側部４５Ａ、４５Ｂを備える。同様に、第２のセグメント４２は、各横側壁２９Ａ、２９Ｂの内側部分を形成する対向する横側部４６Ａ、４６Ｂを備える。この結果、横側部４５Ａ、４５Ｂ、４６Ａ、４６Ｂは、回転接続部３６において第１のセグメント４１の横側部４５Ａ、４５Ｂが第２のセグメント４２の横側部４６Ａ、４６Ｂを囲むように、ハウジング５の長手方向２７において重なり合う。

回転接続部３６は、第１のセグメント４１の対向する両方の横側部４５Ａ、４５Ｂの内側表面に設けられた円形の凹部３７Ａ、３７Ｂを備える。円形の凹部３７Ａ、３７Ｂは、第１のセグメント４１の横側部４５Ａ、４５Ｂの全厚を貫通する。他の実施形態によれば、円形の凹部３７Ａ、３７Ｂは、第１のセグメント４１の横側部４５Ａ、４５Ｂを通って部分的にのみ延伸してもよい。この結果、円形の凹部３７Ａ、３７Ｂは、回動軸線３５の方向において向かい合う。回転接続部３６は、第２のセグメント４２の対向する両方の横側部４６Ａ、４６Ｂの外側表面に設けられた突起部３８Ａ、３８Ｂを更に備える。突起部３８Ａ、３８Ｂは、円形形状の凹部３７Ａ、３７Ｂの内側に形態嵌合する円の一部の形状を呈する。突起部３８は、回動軸線３５の位置においてそれぞれから離れている。突起部３８Ａ、３８Ｂは、回動軸線３５において凹部３７Ａ、３７Ｂより対応する位置に設けられる。これらの形態嵌合する形状により、一部円形の突起部３８Ａ、３８Ｂは、第１のセグメント４１及び第２のセグメント４２の横側部４５Ａ、４５Ｂ、４６Ａ、４６Ｂの間において確動係合を提供する円形の凹部３７Ａ、３７Ｂの内側に嵌合するように適合される。この結果、第１のセグメント４１及び第２のセグメント４２は、第１の回動軸線３５に対して隣接するセグメント４１、４２の間において相互の回転を可能にするスナップ嵌めを介して接合される。

回動軸線３５は、ハウジング５の長手方向２７に対して横断して延伸する。図１〜図５に示される実施形態においては、回動軸線３５は、実質的に縦方向において長手方向２７に対して垂直に延伸する。別の実施形態によれば、特にセンサ１の所望の用途に応じて、回動軸線３５は、長手方向２７に対して垂直ではないが、長手方向２７に対して異なる角度を有する、長手方向２７に対して異なる横断方向において延伸してもよい。このようにして、所望の屈曲方向におけるハウジング５の長手方向２７に沿ったセンサ１の有利な柔軟性のために、多くの異なる変形が考えられる。

ハウジング５の中間部分２２は、上で説明されたように第２のセグメント４２、及び第３のセグメント４３を含む２つのセグメントを備える。第２のセグメント４２及び第３のセグメント４３は、第２の回動軸線３９を介して連結される。第２の回動軸線３９は、上で説明された第１の回動軸線３５と実質的に同じ態様で提供される。この結果、第２の回動軸線３９は、ハウジング５の横側壁２９Ａ、２９Ｂにおいて別の回転接続部４７によって提供される。第２の回転接続部４７は、第２のセグメント４２及び第３のセグメント４３の隣接する端部に設けられた、相互に連動する横側部に同様に設けられる。これらの相互に連動する横側部は、第２のセグメント４２の対向する横側部に円形の凹部、及び第３のセグメント４３の対向する横側部に対応する円形の突起部を備える。円形の突起部及び円形の凹部は、上で説明された第１の回転接続部３６の円形の凹部３７Ａ、３７Ｂ及び円形の突起部３８Ａ、３８Ｂのように対応する形状を有し、この結果、第２のセグメント４２及び第３のセグメント４３の連動する横側部の間において確動係合を提供する。このようにして、第２のセグメント４２及び第３のセグメント４３は、第２の回動軸線３９に対して相互の回転を可能にするスナップ嵌めを介して接合されることができる。

ハウジング５の後方部分２３は、第４のセグメント４４を提供する。第４のセグメント４４は、２つのセグメント４３、４４の別の回転接続部４８によって上で説明された態様で第３の回動軸線４０を介して第３のセグメント４３に連結される。第３の回転接続部４８は、第３のセグメント４３及び第４のセグメント４４の隣接する端部に位置する相互に連動する横側部に設けられる。第３の回転接続部４８の組立ては、第１のセグメント４１と第２のセグメント４２との間における第１の回転接続部３６と、第２のセグメント４２と第３のセグメント４３との間における第２の回転接続部４７に類似しており、この結果、第３のセグメント４３及び第４のセグメント４４の連動する横側部の間において確動係合を提供する。このようにして、第３のセグメント４３及び第４のセグメント４４はまた、第３の回動軸線４０に対して相互の回転を可能にするスナップ嵌めを介して接合されることができる。

セグメント４１、４２、４３、４４は、ハウジング５の長手方向２７において連続して配置される。第１のセグメント４１は、第４のセグメントの前に配置された第３のセグメント４３の前に配置された第２のセグメント４２の前に配置される。セグメント４１、４２、４３、４４の各２つの隣接するセグメントは、それぞれの回動軸線３５、３９、４０を介して連結される。第１のセグメント４１は、第１の回動軸線３５を介して第２のセグメント４２に連結され、第２のセグメント４２は、第２の回動軸線３９を介して第３のセグメント４３に連結され、第３のセグメント４３は、第３の回動軸線４０を介して第４のセグメント４４に連結される。回動軸線３５、３９、４０は、共通の仮想面に長手方向２７に順次配置される。回動軸線３５、３９、４０は、ハウジング５の高さの中間に実質的に設けられる。回動軸線３５、３９、４０は、互いから等距離に離間される。回動軸線３５、３９、４０の間の間隔は、ハウジング５の幅より小さい。このようにして、複数のセグメント４１、４２、４３、４４が連結される回動軸線３５、３９、４０の周りの複数のセグメント４１、４２、４３、４４のそれぞれの回転によって、ハウジングの良好な柔軟性が得られることができる。回動軸線３５、３９、４０は、互いから実質的に等距離に離間される。

図４及び図５は、図２及び図３に示されるように、全てのセグメント４１、４２、４３、４４が縦側壁２８Ａ、２８Ｂの共通の仮想面に沿って直線的に延伸する、近接センサ１の屈曲していない状態と比較して、全てのセグメント４１、４２、４３、４４がそれぞれの回動軸線３５、３９、４０の周りに相互に回転する、屈曲している状態にある近接センサ１を描写する。結果として、ハウジング５の延伸する長手方向２７は、近接センサ１の屈曲していない状態にある延伸する直線方向２７と比較して、近接センサ１の屈曲している状態にある曲線を辿る。近接センサ１の各セグメント４１、４１、４３、４４を２つの正反対の方向に様々な角度で屈曲することができるため、前方部分２１の外側で監視される物体の近傍に近接センサ１を位置決めするための高い適合性が提供されることができる。

これは、多様な用途のための近接センサ１の幾何学的配置を非常に容易にすることができ、また新たな応用分野を切り開く。実施例は、感知素子１１の所望の向きが維持されるように、ハウジング５の延伸する方向２７に対する任意の横方向におけるロボットシステムの連続的な移動が相殺されることができる、ロボットシステムにおける近接センサ１の可能な応用である。特に、近接センサ１は、ロボットハンドの指に取り付けられてもよく、又は一体化されてもよい。近接センサ１の上で説明された柔軟性は、人間の指の自然な動きを模倣することに特に適しており、従って、このような人間の指が複製されるロボット対応物の一体化された構成要素としてまた使用されることができる。

ハウジング５は、特に、セグメント４１、４２、４３、４４が互いに隣接する縁部に沿った任意の汚染に対する、外側の保護のための外部カバー５１を更に備える。カバー５１は、セグメント４１、４２、４３、４４をそれらの全表面において実質的に包囲する成形材料によって形成される。成形品５１は、良好な絶縁性を提供するように、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）によって提供される。センサ１の屈曲の間のセグメント４１、４２、４３、４４間の相互作用のより良好な例示のために、成形品５１は図１〜図４にのみ示される（図５には示されていない）。

回路基板１５は、検出回路が設けられる表面に沿って少なくともハウジング５の長手方向２７に対して屈曲可能である。より正確には、回路基板１５の少なくとも１つの屈曲可能な部分が、セグメント４１、４２、４３、４４の各２つの隣接するセグメントの内側に設けられる。

図６〜図８は、図１〜図５に示される回路基板１５の代わりに近接センサ１に実装されることができる屈曲可能な回路基板１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの様々な実施形態を描写する。図６に示される回路基板１５Ａは、柔軟性のプラスチック基板６１から形成される。基板６１は、板状である。従って、柔軟性の回路基板１５Ａは、検出回路６５が設けられた表面６２の各部分において実質的に屈曲可能である。検出回路６５を有害な衝撃から保護するために、回路基板１５Ａは、好ましくは、ハウジング５に挿入される前に保護層１７によって取り囲まれる。近接センサ１が屈曲される場合には、柔軟性の回路基板１５Ａは、図４及び図５に示されるように、少なくとも各隣接するセグメント４１、４２、４３、４４の間の移行領域において屈曲される。特に、柔軟性の回路基板１５Ａは、長手方向２７における全表面に亘って、例えば、柔軟性の回路基板１５Ａの長手方向のセクションが近接センサ１の屈曲状態においてハウジング５の延伸する長手方向２７の湾曲線を辿る形状で、実質的に連続的に屈曲され得る。

図７に示される回路基板１５Ｂは、剛性材料から形成された４つの板状の部品７１、７２、７３、７４を備える。検出回路６５は、少なくとも１つ又は幾つかの剛性部品７１〜７４の表面７８に設けられる。剛性部品７１〜７４は、連続して配置される。各２つの隣接する剛性部品７１〜７４は、金属接続片７５、７６、７７を介して相互接続される。接続片７５〜７７は、２つの隣接する剛性部品７１〜７４の間において延伸する横方向に沿って屈曲されることができるように柔軟性がある。ハウジング５の中に挿入される場合には、特に、保護層１７で回路基板１５Ｂを取り囲んだ後には、各剛性部品７１〜７４は、セグメント４１〜４４のうちの１つの内側に配置され、接続片７５〜７７の各々は、セグメント４１〜４４の２つのそれぞれ隣接するセグメントの内側に、特に、それぞれ隣接するセグメント４１〜４４の移行領域の内側に配置される。この結果、センサ１が屈曲された状態にある場合には、図４及び図５に示されるように、柔軟性の接続片７５〜７７は、ハウジング５の長手方向２７の方向において屈曲される。

図８に示される回路基板１５Ｃは、表面８８に設けられた検出回路６５を有する剛性材料から形成された３つの板状の部品８１、８２、８３を備える。剛性部品８１〜８３は、連続して配置され、柔軟性の合成接続片８５、８６を介して対をなして相互接続される。ハウジング５の中に挿入される場合には、特に、保護層１７で回路基板１５Ｃを取り囲んだ後には、各剛性部品８１〜８３は、３つの引き続くセグメント４１〜４４のうちの１つの内側に配置される。特に、剛性部品８１〜８３は、ハウジング５の前方部分２１及び中間部分２２のセグメント４１〜４３の内側に、又はハウジング５の中間部分２２及び後方部分２３のセグメント４２〜４４の内側に配置され得る。接続片８５、８６の各々は、セグメント４１〜４４の２つのそれぞれ隣接するセグメントの内側に配置される。この結果、センサ１が屈曲した状態にある場合には、図４及び図５に示されるように、柔軟性の接続片８５、８６は、ハウジング５の長手方向２７の方向において屈曲される。

先の説明から、本発明による近接センサの多くの変更が、特許請求の範囲によってのみ画定される本発明の保護の範囲を逸脱することなく、当業者には明らかである。

Claims (15)

1. 感知素子（１１）と、検出回路（６５）と、ハウジング（５）とを備える、物体の近接を検出するための近接センサであって、
   前記感知素子（１１）は、前記ハウジング（５）の前方部分（２１）に配置されて、前記前方部分（２１）を通って前記物体と相互作用するように適合され、前記検出回路（６５）は、前記感知素子（１１）から検出信号を受信するために、前記感知素子（１１）と相互接続され、
   前記検出回路（６５）は、少なくとも前記ハウジング（５）の中間部分（２２）を通って延伸する回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）に設けられ、
   前記ハウジング（５）は、前記ハウジング（５）の後端（５６）から前端（５５）に向かって長手方向（２７）において連続して配置された複数のセグメント（４１、４２、４３、４４）を備え、
   前記セグメント（４１、４２、４３、４４）の隣接するセグメントは、前記長手方向（２７）に対して横断して延伸するそれぞれの回動軸線（３５、３９、４０）を介して互いに連結されて、前記ハウジング（５）は、前記回動軸線（３５、３９、４０）の各々の周りに屈曲可能であって、
   前記前方部分（２１）及び前記中間部分（２２）の両方が、セグメント（４１、４２、４３、４４）のうちの少なくとも１つをそれぞれ備え、
   前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）は、前記長手方向（２７）に対して横断して延伸する少なくとも１つの屈曲可能な部分（６１、７５、７６、７７、８５、８６）を備え、前記屈曲可能な部分（６１、７５、７６、７７、８５、８６）は、前記隣接するセグメント（４１、４２、４３、４４）の内側に設けられていることを特徴とする、近接センサ。
2. 前記回動軸線（３５、３９、４０）は、前記隣接するセグメント（４１、４２、４３、４４）の間における回転接続部（３６、４７、４８）によって提供され、前記回転接続部（３６、４７、４８）は、前記ハウジング（５）の対向する横側部（２９Ａ、２９Ｂ）に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の近接センサ。
3. 前記回転接続部（３６、４７、４８）は、前記隣接するセグメント（４１、４２、４３、４４）のうちの一方に設けられた少なくとも１つの凹部（３７Ａ、３７Ｂ）と、前記凹部（３７Ａ、３７Ｂ）の形態に嵌合し、前記隣接するセグメント（４１、４２、４３、４４）のうちの他方に設けられた少なくとも１つの突起部（３８Ａ、３８Ｂ）とを備えて、前記凹部（３７Ａ、３７Ｂ）と形態嵌合する前記突起部（３８Ａ、３８Ｂ）との間において、確動係合が提供されることを特徴とする、請求項２に記載の近接センサ。
4. 前記中間部分（２２）は、前記セグメント（４１、４２、４３、４４）のうちの少なくとも２つを備えることを特徴とする、請求項１〜３の少なくとも一項に記載の近接センサ。
5. 前記ハウジング（５）は、前記セグメント（４１、４２、４３、４４）のうちの少なくとも４つと、各２つの隣接するセグメント（４１、４２、４３、４４）を連結する３つの回動軸線（３５、３９、４０）とを備えることを特徴とする、請求項１〜４の少なくとも一項に記載の近接センサ。
6. 前記回動軸線（３５、３９、４０）は、共通の仮想面に配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の近接センサ。
7. 前記回動軸線（３５、３９、４０）は、互いから実質的に等距離に離間されていることを特徴とする、請求項５及び６の少なくとも一項に記載の近接センサ。
8. 前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）は、柔軟性の回路基板であることを特徴とする、請求項１〜７の少なくとも一項に記載の近接センサ。
9. 前記前方部分（２１）に備えられる前記セグメント（４１、４２、４３、４４）のうちの少なくとも１つは、前記中間部分（２２）に備えられる前記セグメント（４１、４２、４３、４４）のうちの少なくとも１つより前記長手方向において長いことを特徴とする、請求項１〜８の少なくとも一項に記載の近接センサ。
10. 前記近接センサは、伝送ケーブル（４）を更に備え、前記伝送ケーブル（４）は、前記ハウジング（５）の内側の前記検出回路に接続され、前記ハウジング（５）の前記後端（５６）における後壁（３１）を通ることを特徴とする、請求項１〜９の少なくとも一項に記載の近接センサ。
11. 前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）は、前記ハウジング（５）の対向する縦側壁（２８Ａ、２８Ｂ）から離間され、前記縦側壁（２８Ａ、２８Ｂ）は、前記少なくとも１つの回動軸線（３５、３９、４０）の上下に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１０の少なくとも一項に記載の近接センサ。
12. 前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）と前記対向する縦側壁（２８Ａ、２８Ｂ）との間において、保護層（１７）が設けられていることを特徴とする、請求項１１に記載の近接センサ。
13. 前記保護層（１７）は、前記回路基板（１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ）を取り囲む成形材料によって提供されることを特徴とする、請求項１２に記載の近接センサ。
14. 前記ハウジング（５）は、前記セグメント（４１、４２、４３、４４）を取り囲む外部カバー（５１）を備えることを特徴とする、請求項１〜１３の少なくとも一項に記載の近接センサ。
15. 前記外部カバー（５１）は、成形材料によって提供されることを特徴とする、請求項１４に記載の近接センサ。