JP3229257U - 工業用機械、特にロボットのための携帯型安全制御装置 - Google Patents

工業用機械、特にロボットのための携帯型安全制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】装置自体の使用の活動を容易にして疲れにくくするべく、人間工学の観点から特に有利な構造を有する携帯型の安全制御装置を提供する。【解決手段】携帯型安全制御装置１０は、把持部１２及び支持部１３を画定する本体１１を有し、制御回路と、制御回路と通信する第１の制御部材１４及び第２の制御部材１５と、携帯型電子機器と通信するように制御回路を接続するインターフェースと、を備える。本体は、把持部がオペレータによって把持されるときに、支持部の背面がオペレータの前腕上に置かれるように形成される。第１の制御部材及び第２の制御部材は、把持部の第１の長手方向面１２ａに配置され、制御部材は、把持部を把持する手が届く範囲に配置される。支持部１３は二次元構成を有し、第１の長手方向面に向かい合う把持部の第２の長手方向面から側方に延在し、支持部の前面は、携帯型電子機器の背面のための載置表面を画定する。支持部には、携帯型電子機器を局所的に固定するための、拘束要素１７が結合される。【選択図】図２

Description

本考案は一般的に、制御ユニットを備える、ロボットなどの工業用機械に関する。本考案は、上述の機械の手動制御及び／又はプログラミングのための装置に特に関連して開発された。
［先行技術］
ロボットなど一部の工業用機械は、手動モード及び少なくとも１つの自動モードで動作するように設計され、これらのモードは通常、機械の制御ユニット上で選択できる。手動動作モードは、例えばプログラミングの目的で、機械がオペレータによって制御されるべきときに選択される。一方、自動動作モードは、機械が自動方式で（すなわち、対応する制御ユニットのみによって管理される動作で）動作するべきときに選択される。
例えば、複数の自由度を有する工業用ロボットの場合、手動制御の活動は一般的に、特定の動作を実行するべく、通常の動作ステップの過程でロボットのマニピュレータの先端が自動的な方式で繰り返す必要がある経路をロボットにティーチングすることから構成される。この先端は通常、マニピュレータのエンドエフェクタの作動部分の位置を特定する、いわゆる「ツール・センター・ポイント（ＴＣＰ）」で構成され、ここでは、操作具として、あるいは、把持装置、及び、動かされている対応する加工材料によって構成される組み合わせとして理解される。
ＴＣＰの動きの経路の最適な点を特定し、それらの対応する座標を保存するべく、プログラミング時間の大部分は、ロボットの手動制御に費やされる。この目的で、ティーチペンダントとしても知られている、携帯型のプログラミング端末が通常使用される。マニピュレータの姿勢のバリエーションを手動制御するべく、オペレータは、ロボットの１つ又は複数の軸の動きを制御する、「ジョグ」押しボタン又はジョグキーとして知られる、ティーチペンダントの特定の押しボタンを使用する。ティーチペンダントのジョグ押しボタンを操作することで、複数の可能な座標系の中からオペレータによって選択される座標系内において、特定の正又は負の方向へＴＣＰを動かすことができる。
知られている解決策の大部分において、ロボットの制御ユニットは、プログラミングモードなど、種々のモード又は状態に従って動作できる。プログラミングモードにおいて、オペレータは、ティーチペンダントを用いることで、マニピュレータの動作を制御すること、プログラムステップを保存すること、及び、動作活動をプログラミングすることのための作業を、前述されたようにマニピュレータの付近で行う。
オペレータはマニピュレータの周囲を継続的に動きながら、視覚的にその位置を制御するべく接近してＴＣＰを追う必要があるので、ロボットのプログラミングのステップは、オペレータに対する非常に大きなリスクを伴うものであることは明確である。この理由により、ティーチペンダントは、緊急停止スイッチ、及び、イネーブリングスイッチ又はイネーブリング装置を備える。極度合成（ｅｘｔｒｅｍｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）において、プログラミング中にイネーブリング装置がオペレータによって、予め決められた切り替え位置に維持されない場合、マニピュレータは、いかなる動きも実行できない。他方で、特に重大な場合において、ロボットの動作を完全に停止するべく、緊急停止押しボタンがオペレータによってアクティブ化される。
言及される種類のプログラミング端末は、専用装置、すなわち、手動で制御及び／又はプログラミングされ、比較的限定されたシリーズで生産される工業用機械に従って特に設計される装置である。従って、これらの端末は概して、費用が高く、開発するのに非常に長い時間を要する。
人間工学的なケース、及びタッチスクリーンを備える、示されている種類の専用プログラミング端末は、米国特許第２００４／２４８６１９号によって開示されている。
上述の欠点を解決するべく、例えば、スマートフォン、パームトップ、タブレット、及びＰＤＡ（携帯情報端末）など、標準タイプの携帯型電子機器の使用が提案された。これらの機器は、市場において低い費用で広く入手可能であり、一般的に、適切なソフトウェアを事前に設定した後で、工業用機械の制御のための装置としての使用に適切な、処理、ストレージ、及び、データ接続の能力を有する。
しかしながら、これらの標準的な電子機器は、具体的には、緊急停止スイッチ及びイネーブリングスイッチを提供する必要性に関連して、ロボットなどの工業用機械の手動制御に関連する活動を実行するのに必要な安全要件を満たす上で適切でない。
この理由により、ロボット又は同様の工業用機械の制御ユニットに接続されるよう予め設定され、上述の種類の携帯型電子機器を取り外し可能な方式で収容するように構成された安全制御装置が提案された。これらの制御装置は、一般的に、緊急停止スイッチ及びイネーブリングスイッチが結合された、ユーザが把持できる把持部と、携帯型電子機器を取り外し可能な方式で連結できる支持部とを有する本体を備える。
請求項１のプリアンブルの基礎となる、米国特許第２００５／１４１６８１ Ａ１号から、安全制御装置の制御回路を収容し、ＰＤＡ機器をその内部に挿入できるシートを画定する概して細長い箱状本体を有する、そのような安全制御装置の１つが公知である。第１の実施形態において（具体的には、当該文書の図１から図３を参照）、上述のシートは、ＰＤＡ機器のディスプレイが箱状本体の前面からアクセス可能であるように、側方に開口部を有し、ＰＤＡ機器をスライド可能に収容することが想定されている。上述のシート内には、制御回路と信号通信するインターフェースコネクタがセットされる。制御回路は、ＰＤＡ機器自体の対応するインターフェースコネクタ内に適合され得る。この構成において、箱状本体の２つの向かい合う長手方向の側面の上にはそれぞれ、イネーブリング機能を実行するスイッチが提供され、一方、箱状本体の上部には、緊急停止の機能を実行するスイッチが提供されている。これらのスイッチは、装置の内部制御回路と信号通信する。この実施形態において、オペレータは自身の手を用いて装置の本体を側方に把持でき、これにより、イネーブリングスイッチのうちの１つを押すことを可能にする。この実施形態は、右利きのオペレータ及び左利きのオペレータが同一の方式で装置を使用できる限り、有利である。しかしながら、装置の一般的な構造は、少なくとも、オペレータは常にイネーブリングスイッチを押し続ける必要があるが、装置の重量がオペレータの片手だけに完全にかかるという理由により、人間工学の観点から概して不利である。
上述の文書において説明される第２実施形態において（具体的には、当該文書の図６及び７を参照）、装置の箱状本体は、オペレータが片手で把持部を把持するときに、オペレータの前腕上に支持されることができるように形成されている。この実施形態において、ＰＤＡ機器のためのシート自体は、箱状本体の前面に画定される凹部から構成され、機器自体は上からその中に適合され得る。また、この場合、ＰＤＡ機器自体のインターフェースに接続され得る、少なくとも１つのインターフェースがシート内に提供されている。この実施形態において、箱状本体の把持部は基本的に、箱状本体の長手方向端部で画定され、イネーブリングスイッチは親指で操作できるように箱状本体の背面にあり、緊急停止スイッチは、箱状本体の対応する端面上に配置される。この第２実施形態は、装置の重量をオペレータの前腕上に分散でき、イネーブリングスイッチを常に押し続ける必要があるオペレータの手だけに完全に重量がかかることがないので有利である。
上述の先行文書において言及される装置は、実質的に専用装置、すなわち、明確に定義された種類のＰＤＡ機器と機械的及び電子的に連結するように特に設計された装置であり、対応する接続インターフェースの特定の物理的寸法及び特定の位置を有する。安全装置の相対位置は、オペレータにとって幾分不便である。なぜなら、上述の第２実施形態において、イネーブリングスイッチの切り替えは、オペレータの絶え間ない親指だけの労力を伴うからである。加えて、右利きのオペレータ及び左利きのオペレータの両方による装置の使用を可能にするべく、箱状本体の背面上では、２つのイネーブリングスイッチが実質的に向かい合う位置に提供されている必要がある。更に、装置の本体は比較的扱いにくく、重い。
更に、ドイツ特許第１０２０１００２５７８１ Ａ１号から、スマートフォン、ＰＤＡ機器、パームトップコンピュータ、ポケットパーソナルコンピュータ、ネットブック、又はノートブックなどの小型の標準的な電子機器に連結可能な安全制御装置が公知である。
この場合、装置の本体は、側方の把持部を有し、その長手方向の面上にはイネーブリングスイッチが提供され、その上には緊急停止スイッチが提供されている。把持部は、下の支持部から垂直のバーとして延びている。把持部には、携帯型電子機器の側方を直立姿勢で拘束するように構成された２つの拘束要素が結合する。これらの拘束要素の１つは、位置を調節可能である。把持部は、ハンドルのように、オペレータによって容易に把持可能なものであり、これにより、イネーブリングスイッチの切り替えを可能にする。
ドイツ特許第１０２０１００２５７８１ Ａ１号から公知である解決策は、位置調節可能な拘束装置の存在に起因して安全制御装置に対して種々の寸法の電子機器を組み合わせることができるという利点、更には、右利きのオペレータ及び左利きのオペレータが同じように拘束装置を使用できるという利点を提示する。しかしながら、装置の一般的な構造は、把持部と、直立姿勢から横姿勢までの電子機器との間の相対配置、及び、イネーブリングスイッチを常に押されたままの状態で維持する必要があるオペレータの手に完全に装置の重量がかかるという事実の両方により、人間工学の観点から不利である。
また、これに関連して、イネーブリングスイッチは概して、３つの位置（正確には、解放の位置、中間切り替え位置、及び、最終切り替え位置）を有する押しボタンスイッチである必要があることも考慮される必要がある。上述のように、解放の位置のとき、オペレータはロボットに対して動作コマンドを与えることができない。一方、中間切り替え位置は、ロボットの動作を可能にするべく、ロボットのプログラミングの間、オペレータによって維持される必要がある。最終切り替え位置（すなわち、スイッチが完全に押されている位置）は、いわゆるパニック状態に対応し、解放の位置と基本的に同一の効果を生み出すことを目的としている。ドイツ特許第１０２０１００２５７８１ Ａ１号に係る把持部の構造、及び、イネーブリングスイッチの対応する位置は、オペレータが、イネーブリングスイッチを上述の最終位置へ偶発的に切り替えることをまったく引き起こすことなく装置を運搬するときに、問題となる。
上で説明されたことを考慮して、本考案は基本的に、装置自体の使用の活動を容易にして疲れにくくするべく、人間工学の観点から特に有利な構造を有する携帯型の安全制御装置を提供することを目的としている。
本考案の別の目的は、単純、低価格、及び軽量であり、更に、装置自体に組み合わせることができる電子機器の種類に関連して特に柔軟である構造を有する安全制御装置を提供することである。
本考案によれば、上述の目的のうちの１つ又は複数は、実用新案登録請求の範囲において示されている特性を有する携帯型の安全制御装置によって達成される。実用新案登録請求の範囲は、本考案に関して本明細書において提供される技術的教示の不可分な部分を形成する。
本考案の更なる目的、特性、及び利点が、以下の説明、及び、付属の図面から明確になるであろう。これらは、単に説明として、及び、非限定的な例として提供される。
工業用機械、具体的にはロボットと組み合わせた、本考案に係る制御装置のあり得る使用法を例示することを目的とする模式的な斜視図である。 本考案のあり得る実施形態に係る安全制御装置の、ある角度からの模式的斜視図である。装置に結合されている電子機器が模式的に表されている。 本考案のあり得る実施形態に係る安全制御装置の、ある角度からの模式的斜視図である。装置に結合されている電子機器が模式的に表されている。 本考案のあり得る実施形態に係る安全制御装置の、ある角度からの模式的斜視図である。装置に結合されている電子機器が模式的に表されている。 本考案のあり得る実施形態に係る安全制御装置の、ある角度からの模式的斜視図である。装置に結合されている電子機器が模式的に表されている。 本考案のあり得る実施形態に係る安全制御装置の、ある角度からの模式的斜視図である。装置に結合されている電子機器が模式的に表されている。 本考案のあり得る実施形態に従って機能する安全制御装置の模式的側面図である。 本考案に係る安全制御装置の把持のあり得る様式を例示することを目的とする模式的斜視図である。 本考案に係る安全制御装置の把持のあり得る様式を例示することを目的とする模式的斜視図である。 本考案の一実施形態に係る安全制御装置と、工業用機械の制御ユニットと、制御装置に結合されている電子機器との間の相互作用のあり得る様式を例示することを目的とする簡略的な回路図である。 本考案に係る安全制御装置の使用の更なるあり得る形態を例示することを目的とする、模式的側面図である。 本考案に係る安全制御装置の使用の更なるあり得る形態を例示することを目的とする、模式的斜視図である。
本説明の枠組みにおいて、「実施形態」又は「一実施形態」という記載は、実施形態に関して説明される特定の構成、構造又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを示すことが意図される。つまり、本説明の様々な箇所に存在する「実施形態において」及び「一実施形態において」などのような語句は、必ずしも全てが１つの同じ実施形態を指すものではない。更に、特定の構成、構造又は特性は、１つ又は複数の実施形態において、任意の適切な態様で組み合わせられてもよい。以下の内容において使用される参照符号は、便宜的に提供されているに過ぎず、実施形態の保護領域又は範囲を定義するものではない。更に、本説明の以下の部分においては、本考案の理解に有用な要素のみが説明されることに留意すべきである。
図１は、本考案に係る携帯型の安全制御装置を備える工業用機械の模式図である。示されている非限定的な例において、工業用機械は、複数の自由度に従って動くことができる構造物２を備える擬人化ロボット１である。示されている例において、可動構造物２の端部には、例えば溶接トーチで代表されるような、３で指定されるツール又はエンドエフェクタが結合している。本考案はいかなる場合も、例えば直角座標ロボット及びスカラロボット、自動化システム、ワークセルなど、他の種類の工業用機械と組み合わせて使用できる。
構造物２の可動部の各々の動きは、それ自体で公知の技法に従って、対応する減速ギアトランスミッションを有するそれぞれの電気モータによって制御される。構造物２の動き、及びエンドエフェクタ３の動作は、図１において４で指定される制御ユニットによって管理される。制御ユニットは、構造物２に関して離れた位置に配置され、ケーブル５を介して構造物２に接続される。一実施形態において、制御ユニット４は、例えば、プログラミングモード、自動モード、及び遠隔モードなど、少なくとも３つの異なるモード又は状態に従って動作できる。好ましくは、これらの動作モードは、全体として４ａで指定される対応する選択手段を介して制御ユニット４上で選択できる。
プログラミングモードにおいて、オペレータＨＯは、全体として１０で指定される、本考案に係る安全制御装置に結合された携帯型電子機器を用いることによって、ロボットの動作の制御と、プログラムステップの保存と、動作活動のプログラミングとを行うべく、ロボット１の近くで作業する。以下で明確に説明される通り、装置１０は、ロボット１の制御ユニット４と信号通信するように接続できる制御回路をそれぞれ有する。自動モードにおいて、ロボット１は、場合によっては他のロボット又は自動機器と組み合わせられて、通常はスタッフのアクセスから保護されたセル内で、ただしオペレータＨＯの視覚的制御下で、上で説明されたように取得される動作プログラムを実行する。また、遠隔モードにおいて、ロボット１は、通常はスタッフのアクセスから保護されたセル内で自身の動作プログラムを実行する。ただし、この場合、プログラムの実行の開始は、例えば、セル自体の中に存在するロボット及び他の自動機器の両方を制御する、ＰＬＣなど、セルのスーパバイザに由来する。
本考案のあり得る実施形態に係る携帯型の安全制御装置１０が図２から図７において模式的に示されている。
装置１０は、把持部１２及び支持部１３を画定する本体１１を有する。様々な実施形態において、把持部１２及び支持部１３は、単一の部品からできていてよく、あるいは、共に組み立てられた異なる部品からできていてよい。異なる部品は、異なる材料からできていてもよい。例えば、一実施形態において、把持部１２は完全に又は主に金属材料（好ましくはアルミニウム若しくは別の軽金属、又は軽合金）からできている。一方、支持部はプラスチック材料からできている。示されている好ましい材料の使用によって、装置の重量を抑えることが可能になる。
把持部１２は、オペレータの手によって把持されるように設計されている。様々な実施形態において、装置１０の制御回路を内部に収容するべく、把持部１２は中空であり、長手方向に延在する（すなわち、概して管状である）。好ましくは、支持部１３の長手方向の寸法は、把持部１２と同一であるか、又は実質的に同一である。
示されている例において、把持部１２は、１２ａ及び１２ｂで指定される、概して向かい合う２つの長手方向の壁又は面を有し、また、面１２ａと１２ｂとの間に各々延在する、下の長手方向の壁又は面１２ｃ、及び、上の長手方向の壁又は面１２ｄを有する。これらの面１２ａ−１２ｃはまた、以降では簡略化するべく、それぞれ「外面」、「内面」、「下面」、及び「上面」として定義される。好ましい実施形態において、把持部１２は、オペレータの手の親指、及び、掌の少なくとも１つの第１部分が内面１２ｂ上に置かれ、一方、人差し指、中指、薬指、及び小指の少なくとも１つの端部が外面１２ｂ上に置かれ、オペレータの手の中間部分が代わりに下面１２ｃに対応する位置にあるように形成される。このように、把持部１２の把持は、非常に自然である。
上述の目的で、様々な実施形態において、面１２ａ−１２ｃの大きさ及び配置は、好ましくは、例えば図７で明確に示されているように、具体的には上から下方向に概してテーパ状の構造を把持部１２上に与えるように設定される。
支持部１３は、全体として５０で指定される携帯型電子機器をその上に支持するべく、把持部１２から始まって側方に延在する。ここでは、携帯型電子機器は、例えばＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ．によって生産されるｉＰａｄ（登録商標）タブレットなどの、市場において入手可能な種類のタブレットであることを想定している。以下で明確に説明されるように、装置１０はこの目的のために、対応する制御回路を電子機器５０と信号通信するように接続するためのインターフェース構成を有する。一般的に、本考案に係る装置１０は、スマートフォン、タブレット、ＰＤＡ、パームトップ、又はポケットコンピュータなど、様々な種類の標準的な、又は、市場で入手可能な携帯型電子機器と組み合わせて使用できる。非常に好ましくは、これらの装置は、タッチスクリーンを備えた装置である。
本体１１は、把持部１２がオペレータの対応する手によって把持されるときに支持部１３の背面がオペレータの前腕上に置かれる（図８及び図９を参照）ような設計であるように、全体として形成される。
装置１０の把持部１２には、１４及び１５で指定される２つの安全制御部材が結合されている。これらは、装置１０の内部制御回路と信号通信するように接続され、それぞれの安全情報をロボット１の制御ユニット４へ伝送させるべくオペレータＨＯによって操作可能である。より具体的には、様々な実施形態において、上述の２つの制御部材１４及び１５はそれぞれ、イネーブリングスイッチ、及び、緊急停止スイッチで代表される。これらは両方とも、例えば、具体的には押しボタンスイッチなど、当分野においてそれ自体が公知である概念の電気スイッチを介して実現される。様々な実施形態において、イネーブリングスイッチ１４は、本説明の導入部において示されているように、３つの位置、正確には、解放の位置と、中間切り替え位置と、ボタンが完全に押される（パニック状態）最終切り替え位置とを有する押しボタンスイッチである。
本考案の特性によれば、制御部材１４及び１５は両方とも、把持部１２の外面１２ａ上に配置され、制御部材の少なくとも１つは、上述の把持部１２を把持する手のうちの１つより多くの指が届く範囲にあるように配置される。
本考案によれば、支持部１３は実質的な二次元構成、すなわち実質的なプレート形状を常に有し、内面１２ｂから側方に延在し、それにより、支持部１３の前面が電子機器５０のケーシング本体の背面のための載置表面を画定し、従って、そのタッチスクリーン又はディスプレイ５０ａは上からアクセスできる。
また、本考案によれば、プレート形の支持部１３は、それに結合された少なくとも１つの拘束要素を有し、拘束要素は全体として１７で指定され、電子機器５０、すなわち、そのケーシング本体を支持部１３自体の上に局所的に固定するように予め設定される。
制御部材１４及び１５の両方が把持部１２の外面１２ａ上に配置されるという事実は、人間工学の観点から有利である。制御部材１４及び１５の各々は通常、オペレータＨＯＰのそれぞれの手（部材１４は支持部１３を把持する手、部材１５は他方の手）によって操作されるように設計される。オペレータが片手で制御部材１５（緊急停止）を切り替える必要があるとき、把持部１２は他方の手によって安全に把持され、対応する親指及び掌の一部は、部材１５に加わる押す作用に有効に対抗する。このことは、部材１５の素早く安全な切り替えを保証することに役立つ。制御部材の少なくとも１つ、具体的には、少なくとも部材１４が、把持部１２を把持する手の人差し指、中指、薬指、及び小指が届く範囲内にあるという事実により、手自体が、部材の切り替えの望ましい状態を生じさせるべく、単純な方式で部材自体を操作することが可能となる。
いずれにしても、制御部材１５が、例えば把持部１２の上面１２ｄなど異なる位置に配置されている場合も排除しない。
支持部１３が実質的にプレート形であり、１つ又は複数の局所的な拘束要素が提供されているという事実により、機器のための収容シートを中に画定するための箱状本体を提供する必要なく、電子機器のための広範な載置表面の画定が可能とる。上述の特性に起因して、支持部１３は、重量を非常に抑えることができ、装置１０の全体的な重量を減少させるという利点がある。更に、支持部１３は、側方の障害物（ｅｎｃｕｍｂｒａｎｃｅ）の寸法が互いに非常に異なる様々な種類の電子機器（及び、従って、例えば、寸法又はアスペクト比が異なるタッチスクリーンを有する複数のタブレット又はスマートフォン）を支持するための十分に広範な表面を提供する。
１つ又は複数の拘束要素は、様々な性質及び複雑性を有し得て、更に、種々の寸法の機器を取り外し可能な方式で位置に固定するように構成されている。例えば、より単純な実施形態において、例えば、電子機器５０を支持部１３上で伸縮的に留めるように設計され、その伸縮性によって種々の寸法の電子機器と連携するように設計されたバンドの形態で、伸縮性材料又は弾性材料からできている拘束要素が提供されている。また、この目的で、その有効長が、支持部１３に連結される機器５０の寸法に従って適合されることを可能にするべく、例えばベルクロ（登録商標）型などの、対応する係合部を有するバンド又はストラップも提供され得る。上述のバンド又はストラップは、装置１０の本体１１の長手方向及び／又は横断方向に延在し得る。
他の実施形態によれば、支持部１３上に調節可能な方式で取り付けられる１つ又は複数の拘束部材が提供され得る。この種類の部材は、図において、全体として１７で指定されている。
示されている例において、部材１７は、共通の基部から始まって、ここでは概して互いから分岐する２つの腕１７ａを画定する本体を有する。腕１７ａの遠位端は、機器と（具体的には、把持部１２から概して反対の位置にある、機器の縁部と）連携することができるように、概して曲がっているか、又は湾曲している。好ましくは、部材１７の本体は、プラスチック材料、及び／又は、伸縮的に柔軟な材料からできている。例において、部材１７は、把持部１２の長手方向延在部に対して概して横断する方向にスライドするように、支持部１３上に取り付けられている。この目的で、支持部１３において、横方向の溝１８が画定され、その中に、底部で部材１７の本体から突出するねじ込み軸１７ｂ（図６）がスライド可能に係合している。部材１７の本体は、支持部１３の前面上に置かれ、ねじ込み軸１７ｂの端部は、底部で溝１８から突出し、上述の突出部上に、固定用ホイール１７ｃ（図６）が係合する。容易に理解され得るように、溝１８に沿った部材１７の停止位置は、装置１０に連結される電子機器５０の側方の障害物の寸法に従って変化し得る。
様々な実施形態において、支持部１３は、内面１２ｂの高さに関する、内面１２ｂの中間位置から延在し、この位置の高さは、いずれの場合も下面１２ｃより上面１２ｄに近い。このように、支持部１３と把持部との間には、ステップ、すなわち、把持部１２により近い、電子機器５０の本体の本体縁部のためのコントラスト壁（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｗａｌｌ）を画定することができる。このコントラスト壁は、例えば図４及び図５において、１２ｂ１で指定される。また、様々な実施形態において、把持部１２は、それに結合されている、電子機器５０の１つ又は複数の拘束手段を有する。この特性は、支持部１３に結合されている拘束手段が、把持部１２から概して反対側の位置において機能するとき（例えば上述の部材１７の場合など）に好ましい。この種類の実施形態において、把持部に結合されている拘束手段は、コントラスト壁１２ｂ１に対応する位置に都合よく配置され得る。この種類の場合は、例えば、コントラスト壁１２ｂ１に結合されている２つの拘束部材が１９で指定されている図において例示されている。これらの拘束部材は、傷防止用の隔離要素の機能を電子機器５０の縁部に提供するべく、好ましくは弾性材料からできている。例示されているものと構造さえ異なっている、１つ又は複数の拘束要素１９は、具体的にはプラスチック材料からできている場合、把持部１２にオーバーモールドされ得る。
本考案の実施形態の好ましい変形において、部材１４及び１５のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方は、把持部１２の長手方向の寸法に関して、把持部１２の中間位置にある。例えば米国特許第２００５／１４１６８１ Ａ１号のような制御部材の対の代わりに、イネーブリング機能を実行するための単一の制御部材１４を装置１０に提供することを可能にする限りにおいて、この位置は特に有利である。人間工学の観点から、装置１０は実際に、好ましくは、図８及び図９において明確に例示されているように、右利きのオペレータ及び左利きのオペレータの両方が使用できる。これらの図では、２つの状態における、制御部材１４の切り替えの同様の形態が明確に示されている。単一の部材１４の存在により、装置の生産を簡略化でき、費用及び重量の低減という点で有利である。図８及び９から、好ましい実施形態においては、有利なことに、把持部１２を把持する手と係合し得るループ形のストラップ２０が、支持部１３より下で内面１２ｂに固定され得ることが理解され得る。これにより、把持部１２の把持を一時的に離す場合でさえ、装置１０が落下するリスクを防止できる。更に、好ましくは、把持部１２上の少なくとも一部には、把持を容易にすることを目的としたゴム部分が提供され、図６において、Ｒで指定されている。ゴム部分Ｒは、内面１２ｂ及び／又は下面１２ｃの一部の上に、好ましくは、制御部材１４を横切る方向に整列した配置で延在し得る。
様々な実施形態において、制御部材１４及び１５は、把持部１２を把持する手の１つより多くの指が届く範囲内に両方とも存在するように配置されている。上述のように、部材１４及び１５は通常、異なる手を用いてアクティブ化されるように設計されているが、当該特性は、必要な場合、オペレータが、把持部１２を把持する手だけの指を用いて２つの部材１４及び１５を同時に操作することを可能にし得る。好ましくは、この目的で、２つの制御部材１４及び１５は、把持部１２の外面１２ａの横断方向に、概して互いに整列した配置で存在する。
公知のように、本考案の実装の目的で使用できる様々な標準的な電子機器５０（例えば、スマートフォン及びタブレットなど）は、その背面に写真用のカメラ又はビデオカメラの光学系を備えることを想定している。例えば、機械の所与の動作状態の画像を撮影することが必要になるとき、装置２０を持っているオペレータによる、そのような撮像装置の使用は、ロボットの動作１のプログラミング又は監視中に有用であることが分かり得る。この理由により、様々な実施形態において、支持部１３は好ましくは、概して周縁の位置において少なくとも１つの貫通孔、又は、少なくとも１つの凹部をその縁部に有する。この理由は、対応する背面の撮像要素を上述の貫通孔又は凹部に対応する位置に合わせた状態で、電子機器５０を支持部１３上に配置することを可能にすることである。この特性は、例えば図６において示されている。この図では、上述の２つの孔が２１で指定されている。その１つには、電子機器５０の背面の撮像装置５０ｂが配置されている。当然、背面の撮像部材５０ｂが提供されている装置５０の幅広い範囲の場合をカバーするべく、孔２１の数及び／又は形状及び／又は位置は、例示されているものと異なり得る。
様々な実施形態において、装置１０は、装置１０に結合されている電子機器５０存在を検出するように構成されている検出手段を有する。これらの検出手段は、装置１０の内部制御回路と信号通信するように接続され、位置センサ装置、及び、電子機器５０を装置１０の制御回路とデータ通信するように接続するべく使用される上述のインターフェース構成のうちの少なくとも１つを含み、このインターフェースは好ましくは、無線トランシーバモジュールを含む。好ましい実施形態において、以下に説明されているように、装置１０は、例示されている検出手段の両方を含む。
これら図は、センサ２２が把持部１２の内壁１２ｂ上に、具体的には、支持部１３によって画定される載置表面１３ａ上、すなわち、コントラスト壁１２ｂ１に対応する位置に配置されている場合を例示している。示されている例において、センサ２２は、マイクロスイッチ、又は同様の電気機械的装置であり、装置５０が無い場合に支持部１３の方向に把持部１２から突出する、対応する作動要素を含む。容易に理解できるように、電子機器５０の縁部が壁１２ｂ１と隣接するように電子機器５０が支持部１３上に配置されているとき、上述の作動要素の変位が生じ、その結果、マイクロスイッチ２２の切り替えが起き、装置１０上に電子機器５０が物理的に存在することを制御回路へ通知する。当然、センサ２２は、近接センサ又は光学センサなど、例示されているものと異なる種類のセンサであり得る。以下で明確に説明されるように、電子機器５０が無線モードで装置１０の制御回路とインターフェース接続されているとき、物理的位置のセンサが存在することが好ましい。
上述のように、把持部１２は概して中空であり、好ましくはその内部に装置１０の制御回路が収容され、また、電子機器５０との対応するインターフェース構成が無線タイプであるとき、当該インターフェース構成も好ましくは収容される。好ましくは、把持部１２内には、装置１０の制御回路の電源に使用される少なくとも１つのバッテリが収容される。また、あり得る実施形態において、電子機器５０のバッテリを再充電するべく、バックアップ用バッテリ又は緩衝バッテリも把持部１２内に提供される。
把持部１２は、図において１２ｅ及び１２ｆで指定される、概して互いに向かい合う２つの長手方向の端壁を有する。様々な実施形態において、これらの端面１２ｅ及び１２ｆのうちの少なくとも１つの上に、装置１０の内部制御回路と信号通信するように接続された接続ポートの少なくとも１つ、及び、グランド又はブッシング要素が配置されている。好ましくは、上述のブッシング要素及び／又は上述の少なくとも１つの接続ポートが保護された位置にあるように、端壁１２ｅ及び１２ｆは、面１２ａから１２ｄの長手方向端部に関して少なくともわずかに窪んだ位置にある。
ブッシング要素は、例えば図１から図２及び図５から図７において、２３で指定され、装置１０の内部回路をロボット１の制御ユニット４と接続することに必要な（図１において２４で指定される）ケーブルを通すべく有利に使用される。しかしながら、様々な実施形態において、装置１０と制御ユニット４との間の接続が無線モードで実現される限り、ブッシング要素２３及びケーブル２４の存在は任意であることに留意するべきである。
逆に、図４及び図５において、２つの接続ポートが２５及び２６で指定されている（その１つの一部だけが表示されている）。これらのポートは、例えば、ＵＳＢポート及び／又はＲＳ−２３２ポートなど、当分野において公知である任意の種類及び標準のものであり得る。明らかなように、壁１２ｅ及び１２ｆのうちの１つ又は両方の上に、異なる種類の複数のポートが提供され得る。
一実施形態において、例えば、ＵＳＢタイプなどの接続ポート２５又は２６は、電子機器５０の対応する接続ポートを介して、ケーブルを用いて装置１０の内部回路を電子機器５０にインターフェース接続するべく使用できる。これにより、制御装置１０と電子機器５０との間で本質的に安全な物理的インターフェース又は有線インターフェースが実現される。
一実施形態において、電子機器５０の電源供給及び／又は対応するバッテリの再充電のために、ケーブルを用いて把持部１２内の緩衝バッテリを電子機器５０と接続するべく、例えばＵＳＢタイプの接続ポート２５又は２６が提供され得る。
一実施形態において、例えば図４及び５において強調されているように、装置１０の接続ポート、例えばＵＳＢタイプのポートは、ＳＴで指定されている、いわゆる安全トークン（すなわち、装置１０の内部回路とロボット１の制御ユニット４との間の認証を実行するように設計されている物理的装置）の取り外し可能な接続に使用できる。装置１０の内部回路が制御ユニット４の対応する無線モジュールとの通信回線を確立するための無線通信モジュールを含み、この回線が安全制御部材１４及び１５の状態についての情報を伝送するべく設計されているとき、この可能性は有利であると分かる。この場合、実際には、上述の情報の安全な通信を目的として、制御ユニット４と装置１０との間の一意のペアリングを確立する必要がある。
図１０は、単に例示を目的とする、制御装置１０と、制御ユニット４と、電子機器５０との間の接続のあり得る形態の模式図である。
簡略化された例において、ユニット４は、ブロック４１によって模式的に表された処理アセンブリを有する。これは、ブロック４２によって表される安全機能の管理のためのロジックを含む、ロボット１の一般的な動作を制御する。処理アセンブリ４１には、４３で指定される第１通信インターフェース、及び、４４で示される第２通信インターフェースが接続されている。インターフェース４３は好ましくは、無線通信モジュールで表され、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）規格に従って動作する。一方、インターフェース４４は代替的に、有線接続インターフェースで表され得るか、あるいは、更に無線通信モジュールで表され得て、好ましくは、モジュール４３と異なる規格、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に従って動作する。
全体として５０で指定されているものは、装置１０に結合されている携帯型電子機器であり、それ自体の制御ユニット５１を含む。制御ユニット５１には、第１通信インターフェース及び第２通信インターフェースが接続され、それぞれ、５２及び５３で指定される。インターフェース５２は、制御ユニット４のモジュール４３と同一の動作規格に従って動作する通信モジュールで表される。インターフェース５３は、代替的に、有線接続インターフェースで、あるいは更に、無線通信モジュールで表され得て、好ましくは、モジュール５２と異なる規格、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格などに従って動作する。
全体として１００で指定されているものは、装置１０の内部制御回路であり、これに対し、安全制御部材１４（イネーブリングスイッチ）及び１５（緊急停止）、位置センサ２２、ポート２５及び２６、並びに、２つの対応する通信インターフェース１０１及び１０２が接続されている。インターフェース１０１は、電子機器５０の通信インターフェース５３と同様の種類のものであり、従って、代替的に、有線接続インターフェースで、あるいは、無線通信モジュールで表され得て、モジュール５３と同一の規格に従って動作する。インターフェース１０２は、代わりに、制御ユニット４のインターフェース４４と同様の種類のものであり、従って、代替的に、有線接続インターフェースで、あるいは、無線通信モジュールで表され得て、モジュール４４と同一の規格に従って動作する。
容易に理解できるように、装置１０の使用において、安全制御部材１４及び１５の状態に対応する情報は、インターフェース１０２及び４４を介して、回路１００によって処理アセンブリ４１へ伝送され、装置１０は、コンピュータアセンブリ４１によって受信される状態情報に従って、ユニット４の安全ロジック４２を管理する。インターフェース１０２及び４４を共に接続する、Ａで指定される通信回線は、上述のように、ケーブルで表され得るか、あるいは、無線通信チャネルで表され得て、双方向回線であることが好ましいが、必須ではない。無線通信の場合、モジュール１０２及び４４は、ユニット４に関して、装置１０の動作範囲内に収まるようにするべく、数メートルの有効範囲を有するように、予め設定される。
オペレータはプログラミング中、それ自体で公知の技法に従って、電子機器５０のタッチスクリーン５０ａを介して、様々な性質のコマンドを制御ユニット４に与えることができる。この目的で、電子機器５０のメモリ手段内には当然、この目的に必要なソフトウェアが格納される。このソフトウェアは、好ましくは、従来のティーチペンダントに特有の機能の少なくとも一部をエミュレートするべく予め設定される。ただし、明らかであるように、安全機能は除く。安全機能は、ここでは装置１０を介して管理される。また、制御ユニット４は、やはりそれ自体が公知である技法に従って、様々な性質のデータを装置５０へ通信し得る。例えば、電子機器５０のディスプレイ５０ａを介することで、機械の状態、プログラムステップ、あり得るアラーム、及び、ロボットの軸の位置など様々なパラメータを監視することが可能である。タッチタイプである同一のディスプレイ５０ａ上には、例えば、ロボット１の軸の動きを管理することに必要な、エミュレートされたキー、並びに、必要なプログラミングキー及び編集キーが存在し得る。また、場合によっては、ディスプレイ上に、ロボットの動作モード（プログラミングモード、自動モード、遠隔モード）を選択するための、制御ユニット４の手段４ａの機能がエミュレートされ得る。
ユニット４と電子機器５０との間の情報の交換は、図１０においてＢで指定される、モジュール４３とモジュール５２との間で確立される無線通信回線を介して生じる。また、モジュール４３及びモジュール５２は、従って、オペレータがロボットの動作領域内で自由に動けるようにするべく、数メートルの有効範囲を有するように予め設定される。
インターフェース５３及びインターフェース１０１が無線通信モジュールで表されるとき、これらが、示されているように、１メートルより大きくない、限定された有効範囲を有するように予め設定されることが好ましい。いずれの場合も、上述のように、装置１０がそのような短い範囲の通信に加えて、制御装置１０上に電子機器５０が物理的に存在することを検出し、従って、制御装置１０の付近にセットされているがそこに取り付けられているわけではない電子機器５０を介してオペレータがロボットにコマンドを与えることを防止するための、前に２２で指定されたマイクロスイッチなどのセンサを備えていることが、いずれの場合も有利である。
当然、ロボットの制御ユニット４と、電子機器５０との間で無線モードにおいて情報を交換するには、対応する制御システムの間の一意のペアリング（すなわち、それらの間の安全な通信の条件）が必要である。制御部材１４及び１５の状態に関する情報が無線モードで発生するとき、装置１０と制御ユニット４０との間の一意のペアリング、すなわち、安全な通信が同様に必要である。また、電子機器５０と装置１０との間のペアリングは、ケーブルを介して実現されない場合、一意である必要がある。
上述のデータ通信が無線モードで発生するとき、ユニット４、装置１０、及び、電子機器５０の間の識別及び安全な通信の実際的な様式は、本考案の目的と無関係であり、当分野において公知である任意の好適な技法に従って、例えば、ドイツ特許第１０２０１００２５７８１ Ａ１号において説明されている技法に従って実装され得る。上述のように、好ましい実施形態において、制御ユニット４と装置１０との間の通信が無線モードにおいて発生するとき、関与する２つの制御システムの間で一意の認証を提供し、安全制御部材１４及び１５の状態に関する情報の安全な通信を保証するべく、装置１０の接続ポートにハードウェアトークンが結合されていることが好ましい。
最後に図１１を参照する。様々な実施形態において、把持部１２の内面１２ｂ、及び、支持部１３は、把持部１２の下面１２ｂと、把持部１２から概して反対側にある、支持部１３の端部領域とが、一般的な平面Ｐ上に置かれているときに、装置１０が電子機器５０のための傾斜したスタンドとして使用できるような相対位置を有する。これにより、図１２からも明らかなように、装置１０は、例えば、ロボットの動きの手動制御を必要としない電子機器５０の使用のステップの過程におけるデータの参照及び／又は編集の目的で、人間工学的な位置で電子機器５０を支持することに利用できる。
上の説明から、本考案の特性が、その利点と同様に明確となる。
当業者であれば、付属の実用新案登録請求の範囲において定義されている考案の範囲から逸脱することなく、本明細書において例として説明されている安全制御装置に対して多くの変更を加え得ることは明確である。
支持部１３は、例えば、電子機器５０の冷却を容易にするべく、格子の形式で構成され得る。

Claims (15)

  1. 制御ユニットを備える工業用機械、具体的にはロボットのための携帯型の安全制御装置であって、
    前記安全制御装置は、
    前記工業用機械の前記制御ユニットと信号通信するように接続可能な制御回路と、
    前記制御回路と信号通信するように接続され、前記工業用機械の前記制御ユニットへそれぞれの安全情報を伝送することを生じさせるように手動で動作可能な少なくとも１つの第１の制御部材及び１つの第２の制御部材と、
    前記制御回路を携帯型電子機器に信号通信するように接続するためのインターフェース構成と、
    を備え、
    前記安全制御装置は、前記第１の制御部材及び前記第２の制御部材が結合され、オペレータの手によって把持される把持部と、取り外し可能な方式で携帯型電子機器を支持するように予め設定された支持部とを有する本体を備え、
    前記安全制御装置の前記本体は、前記把持部が前記オペレータの対応する手によって把持されるときに前記支持部の背面が前記オペレータの前腕上に置かれる設計であるように形成され、
    前記安全制御装置は、
    前記第１の制御部材及び前記第２の制御部材の両方は前記把持部の第１の長手方向面に配置され、前記第１の制御部材及び前記第２の制御部材のうちの少なくとも１つは、前記把持部を把持する手の届く範囲にあるように配置され、
    前記支持部は、実質的に二次元構成を有し、前記第１の長手方向面に概して向かい合う前記把持部の第２の長手方向面から側方に延在し、それにより、前記支持部の前面は、前記携帯型電子機器の背面のための載置表面を画定し、
    前記支持部には、その上に前記携帯型電子機器を局所的に固定するための１つ又は複数の拘束用の要素が結合される、
    安全制御装置。
  2. 前記第１の制御部材及び前記第２の制御部材のうちの少なくとも１つは、前記把持部の長手方向の寸法に関して、前記把持部の前記第１の長手方向面の中間位置にある、請求項１に記載の安全制御装置。
  3. 前記第１の制御部材及び前記第２の制御部材のうちの少なくとも１つは、イネーブリングスイッチ、具体的には、３つの切り替え位置を含む押しボタンスイッチを有する、請求項２に記載の安全制御装置。
  4. 前記第１の制御部材及び前記第２の制御部材は、前記第１の長手方向面の横断方向に、概して互いに整列した配置である、請求項２又は３に記載の安全制御装置。
  5. 拘束のための手段は、前記支持部上で、調節可能な方式、及び、伸縮的に変形可能な方式のうちの少なくとも１つの方式で取り付けられる少なくとも１つの拘束部材を含み、前記少なくとも１つの拘束部材は、好ましくは、スライド可能な方式で取り付けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  6. 前記把持部は、前記第１の長手方向面と前記第２の長手方向面との間で各々延在する長手方向下面及び長手方向上面を含み、前記支持部は、前記長手方向下面より前記長手方向上面に近い、前記第２の長手方向面の中間位置から延在する、請求項１から５のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  7. 前記把持部は、前記携帯型電子機器に用いられる、拘束及び隔離のうちの少なくとも１つのための１つ又は複数の手段を、具体的には前記把持部の前記第２の長手方向面内に含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  8. 前記支持部の概して周縁の位置における貫通孔及び凹部のうちの少なくとも１つを更に含み、前記支持部は、対応する背面の撮像要素が前記貫通孔及び前記凹部のうちの少なくとも１つにある状態で、前記携帯型電子機器を前記支持部上に配置することを可能にするように予め設定される、請求項１から７のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  9. 前記安全制御装置に結合されている携帯型電子機器の存在を検出するための検出手段を更に備え、前記検出手段は、信号通信するように前記制御回路に接続され、マイクロスイッチなどの位置センサ装置、及び、好ましくは無線トランシーバモジュールを含む前記インターフェース構成のうちの少なくとも１つを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  10. 前記位置センサ装置は、前記把持部の前記第２の長手方向面、具体的には、前記支持部によって画定される前記載置表面より上方に配置される、請求項９に記載の安全制御装置。
  11. 前記把持部は概して中空であり、前記把持部内に、前記制御回路が収容され、また、非常に好ましくは無線トランシーバモジュールを含む前記インターフェース構成が好ましくは収容される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  12. 前記把持部は、概して向かい合う２つの長手方向の端壁を有し、前記長手方向の端壁の少なくとも１つには、前記制御回路と信号通信するように接続される接続ポート、及び、前記工業用機械の前記制御ユニットに前記安全制御装置を接続するためのケーブルを通すためのブッシング要素のうちの少なくとも１つが配置される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  13. 前記制御回路には、前記工業用機械の前記制御ユニットの無線通信モジュールとの通信回線を確立できる無線通信モジュールが接続され、好ましくは、前記第１の制御部材及び前記第２の制御部材の状態に関する情報の安全な通信を目的として、前記安全制御装置の接続ポートには、前記工業用機械の前記制御ユニットと、前記安全制御装置の前記制御回路との間で一意のペアリングを確立するための安全トークンが結合される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  14. 前記把持部の前記第２の長手方向面、及び、前記支持部は、前記把持部の長手方向下面、及び、前記把持部から概して反対側にある前記支持部の端部領域が一般的な平面上に置かれているときに、前記安全制御装置が前記携帯型電子機器のための傾斜したスタンドとして使用できるような相対位置を有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の安全制御装置。
  15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の携帯型の安全制御装置を備える、具体的にはロボットなどの工業用機械。
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