JP6846412B2 - イネーブルスイッチおよび操作部 - Google Patents

Description

本発明は、操作部による操作対象の操作を許可するイネーブルスイッチ、および、イネーブルスイッチを含む操作部に関する。

特開２００２−４２６０６号公報には、イネーブルスイッチを備えた教示ペンダントが開示されている。ロボットへの教示は、長時間に亘って行われることが多い。その間、教示ペンダント等の操作部において、イネーブルスイッチをある程度の力で押さえ続ける必要があり、操作者の指や手が疲れる。そのため、例えば、イネーブルスイッチを押す力が徐々に緩んでしまい、意図せずにロボットの操作許可が取り消されてしまうという問題があった。意図しない操作許可の取り消しが生じると、ロボットへの教示作業の効率が低下してしまう。

本発明は、操作部に設けられ、前記操作部による操作対象の操作を許可するイネーブルスイッチに向けられている。本発明によれば、操作効率の低下を抑制することができる。

本発明の好ましい一の形態に係るイネーブルスイッチは、操作者による前記操作部の保持力または保持による押し込み量が、予め定められたイネーブル範囲内であるか否かを検出する保持力検出部と、前記保持力または前記押し込み量が前記イネーブル範囲内であることを前記保持力検出部が検出している間、前記操作部による前記操作対象の操作を許可するイネーブル信号を出力する回路部と、前記保持力または前記押し込み量が前記イネーブル範囲の下限値に近づいた際に前記操作者に警告を通知する警告部と、を備える。

前記イネーブル範囲において、前記下限値より大きく、かつ、予め定められた保持力または押し込み量である下限警告値よりも小さい範囲である下限警告範囲が定められ、前記下限警告値が前記操作者毎に変更される。前記保持力または前記押し込み量が前記下限警告範囲に入っている時間が予め定められた警告停止時間を超えた場合に、前記警告部は前記操作者に警告を通知する。
好ましくは、前記操作部による前記操作対象の操作の許可前に、前記保持力検出部によって検出した前記操作者による前記操作部の保持力によって、前記イネーブル範囲の前記下限値が決定される。

本発明の好ましい他の一の形態に係るイネーブルスイッチは、操作者による前記操作部の保持力または保持による押し込み量が、予め定められたイネーブル範囲内であるか否かを検出する保持力検出部と、前記保持力または前記押し込み量が前記イネーブル範囲内であることを前記保持力検出部が検出している間、前記操作部による前記操作対象の操作を許可するイネーブル信号を出力する回路部と、前記保持力または前記押し込み量が前記イネーブル範囲の上限値に近づいた際に前記操作者に警告を通知する警告部と、を備える。

前記イネーブル範囲において、前記上限値より小さく、かつ、予め定められた保持力または押し込み量である上限警告値よりも大きい範囲である上限警告範囲が定められ、前記上限警告値が前記操作者毎に変更される。前記保持力または前記押し込み量が前記上限警告範囲に入っている時間が予め定められた警告停止時間を超えた場合に、前記警告部は前記操作者に警告を通知する。
好ましくは、前記操作部による前記操作対象の操作の許可前に、前記保持力検出部によって検出した前記操作者による前記操作部の保持力によって、前記イネーブル範囲の前記上限値が決定される。

上記形態は、前記保持力検出部において、前記操作者による前記操作部の保持による押し込み量が実質的に無い場合に特に適している。

好ましくは、前記警告部は、前記操作部の振動により前記操作者に警告を通知する。

本発明は、上記イネーブルスイッチを備える操作部にも向けられている。

上述の目的および他の目的、特徴、態様および利点は、添付した図面を参照して以下に行うこの発明の詳細な説明により明らかにされる。

操作部を示す図である。 イネーブルスイッチの斜視図である。 イネーブルスイッチの側面図である。 回路部およびその周辺構成を示す図である。 イネーブルスイッチの動作例を示す図である。 イネーブルスイッチの動作例を示す図である。 回路部およびその周辺構成の他の例を示す図である。 保持力検出部の他の例を示す図である。 上限値設定部と共に下限値設定部が追加された例を示す図である。 イネーブルスイッチの他の例を示す図である。 認証部の他の配置例を示す背面図である。 両手持ちのタイプの操作部を示す背面図である。 回路部およびその周辺構成のさらに他の例を示す図である。 図１３に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 図１３に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 図１３に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 イネーブルスイッチのさらに他の例を示す平面図である。 回路部およびその周辺構成のさらに他の例を示す図である。 回路部およびその周辺構成のさらに他の例を示す図である。 図１９に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 図１９に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 図１９に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 回路部およびその周辺構成のさらに他の例を示す図である。 図２３に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 図２３に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 回路部およびその周辺構成のさらに他の例を示す図である。 図２６に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 警告部を追加した例を示す図である。 図２８に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 図２８に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 警告部を追加した他の例を示す図である。 図３１に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 操作部のさらに他の例を示す図である。 回路部およびその周辺構成を示す図である。 図３４に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 図３４に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 図３４に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 警告部を追加した例を示す図である。 図３８に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。 警告部を追加した他の例を示す図である。 図４０に示す構成を含むイネーブルスイッチの動作例を示す図である。

図１は、操作部８を示す図である。操作者は、操作部８を用いてロボット、機械、設備等を操作する。操作部８は、例えば、産業用ロボットに動作を教示する際に使用される教示ペンダントである。図１では、操作者の左の手９を二点鎖線にて示している。操作部８は、本体部８１と、表示部８２と、複数の操作ボタン８３と、イネーブルスイッチ１とを含む。操作部８が操作者の左の手９に把持された状態で、右の手で操作ボタン８３を介して入力が行われる。なお、入力手段はボタンには限定されず、ダイヤル、スライダ、スイッチ等が利用されてよい。

表示部８２は、入力された情報や操作対象の状態を示す情報を表示する。イネーブルスイッチ１は、操作者が操作部８を把持した状態で指が触れる位置に存在する。図１の場合、操作者の左の手９の人差し指９１、中指、薬指および小指がイネーブルスイッチ１に触れる。

図２は、イネーブルスイッチ１の斜視図である。イネーブルスイッチ１は、ロボットアーム等の操作対象の近くで、動作の教示作業を行う際に、作業者の安全を確保するための安全装置である。イネーブルスイッチ１は、いわゆる、３ポジションイネーブルスイッチである。図３は、イネーブルスイッチ１の側面図である。イネーブルスイッチ１により、操作部８による操作対象の操作が許可される。すなわち、操作対象を動作させる信号が操作対象に向かって出力される。

イネーブルスイッチ１は、本体１１と、認証部１２と、保持検出部１４と、保持力検出部１５と、後述の回路部とを備える。本実施の形態では、認証部１２は、操作者の指紋を検出して操作者を認証する。認証には様々な手法が採用されてよく、一般的に表現すれば、認証部１２は、操作者の身体の一部または操作者が身につけている物品に基づいて操作者を認証する。

好ましくは、認証部１２は、操作者の指または手の特徴を認識する。認証対象となる特徴には、指紋のみならず、皺、静脈、その他様々な特徴が利用されてよい。認証部１２の構成は、利用する特徴に応じて適宜変更される。認証部１２が、操作者の指または手の特徴を認識する場合、認証部１２は、図１に示すように操作部８の側面に設けられることが好ましい。後述するように、認証部１２は、操作部８の背面に設けられることも好ましい。これにより、操作者が保持しやすい状態で操作部８を保持した際に認証を容易に行うことができる。

保持検出部１４は、本実施の形態では、一対の電極である。保持検出部１４としては様々なものが採用可能であるが、好ましくは、操作者による操作部８の保持による押し込み量が実質的に無く、操作者による操作部８の保持を検出するデバイスが採用される。

本体１１の下部に配置される保持力検出部１５は、操作者による操作部の保持力が予め定められた上限値より大きいか否かを検出する。

回路部は、認証部１２による認証後、保持検出部１４が操作者による保持を検出している間、操作対象の操作を許可する信号であるイネーブル信号を出力する。回路部の詳細については後述する。保持力が上限値を超えた場合、すなわち保持力検出部１５が操作者による操作部の保持力が予め定められた上限値より大きいことを検出すると、回路部は、イネーブル信号を取り消す。イネーブルスイッチ１には、保持力の上限値を設定する上限値設定部が設けられてもよい。上限値設定部は、認証部１２による認証結果に従って、上記上限値を決定する。回路部は、認証部１２による認証を行ったり、認証結果に従って決定された上限値を記憶するために、記憶部を含む。記憶部に操作者毎の情報を記憶させておくことで、操作者毎の情報を回路部や認証部１２が利用することができる。

図２および図３の例では、認証部１２は本体１１の上面に配置される。認証部１２は、撮像部にて操作者の指紋を認証する。図１のように保持される場合、認証部１２は操作者の左手の人差し指９１の指紋を認証する。認証部１２の脇には、指が伸びる方向に向かって並ぶ２つの電極１３が配置される。電極１３は認証部１２における操作者の指の存在を検出する。認証部１２は、静脈認証や虹彩認証等の操作者の生体情報を取得する他の生体認証部でもよい。認証部１２には物体指紋認証技術が採用されてもよい。物体指紋認証技術は、物体の表面に現れる個々の特徴を認識することで、同じ形状の物体であっても個体差を識別することができる。これにより、例えば、操作者が手袋をしていても認証可能となる。操作者が身につけている識別カード等により操作者が認証、すなわち、特定されてもよい。

イネーブルスイッチ１が認証部１２を備えていることにより、操作を許されていない者が操作することを防止したり、操作者の技能に応じて操作可能な権限を変更できるなど、イネーブルスイッチ１の特性を変更することができる。操作者毎のイネーブルスイッチ１の特性は、記憶部に記憶される。

保持検出部１４は本体１１の上面に配置される。保持検出部１４は例えば電極である。保持検出部１４は押し込み量が実質的に無いスイッチであればどのようなものが採用されてもよい。例えば、静電容量型のスイッチが用いられてもよく、静電容量型のタッチパネルであってもよい。保持検出部１４は指や手の存在、すなわち、指や手の接触を検出する。図１の例の場合、保持検出部１４は、操作者の左手の人差し指、中指、薬指または小指の接触を検出する。

保持力検出部１５は、指や手による押圧状態を検出する。保持力検出部１５は、好ましくは、機械的な押し込み量のあるスイッチである。保持力と上限値とが比較可能であれば、保持力検出部１５は、押し込み量が実質的に無いスイッチでもよい。例えば、保持力検出部１５に圧電素子が利用されてもよい。保持力検出部１５は、２次元の検出センサにより指や手の接触面積を検出するデバイスであってもよい。

機械的スイッチにて操作される従来の３ポジションイネーブルスイッチでは、手が離れた状態、または、手や指が軽く触れた状態ででポジション１となり、操作は許可されない。スイッチを軽く押すとポジション２となり、操作部による操作が許可される。操作者が危険を感じたり、操作対象の誤動作により驚いたり、恐怖を感じる等してスイッチを強く押した場合はポジション３となり、操作は許可されない。また、ポジション３からポジション１へ復帰する際には、機械的にポジション２を経由するが、操作は許可されない。

これに対し、図２のイネーブルスイッチ１では、指が保持検出部１４に触れていない状態がポジション１となる。イネーブルスイッチ１では、認証部１２による認証により操作者が特定される。これにより、操作部８は作業権限を判断する。認証とは独立して、または、認証動作の開始と同時に、保持検出部１４は指の存在の検出を開始する。認証が成功している間に保持検出部１４により指が検出されると、または、指が検出されていると、ポジション１から２になったと判断し、操作対象の操作を許可する。すなわち、イネーブルスイッチ１はイネーブル信号を出力し、操作部８から操作信号が出力可能となる。

イネーブルスイッチ１は、保持力検出部１５が上限値を超える押し込み力、すなわち、上限値を超える保持力を検出しない限り、ポジション２と判断する。保持力検出部１５により上限値を超える保持力が検出されると、イネーブルスイッチ１はポジション３と判断し、動作許可が取り消される。すなわち、回路部２は、イネーブル信号の出力を停止する。イネーブル信号が出力されない限り、操作者が操作部８に入力を行っても操作部８から操作対象には操作信号が出力されない。イネーブル信号が出力されなくなった後は、操作者が指を離すまでポジション３が維持され、操作者が指を離すとイネーブルスイッチ１はポジション１と判断し、リセット状態となる。その後、再度、イネーブルスイッチ１は生体認証を要求する。認証部１２による認証によって操作者が特定されない限り、イネーブルスイッチ１はイネーブル信号を出力しない。

許可時に認証の完了と指の存在の検出とが少しでも同時に行われていることは必要であるが、許可後、すなわち、一旦、イネーブル信号が出力されると、保持検出部１４で指の存在が検出されていればポジション２と判断され、イネーブル信号の出力が継続される。一旦、イネーブル信号が出力されると、認証部１２または保持検出部１４のいずれかで指の存在が検出されていればポジション２と判断されてもよい。

図４は回路部２およびその周辺構成を示す図である。以下の説明における２値信号に関して、「信号の出力」は信号が「１」または正の値を示すことをいい、「信号の停止」は信号が「０」を示すことをいうものとする。回路部２は、ＡＮＤ回路２１と、ＯＲ回路２２とを含む。認証部１２は、撮像部１２１と、認証アルゴリズム１２３を含む論理回路である認証回路１２２とを含む。撮像部１２１にて取得された指紋等の画像は、認証回路１２２に入力され、操作者が特定される。

一方、一対の電極である保持検出部１４にて保持が検出されると、認証信号および保持検出信号はＡＮＤ回路２１に入力され、これらの信号のＡＮＤ信号がイネーブル信号として出力される。イネーブル信号および認証信号はＯＲ回路２２に入力され、これらの信号のＯＲ信号はＡＮＤ回路２１に戻される。これにより、一旦認証が完了すると、保持検出部１４が指を検出している間、イネーブル信号が出力される。認証と保持の双方の検出でイネーブル信号が出力されるため、許可の二重化が実現される。その結果、不用意な接触等でイネーブル信号が出力されることが防止される。

保持力検出部１５は、ＡＮＤ回路２１からのイネーブル信号の出力経路途上に位置する。保持力検出部１５により、保持力が強くなった場合にイネーブル信号が遮断される。すなわち、操作対象の操作の許可が取り消される。保持力検出部１５は、主に緊急時に操作されるため、押し込み量により操作感があるスイッチであることが好ましい。また、押し込み量があることにより、操作を検出する信頼性を高くすることができる。保持力検出部１５は、少なくとも保持力が上限値を超えた際に押し込まれるスイッチであることが好ましい。

図５および図６は、認証部１２からの出力を「認証信号」、保持検出部１４からの出力を「保持信号」、保持力が上限値より大きいか否かの保持力検出部１５による検出結果を「保持力上限信号」と表現した場合のこれらの信号とイネーブル信号との関係を示す図である。横軸は右に向かって時間の経過を示す。図５では、保持力上限信号は常に「１」であり、保持力が上限値を超えた場合に、保持力上限信号は立下る。

図５に示すように、保持検出部１４が保持を検出して保持信号を出力している間に認証部１２が認証を行って認証信号を出力すると、イネーブル信号が出力される。すなわち、イネーブル信号は「１」になる。イネーブル信号の出力は認証が終了した後も継続する。この状態で保持信号が停止すると、イネーブル信号の出力も停止する。一方、図６に示すように、認証後、保持信号およびイネーブル信号の出力が継続している状態で、保持力検出部１５の状態を示す保持力上限信号が立下ると、イネーブル信号の出力は停止する。すなわち、イネーブル信号は「０」になる。

図７は回路部２およびその周辺構成の他の例を示す図である。回路部２は、ＡＮＤ回路２１と、ＯＲ回路２２と、ＡＮＤ回路２３，２４と、ＯＲ回路２５とを含む。図７では、図４では省略した電極１３も示している。一対の電極１３からの信号はＡＮＤ回路２３に入力される。ＡＮＤ回路２３の出力は認証部１２の認証開始信号として利用されると共に、ＯＲ回路２５に入力される。一方、保持検出部１４の２つの電極からの信号はＡＮＤ回路２４に入力され、ＡＮＤ回路２４の出力はＯＲ回路２５に入力される。ＯＲ回路２５の出力は、ＡＮＤ回路２１に入力される。

認証部１２で生体認証を用いるイネーブルスイッチ１において、認証部１２の撮像部１２１にて取得された画像は、認証回路１２２に入力され、操作者が特定される。一方、保持検出部１４にて保持が検出されると、認証信号と保持信号とのＡＮＤ信号がＡＮＤ回路２１からイネーブル信号として出力される。図４の場合と同様に、イネーブル信号と認証信号とのＯＲ信号はＡＮＤ回路に戻され、一旦認証が完了すると、ＯＲ回路２２からＡＮＤ回路２１への入力は継続される。

一方、電極１３からの信号は、ＡＮＤ回路２３を介してＯＲ回路２５に入力されることにより２通りの許可が実現される。すなわち、保持検出部１４または電極１３が指の存在を検出している間、イネーブル信号の出力は継続する。その結果、操作者のいずれかの指がイネーブルスイッチ１を保持していることを検出している限りイネーブル信号が出力される。人差し指と親指とで操作部８を保持し他の指を全て操作部８から離してもイネーブル信号の出力は継続し、意図せずにイネーブル信号が取り消されることを抑制することができる。

図８は保持力検出部１５の他の例を示す図である。図８では、保持力検出部１５にて定められている保持力の上限が、操作者毎に変更可能である。回路部２の周辺構成として、上限値設定部１６１が設けられる。上限値設定部１６１は、各操作者に適した上限値を記憶する記憶部を有する。保持力検出部１５は比較回路１５２を有し、比較回路１５２の結果に従ってスイッチ１５１が操作される。比較回路１５２には上限値を記憶する記憶部が設けられる。上限値設定部１６１は、認証部１２による認証結果に対応する操作者の上限値を決定し、当該上限値を比較回路１５２の記憶部に設定する。例えば、一般的な上限値では誤って上限値より大きい力で保持してしまうことが多い操作者には、高めの上限値が設定される。逆に、保持力が弱く、一般的な上限値では安全性に不安がある操作者には、低めの上限値が設定される。これにより、操作者毎にイネーブルスイッチ１の特性を設定することができる。

上限値が個別に設定される点を除き、回路部２の動作は図４の場合と同じである。認証後、指の存在が検出され、かつ、設定された上限値より保持力が小さい間、イネーブル信号が出力される。保持力がなくなるとポジション１と判断され、保持力が上限値を超えるとポジション３と判断されて許可が取り消される。上限値設定部１６１の記憶部に操作者毎の上限値を記憶しておくことで、認証部１２で操作者が特定されると自動的に保持力の上限値が設定されるため、操作者が操作を開始する度に操作者が上限値を決定する必要はない。

なお、図４のように上限値が固定の場合、スイッチの機械的特性により上限値は定められる。図４では、その点を考慮して保持力検出部１５をスイッチの記号のみにて示したが、図４においても図８と同様に、比較回路による保持力と上限値との電気的な比較により、スイッチの操作が行われてよい。

図９に示すように、上限値設定部１６１と共に下限値設定部１６２が設けられてもよい。上限値設定１６１を設けずに下限値設定部１６２のみが設けられてもよい。下限値設定部１６２の記憶部には、操作者毎の保持力の下限値が記憶される。認証部１２による認証が行われると、自動的に、保持力の上限値および下限値が決定され、比較回路１５２に上限値と下限値とが設定される。この場合、保持力が上限値と下限値との間にある間、イネーブル信号が出力される。以下、上限値と下限値との間の範囲を「イネーブル範囲」と呼ぶ。具体的には、認証後、イネーブル信号が出力されている間に、保持力が下限値より小さくなるとポジション１と判断され、保持力が上限値より大きくなるとポジション３と判断され、許可が取り消される。

操作者毎に上限値または下限値が設定される構成は、保持力検出部１５が機械式ではなく、押し込み量が実質的に無い場合に特に適している。機械式でない保持力検出部１５は、例えば、イネーブルスイッチ１にて保持検出部１４としてタッチパネルが設けられ、タッチパネルと指との接触面積にて保持力を検出する場合に適している。この場合、保持検出部１４は保持力検出部１５を兼ねる。

事前に上限値または下限値を決定する際には、例えば、認証後に操作者が操作部を通常通り保持し、その後、強く保持したり弱く保持したりすることにより、保持力検出部１５が保持力を検出する。上限値設定部１６１または下限値設定部１６２は、検出結果に基づいて上限値または下限値を決定する。上限値または下限値は、認証直後の保持力を基準に設定されてもよい。

認証部１２にて静脈認証を利用することも可能である。この場合、血管の形状変化により保持力が求められてもよい。スキャナによる画像認識であれば、手や指の接触面の形状変化から保持力が求められてもよい。比較的大きな撮像部を設け、撮像部にて取得される画像により、認証と、保持検出と、保持力検出とが行われてもよい。この場合、撮像部とその周辺の回路とにより、認証部１２、保持検出部１４および保持力検出部１５の機能が実現される。認証部１２と保持検出部１４とが共通のデバイスにより実現されてもよく、認証部１２と保持力検出部１５とが共通のデバイスにより実現されてもよく、保持検出部１４と保持力検出部１５とが共通のデバイスにより実現されてもよい。

図１０は、イネーブルスイッチ１の他の例を示す図である。イネーブルスイッチ１は、図２および図３の場合と同様に、本体１１と、認証部１２と、保持検出部１４と、保持力検出部１５とを含む。図示の都合上、実際よりも厚さ方向に厚く描いている。保持検出部１４は、操作ボタン１７の表面に設けられた面状のスイッチであり、操作者による操作部８の保持による押し込み量は実質的に無い。保持力検出部１５は、操作ボタン１７を含む機械的なスイッチである。操作部８の通常の把持では、操作ボタン１７は押し込まれない。押し込み量が実質的に無いスイッチ（またはセンサ）とは、反発力が無いスイッチともいえる。

イネーブルスイッチ１は、ロック機構１８を含む。認証部１２による認証が正常に行われると、ロック機構１８のレバー１８１と操作ボタン１７との係合が解除され、操作ボタン１７のロックが解除される。認証後、保持検出部１４にて操作者による操作部８の保持が検出される間、ポジション２と判断される。強く保持すると、操作ボタン１７が押し込まれて保持力検出部１５が操作され、ポジション３と判断される。他の動作は図２および図３の場合と同様である。ロック機構１８を設けることにより、イネーブルスイッチ１による操作者の安全性がさらに向上する。

従来の機械的なイネーブルスイッチでは、教示作業等が長時間に亘る場合、操作者はスイッチをある程度の力で押し続けて作業を行う必要がある。これに対し、イネーブルスイッチ１では、イネーブル信号を出力している間、操作者の指や手は、押し込み量が実質的に無い保持検出部１４にて検出される。これにより、操作対象を操作している間、指や手の疲れを低減することができ、作業負担を緩和することができる。操作者はスイッチの押下を意識せずに操作に集中することができる。

イネーブルスイッチ１では、保持検出部１４の表面と認証部１２の表面とをほぼ同じ高さにすることで、操作部８の保持が容易になるとともにイネーブルスイッチ１の薄型化や形状変更設計が容易となる。図２、図３、図１０の例の場合、保持検出部１４の配置箇所は、機械的なスイッチである保持力検出部１５の上面でもあり、認証部１２、保持検出部１４および保持力検出部１５の上面が、実質的に同じ高さに位置していると捉えることができる。

また、従来の機械的なイネーブルスイッチでは、操作部上のイネーブルスイッチの設置箇所に合わせて操作者が操作部を保持する必要がある。本実施の形態に係るイネーブルスイッチ１では、保持検出部１４を様々な場所に容易に設けることができるため、操作部８の保持が容易となる。また、認証部１２による認証により、操作者毎に作業権限を変更することができ、未熟な操作者による好ましくない誤操作を防止することができる。さらに、操作者毎に保持力の上限値または下限値を設定することにより、操作者に合った３ポジション検出を行うことができる。

機械式のイネーブルスイッチの場合、イネーブルスイッチがポジション２（操作許可状態）となるように、例えば針金や紐によって固定する等してイネーブルスイッチが無効化される虞があるが、イネーブルスイッチ１では生体認証を利用することにより、イネーブルスイッチの無効化を防止することができる。

保持検出部１４として非常に薄い装置を利用することができるため、イネーブルスイッチ１の薄型化や形状変更設計が容易となる。

図１１は、認証部１２の他の配置例を示す操作部８の背面図である。認証部１２は操作部８の背面に配置される。図１１では、認証部１２に指が配置されたことを検出する電極１３が１つの例を示している。認証部１２が、イネーブルスイッチ１の本体１１から分離して操作部８の背面に配置される点を除いて、操作部８は図１と同様である。操作者の左の手９が操作部８を保持し、人差し指９１を伸ばすと、人差し指９１の先端は自然に認証部１２に位置する。他の指は、イネーブルスイッチ１の保持検出部１４上に位置する。

図１２は、両手持ちのタイプの操作部８を例示する背面図である。認証部１２は図１１の場合と同様に、操作部８の背面に位置する。操作部８の背面には、中央から下端に向かって厚さ方向に窪む凹部８４が設けられる。イネーブルスイッチ１の認証部１２以外の部位は、凹部８４の左右それぞれに配置される。操作者が操作部８を両手で保持すると、左の手９の人差し指９１は自然に認証部１２上に位置する。両手の人差し指以外の指は、凹部８４の左右にて保持検出部１４上に位置する。操作部８は、形状と、イネーブルスイッチ１の本体１１が２つ設けられる点とを除いて、図１１の操作部８と同様である。

図１２の例の場合、認証部１２にて操作者の認証が行われた後、２つの保持検出部１４のいずれかが保持を検出している間、イネーブル信号が出力される。また、２つの保持力検出部１５のいずれかが上限値より大きい保持力を検出すると、イネーブル信号の出力が停止される。これにより、一方の手を操作部８から離しても、イネーブル信号が出力され続け、操作者の手９の疲労をさらに低減することができる。図２に示す形態のイネーブルスイッチ１が両手持ちタイプの操作部８に採用されてもよい。

図１、図１１および図１２のように、認証部１２を操作部８の背面または側面に設けることにより、操作者が保持しやすい状態で操作部８を保持した際に認証を容易に行うことができる。

図１３は、回路部２およびその周辺構成のさらに他の例を示す図である。回路部２は、図４の回路部２に加えて下限立下り遅延回路３１１を含む。下限立下り遅延回路３１１は、保持検出部１４とＡＮＤ回路２１との間に位置し、保持検出部１４からの信号の立下りを予め定められた時間だけ遅延させる。立上りは遅延されない。

ここで、保持力の下限値が極めて０に近く、少なくとも保持力が下限値以上でないとイネーブル信号がＡＮＤ回路２１から出力されない場合、または、保持力の下限値が０であり、少なくとも保持力が下限値を上回らないとイネーブル信号がＡＮＤ回路２１から出力されない場合、操作者がイネーブルスイッチ１に触れるだけでイネーブルスイッチ１はポジション１からポジション２に移行する。保持検出部１４は、実質的に、このような保持力と下限値との比較機能を有する機能を有すると捉えることも可能である。

一方、スイッチ１５１は保持力が上限値よりも大きいか否かを検出する。したがって、保持検出部１４とスイッチ１５１とにより保持力が予め定められた上限値と下限値との間のイネーブル範囲内であるか否かを検出しているといえる。そこで、図１３の説明では、保持検出部１４を保持力検出部１５の一部とみなし、保持力検出部１５は保持検出部１４とスイッチ１５１とを含むものとする。保持力検出部１５は、操作者による操作部の保持力が、予め定められたイネーブル範囲内であるか否かを検出する。

保持力がイネーブル範囲内であることを保持力検出部１５が検出している間に、認証部１２による認証が行われると、回路部２は、操作部８による操作対象の操作を許可するイネーブル信号を出力する。保持力がイネーブル範囲内であることを保持力検出部１５が検出している間、継続してイネーブル信号は出力される。なお、認証部１２が省略されたイネーブルスイッチ１の場合、回路部２は、保持力検出部１５が保持力がイネーブル範囲内であることを検出している間、操作部８による操作対象の操作を許可するイネーブル信号を出力する回路として機能する。

図１４は、図１３に示す構成を含むイネーブルスイッチ１の動作例を示す図である。図１４中の「認証信号」、「保持信号」、「保持力上限信号」および「イネーブル信号」という表現は、図５の場合と同様である。保持信号は、上述の通り、実質的に保持力が下限値より大きいことを示しており、「保持力下限信号」と呼ぶこともできる。「下限立下り遅延信号」は、保持検出部１４からの保持信号の立下り、すなわち、「１」から「０」への変化タイミングが遅延された信号である。さらに換言すれば、保持力が下限値よりも大きいことを示す信号において、保持力が下限値を下回ることを示す立下りを遅延した信号である。保持検出部１４が操作者の指の接触のみを検出する場合、ポジション１と２との境界は、保持検出部１４に指が触れていない状態と僅かに触れる状態との間になる。下限立下り遅延回路３１１は、ポジション２からポジション１への移行を示す信号の立下りを遅延している。各信号の表現は、以下の類似の図についても同様である。

図５の場合と同様に、保持力検出部１５の保持検出部１４が保持を検出している間に認証が行われると、イネーブル信号が出力される。ここで、下限立下り遅延回路３１１における遅延時間Δｔ１１よりも短い時間Δｔ１２だけ操作者が保持検出部１４から指を離したとしても、立下りが遅延されるため、下限立下り遅延信号は変化しない。その結果、時間Δｔ１２の間もイネーブル信号は出力され続け、時間Δｔ１２の経過後もイネーブル信号は出力される。なお、操作者が保持検出部１４から指を離してイネーブル信号の出力を停止させる際には、操作者が保持検出部１４から指を離してから時間Δｔ１１だけ経過した後にイネーブル信号は停止するが、時間Δｔ１１は安全確保上、十分に短い時間である。好ましくは、Δｔ１１は、０．２〜０．５秒の範囲で設定される。

このように、下限立下り遅延回路３１１の存在により、イネーブル信号の出力中に保持力がイネーブル範囲の下限値を下回ってから予め定められた時間Δｔ１１が経過するまで、回路部２はイネーブル信号の出力を維持する。以下、時間Δｔ１１を「信号出力維持時間」と呼ぶ。

図１５は、操作者が保持検出部１４から一時的に指を離した時間が信号出力維持時間Δｔ１１よりも長い時間Δｔ１３の場合のイネーブル信号の出力を示す図である。時間Δｔ１３が経過する前に下限立下り遅延回路３１１からの下限立下り遅延信号が立下るため、その時点でイネーブル信号の出力が停止する。操作者の指が再度保持検出部１４に触れても認証が行われていないため、イネーブル信号の出力が停止した状態が維持される。

図１４に示す動作により、短時間の間だけ保持力が下限値よりも弱まった場合の不要な操作停止を防止することができる。例えば、操作部８の持ち直し等の際にイネーブル信号の停止を抑制することができる。その結果、操作効率の低下を抑制することができる。

図１６は、イネーブル信号が出力されている間に操作者がイネーブルスイッチ１を強く保持して保持力検出部１５のスイッチ１５１が上限値よりも大きい保持力を検出した場合を示す図である。なお、図１６では図１４と同様に時間Δｔ１２だけ保持が解除されてもイネーブル信号の出力が継続する様子も示している。保持力が上限値を超える場合は、緊急性が高い場合もあるため、保持力上限信号が立下ると、その瞬間に遅延なくイネーブル信号の出力が停止する。これにより、操作者の安全が確保される。

図１３では、保持力検出部１５のスイッチ１５１がＡＮＤ回路２１の出力上に位置するため、スイッチ１５１がイネーブル信号の出力を停止するが、スイッチ１５１をＡＮＤ回路２１の入力側に位置させ、スイッチ１５１の出力をＡＮＤ回路２１に入力することによっても、同様の動作を実現することができる。したがって、図１３では、保持力検出部１５が保持力が上限値を超えた場合にイネーブル信号を停止させるのではなく、スイッチ１５１の配置構造を含む回路部２が、保持力が上限値を超えた場合に保持力検出部１５による検出結果に従ってイネーブル信号の出力を停止させていると捉えることができる。

信号出力維持時間Δｔ１１は変更可能であってもよい。この場合、例えば、図１３に示すように、イネーブルスイッチ１に、操作中の操作対象９０の特定の部位の速度または操作対象に対する操作者の相対位置の入力を受け付ける受付部１９１と、維持時間変更部１９２とが設けられる。操作対象９０の特定の部位とは、例えば、操作対象９０がロボットアームの場合、ロボットアームの先端である。一般的には、特定の部位は最も可動する部位である。操作対象９０に対する操作者の相対位置は、例えば、操作対象９０であるロボットまたはその近傍に設けられた三次元スキャナにより測定される。操作者の位置を検出する装置が操作者が存在する部屋に設けられてもよい。

維持時間変更部１９２は、操作対象９０の特定の部位の速度または操作対象に対する操作者の相対位置に応じて、下限立下り遅延回路３１１に設定されている信号出力維持時間Δｔ１１を変更する。これにより、例えば、特定の部位の速度が遅くなったり、操作者と操作対象９０との距離が大きくなった場合等に信号出力維持時間を長くし、より効果的に不要な操作停止を抑制しつつ安全性を確保することができる。また、信号出力維持時間Δｔ１１を０とし、特定の部位の速度が遅くなったり、操作者と操作対象９０との距離が大きくなった場合等に０より大きい信号出力維持時間が設定されてもよい。

図１７は、イネーブルスイッチ１のさらに他の例を示す平面図である。図１７のイネーブルスイッチ１では、図２および図３のイネーブルスイッチ１の保持検出部１４の位置に保持力検出部１５が設けられる。図３の本体１１の下部に設けられる保持力検出部１５は省かれる。図１７の保持力検出部１５は、タッチパネル、すなわち、２次元のタッチセンサとなっており、保持検出部１４を兼ねる。以下の説明における保持力検出部１５についても同様である。その他の構成は、図２および図３のイネーブルスイッチ１と同様である。

図１８は、イネーブルスイッチ１の回路部２およびその周辺構成の一例を示す図である。回路部２は、図４と同様に、認証部１２からの出力が入力されるＯＲ回路２２と、ＡＮＤ回路２１と、を含む。保持力検出部１５は比較回路１５３を含む。図１８では上限値設定部１６１が設けられる場合も示している。

比較回路１５３は、保持力と予め定められた下限値とを比較する比較器と、保持力と予め定められた上限値とを比較する比較器とを含む。保持力と下限値とを比較する比較器からの出力を示す線に符号３２１を付し、保持力と上限値とを比較する比較器からの出力を示す線に符号３２２を付している。比較結果を示す信号は、個別にＡＮＤ回路２１に入力される。ＡＮＤ回路２１からは、保持力が下限値より大きく、かつ、上限値より小さい場合のみ、イネーブル信号が出力される。なお、２つの比較器からの出力、すなわち、信号は、操作部８内の他の回路にも入力されてよい。

「上限値より小さい」という表現は、上限値の設定を僅かに変更することにより、「上限値以下」と同義となる。「下限値より大きい」という表現は、下限値の設定を僅かに変更することにより、「下限値以上」と同義となる。そのため、以下の説明における「上限値より小さい」は「上限値以下」と表現しても実質的に同じであり、「下限値より大きい」は「下限値以上」と表現しても実質的に同じである。同様に、「下限値より小さい」代えて「下限値以下」と表現し、「上限値より大きい」に代えて「上限値以上」と表現する場合も同様である。ただし、上述の押し込み量の無い保持検出部１４の場合に下限値に「０」を設定する場合は、保持力は下限値以下であるか下限値より大きいかで保持力と下限値との大小関係が判断される。

保持力検出部１５としてタッチパネルが利用される場合、保持力検出部１５に指が触れるだけでポジション２と判断することができる。そのため、下限値は非常に０に近い値、または、０に設定される。もちろん、下限値としてある程度の大きさの値が設定されてもよい。

保持力の上限値が操作者毎に設定される場合、回路部２に上限値設定部１６１が設けられる。予め上限値を設定する際には、認証部１２にて操作者が認証されると、保持力検出部１５が検出する保持力に応じて、上限値設定部１６１は比較回路１５３に上限値を設定する。下限値設定部を設けて上限値の設定と同様にして下限値も操作者毎に比較回路１５３に設定されてよい。

操作部８の通常の使用の際には、操作者が操作部８を保持して保持力が下限値より大きく、かつ、上限値よりも小さい状態で認証部１２が操作者の認証を行うと、ＡＮＤ回路２１に入力される信号は全て「１」となり、イネーブル信号が出力される。すなわち、保持力がイネーブル範囲内であることを保持力検出部１５が検出している間に、認証部１２による認証が行われると、回路部２は、操作部８による操作対象の操作を許可するイネーブル信号を出力する。保持力が下限値よりも小さい、または、上限値よりも大きい場合、比較回路１５３からＡＮＤ回路２１に入力される２つの信号のいずれかが「０」となり、イネーブル信号の出力が停止する。比較回路１５３からの２つの比較結果の論理積を得るＡＮＤ回路が保持力検出部１５に設けられてもよい。

一旦認証が行われると、保持力がイネーブル範囲内であることを保持力検出部１５が検出している間、継続してイネーブル信号が出力される。

なお、認証部１２が省略されたイネーブルスイッチ１の場合、保持力がイネーブル範囲内であることを保持力検出部１５が検出している間、回路部２は、操作部８による操作対象の操作を許可するイネーブル信号を出力する回路として機能する。

図１９は、図１８の回路部２に下限立下り遅延回路３１１を設けた例を示す図である。図１９では、受付部１９１および維持時間変更部１９２も示している。受付部１９１および維持時間変更部１９２の機能は、図１３の場合と同様である。他の図の下限立下り遅延回路３１１に対しても、受付部１９１および維持時間変更部１９２が設られてよい。

下限立下り遅延回路３１１は、比較回路１５３とＡＮＤ回路２１との間の符号３２１を付す線上に設けられ、保持力と下限値との比較結果の立下りを信号出力維持時間だけ遅延させる。図１９の例では、符号３２２を付す線にて示すように、保持力と上限値との比較結果はそのままＡＮＤ回路２１に入力される。すなわち、保持力が下限値を下回って比較回路１５３からの出力が「１」から「０」に変化した場合にのみ、その変化を予め定められた信号出力維持時間だけ遅延する。

図２０は、図１９の構成を含むイネーブルスイッチ１の動作例を示す図である。保持力の下限値は非常に０に近い正の値または０である。保持力が０を超えると保持力下限信号が立上り、保持力が０になると保持力下限信号が立下る。したがって、保持力下限信号は、図１４の保持信号に相当する。認証信号およびイネーブル信号は、図１４の場合と同様であり、下限立下り遅延信号は、下限立下り遅延回路３１１により保持力下限信号の立下りが遅延されたものである。

図１４の場合と同様に、下限立下り遅延回路３１１により、操作者がイネーブルスイッチ１から指を短時間だけ離したとしても、保持力下限信号が「０」となる停止時間Δｔ１２が信号出力維持時間Δｔ１１よりも短い場合、イネーブル信号の出力は継続する。一方、図２１に示すように、保持力下限信号の停止時間Δｔ１３が信号出力維持時間Δｔ１１よりも長い場合、下限立下り遅延回路３１１からの信号が「０」となり、すなわち、立下り、イネーブル信号の出力は停止される。以上のように、回路部２は、保持力がイネーブル範囲の下限値を下回ってから予め定められた信号出力維持時間Δｔ１１が経過するまで、イネーブル信号の出力を維持する。

図２２は、保持力が上限値を超える場合のイネーブル信号を示す図である。図２２の保持力上限信号は、比較回路１５３における保持力と上限値との比較結果を示し、保持力が上限値を上回ると立下る。図２２では保持力下限信号の記載を省いており、保持力下限信号が時間Δｔ１２だけ停止する様子も示している。認証が行われてイネーブル信号が出力されている間に、保持力上限信号が立下ると、下限立下り遅延回路３１１の動作とは関係なくイネーブル信号の出力は停止される。このように、回路部２は、保持力がイネーブル範囲の上限値を上回った際に、イネーブル信号の出力を停止する。

図２３は、図１９の回路部２に上限立下り遅延回路３１２を設けた例を示す図である。図２３では、上限値設定部１６１および下限値設定部１６２も示しており、上限値設定部１６１および下限値設定部１６２により、認証部１２での認証結果に従って操作者毎の保持力の上限値および下限値が比較回路１５３に設定される。図２３では、図１３と同様の受付部１９１および維持時間変更部１９２も示している。受付部１９１および維持時間変更部１９２により、下限立下り遅延回路３１１に設定されている信号出力維持時間が変更されると共に、上限立下り遅延回路３１２に設定されている信号出力維持時間も変更される。

上限立下り遅延回路３１２は、比較回路１５３とＡＮＤ回路２１との間にて符号３２２を付す線上に設けられ、保持力と上限値との比較結果の立下りを信号出力維持時間だけ遅延させる。保持力と下限値との比較結果は、図１９の場合と同様に、下限立下り遅延回路３１１を経由してＡＮＤ回路２１に入力される。すなわち、回路部２は、保持力が下限値を下回って比較回路１５３からの一方の出力が「１」から「０」に変化した場合に、その変化を予め定められた信号出力維持時間（以下、「第１信号出力維持時間」という。）だけ遅延し、保持力が上限値を上回って比較回路１５３からの他方の出力が「１」から「０」に変化した場合に、その変化を予め定められた信号出力維持時間（以下、「第２信号出力維持時間」という。）だけ遅延する。

図２４は、図２３の構成を含むイネーブルスイッチ１の動作例を示す図である。保持力下限信号および下限立下り遅延信号の記載を省略している。保持力が上限値を上回ると保持力上限信号が立下り、保持力が上限値を下回ると保持力下限信号が立上る。上限立下り遅延回路３１２により、保持力が非常に短時間の間だけ上限値を上回ったとしても、保持力上限信号の停止時間Δｔ２２が第２信号出力維持時間よりも短い場合、上限立下り遅延信号は途切れず、イネーブル信号の出力は継続する。

一方、図２５に示すように、保持力上限信号の停止時間Δｔ２３が第２信号出力維持時間Δｔ２１よりも長い場合、上限立下り遅延回路３１２からの信号が「０」となり、すなわち、立下り、イネーブル信号の出力は停止される。このように、回路部２は、保持力がイネーブル範囲の上限値を上回ってから予め定められた第２信号出力維持時間Δｔ２１が経過するまで、イネーブル信号の出力を維持する。

第２信号出力維持時間Δｔ２１は、安全性に問題が生じない程度に非常に短い時間が設定される。これにより、例えば、押し込み量の無い保持力検出部１５に指が触れた直後に保持力が上限値を上回ったとしても操作の不要な停止が抑制される。その結果、操作効率の低下が抑制される。なお、保持力上限信号の立下りの遅延は、保持力検出部１５が機械的なものである場合においてもその構造によっては効果を奏する。通常、第２信号出力維持時間Δｔ２１は、第１信号出力維持時間Δｔ１１よりも短い。

受付部１９１および維持時間変更部１９２が設けられる場合、受付部１９１は、操作中の操作対象９０の特定の部位の速度または操作対象９０に対する操作者の相対位置の入力を受け付ける。そして、維持時間変更部１９２は、当該特定の部位の速度または操作対象９０に対する操作者の相対位置に応じて第２信号出力維持時間Δｔ２１を変更する。既述のように、第１信号出力維持時間Δｔ１１についても同様である。

なお、下限立下り遅延回路３１１を設けずに上限立下り遅延回路３１２のみが設けられてもよい。

図２６は、図２３の比較回路１５３に３つの比較器を設けた例を示す図である。一部の周辺構成の記載を省略している。図２３では、保持力と上限値とを比較する比較器と、保持力と下限値とを比較する比較器とが設けられるが、図２６では、保持力と補助上限値とを比較する比較器が追加される。すなわち、回路部２において、イネーブル範囲の上限値よりも大きい補助上限値が設定されている。保持力と補助上限値との比較結果がＡＮＤ回路２１に入力される様子を符号３２３を付す線にて示している。保持力が補助上限値を上回ると、比較結果である補助上限信号は、「１」から「０」に立下る。したがって、イネーブル信号の出力は停止する。

図２７は、図２６の構成を含むイネーブルスイッチ１の動作例を示す図である。保持力上限信号や保持力下限信号等の記載を省略している。上限立下り遅延回路３１２により、保持力が上限値を上回っても第２信号出力維持時間の間はイネーブル信号の出力は維持される。しかし、第２信号出力維持時間が経過する前に保持力が補助上限値を上回った場合、補助上限信号が立下り、イネーブル信号の出力は強制的に停止される。図２７では、保持力が上限値を上回ってから補助上限値を上回るまでの時間にΔｔ２４を付している。このように、保持力が補助上限値を上回った際に、第２信号出力維持時間Δｔ２１に関わらず、回路部２は、イネーブル信号の出力を停止する。

図２３に示す上限値設定部１６１および下限値設定部１６２に準じて、補助上限値を認証結果に応じて設定する補助上限値設定部が設けられてもよい。これにより、認証部１２での認証結果に従って操作者毎の保持力の補助上限値が設定される。保持力検出部１５が押し込み量が実質的に無いデバイスである場合、保持し直した瞬間等において保持力が瞬間的に下限値を下回ったり上限値を上回ったりする可能性があるため、保持力下限信号や保持力上限信号を遅延させたり、補助上限値を設けることは、このような保持力検出部１５に特に適している。

図２８は、図２６の構成に警告部４を追加した例を示す図である。警告部４は、保持力がイネーブル範囲の下限値に近づいた際に操作者に警告を通知する。また、警告部４は、保持力がイネーブル範囲の上限値に近づいた際にも操作者に警告を通知する。なお、下限値側の警告および上限値側の警告の一方のみが行われてもよい。警告により、不要な操作停止が抑制され、操作効率の低下を抑制することができる。保持力が下限値に近づいたことを示す警告が行われる場合、下限立下り遅延回路３１１は省略されてもよい。保持力が上限値に近づいたことを示す警告が行われる場合、上限立下り遅延回路３１２は省略されてもよい。

操作者に注意喚起を行う警告部４による警告は、例えば、操作部８の振動、操作部８の表示、操作部８や操作部８以外に設けられたやインジケータライトの点滅、音声、警告音等である。操作場所は騒音が大きい場合が多いため、これらの警告手法のうち、操作部８の振動が最も好ましい。保持力がイネーブル範囲の下限値に近づいた際の警告手法と、保持力がイネーブル範囲の上限値に近づいた際の警告手法とは異なってもよい。

比較回路１５３には、下限値よりも少し大きい下限警告値と、上限値よりも少し小さい上限警告値とが予め設定されている。以下の説明では、下限値よりも大きく、かつ、下限警告値よりも小さい範囲を「下限警告範囲」と呼ぶ。上限値よりも小さく、かつ、上限警告値よりも大きい範囲を「上限警告範囲」と呼ぶ。比較回路１５３には保持力と下限警告値とを比較する比較器と、保持力と上限警告値とを比較する比較器とがさらに設けられる。

保持力と下限警告値とを比較する比較器からの出力は、保持力が下限警告値よりも小さくなると「０」から「１」に変化する。この出力は、符号２７１にて示すようにＡＮＤ回路２７３に入力される。ＡＮＤ回路２７３には、保持力と下限値とを比較する比較器からの出力も符号３２１にて示すように入力される。さらに、ＡＮＤ回路２７３にはイネーブル信号も入力される。したがって、ＡＮＤ回路２７３の出力は、イネーブル信号が出力されている間に保持力が下限警告範囲に入ると「１」となり、警告部４から操作者に警告が通知される。

保持力と上限警告値とを比較する比較器からの出力は、保持力が上限警告値よりも大きくなると「０」から「１」に変化する。この出力は、符号２７２にて示すようにＡＮＤ回路２７４に入力される。ＡＮＤ回路２７４には、保持力と上限値とを比較する比較器からの出力も符号３２２にて示すように入力される。さらに、ＡＮＤ回路２７４にはイネーブル信号も入力される。したがって、ＡＮＤ回路２７４の出力は、イネーブル信号が出力されている間に保持力が上限警告範囲に入ると「１」となり、警告部４から操作者に警告が通知される。

図２９は、図２８の構成を含むイネーブルスイッチ１の動作例を示す図である。保持力上限信号や保持力下限信号等の記載を省略している。また、下限立下り遅延回路３１１および上限立下り遅延回路３１２が存在しない場合のイネーブル信号を示している。下限警告範囲に符号Ｒ１、上限警告範囲に符号Ｒ２を付している。「下限警告信号」は、ＡＮＤ回路２７３からの出力を示している。保持力が下限警告範囲Ｒ１に入っている間、下限警告信号は「１」となり、警告部４により操作者に警告が通知される。

図３０は、図２８の構成を含むイネーブルスイッチ１の他の動作例を示す図である。下限立下り遅延回路３１１および上限立下り遅延回路３１２が存在しない場合のイネーブル信号を示している。「上限警告信号」は、ＡＮＤ回路２７４からの出力を示している。保持力が上限警告範囲Ｒ２に入っている間、上限警告信号は「１」となり、警告部４により操作者に警告が通知される。

警告により、保持力が意図すること無く下限値を下回ったり、上限値を上回ったりすることが抑制され、操作効率の低下が抑制される。

図３１は、図３０の構成に下限立上り遅延回路２８１と、上限立上り遅延回路２８２とを追加した例を示す図である。下限立上り遅延回路２８１はＡＮＤ回路２７３と警告部４との間に位置する。上限立上り遅延回路２８２はＡＮＤ回路２７４と警告部４との間に位置する。

下限立上り遅延回路２８１は、ＡＮＤ回路２７３からの下限警告信号の立上りを、予め定められた警告停止時間だけ遅延させる。これにより、ＡＮＤ回路２７３からの警告信号が「１」になっている時間が警告停止時間よりも短い場合、警告は行われない。同様に、上限立上り遅延回路２８２は、ＡＮＤ回路２７４からの上限警告信号の立上りを、予め定められた警告停止時間だけ遅延させる。これにより、ＡＮＤ回路２７４からの警告信号が「１」になっている時間が警告停止時間よりも短い場合、警告は行われない。換言すれば、下限立上り遅延回路２８１により、保持力が下限警告範囲Ｒ１に入っている時間が予め定められた警告停止時間を超えた場合に、警告部４は操作者に警告を通知する。上限立上り遅延回路２８２により、保持力が上限警告範囲Ｒ２に入っている時間が予め定められた警告停止時間を超えた場合に、警告部４は操作者に警告を通知する。

なお、下限立上り遅延回路２８１および上限立上り遅延回路２８２の一方のみが設けられてもよい。また、これらの遅延回路２８１，２８２の警告停止時間は異なってよい。

図３２は、図３１の構成を含むイネーブルスイッチ１の動作例を示す図である。保持力が下限警告範囲Ｒ１に入っている時間Δｔ３２が、警告遅延時間Δｔ３１よりも長い場合、保持力が下限警告範囲Ｒ１に入ってから警告遅延時間Δｔ３１が経過した後、下限警告信号が立ち上がる。一方、保持力が下限警告範囲Ｒ１に入っている時間Δｔ３３が、警告遅延時間Δｔ３１よりも短い場合、下限警告信号が立上らない。これにより、例えば、操作者がイネーブルスイッチ１から手を離す際等に、不要な警告が通知されることを抑制することができる。この動作は、保持力検出部１５が、押し込み量が実質的に無いために操作者が保持力を押し込み量で把握することが困難なスイッチを含む場合に特に適している。

図示を省略するが、上限警告信号に関しても下限警告信号に準じた動作が行われる。すなわち、保持力が上限警告範囲Ｒ２に入っている時間が、警告遅延時間よりも長い場合、保持力が上限警告範囲Ｒ２に入ってから警告遅延時間が経過した後、上限警告信号が立ち上がる。一方、保持力が上限警告範囲Ｒ２に入っている時間が、警告遅延時間よりも短い場合、上限警告信号は立上らない。これにより、操作者がイネーブルスイッチ１を保持した直後等に、不要な警告が通知されることを抑制することができる。この動作も、保持力検出部１５が、押し込み量が実質的に無いために操作者が保持力を押し込み量で把握することが困難なスイッチを含む場合に特に適している。

図３３は、機械式の保持力検出部１５を含むイネーブルスイッチ１を備えた操作部８を示す図である。操作者の手９が操作部８を保持すると、イネーブルスイッチ１の保持力検出部１５上に指が位置する。保持力検出部１５は、いわゆる３ポジションスイッチである。保持力検出部１５が有するスイッチの操作バーが押し込まれていない状態がポジション１である。操作部８と共にイネーブルスイッチ１を軽く保持して操作バーが少し押し込まれた状態がポジション２である。操作部８と共にイネーブルスイッチ１を強く保持すると、操作バーはさらに押し込まれ、保持力検出部１５はポジション３となる。

図３４は、イネーブルスイッチ１の回路部２をその周辺構成と共に示す図である。回路部２は、ＡＮＤ回路２１と、下限立下り遅延回路３１１とを含む。保持力検出部１５は比較部１５４を含む。比較部１５４は、保持力検出部１５の押し込み量を予め定められた下限値および上限値とそれぞれ比較する。比較部１５４は、押し込み量自体を測定して下限値および上限値と比較するものでもよく、押し込み量と下限値および上限値のそれぞれとの大小関係を検出するセンサや機構でもよい。押し込み量と下限値との比較結果は、符号３４１にて示すように、下限立下り遅延回路３１１に入力される。下限立下り遅延回路３１１からの出力はＡＮＤ回路２１に入力される。押し込み量と上限値との比較結果は、符号３４２にて示すように、ＡＮＤ回路２１に入力される。

押し込み量の上限値と下限値との間の範囲を「イネーブル範囲」と呼ぶと、保持力検出部１５は、操作者による操作部８の保持による押し込み量が、予め定められたイネーブル範囲内であるか否かを検出する。そして、回路部２は、押し込み量がイネーブル範囲内であることを検出している間、イネーブル信号を出力する。下限立下り遅延回路３１１が設けられることにより、図２０の場合と同様に、回路部２は、イネーブル信号の出力中に押し込み量がイネーブル範囲の下限値を下回ってから予め定められた第１信号出力維持時間が経過するまで、イネーブル信号の出力を維持する。これにより、イネーブル信号の不要な停止が抑制される。

図３５ないし図３７は、図３４の構成を含むイネーブルスイッチ１の動作例を示す図である。押し込み量の「ＰＯＳ１」、「ＰＯＳ２」、「ＰＯＳ３」は、それぞれ操作バーのポジション１、ポジション２、ポジション３を示す。下限立下り遅延回路３１１により、実質的に図２０と同様の動作が実現される。図３５に示すように、操作部８の持ち直し等により、保持力検出部１５が短時間の間だけ、ポジション２からポジション１になったとしても、押し込み量が下限値を下回る時間Δｔ１２が第１信号出力維持時間Δｔ１１よりも短い場合、下限立下り遅延回路３１１により、下限立下り遅延信号は途切れず、イネーブル信号の出力は継続する。一方、図３６に示すように、押し込み量が下限値を下回る時間Δｔ１３が第１信号出力維持時間Δｔ１１よりも長い場合、イネーブル信号の出力は停止される。

一方、図３７に示すように、押し込み量が上限値を上回ると、イネーブル信号は、第１信号出力維持時間Δｔ１１とは関係なく、直ちに停止される。詳細は省略するが、一度ポジション３になると、ポジション１まで戻さないと、再度イネーブル信号を出力することはできない。

図３４では示していないが、押し込み量と上限値との比較結果に対して、すなわち、符号３４２を付す線上に、上限立下り遅延回路が設けられてもよい。この場合、回路部２は、イネーブル信号の出力中に押し込み量がイネーブル範囲の上限値を上回ってから予め定められた第２信号出力維持時間が経過するまで、イネーブル信号の出力を維持する。これにより、安全性に影響を与えないごく短時間だけ保持力検出部１５がポジション３になったとしても、イネーブル信号の出力が維持され、イネーブル信号の不要な停止が抑制される。この場合、押し込み量が上限値よりも大きい補助上限値が設けられてもよい。図２６中に符号３２３を付す線と同様の接続を図３４に設けて、押し込み量が補助上限値を上回った際に、第２信号出力維持時間に関わらず、回路部２は、イネーブル信号の出力を停止する。

下限立下り遅延回路３１１を設けずに上限立下り遅延回路３１２のみが設けられてもよい。また、図１９や図２３と同様に、受付部１９１および維持時間変更部１９２を設け、第１信号出力維持時間や第２信号出力維持時間が変更されてもよい。

図３８は、図３３の構成に、図２８に準じて警告部４を設けた例である。警告部４は、保持力がイネーブル範囲の下限値に近づいた際に操作者に警告を通知する。警告により、不要な操作停止を抑制することができる。下限立下り遅延回路３１１は省略されてもよい。比較部１５４には、下限値よりも少し大きい下限警告値が予め設定される。下限値よりも大きく、かつ、下限警告値よりも小さい範囲は「下限警告範囲」である。ＡＮＤ回路２７３の出力は、イネーブル信号が出力されている間に押し込み量が下限警告範囲に入ると「１」になり、警告部４から操作者に警告が通知される。

図３９は、図３８の構成を含むイネーブルスイッチ１の動作例を示す図である。下限立下り遅延回路３１１が存在しない場合のイネーブル信号を示している。下限警告範囲に符号Ｒ１を付している。ＡＮＤ回路２７３からの出力である下限警告信号は、押し込み量が下限警告範囲Ｒ１に入っている間、「１」となり、警告部４により操作者に警告が通知される。例えば、操作者による保持が徐々に緩んだ場合、警告により保持が不十分になりつつあることが操作者に通知される。その結果、保持力が意図すること無く下限値を下回ることが抑制され、操作の効率が向上する。

なお、図２８の場合と同様に、押し込み量の上限値近傍に上限警告範囲を設定し、押し込み量が徐々に上限値に近づいた場合にも警告が行われてよい。下限警告範囲を設けずに上限警告範囲のみが設けられてもよい。

さらに、図４０に示すように、図３８の構成に、図３１に準じて、下限立上り遅延回路２８１が追加されてもよい。これにより、下限警告信号の立上りが遅延され、押し込み量が下限警告範囲Ｒ１に入っている時間が予め定められた警告停止時間を超えた場合にのみ、警告部４は操作者に警告を通知する。その結果、図４１に示すように、操作者がイネーブルスイッチ１から指を離す際等に不要な警告が行われることが抑制される。また、図３１のように上限立上り遅延回路２８２が追加されてもよく、下限立上り遅延回路２８１を設けずに上限立上り遅延回路２８２のみが設けられてもよい。

上記イネーブルスイッチ１および操作部８は様々な変更が可能である。イネーブルスイッチ１が設けられる操作部８は、教示ペンダントには限定されず、ホイスト等の重機の操作部、車両の操作部、電動車いすの操作部等の様々な操作部に利用可能である。認証部１２による認識は、操作者の身体の様々な部位が利用されてよく、顔認証等でもよい。操作者が身につけているもので認証されてもよく、ＩＣチップが埋め込まれたカードには限定されず、２次元コードや顔写真を読み取ることにより認識されてもよい。

イネーブルスイッチ１を、一つの独立した操作デバイスとしてもよい。操作対象の所定範囲内にあるか、操作対象の操作部等に取り付けることで操作部による操作を許可するデバイスとして、様々な操作部と連携できるようにしてもよい。

保持検出部１４は、押し込み量が実質的に無い検出デバイスであれば様々なものが採用可能である。「押し込み量が実質的に無い」とは、通常の保持する力で操作部を保持した場合に、押し込みを感じ取ることが無いことを意味し、必ずしも厳密な意味で押し込み量が無いことを意味しない。保持検出部１４には、各種タッチパネル、圧力センサ、光反射型の物体検出センサ等が採用可能である。

保持力検出部１５には、押し込み量が実質的に無い検出部や機械的なスイッチが採用可能であるが、他の様々なデバイスも採用可能である。例えば、各種タッチパネル、圧力センサ、押し込み量に従って押圧力が漸次増大するスイッチ、押し込み量に従って押圧力が複雑に変化するスイッチ等が利用可能である。

回路部２の構成は、実質的に同等の機能が実現されるのであれば様々に変形されてよい。回路部２にはマイクロコンピュータが利用されてもよい。認証部１２、保持検出部１４、保持力検出部１５、上限値設定部１６１、下限値設定部１６２、受付部１９１、維持時間変更部１９２等は、一部または全体が、回路部２と共通の回路であってもよい。上記実施の形態にて示した各種回路構成は、主な機能により分けて表現しているに過ぎない。

認証部１２、保持検出部１４、保持力検出部１５は操作部８の様々な場所に設けてよい。例えば、認証部１２は、保持検出部１４や保持力検出部１５が設けられる本体１１とは異なる操作部８上の位置に設けられてもよい。既述のように認証には様々な手法が採用されてよく、認証手法に応じて認証部１２は適切な位置に配置される。認証部１２は操作部８の外部に設けることも可能である。認証回路１２２による認証結果は、操作部８にも出力され、操作部８による操作対象９０の操作権限が変更される。回路部２は、イネーブルスイッチ１の本体１１内ではなく、操作部８内に設けられてもよい。さらには、回路部２の一部は操作部８の外部に設けられてもよい。

上記実施の形態にて説明した信号の立下りおよび立上りは一例に過ぎず、例えば、上記説明における立下りおよび立上りを入れ替え、これに合わせて論理回路を変更しても同様の機能は実現可能である。

イネーブルスイッチ１には、上限警告値や下限警告値を認証結果に応じて変更する構成要素が追加されてもよい。認証結果に応じて警告停止時間を変更する構成が追加されてもよい。

保持力や押し込み量が上限値を超えた際にイネーブル信号の出力を僅かな時間だけ維持する際には、イネーブルスイッチ１または操作部８から操作対象の動作を減速させるための減速信号が出力されてもよい。これにより、操作者の安全がさらに確保された状況下で意図せずにイネーブル信号が取り消されることが抑制され、操作効率の低下を抑制することができる。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

発明を詳細に描写して説明したが、既述の説明は例示的であって限定的なものではない。したがって、本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変形や態様が可能であるといえる。

本発明は、産業ロボット、ホイスト、車いす等の多岐に亘る操作対象の操作に利用される操作部のイネーブルスイッチとして利用可能である。

１ イネーブルスイッチ
２ 回路部
４ 警告部
８ 操作部
１５ 保持力検出部
９０ 操作対象
Ｒ１ 下限警告範囲
Ｒ２ 上限警告範囲

Claims (7)

1. 操作部に設けられ、前記操作部による操作対象の操作を許可するイネーブルスイッチであって、
   操作者による前記操作部の保持力または保持による押し込み量が、予め定められたイネーブル範囲内であるか否かを検出する保持力検出部と、
   前記保持力または前記押し込み量が前記イネーブル範囲内であることを前記保持力検出部が検出している間、前記操作部による前記操作対象の操作を許可するイネーブル信号を出力する回路部と、
   前記保持力または前記押し込み量が前記イネーブル範囲の下限値に近づいた際に前記操作者に警告を通知する警告部と、
   を備え、
   前記イネーブル範囲において、前記下限値より大きく、かつ、予め定められた保持力または押し込み量である下限警告値よりも小さい範囲である下限警告範囲が定められ、前記下限警告値が前記操作者毎に変更され、
   前記保持力または前記押し込み量が前記下限警告範囲に入っている時間が予め定められた警告停止時間を超えた場合に、前記警告部は前記操作者に警告を通知する。
2. 請求項１に記載のイネーブルスイッチであって、
   前記操作部による前記操作対象の操作の許可前に、前記保持力検出部によって検出した前記操作者による前記操作部の保持力によって、前記イネーブル範囲の前記下限値が決定される。
3. 操作部に設けられ、前記操作部による操作対象の操作を許可するイネーブルスイッチであって、
   操作者による前記操作部の保持力または保持による押し込み量が、予め定められたイネーブル範囲内であるか否かを検出する保持力検出部と、
   前記保持力または前記押し込み量が前記イネーブル範囲内であることを前記保持力検出部が検出している間、前記操作部による前記操作対象の操作を許可するイネーブル信号を出力する回路部と、
   前記保持力または前記押し込み量が前記イネーブル範囲の上限値に近づいた際に前記操作者に警告を通知する警告部と、
   を備え、
   前記イネーブル範囲において、前記上限値より小さく、かつ、予め定められた保持力または押し込み量である上限警告値よりも大きい範囲である上限警告範囲が定められ、前記上限警告値が前記操作者毎に変更され、
   前記保持力または前記押し込み量が前記上限警告範囲に入っている時間が予め定められた警告停止時間を超えた場合に、前記警告部は前記操作者に警告を通知する。
4. 請求項３に記載のイネーブルスイッチであって、
   前記操作部による前記操作対象の操作の許可前に、前記保持力検出部によって検出した前記操作者による前記操作部の保持力によって、前記イネーブル範囲の前記上限値が決定される。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載のイネーブルスイッチであって、
   前記保持力検出部において、前記操作者による前記操作部の保持による押し込み量が実質的に無い。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載のイネーブルスイッチであって、
   前記警告部が、前記操作部の振動により前記操作者に警告を通知する。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載のイネーブルスイッチを備える操作部。

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