JP7129863B2 - イネーブルスイッチ - 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に関連する。

従来より、スイッチの可動部材の押し込み量に従って、スイッチの状態がＯＦＦからＯＮに変化し、さらにＯＮからＯＦＦに変化するスイッチが知られている。このようなスイッチは、ロボットや機械を操作する際に作業者が入力を行う端末である操作部に「イネーブルスイッチ」として用いられる。作業者は、入力を行う間、スイッチをＯＮ状態に維持する。スイッチがＯＦＦ状態になると、作業者による入力は遮断され、ロボット等の操作対象には伝わらない。これにより、作業者が操作部から手を離した場合や、驚く等して力強く操作部を把持した場合に、操作部への入力は操作対象には伝わらず、作業者の安全が確保される。このようなイネーブルスイッチの例として、特許文献１ないし４に開示されたものを挙げることができる。

また、特許文献５に開示されるスイッチは、上記スイッチと同様に、ＯＦＦ－ＯＮ－ＯＦＦの３ポジション動作を行う。最初のＯＦＦ動作からＯＮ動作への切り替わりはスイッチ作動手段のスナップアクションにより行われ、次のＯＮ動作からＯＦＦ動作への切り替わりもスイッチ作動手段のスナップアクションにより行われる。これにより、状態の切り替わり時に、操作者に操作感触が与えられる。

特開２００１－３５３００号公報 特開２００２－４２６０６号公報 国際公開第２００２／０６１７７９号 特開２００５－５６６３５号公報 特開２００２－７５１２１号公報

ところで、特許文献５のスイッチでは、可動部材であるプランジャを押し込んでＯＦＦ状態からＯＮ状態に移行する際に、押し込み量に対して押し込み力である荷重が徐々に増加する。そのため、可動部材をゆっくりと押し込むことを容易に行うことができる。一方、イネーブルスイッチの信頼性を向上するために、イネーブルスイッチに２つの接点を設け、２つの接点の切り替わりタイミングが大きくずれた際に、操作部にてイネーブルスイッチが故障していると判断するイネーブルスイッチの使用形態がある。

この使用形態の場合、可動部材が僅かに傾いた状態でゆっくりと可動部材を押し込むと、２つの接点の切り替わりタイミングのずれが大きくなり、エラーとして誤検出してしまう。

本発明は上記課題に鑑み成されたものであり、２つの接点の切り替わりタイミングのずれを低減することができるイネーブルスイッチを提供することを目的としている。

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。

イネーブルスイッチは、保持部と、前記保持部に向かって押し込まれる可動部材と、第１接点および第２接点と、前記可動部材が前記保持部に向かって押し込まれるに従って、前記第１接点および前記第２接点の状態を、開から閉に移行し、さらに閉から開へと移行する接点機構とを備える。

前記可動部材が押し込まれていない状態における前記保持部に対する前記可動部材の位置を第１ポジション、前記可動部材が最も押し込まれた状態における前記保持部に対する前記可動部材の位置を第３ポジション、前記第１ポジションと第３ポジションとの間において押し込み量に対する荷重の増加割合が増大することにより前記可動部材の押し込みに要する荷重が立ち上がって最大に至る最大立ち上がりの立ち上がり開始位置を第２ポジションとして、前記可動部材が押し込まれる際に、前記第１ポジションと前記第２ポジションとの間の第１ＯＮ切替位置にて前記第１接点が開から閉に移行し、前記第２ポジションと前記第３ポジションとの間の第１ＯＦＦ切替位置にて前記第１接点が閉から開に移行し、前記可動部材が押し込まれる際に、前記第１ポジションと前記第２ポジションとの間の第２ＯＮ切替位置にて前記第２接点が開から閉に移行し、前記第２ポジションと前記第３ポジションとの間の第２ＯＦＦ切替位置にて前記第２接点が閉から開に移行する。

前記第１ＯＮ切替位置と前記第２ＯＮ切替位置とは一致または近接し、前記第１ＯＦＦ切替位置と前記第２ＯＦＦ切替位置とは一致または近接する。

前記第１ポジションと前記第２ポジションとの間に、前記可動部材が押し込まれる際に荷重が一旦立ち上がって減少する小ピークがあり、前記第１ＯＮ切替位置および前記第２ＯＮ切替位置は、前記小ピークの立下り開始位置と前記第２ポジションとの間に位置しする。前記小ピークの最大荷重は、前記第１ＯＮ切替位置における荷重および前記第２ＯＮ切替位置における荷重のうち大きい方の荷重以上であり、かつ、前記第１ＯＦＦ切替位置における荷重および前記第２ＯＦＦ切替位置における荷重のうち小さい方の荷重よりも小さい。

前記イネーブルスイッチは、第１係合部と、前記可動部材の移動により、前記第１係合部に対して相対的に移動する第２係合部と、前記第１係合部と前記第２係合部との間に力を作用させる弾性体とをさらに備える。

前記可動部材が前記保持部に向かって押し込まれる際に、荷重の前記小ピークにおいて前記弾性体からの力に逆らって前記第２係合部が移動して前記第１係合部と前記第２係合部との係合が解除される。

好ましくは、前記小ピークの最大荷重は、前記第１ＯＦＦ切替位置および前記第２ＯＦＦ切替位置の直前の位置における荷重よりも小さく、かつ、前記第２ポジションにおける荷重よりも大きい。

イネーブルスイッチの好ましい一の形態では、前記可動部材および前記保持部の一方に前記弾性体が直接的または間接的に固定され、前記弾性体に前記第２係合部が直接的または間接的に取り付けられ、前記第１係合部が、前記可動部材および前記保持部の他方に直接的または間接的に固定される。

好ましくは、前記小ピークの立ち上がりが、ほぼ垂直である。好ましくは、前記小ピークの最大荷重位置は、前記第１ポジションと前記第２ポジションとの中間位置よりも前記第１ポジションに近い。

本発明によれば、２つの接点の切り替わりタイミングのずれを低減することができるイネーブルスイッチを提供することができる。

イネーブルスイッチの縦断面図である。 イネーブルスイッチの縦断面図である。 イネーブルスイッチの押し込み量と荷重との関係の概略を示す図である。 抵抗機構近傍を示す縦断面図である。 抵抗機構近傍を示す縦断面図である。 抵抗機構近傍を示す縦断面図である。 可動部材がＯＮ切替位置に位置するイネーブルスイッチの縦断面図である。 可動部材が第２ポジションに位置するイネーブルスイッチの縦断面図である。 可動部材がＯＦＦ切替位置に位置するイネーブルスイッチの縦断面図である。 可動部材が第３ポジションに位置するイネーブルスイッチの縦断面図である。 イネーブルスイッチの縦断面図である。 イネーブルスイッチの縦断面図である。 イネーブルスイッチの横断面図である。 抵抗機構近傍を示す縦断面図である。 抵抗機構近傍を示す縦断面図である。 抵抗機構近傍を示す縦断面図である。 可動部材がＯＮ切替位置に位置するイネーブルスイッチの縦断面図である。 可動部材が第２ポジションに位置するイネーブルスイッチの縦断面図である。 可動部材がＯＦＦ切替位置直前に位置するイネーブルスイッチの縦断面図である。 可動部材がＯＦＦ切替位置に位置するイネーブルスイッチの縦断面図である。 可動部材が第３ポジションに位置するイネーブルスイッチの縦断面図である。 可動部材が復帰する途中のイネーブルスイッチの縦断面図である。 イネーブルスイッチの縦断面図である。 イネーブルスイッチの縦断面図である。 可動部材が第２ポジションに位置するイネーブルスイッチの縦断面図である。 可動部材が第３ポジションに位置するイネーブルスイッチの縦断面図である。

図１および図２は、ロボットの教示ペンダントや作業機械のコントローラ等の操作部に設けられるイネーブルスイッチ１の縦断面図である。ロボットや作業機械等は操作部の操作対象である。図１は、イネーブルスイッチ１を正面方向から見た縦断面図であり、図２は、側面方向から見た縦断面図である。これらの断面図では、内部構造を理解容易に示すために、各部材の断面の位置は適宜異なっている。以下の他の例に係るイネーブルスイッチにおいても同様である。イネーブルスイッチ１は、操作部からの操作対象の操作を許可する。イネーブルスイッチ１がＯＮ状態の間、操作対象の操作が許可され、作業者が操作部に入力を行うと、入力に従った操作部からの信号が操作対象に伝わる。イネーブルスイッチ１がＯＦＦ状態の場合は、操作対象の操作が許可されず、作業者の入力は操作対象に伝わらない。

図１および図２では、細部および説明上重要でない部材の断面における平行斜線を省略している。以下の他の例に係るイネーブルスイッチにおいても同様である。イネーブルスイッチ１は、保持部１１と、可動部材１２とを含む。可動部材１２は、イネーブルスイッチ１を操作する際に、作業者により保持部１１内に向かって図１および図２の下方へと押し込まれる。図１および図２の上下方向は重力方向に一致する必要はない。保持部１１は、イネーブルスイッチ１の保持部１１以外の部材を支持する。図１に示す保持部１１内のコイルバネ１２１により、可動部材１２に図１の上方に向かう力が与えられる。図１では、コイルバネ１２１および他のコイルバネを破線にて簡略化して示している。作業者の指が可動部材１２を保持部１１内へ押し込んだ後に可動部材１２から指を離すと、可動部材１２はコイルバネ１２１の力により、元の位置に復帰する。可動部材１２が保持部１１に押し込まれる際には、可動部材１２は、支点１２３を中心に回動する。

イネーブルスイッチ１は、保持部１１内に、２つの接点１３（図２参照）と、接点１３の状態を開および閉とする接点機構２０とを含む。各接点１３は、下固定端子１３１と、可動端子１３２との組合せである。正確には、上固定端子も存在し、上固定端子、下固定端子１３１および可動端子１３２にそれぞれ接続された３つの接続端子からなる接続端子群１３４が保持部１１の下方に位置する。接点１３が開の状態では、下固定端子１３１と可動端子１３２とが離間する。接点１３が閉の状態では、下固定端子１３１と可動端子１３２とが接する。接点１３が開の状態においてイネーブルスイッチ１はＯＦＦ状態であり、接点１３が閉の状態においてイネーブルスイッチ１はＯＮ状態である。

可動部材１２は、柔らかい樹脂製のカバー１２４に覆われる。可動部材１２はカバー１２４の上から押される。したがって、可動部材１２が押し込まれる途上においてはカバー１２４は撓むが、以下の図面ではカバー１２４の撓みを無視して記載する。可動部材１２の内部には、ＯＦＦ切替機構１４が配置される。ＯＦＦ切替機構１４は、縦コイルバネ２４１と、縦コイルバネ２４１を収容する当接部材２４２と、スライダ２４３と、横コイルバネ２４４と、押し込み部材２４５とを含む。可動部材１２の下部材１２ａには穴が設けられており、当接部材２４２は下部材１２ａの穴に嵌め込まれる。可動部材１２の上部と下部材１２ａとの間の空間に、スライダ２４３および横コイルバネ２４４が配置される。

図１の初期状態では、スライダ２４３は横コイルバネ２４４から左方向に向かう力を受け、当接部材２４２は縦コイルバネ２４１から下方に向かう力を受け、スライダ２４３の右側の先端部の左側の部位２４３ｂは当接部材２４２の右側の部位２４２ｂの上方に位置する。また、スライダ２４３の後端部２４３ａの下端には、押し込み部材２４５の上端が近接する。

可動端子１３２は、スナップ機構１３３に接続されている。後述するように、押し込み部材２４５が予め定められた位置まで押し込まれると、スナップ機構１３３が有するバネにより、可動端子１３２は速やかに下固定端子１３１に向かって移動し、可動端子１３２と下固定端子１３１とが接する。すなわち、接点１３が閉となる。

ＯＦＦ切替機構１４およびスナップ機構１３３は、後述するように、可動部材１２が保持部１１に向かって押し込まれるに従って、接点１３の状態を開から閉に移行し、さらに閉から開へと移行する接点機構２０を構成する。イネーブルスイッチ１は、２つの接点１３を有するため、これらを「第１接点１３」および「第２接点１３」と区別した場合、接点機構２０は、可動部材１２が保持部１１に向かって押し込まれるに従って、第１接点１３および第２接点１３の状態を、開から閉に移行し、さらに閉から開へと移行する。

接点機構２０は、コイルバネ１２１近傍に設けられた抵抗機構１６をさらに含む。抵抗機構１６は、保持部１１において図１の右方向に開口する穴内に設けられる。抵抗機構１６は、係合部１６１と、コイルバネ１６２とを含む。正確には、係合部１６１およびコイルバネ１６２近傍の保持部１１の部位も抵抗機構１６の一部である。コイルバネ１６２は、係合部１６１を図１の右方向に向かって、すなわち、可動部材１２の内部壁の下部１２５に向かって押す。図１に示す初期状態では、係合部１６１の先端部は、内部壁の下部１２５に接する。抵抗機構１６は、後述するように、可動部材１２の押し込みの初期の段階において、可動部材１２の移動に抵抗する力を可動部材１２に作用させる。

次に、可動部材１２が押し込まれる際のイネーブルスイッチ１の押し込みに要する力である荷重の好ましい変化について説明する。図３は、可動部材１２の回転位置、すなわち、可動部材１２の特定の部位の移動量であるイネーブルスイッチ１の押し込み量と、荷重との関係の概略を示す図である。以下、押し込み量に対応する可動部材１２の位置を、図３に付す符号を参照しつつ説明する。

図３において、位置３０１は初期位置である。以下、位置３０１を「第１ポジション」と呼ぶ。第１ポジション３０１は、可動部材１２が押し込まれていない状態における保持部１１に対する可動部材１２の位置である。位置３０３は、可動部材１２が最も押し込まれた状態における保持部１１に対する可動部材１２の位置である。以下、位置３０３を「第３ポジション」と呼ぶ。第３ポジション３０３では、イネーブルスイッチ１はＯＦＦ状態である。

位置３０２は、可動部材１２をある程度押し込んで作業者がある程度の抵抗力を感じつつ可動部材１２を安定して保持することができる位置である。これにより、イネーブルスイッチ１はＯＮ状態に安定して保持される。以下、位置３０２を「第２ポジション」と呼ぶ。第２ポジション３０２は、第１ポジション３０１と第３ポジション３０３との間において押し込み量に対する荷重の増加割合が増大することにより可動部材１２の押し込みに要する荷重が立ち上がって最大に至る最大立ち上がり３４３の立ち上がり開始位置である。

位置３１１は、押し込む際に接点１３が開から閉へと移行し、イネーブルスイッチ１がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと移行する「ＯＮ切替位置」である。位置３１２は、接点１３が閉から開へと移行し、イネーブルスイッチ１がＯＮ状態からＯＦＦ状態へと移行する「ＯＦＦ切替位置」である。したがって、イネーブルスイッチ１では、可動部材１２が押し込まれる際に、第１ポジション３０１と第２ポジション３０２との間のＯＮ切替位置３１１にて接点１３が開から閉に移行し、第２ポジション３０２と第３ポジション３０３との間のＯＦＦ切替位置３１２にて接点１３が閉から開に移行する。

正確には、イネーブルスイッチ１は２つの接点１３を有するため、これらを「第１接点１３」および「第２接点１３」と区別した場合、可動部材１２が押し込まれる際に、第１ポジション３０１と第２ポジション３０２との間の第１ＯＮ切替位置にて第１接点１３が開から閉に移行し、第２ポジション３０２と第３ポジション３０３との間の第１ＯＦＦ切替位置にて第１接点１３が閉から開に移行し、第１ポジション３０１と第２ポジション３０２との間の第２ＯＮ切替位置にて第２接点１３が開から閉に移行し、第２ポジション３０２と第３ポジション３０３との間の第２ＯＦＦ切替位置にて第２接点１３が閉から開に移行する。

図３の位置３１１は、第１接点１３の場合、第１ＯＮ切替位置に対応し、位置３１２は第１ＯＦＦ切替位置３１２に対応する。第２接点１３の場合は、位置３１１は第２ＯＮ切替位置に対応し、位置３１２は第２ＯＦＦ切替位置３１２に対応する。そして、第１ＯＮ切替位置と第２ＯＮ切替位置とは一致または近接し、第１ＯＦＦ切替位置と第２ＯＦＦ切替位置とは一致または近接する。

イネーブルスイッチ１では、第１ポジション３０１と第２ポジション３０２との間に、可動部材１２が押し込まれる際に荷重が一旦立ち上がって減少する小ピーク３４１が存在する。図３では、小ピーク３４１の立ち上がりが開始する位置に符号３２１、立ち上がりが終了してある程度の荷重の維持が開始する位置に符号３２２、立ち下がりが開始する位置に符号３２３、立ち下がりが終了する位置に符号３２４を付している。ただし、これらの位置は明瞭に現れる必要はなく、明瞭に現れない場合は、様々な方法にてこれらの位置が特定されてよい。例えば、立ち上がり開始位置３２１や立ち下がり終了位置３２４が曲線上に位置する場合、曲率が最も大きくなる位置が、位置３２１，３２４として特定されてよい。位置３２２および位置３２３も同様に定められてよく、また、これらの位置３２２，３２３は一致してもよい。例えば、小ピーク３４１の頂部が鋭い場合、位置３２２と位置３２３とは同じ位置として特定される。

他の手法として、例えば、押し込み量を増加させた際の荷重の勾配が、正のある値を超える位置が立ち上がり開始位置３２１として特定され、ある値を下回った位置が立ち上がり終了位置３２２として特定され、さらに負のある値を下回った位置が立ち下がり開始位置３２３として特定され、ある値を上回った位置が立ち下がり終了位置３２４として特定される。

同様に、第２ポジション３０２と第３ポジション３０３との間のピークの立ち上がり開始位置（第２ポジション３０２）、立ち上がり終了位置３３２、立ち下がり開始位置３３３、立ち下がり終了位置３３４は、およそその意味を示す位置であれば、様々な手法で定められてよい。立ち上がり終了位置３３２と立ち下がり開始位置３３３とは一致してもよい。以下、位置３０２から位置３３４に至るピークを「主ピーク３４２」と呼ぶ。

図１および図２のイネーブルスイッチ１では、ＯＮ切替位置３１１（詳細には、第１ＯＮ切替位置および第２ＯＮ切替位置、以下同様）は、小ピーク３４１の立ち下がり終了位置３２４と、第２ポジション３０２との間に位置する。また、小ピークの最大荷重Ａ１は、ＯＮ切替位置３１１における荷重Ａ２（詳細には、第１ＯＮ切替位置における荷重および第２ＯＮ切替位置における荷重のうち大きい方の荷重）以上であり、かつ、ＯＦＦ切替位置３１２における荷重Ａ３（詳細には、第１ＯＦＦ切替位置における荷重および第２ＯＦＦ切替位置における荷重のうち小さい方の荷重）よりも小さい。

これにより、可動部材１２を押し始めると、可動部材１２は少し引っかかるようなクリック感の後に一気に押し込まれて第２ポジション３０２に移行する。すなわち、通常の操作では小ピーク３４１を超えると可動部材１２を途中で止めることができず、可動部材１２が何かに当たるような感覚で第２ポジション３０２に迅速に移行する。その結果、作業者は、可動部材１２が第２ポジション３０２に位置したことを明瞭に感じ取ることができる。換言すれば、作業者は、第２ポジション３０２のＯＮ状態からさらに押し込んで第３ポジション３０３のＯＦＦ状態に移行する前の段階において、押し込み量に対する荷重の増加を明瞭に感じ取ることができる。

上記観点からは、ＯＮ切替位置３１１は、図３に示す位置には限定されない。ＯＮ切替位置３１１は、小ピーク３４１の立下り開始位置３２３と第２ポジション３０２との間に位置すればよい。また、可動部材１２を小ピーク３４１から速やかに第２ポジション３０２に移行させるという観点からは、小ピーク３４１の最大荷重Ａ１は、第２ポジション３０２における荷重Ａ４よりも大きいことが好ましい。さらに、小ピーク３４１を超えた後、第２ポジション３０２を超えてＯＦＦ状態に移行しないために、小ピーク３４１の最大荷重は、好ましくは、ＯＦＦ切替位置３１２の直前の位置における荷重（詳細には、第１ＯＦＦ切替位置および第２ＯＦＦ切替位置の直前の位置における荷重であり、通常は、位置３３２における荷重）よりも小さい。

小ピーク３４１の立ち上がり開始位置３２１は、第１ポジション３０１とほぼ一致してもよく、第１ポジション３０１と一致してもよい。このような場合であっても、作業者は可動部材１２を押し込む際に引っ掛かりを感じ取ることができる。特に、小ピーク３４１の立ち上がりがほぼ垂直である、すなわち、位置３２１と位置３２２とがほぼ一致する場合、作業者は引っ掛かりをさらに明瞭に感じ取ることができる。もちろん、小ピーク３４１の立ち上がり開始位置３２１が第１ポジション３０１から離れている場合においても、小ピーク３４１の立ち上がりは、ほぼ垂直であることが好ましい。

さらに、作業者が可動部材１２を押し込む際に引っ掛かりを感じた後、第２ポジション３０２に移行したことを明瞭に感じ取るには、小ピーク３４１と第２ポジション３０２とが十分に離れていることが好ましい。具体的には、小ピーク３４１の最大荷重位置は、第１ポジション３０１と第２ポジション３０２との中間位置よりも第１ポジション３０１に近いことが好ましい。小ピーク３４１が第２ポジション３０２に近いと、小ピーク３４１が主ピーク３４２であると勘違いする可能性があるからである。

図３の特性を有するイネーブルスイッチ１では、小ピーク３４１を設けても第２ポジション３０２に可動部材１２を保持する際に必要な荷重を設計上変更する必要はないため、イネーブルスイッチ１を有する操作部を長時間第２ポジション３０２で把持しても作業者の負担は増加しない。また、小ピーク３４１を設けることにより、誤って可動部材１２に触れたときや可動部材１２に他の物体が接触したときに意図せずイネーブルスイッチ１がＯＮ状態になることを防ぐ効果も得られる。

なお、図３では、小ピーク３４１が立ち下がってから第２ポジション３０２までの荷重の変化を直線にて示しているが、大きな変化が存在しなければよく、直線には限定されない。例えば、ＯＮ切替位置３１１で荷重の変化率が変化して荷重曲線が折れ曲がったり、ＯＮ切替位置３１１で段差状に荷重が微小に変化してもよい。

次に、図１および図２に示すイネーブルスイッチ１が、図３に示す特性を実現する様子について説明する。

図４は、可動部材１２が第１ポジション３０１に位置する際の抵抗機構１６を示す拡大図である。係合部１６１の先端部は、傾斜面１６３を有する。可動部材１２の内部壁の下部１２５は、傾斜面１２６を有する。図４の状態において、傾斜面１６３と傾斜面１２６とは互いに平行に接するようにして係合部１６１と下部１２５とが係合する。以下、可動部材１２の内側壁の下部１２５を「係合部」と呼ぶ。傾斜面１６３は、図４の右方向に向かうに従って下方に向かう。傾斜面１２６は、左方向に向かうに従って上方に向かう。

第１ポジション３０１から可動部材１２を押し始めると、コイルバネ１２１が圧縮されつつ可動部材１２が反時計回りに回動し、傾斜面１２６は右下方向に移動しつつ、傾斜面１６３を押圧する。これにより、図５に示すように、係合部１６１はコイルバネ１６２からの力に逆らって左へと移動する。上記動作により、可動部材１２を押し込むために必要な荷重は、急激に立ち上がる。すなわち、イネーブルスイッチ１では、図３の小ピーク３４１の立ち上がり開始位置３２１は、第１ポジション３０１と一致する。もちろん、可動部材１２が第１ポジション３０１に位置する状態で、傾斜面１６３と傾斜面１２６とは離れていてもよく、この場合、第１ポジション３０１と立ち上がり開始位置３２１とは一致しない。

傾斜面１６３と傾斜面１２６とが摺接している間に荷重が増大して可動部材１２は位置３２２に到達し、位置３２３に向かう状態となる。傾斜面１６３の端部と傾斜面１２６の端部とが一致すると、係合部１６１と係合部１２５との係合が解除され、荷重は大きく減少する。すなわち、可動部材１２は位置３２３から位置３２４に向かう。図１のイネーブルスイッチ１の場合、位置３２３と位置３２４とは近い。位置３２４に到達した後は、図６に示すように、傾斜面１６３の端部が傾斜面１２６の上方に位置する曲面１２７上を滑らかに移動する。

イネーブルスイッチ１では、荷重の低下とほぼ同時またはその直後に、図７に示すように、スライダ２４３の後端部２４３ａと押し込み部材２４５の上端とが接触する。可動部材１２の下降に伴って押し込み部材２４５も下降し、押し込み部材２４５はスナップ機構１３３の特定の部位を押す。図７に示すように、押し込み部材２４５が予め定められた位置まで下降すると、スナップ機構１３３はスナップアクションにより可動端子１３２を瞬時に下降させ、接点１３が閉の状態になる。

可動部材１２がさらに下降すると、図８に示すように、当接部材２４２の下端は、保持部１１を構成する部品の一つである下当接部材１１３の上面に接する。図８に示す可動部材１２の位置は第２ポジション３０２である。

図８の状態で可動部材１２に下方に向かう力を加えると、可動部材１２に対して相対的に上方に向かう力が当接部材２４２に作用する。当接部材２４２の右側の部位２４２ｂの上面は、右方向に向かうに従って下方に向かう傾斜面２４６を含む。一方、スライダ２４３の右側の先端部の左側の部位２４３ｂ、すなわち、当接部材２４２側の部位の下面は、左方向に向かうに従って上方に向かう傾斜面２４７を含む。傾斜面２４６と傾斜面２４７とはほぼ平行に接する。

したがって、可動部材１２に加える荷重を増加させて当接部材２４２から上方に向かう力がスライダ２４３に作用すると、図９に示すように、横コイルバネ２４４からの力に逆らってスライダ２４３は右方向に向かって移動を開始する。このとき、縦コイルバネ２４１は収縮する。この状態が、位置３０２から位置３３２を経由して位置３３３に向かう状態である。

スライダ２４３が右方向に移動すると、スライダ２４３の後端部２４３ａと押し込み部材２４５との上下方向の当接状態が解除される。その結果、スナップ機構１３３からの力を受けて押し込み部材２４５が上昇し、接点１３は閉から開になる。

傾斜面２４６の端部と傾斜面２４７の端部とが一致すると、当接部材２４２の右側の部位２４２ｂとスライダ２４３の先端部の左側の部位２４３ｂとが擦れるようにして可動部材１２が下降する。このとき、荷重は一気に減少する。したがって、位置３３３から位置３３４に速やかに到達する。図１および図２のイネーブルスイッチ１の場合、位置３３３と位置３３４とはほぼ一致する。以上の動作により、主ピーク３４２が得られる。

図１０に示すように、可動部材１２が最も押し込まれると、縦コイルバネ２４１はさらに圧縮され、可動部材１２の下端は、保持部１１のベース部１１１の上面に接触する。この状態が第３ポジション３０３であり、可動部材１２は下方に移動不可能となる。

図１０に示す状態から作業者がイネーブルスイッチ１から指を離すと、スライダ２４３の後端部２４３ａと押し込み部材２４５とが横方向にずれた状態のまま可動部材１２が上昇する。スライダ２４３が押し込み部材２４５の上端よりも上方に位置すると、図１に示すように、横コイルバネ２４４からの力を受けて、スライダ２４３の後端部２４３ａが押し込み部材２４５の直上に位置する。これにより、可動部材１２が図１の第１ポジション３０１に戻るまで接点１３は開の状態が維持される。すなわち、第３ポジション３０３からの可動部材１２の復帰時には、イネーブルスイッチ１のＯＦＦ状態が維持される。なお、第２ポジション３０２から作業者が可動部材１２から指を離すと、可動部材１２は第１ポジション３０１に戻ってイネーブルスイッチ１はＯＦＦ状態に戻る。

以上に説明したように、イネーブルスイッチ１では、小ピーク３４１の存在により、通常の操作では小ピーク３４１と第２ポジション３０２との間において操作を止めることができず、作業者は、可動部材１２が第２ポジション３０２に到達したことを明瞭に感じ取ることができる。また、イネーブルスイッチ１のように、信頼性向上のために２つの接点１３が存在する場合、小ピーク３４１から第２ポジション３０２に速やかに移行することにより、可動部材１２が傾いても２つの接点１３の状態が相違する時間を非常に短くすることができる。すなわち、２つの接点１３の切り替わりタイミングのずれを低減することができる。その結果、２つの接点１３の状態が一定時間以上相違することに起因するエラーの誤検出を防止することができる。

図１１および図１２は、他の例に係るイネーブルスイッチ１の縦断面図である。図１１は、イネーブルスイッチ１を正面方向から見た縦断面図であり、図１２は、側面方向から見た縦断面図である。図１３は、図１１のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩの位置におけるイネーブルスイッチ１の横断面図である。

イネーブルスイッチ１は、保持部１１と、可動部材１２とを含む。可動部材１２は、イネーブルスイッチ１を操作する際に、作業者により保持部１１内に向かって図１１および図１２の下方へと押し込まれる。図１１および図１２の上下方向は重力方向に一致する必要はない。保持部１１は、イネーブルスイッチ１の保持部１１以外の部材を支持する。図１１に示す保持部１１内のコイルバネ１２１により間接的に、可動部材１２に図１１の上方に向かう力が与えられる。図１１では、コイルバネ１２１および他のコイルバネを破線にて簡略化して示している。作業者の指が可動部材１２を保持部１１内へ押し込んだ後に可動部材１２から指を離すと、可動部材１２はコイルバネ１２１（または、コイルバネ１２１および後述の縦コイルバネ２４１）の力により、元の位置に復帰する。

イネーブルスイッチ１は、保持部１１内に、２つの接点１３（図１２参照）と、接点１３の状態を開および閉とする接点機構２０とを含む。各接点１３は、下固定端子１３１と、可動端子１３２との組合せである。正確には、上固定端子も存在し、上固定端子、下固定端子１３１および可動端子１３２にそれぞれ接続された３つの接続端子からなる接続端子群１３４が保持部１１の下方に位置する。接点１３が開の状態では、下固定端子１３１と可動端子１３２とが離間する。接点１３が閉の状態では、下固定端子１３１と可動端子１３２とが接する。接点１３が開の状態においてイネーブルスイッチ１はＯＦＦ状態であり、接点１３が閉の状態においてイネーブルスイッチ１はＯＮ状態である。

可動部材１２の内部およびその下方には、ＯＦＦ切替機構１４が配置される。ＯＦＦ切替機構１４は、縦コイルバネ２４１と、縦コイルバネ２４１を収容する当接部材２４２と、スライダ２４３と、２つの横コイルバネ２４４（図１３参照）と、押し込み部材２４５とを含む。可動部材１２の下部材１２ａには穴が設けられており、当接部材２４２は下部材１２ａの穴に嵌め込まれる。図１３に示すように、２つの横コイルバネ２４４は、スライダ２４３の両側に位置し、スライダ２４３に図１１の左方向に向かう力を与える。可動部材１２の上部と下部材１２ａとの間の空間に、スライダ２４３および横コイルバネ２４４が配置される。

図１１の初期状態では、スライダ２４３は横コイルバネ２４４から左方向に向かう力を受け、当接部材２４２は縦コイルバネ２４１から下方に向かう力を受け、スライダ２４３の右側の先端部は当接部材２４２の右側の部位の上方に位置する。また、スライダ２４３の後端部２４３ａの下端には、押し込み部材２４５の上端が近接する。

可動端子１３２は、スナップ機構１３３に接続されている。後述するように、押し込み部材２４５が予め定められた位置まで押し込まれると、スナップ機構１３３が有するバネにより、可動端子１３２は速やかに下固定端子１３１に向かって移動し、可動端子１３２と下固定端子１３１とが接する。すなわち、接点１３が閉となる。

ＯＦＦ切替機構１４およびスナップ機構１３３は、後述するように、可動部材１２が保持部１１に向かって押し込まれるに従って、接点１３の状態を開から閉に移行し、さらに閉から開へと移行する接点機構２０を構成する。イネーブルスイッチ１は、２つの接点１３を有するため、これらを「第１接点１３」および「第２接点１３」と区別した場合、接点機構２０は、可動部材１２が保持部１１に向かって押し込まれるに従って、第１接点１３および第２接点１３の状態を、開から閉に移行し、さらに閉から開へと移行する。

接点機構２０は、下部材１２ａの下部近傍に設けられた抵抗機構１６をさらに含む。抵抗機構１６は、保持部１１の一部である中央部材１１４において右方向に開口する穴内に設けられる。抵抗機構１６は、係合部１６１と、コイルバネ１６２とを含む。正確には、係合部１６１およびコイルバネ１６２近傍の中央部材１１４の部位も抵抗機構１６の一部である。コイルバネ１６２は、係合部１６１を図１１の右方向に向かって、すなわち、下部材１２ａの下部１２５に向かって押す。図１１に示す初期状態では、係合部１６１は下部１２５に接する。抵抗機構１６は、後述するように、可動部材１２の押し込みの初期の段階において、可動部材１２の移動に抵抗する力を可動部材１２に作用させる。

次に、図１１ないし図１３に示すイネーブルスイッチ１が、図３に示す特性を実現する様子について説明する。

図１４は、可動部材１２が第１ポジション３０１に位置する際の抵抗機構１６を示す拡大図である。係合部１６１の先端部は、傾斜面１６３を有する。下部材１２ａの下部１２５は、傾斜面１２６を有する。図１４の状態において、傾斜面１６３と傾斜面１２６とは僅かに離間しており、互いに平行である。以下、下部材１２ａの下部１２５を「係合部」と呼ぶ。傾斜面１６３は、図１４の右方向に向かうに従って下方に向かう。傾斜面１２６は、左方向に向かうに従って上方に向かう。

第１ポジション３０１から可動部材１２を押し始めると、コイルバネ１２１が圧縮されつつ、図１５に示すように、傾斜面１６３と傾斜面１２６とが当接する。これにより、可動部材１２を押し込む荷重が上昇する。図１５における可動部材１２の位置は、小ピーク３４１の立ち上がり開始位置３２１である。図１４に示すように、第１ポジション３０１では、傾斜面１２６と傾斜面１６３とは僅かだけ離れているのみであることから、第１ポジション３０１と位置３２１とは近い。

可動部材１２に加える荷重を増加させると、係合部１６１はコイルバネ１６２からの力に逆らって左方向に向かって移動を開始する。この状態が、位置３２１から位置３２２に向かう状態である。傾斜面１６３の端部と傾斜面１２６の端部とが一致すると、係合部１６１と係合部１２５との係合が解除され、荷重は大きく減少する。すなわち、可動部材１２は位置３２３にから速やかに位置３２４に向かう。図１１のイネーブルスイッチ１の場合、位置３２３と位置３２４とはほぼ一致する。そして、図１６に示すように、係合部１２５の側面が係合部１６１の先端に擦れるようにして下方へ移動する。

イネーブルスイッチ１では、荷重の低下とほぼ同時またはその直後に、スライダ２４３の後端部２４３ａと押し込み部材２４５の上端とが接触する（図１７参照）。可動部材１２の下降に伴って押し込み部材２４５も下降し、押し込み部材２４５はスナップ機構１３３の特定の部位を押す。図１７に示すように、押し込み部材２４５が予め定められた位置まで下降すると、スナップ機構１３３はスナップアクションにより可動端子１３２を瞬時に下降させ、接点１３が閉の状態になる。

可動部材１２がさらに下降すると、図１８に示すように、当接部材２４２の段差部２４２ａの下面は、中央部材１１４の上面に接する。図１８に示す可動部材１２の位置は第２ポジション３０２である。

図１８の状態で可動部材１２に下方に向かう力を加えると、相対的に上方に向かう力が当接部材２４２に作用する。当接部材２４２の右側の部位の上面は、右方向に向かうに従って下方に向かう傾斜面２４６を含む。一方、スライダ２４３の右側の先端部の下面は、左方向に向かうに従って上方に向かう傾斜面２４７を含む。傾斜面２４６と傾斜面２４７とはほぼ平行に接する。

したがって、可動部材１２に加える荷重を増加させて当接部材２４２から上方に向かう力がスライダ２４３に作用すると、図１９に示すように、横コイルバネ２４４（図１３参照）からの力に逆らってスライダ２４３は右方向に向かって移動を開始する。このとき、縦コイルバネ２４１は収縮する。この状態が、位置３０２から位置３３２を経由して位置３３３に向かう状態である。

スライダ２４３が右方向に移動すると、スライダ２４３の後端部２４３ａと押し込み部材２４５との上下方句の当接状態が解除される。その結果、図２０に示すように、スナップ機構１３３からの力を受けて押し込み部材２４５が上昇し、接点１３は閉から開になる。

傾斜面２４６の端部と傾斜面２４７の端部とが一致すると、図２１に示すように、当接部材２４２の上部の右側面とスライダ２４３の右の先端部の左側面とが擦れるようにして可動部材１２が下降する。このとき、荷重は一気に減少する。したがって、位置３３３から位置３３４に速やかに到達する。図１１ないし図１３のイネーブルスイッチ１の場合、位置３３３と位置３３４とはほぼ一致する。以上の動作により、主ピーク３４２が得られる。

図２１に示すように、可動部材１２が最も押し込まれると、縦コイルバネ２４１はさらに圧縮され、可動部材１２の下部材１２ａは、中央部材１１４の上面に接触する。この状態が第３ポジション３０３であり、可動部材１２は下方に移動不可能となる。

図２１に示す状態から作業者がイネーブルスイッチ１から指を離すと、図２２に示すように、縦コイルバネ２４１がコイルバネ１２１よりも先に伸張し、スライダ２４３の後端部２４３ａと押し込み部材２４５とが横方向にずれた状態のまま可動部材１２が上昇する。スライダ２４３が押し込み部材２４５の上端よりも上方に位置すると、図１１に示すように、横コイルバネ２４４からの力を受けて、スライダ２４３の後端部２４３ａが押し込み部材２４５の直上に位置する。その後、コイルバネ１２１が伸張する。これにより、可動部材１２が図１１の第１ポジション３０１に戻るまで接点１３は開の状態が維持される。すなわち、第３ポジション３０３からの可動部材１２の復帰時には、イネーブルスイッチ１のＯＦＦ状態が維持される。なお、第２ポジション３０２から作業者が可動部材１２から指を離すと、可動部材１２は第１ポジション３０１に戻ってイネーブルスイッチ１はＯＦＦ状態に戻る。

以上に説明したように、図１１ないし図１３に示すイネーブルスイッチ１においても、小ピーク３４１の存在により、通常の操作では小ピーク３４１と第２ポジション３０２との間において操作を止めることができず、作業者は、可動部材１２が第２ポジション３０２に到達したことを明瞭に感じ取ることができる。また、小ピーク３４１から第２ポジション３０２に速やかに移行することにより、可動部材１２が傾いても２つの接点１３の状態が相違する時間を非常に短くすることができる。すなわち、２つの接点１３の切り替わりタイミングのずれを低減することができる。その結果、２つの接点１３の状態が一定時間以上相違することに起因するエラーの誤検出を防止することができる。

図２３および図２４は、さらに他の例に係るイネーブルスイッチ１の縦断面図である。図２３は、イネーブルスイッチ１を正面方向から見た縦断面図であり、図２４は、側面方向から見た縦断面図である。図２３および図２４では、可動部材１２が第１ポジション３０１に位置する。

図２３および図２４に示すイネーブルスイッチ１は、保持部１１および可動部材１２の形状が異なるという点を除いて、図１１ないし図１３に示すイネーブルスイッチ１と同様の構造を有する。図２３および図２４では、図１１および図１２と同様の構成要素には同様の符号を付している。

図２５では、可動部材１２は第２ポジション３０２に位置し、当接部材２４２と中央部材１１４とが接する。図２６では、可動部材１２は第３ポジション３０３に位置し、可動部材１２の下部材１２ａと中央部材１１４とが接する。図２３および図２４に示すイネーブルスイッチ１の接点機構２０は、図１１ないし図１３に示すイネーブルスイッチ１の接点機構２０と同様であるため、詳細な説明を省略するが、図２３および図２４に示すイネーブルスイッチ１においても、図１１ないし図１３に示すイネーブルスイッチ１と同様に、作業者は、可動部材１２が第２ポジション３０２に到達したことを明瞭に感じ取ることができ、２つの接点１３の状態が一定時間以上相違することに起因するエラーの誤検出を防止することができる。

イネーブルスイッチ１における抵抗機構１６は、様々に変形が可能である。上記実施の形態では、抵抗機構１６として、係合部１６１と、保持部１１と係合部１６１との間に配置されたコイルバネ１６２とが設けられ、コイルバネ１６２からの力を受けた係合部１６１は可動部材１２と係合し、可動部材１２が押されて係合が解除されることにより、小ピーク３４１が得られる。これに対し、抵抗機構１６として、係合部と、可動部材１２と係合部との間に配置されたコイルバネとが設けられてもよい。この場合、コイルバネからの力を受けた係合部は保持部１１と係合し、可動部材１２が押されて係合が解除されることにより、小ピーク３４１が得られる。もちろん、抵抗機構１６は、保持部１１と可動部材１２との間に間接的に設けられてもよい。

以上のように、抵抗機構１６の係合構造は様々に変更可能である。一方の係合部（図４および図１４の場合、係合部１２５）を第１係合部と捉え、第１係合部と係合する他方の係合部（図４および図１４の場合、係合部１６１）を第２係合部と捉えた場合、第２係合部は、可動部材１２の移動により、第１係合部に対して相対的に移動する。そして、可動部材１２が保持部１１に向かって押し込まれる際に、第１係合部と第２係合部との係合が解除されることにより、荷重の小ピーク３４１が生じる。第１係合部と第２係合部とは、第１ポジション３０１では離間し、可動部材１２を押すと一旦係合してから解除されてもよいし、第１ポジション３０１で既に係合していてもよい。係合部同士の係合を利用することにより、簡単な構造で小ピーク３４１を得ることができる。

なお、第１係合部は、必ずしもバネ等の弾性体から力を受ける必要はない。可動部材１２が位置３２１に位置する際に、重力や磁力を利用して第１係合部と第２係合部とが係合してもよい。

第１係合部が弾性体から力を受ける場合、コイルバネ以外の弾性体として、板バネ、樹脂の可撓部等が利用可能である。弾性体は様々な手法により第１係合部と第２係合部との間に係合するための力を作用させてよい。一般的に表現すれば、可動部材１２および保持部１１の一方に弾性体は直接的または間接的に固定される。第２係合部は弾性体に直接的または間接的に取り付けられ、第１係合部は、可動部材１２および保持部１１の他方に直接的または間接的に固定される。そして、可動部材１２が押し込まれる際に弾性体からの力に逆らって第２係合部が移動して係合が解除されることにより、小ピーク３４１が得られる。

イネーブルスイッチ１では、係合部を利用せずに小ピーク３４１が得られてもよい。例えば、押し込むことにより急激に凹むラバーパッドを可動部材１２とコイルバネ１２１との間に設けてもよい。互いに反発または吸引し合う一対の磁石の一方を、他方の近傍を通過させることにより小ピーク３４１が得られてもよい。

上記イネーブルスイッチ１は様々な変更が可能である。

イネーブルスイッチ１では、接点の数は、３以上でもよい。

図３に示すイネーブルスイッチ１の特性は、様々な構造のイネーブルスイッチに適用することができる。例えば、従来文献として挙げた、特開２００１－３５３００号公報、特開２００２－４２６０６号公報に開示されたイネーブルスイッチにも適用することができる。これらの文献に開示されるように、接点機構２０として様々な構造が採用可能である。

上記イネーブルスイッチ１では、スナップアクションを利用して接点１３の開閉が行われるが、イネーブルスイッチ１では、ＯＮ切替位置３１１近傍において、可動部材１２が保持部１１に押し込まれるに従って、接点１３に含まれる２つの端子が漸次近づいて接触することにより、接点が閉になってもよい。この場合、小ピーク３４１から第２ポジション３０２に速やかに移行することにより、接点１３が閉になる際の放電を抑制することができ、接点１３の溶着を抑制することができる。

イネーブルスイッチ１が設けられる操作部は、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。

上記実施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。

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
１１ 保持部
１２ 可動部材
１３ 接点（第１接点および第２接点）
２０ 接点機構
１２５ 係合部（第１係合部）
１６１ 係合部（第２係合部）
１６２ コイルバネ（弾性体）
３０１ 第１ポジション
３０２ 第２ポジション
３０３ 第３ポジション
３１１ 第１ＯＮ切替位置（第２ＯＮ切替位置）
３１２ 第１ＯＦＦ切替位置（第２ＯＦＦ切替位置）
３２３ （小ピークの）立下り開始位置
３４１ 小ピーク
３４３ 最大立ち上がり

Claims (5)

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、
   保持部と、
   前記保持部に向かって押し込まれる可動部材と、
   第１接点および第２接点と、
   前記可動部材が前記保持部に向かって押し込まれるに従って、前記第１接点および前記第２接点の状態を、開から閉に移行し、さらに閉から開へと移行する接点機構と、
   を備え、
   前記可動部材が押し込まれていない状態における前記保持部に対する前記可動部材の位置を第１ポジション、前記可動部材が最も押し込まれた状態における前記保持部に対する前記可動部材の位置を第３ポジション、前記第１ポジションと第３ポジションとの間において押し込み量に対する荷重の増加割合が増大することにより前記可動部材の押し込みに要する荷重が立ち上がって最大に至る最大立ち上がりの立ち上がり開始位置を第２ポジションとして、
   前記可動部材が押し込まれる際に、前記第１ポジションと前記第２ポジションとの間の第１ＯＮ切替位置にて前記第１接点が開から閉に移行し、前記第２ポジションと前記第３ポジションとの間の第１ＯＦＦ切替位置にて前記第１接点が閉から開に移行し、
   前記可動部材が押し込まれる際に、前記第１ポジションと前記第２ポジションとの間の第２ＯＮ切替位置にて前記第２接点が開から閉に移行し、前記第２ポジションと前記第３ポジションとの間の第２ＯＦＦ切替位置にて前記第２接点が閉から開に移行し、
   前記第１ＯＮ切替位置と前記第２ＯＮ切替位置とが一致または近接し、前記第１ＯＦＦ切替位置と前記第２ＯＦＦ切替位置とが一致または近接し、
   前記第１ポジションと前記第２ポジションとの間に、前記可動部材が押し込まれる際に荷重が一旦立ち上がって減少する小ピークがあり、
   前記第１ＯＮ切替位置および前記第２ＯＮ切替位置は、前記小ピークの立下り開始位置と前記第２ポジションとの間に位置し、
   前記小ピークの最大荷重が、前記第１ＯＮ切替位置における荷重および前記第２ＯＮ切替位置における荷重のうち大きい方の荷重以上であり、かつ、前記第１ＯＦＦ切替位置における荷重および前記第２ＯＦＦ切替位置における荷重のうち小さい方の荷重よりも小さく、
   前記イネーブルスイッチは、
   第１係合部と、
   前記可動部材の移動により、前記第１係合部に対して相対的に移動する第２係合部と、
   前記第１係合部と前記第２係合部との間に力を作用させる弾性体と、
   をさらに備え、
   前記可動部材が前記保持部に向かって押し込まれる際に、荷重の前記小ピークにおいて前記弾性体からの力に逆らって前記第２係合部が移動して前記第１係合部と前記第２係合部との係合が解除されることを特徴とするイネーブルスイッチ。
2. 請求項１に記載のイネーブルスイッチであって、
   前記小ピークの最大荷重が、前記第１ＯＦＦ切替位置および前記第２ＯＦＦ切替位置の直前の位置における荷重よりも小さく、かつ、前記第２ポジションにおける荷重よりも大きいことを特徴とするイネーブルスイッチ。
3. 請求項１または２に記載のイネーブルスイッチであって、
   前記可動部材および前記保持部の一方に前記弾性体が直接的または間接的に固定され、
   前記弾性体に前記第２係合部が直接的または間接的に取り付けられ、
   前記第１係合部が、前記可動部材および前記保持部の他方に直接的または間接的に固定されることを特徴とするイネーブルスイッチ。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載のイネーブルスイッチであって、
   前記小ピークの立ち上がりが、ほぼ垂直であることを特徴とするイネーブルスイッチ。
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、
   前記小ピークの最大荷重位置が、前記第１ポジションと前記第２ポジションとの中間位置よりも前記第１ポジションに近いことを特徴とするイネーブルスイッチ。

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