WO2021220386A1

WO2021220386A1 - 安全スイッチ装置

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Publication number: WO2021220386A1
Application number: PCT/JP2020/018071
Authority: WO
Inventors: チンチェンタン
Original assignee: ファナック株式会社
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2021-11-04
Also published as: US20230114531A1; DE112020006731T5; CN115516394A; JPWO2021220386A1; JP7453358B2

Abstract

装置本体（２）と、装置本体に対して所定の移動方向に移動可能に設けられた可動部（３）と、可動部を装置本体に対する移動方向の所望の位置に保持する保持部（４）とを備え、装置本体に、携帯端末（１００）の一辺を密着させる本体側挟持部が備えられ、可動部に、本体側挟持部に移動方向に対向して配置され携帯端末の他辺を密着させる可動部側挟持部が備えられ、保持部が、装置本体または可動部の一方に移動方向に沿って設けられたラックギヤ（２０）と、他方に設けられ移動方向に交差する方向に移動可能に支持された係合歯部材（２１）と、係合歯部材をラックギヤに噛み合う方向に付勢する弾性部材（２２）とを備え、ラックギヤおよび係合歯部材が、噛み合った状態で、本体側挟持部と可動部側挟持部との間隔を狭める方向に移動可能かつ逆方向に移動不可能に係合する形状を有する安全スイッチ装置（１）である。

Description

安全スイッチ装置

　本開示は、安全スイッチ装置に関するものである。

　市販の携帯端末に着脱可能に取り付けて、ロボットの教示装置を構成するロボット操作ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　このロボット操作ユニットは、非常停止ボタン等を備えた操作ユニット本体と、操作ユニット本体を携帯端末に取り付けるアタッチメントとを備えている。

特開２０１７－２０２５５０号公報

　アタッチメントは、サイズの異なる携帯端末に操作ユニット本体を装着するために、操作ユニット本体に対して携帯端末の幅方向に移動可能に設けられ、コイルスプリングの弾発力によって、操作ユニット本体との間に携帯端末を挟み込むことができる。
　このロボット操作ユニットにおいては、挟持する携帯端末の幅寸法が小さい場合にはコイルスプリングを小さく弾性変形させ、携帯端末の幅寸法が大きい場合にはコイルスプリングを大きく弾性変形させている。

　すなわち、幅寸法の異なる携帯端末は、異なる挟持力で挟み込むことになるので、特に、幅寸法が小さい携帯端末については、挟持する力が不足して脱落する虞がある。したがって、幅寸法が大きく異なっていても、安定して取り付け状態に維持することができることが好ましい。

　本開示の一態様は、装置本体と、該装置本体に対して所定の移動方向に移動可能に設けられた可動部と、該可動部を前記装置本体に対する前記移動方向の所望の位置に保持する保持部とを備え、前記装置本体に、携帯端末の一辺を密着させる本体側挟持部が備えられ、前記可動部に、前記本体側挟持部に前記移動方向に対向して配置され前記携帯端末の他辺を密着させる可動部側挟持部が備えられ、前記保持部が、前記装置本体または前記可動部の一方に前記移動方向に沿って設けられたラックギヤと、他方に設けられ前記移動方向に交差する方向に移動可能に支持された係合歯部材と、該係合歯部材を前記ラックギヤに噛み合う方向に付勢する弾性部材とを備え、前記ラックギヤおよび前記係合歯部材が、噛み合った状態で、前記本体側挟持部と前記可動部側挟持部との間隔を狭める方向に移動可能かつ逆方向に移動不可能に係合する形状を有する安全スイッチ装置である。

本開示の一実施形態に係る安全スイッチ装置を示す正面図である。図１の安全スイッチ装置の側面図である。図１の安全スイッチ装置の背面図である。図１の安全スイッチ装置のハンドルを操作者が把持した状態を示す背面図である。図１の安全スイッチ装置の保持部を説明する部分的な拡大図である。図５の保持部の動作を説明する部分的な拡大図である。図１の安全スイッチ装置に図１とは異なる大きさの携帯端末を装着した状態を示す正面図である。図１の安全スイッチ装置のハンドルの形状が異なる変形例を示す背面図である。図８の安全スイッチ装置に備えられるデッドマンスイッチを親指で押しながら把持する態様を説明する背面図である。図８の安全スイッチ装置に備えられるデッドマンスイッチを人差し指で押しながら把持する態様を説明する背面図である。図１の安全スイッチ装置の変形例における突起を説明する部分的な拡大図である。図１１の突起の動作を説明する部分的な拡大図である。図１１の突起のさらなる動作を説明する部分的な拡大図である。図１１の安全スイッチ装置を示す正面図である。図１１の安全スイッチ装置の部分的な拡大図である。

　本開示の一実施形態に係る安全スイッチ装置１について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る安全スイッチ装置１は、図１から図３に示されるように、長手方向を有する装置本体２と、装置本体２に長手方向（所定の移動方向）に沿って移動可能に取り付けられたスライダ（可動部）３とを備えている。また、安全スイッチ装置１は、装置本体２とスライダ３とを移動方向の所望の位置に固定した状態に保持する保持部４を備えている。

　装置本体２には、表面側に非常停止ボタン５が備えられ、裏面側にデッドマンスイッチ６とハンドル（把持部）７とが備えられている。非常停止ボタン５は、装置本体２の長手方向の一端側に近接する位置に配置されている。装置本体２の長手方向の他端側には、非常停止ボタン５およびデッドマンスイッチ６を図示しない制御装置に接続するケーブル８が取り付けられている。

　ハンドル７は、装置本体２の裏面から裏面に直交する方向に突出する円錐台状に形成されている。デッドマンスイッチ６は、ハンドル７の外周面から装置本体２の長手方向の一端側に突出する位置に配置されている。

　デッドマンスイッチ６は、図４に示されるように、操作者が右手あるいは左手でハンドル７を把持したときに、把持した手の人差し指あるいは親指がちょうど配置される位置に配置されている。操作者がハンドル７を把持した手の人差し指または親指でデッドマンスイッチ６を押すことにより、携帯端末１００の操作が許可され、デッドマンスイッチ６から手が離れることにより、非常停止状態となる。

　装置本体２の表面側には、図１および図２に示されるように、長手方向に延びる溝９と、溝９の一端側に配置された第１挟持部（本体側挟持部）１０とが設けられている。第１挟持部１０は、長手方向に直交する方向に延びて携帯端末１００の一端縁を突き当てる突当面１１と、携帯端末１００の一端縁が突当面１１から離脱しないように保持する凸部１２とを備えている。

　スライダ３は溝９の他端側から溝９内に長手方向に移動可能に収容される帯板状の摺動部１３と、摺動部１３の一端に設けられた第２挟持部（可動部側挟持部）１４とを備えている。第２挟持部１４は、長手方向に直交する方向に延びて携帯端末１００の他端縁を突き当てる突当面１５と、携帯端末１００の他端縁が突当面１５から離脱しないように保持する凸部１６とを備えている。

　第１挟持部１０と第２挟持部１４とは、図１および図２に示されるように、装置本体２の長手方向に対向する位置に配置されている。また、第１挟持部１０の突当面１１および第２挟持部１４の突当面１５には、それぞれ、弾性変形可能なクッション（弾性体）１７，１８が設けられている。
　スライダ３と装置本体２との間には、図１に示されるように、第１挟持部１０と第２挟持部１４とを近づける方向に付勢するコイルスプリング（付勢部材）１９が配置されている。

　保持部４は、図１に示されるように、スライダ３に設けられたラックギヤ２０と、装置本体２に設けられラックギヤ２０に噛み合うことができる係合歯部材２１と、弾発力によって係合歯部材２１をラックギヤ２０に噛み合う位置に付勢するコイルスプリング（弾性部材）２２とを備えている。
　具体的には、ラックギヤ２０は、摺動部１３の側面に沿って配列された複数の歯２０ａを備えている。ラックギヤ２０の各歯２０ａは、図５に示されるように、配列方向の第２挟持部１４とは反対側に配置される傾斜面２０ｂと、第２挟持部１４側に配置される当接面２０ｃとを備えている。傾斜面２０ｂは、摺動部１３の幅方向外方に向かって第２挟持部１４側に傾斜している。また、当接面２０ｃは、摺動部１３の幅方向に沿って延びている。

　ラックギヤ２０の各歯２０ａは、当接面２０ｃが、配列方向に隣接する他の歯２０ａの傾斜面２０ｂに接続することにより、連続的に配列されている。
　係合歯部材２１は、ラックギヤ２０の配列方向の一部の複数、例えば、連続する７個の歯２０ａと相補的な形状の歯２１ａを備えている。これにより、係合歯部材２１をラックギヤ２０に噛み合わせると、係合歯部材２１の７個の歯２１ａとラックギヤ２０の７個の歯２０ａとが同時に噛み合わせられる。

　係合歯部材２１は、図５に示されるように、装置本体２に、長手方向に直交する方向に沿って形成された溝２３内に、長手方向に直交する方向に移動可能に収容されている。そして、コイルスプリング２２は、係合歯部材２１と装置本体２との間に配置され、係合歯部材２１の歯２１ａをラックギヤ２０の歯２０ａに噛み合わせる方向に付勢している。

　さらに、係合歯部材２１の一端は、係合歯部材２１の歯２１ａをラックギヤ２０の歯２０ａに噛み合わせた状態で、装置本体２の側面から突出する位置に配置される。操作者が係合歯部材２１の一端を装置本体２内に引っ込める方向に押圧すると、係合歯部材２１が、コイルスプリング１９の弾発力に抗して装置本体２の長手方向に直交する方向に移動し、係合歯部材２１とラックギヤ２０との噛み合いが解除される。

　これにより、装置本体２の側面から突出している係合歯部材２１の一端は、噛み合いを解除する解除機構２４として機能する。
　本実施形態においては、係合歯部材２１は、図４に示されるように、ハンドル７から装置本体２の一端側に向かって延びるデッドマンスイッチ６から離れた、装置本体２の他端側の端部近傍に配置されている。

　このように構成された本実施形態に係る安全スイッチ装置１の作用について、以下に説明する。
　本実施形態に係る安全スイッチ装置１は、携帯端末１００に装着されて使用される。

　携帯端末１００としては、多機能形態電話端末（スマートフォン）あるいはタブレット端末等が挙げられる。安全スイッチ装置１は、図１から図４に示す例では、携帯端末１００の長手方向の一端縁を第１挟持部１０に密着させ、携帯端末１００の長手方向の他端縁を第２挟持部１４に密着させて、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間に携帯端末１００を挟み込むことにより、携帯端末１００に取り付けられる。

　この場合に、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間に携帯端末１００を配置して、第１挟持部１０と第２挟持部１４とを近接させる方向に、装置本体２に対してスライダ３を押圧する。装置本体２とスライダ３との間に配置されたコイルスプリング１９によって、スライダ３の装置本体２に対する第１挟持部１０と第２挟持部１４とを近づける方向への移動が補助される。

　このとき、図６に示されるように、係合歯部材２１の歯２１ａの傾斜面２１ｂがラックギヤ２０の歯２０ａの傾斜面２０ｂに沿って摺動することにより、係合歯部材２１の歯２１ａがラックギヤ２０の歯２０ａに乗り上げる。これにより、係合歯部材２１が、コイルスプリング２２の弾発力に抗してラックギヤ２０との噛み合いを解除する方向に移動し、係合歯部材２１の歯２１ａがラックギヤ２０の歯２０ａを乗り越える。

　その結果、スライダ３が、装置本体２に対してラックギヤ２０の一歯分だけ、第１挟持部１０と第２挟持部１４とを近づける方向に移動させられる。そして、この動作が必要な歯数分だけ繰り返されることにより、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間に携帯端末１００を挟み込むことができる。

　上述したように、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間隔調整は、ラックギヤ２０の歯２０ａのピッチ単位で離散的に行われる。第１挟持部１０と第２挟持部１４とを携帯端末１００の長手方向の寸法に最も近接する位置まで移動させると、第１挟持部１０の突当面１１および第２挟持部１４の突当面１５に配置された弾性体１７，１８が弾性変形させられる。これにより、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間に、携帯端末１００を隙間なく挟み込むことができる。

　そして、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間に携帯端末１００が隙間なく挟み込まれた状態で、ラックギヤ２０と係合歯部材２１とが噛み合うと、ラックギヤ２０の歯２０ａの当接面２０ｃと係合歯部材２１の歯２１ａの当接面２１ｃとが装置本体２の長手方向に突き当たる。これにより、外力を加えても第１挟持部１０と第２挟持部１４との間隔が広がることが阻止され、携帯端末１００が第１挟持部１０と第２挟持部１４との間に挟まれた状態に維持される。

　この場合において、本実施形態に係る安全スイッチ装置１によれば、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間に携帯端末１００が挟み込まれた状態で、ラックギヤ２０と係合歯部材２１とが噛み合うことにより、携帯端末１００が第１挟持部１０と第２挟持部１４との間に挟まれた状態に維持される。すなわち、従来のようにスライダ３の変位量に応じて変位するコイルスプリングではなく、係合歯部材２１の変位量に応じて変位するコイルスプリング１９の弾発力によって、携帯端末１００が挟み込まれた状態に維持される。その結果、挟持する携帯端末１００の寸法によって挟持力が変化せず、操作者が任意に選択した種々の寸法の携帯端末１００に対しても確実に装着状態に維持することができるという利点がある。

　そして、安全スイッチ装置１を装着した状態の携帯端末１００を使用するには、操作者が携帯端末１００の裏面に配置されている安全スイッチ装置１のハンドル７を左手または右手で把持し、把持した手の人差し指または親指で、デッドマンスイッチ６を押下する。これにより、操作者による携帯端末１００の操作が許容されるので、ロボットの教示作業等を行うことができる。

　また、ロボットの教示作業中に、安全スイッチ装置１に設けられた非常停止ボタン５が押下され、あるいはデッドマンスイッチ６の押下状態が解除されると、ロボットを非常停止状態とすることができる。

　この場合において、本実施形態に係る安全スイッチ装置１によれば、解除機構２４を構成する係合歯部材２１の一端がハンドル７を把持する操作者の手から離れた位置に配置されている。これにより、携帯端末１００の操作中に誤って、把持している手によって係合歯部材２１の一端が押下されてしまうことを防止することができる。

　また、係合歯部材２１を装置本体２の第１挟持部１０から離れた端部近傍に配置しているので、装置本体２の溝９へのスライダ３の収容開始直後からラックギヤ２０と係合歯部材２１との噛み合わせを開始することができる。これにより、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間隔の調整幅を大きく確保することができるという利点がある。

　また、本実施形態によれば、係合歯部材２１が、ラックギヤ２０の複数の歯２０ａに同時に噛み合う複数の歯２１ａを備えているので、各歯２１ａにかかる力を低減して、歯２１ａを健全な状態に維持することができる。また、１つの歯２１ａが欠損しても、安定した噛み合い状態を維持することができる。

　そして、携帯端末１００から安全スイッチ装置１を取り外すには、図６に矢印で示されるように、解除機構２４を構成している係合歯部材２１の一端を装置本体２内に押し込む方向に押圧することにより、係合歯部材２１とラックギヤ２０との噛み合いを解除する。これにより、スライダ３を装置本体２に対して、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間隔を広げる方向に移動させることができ、携帯端末１００を取り外すことができる。

　そして、異なるサイズの携帯端末１００に安全スイッチ装置１を装着する場合には、例えば、図７に示されるように、装置本体２に対してスライダ３を移動させ、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間に携帯端末１００を挟み込むことができる。

　なお、本実施形態においては、係合歯部材２１が７個の歯２１ａを有する場合を例示したが、これに代えて、歯数は任意でよい。また、単一の歯２１ａを有する係合歯部材２１を採用してもよい。
　また、本実施形態においては、スライダ３にラックギヤ２０が設けられ、係合歯部材２１が装置本体２に設けられている場合を例示したが逆でもよい。

　また、係合歯部材２１がスライダ３の移動方向に直交する方向に移動可能に支持されている場合を例示したが、任意の角度で交差する方向に移動可能に支持されていてもよい。
　また、操作者が把持するハンドル７として、装置本体２の裏面に突出する円錐台状の形状を例示したが、これに代えて、図８に示されるように、装置本体２の裏面に長手方向に延びる形状を有していてもよい。この場合、図９および図１０に示されるように、ハンドル７を把持することができる。

　また、スライダ３および係合歯部材２１には、図１１にハッチングによって示される位置において、図１１の紙面に直交する方向に突出する突起（ロック機構）２５～２７がそれぞれ設けられていてもよい。スライダ３の突起（第１突起２５および第２突起２６）と係合歯部材２１の突起（第３突起２７）とは、図１１の紙面に直交する方向に略同一位置に配置されている。第１突起２５と第２突起２６とは、スライダ３の移動方向に、その移動方向に沿う第３突起２７の寸法よりも若干大きな間隔をあけて配置されている。

　図１１に示される状態においては、第１突起２５および第２突起２６と第３突起２７とは離れた位置に配置されていて、相互に係合していない。この状態から、図１２に示されるように係合歯部材２１を押し込んで、係合歯部材２１とラックギヤ２０との噛み合いを解除し、スライダ３を装置本体２から最大限に引き出すと、スライダ３の第１突起２５が係合歯部材２１の第３突起２７に突き当たる。

　この状態で、係合歯部材２１に加えていた力を解除すると、図１３に示されるように、第３突起２７が第１突起２５と第２突起２６との間に挿入され、装置本体２に対するスライダ３の移動がロックされる。すなわち、スライダ３が装置本体２から最大限に引き出された位置において移動しないようにロックされるので、図１４に示されるように、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間隔を携帯端末１００の長手寸法よりも大きく開いた状態に維持することができる。

　そして、最大限に開かれた第１挟持部１０と第２挟持部１４との間に携帯端末１００を挿入し、携帯端末１００の上端縁を第１挟持部１０に押し付けた後に、係合歯部材２１とラックギヤ２０との噛み合いを解除する。これにより、コイルスプリング１９の弾発力によってスライダ３が移動し、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間に携帯端末１００が挟持される。

　このように、スライダ３０をロックする機構を備えることにより、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間への携帯端末１００の装着をより容易にすることができる。すなわち、コイルスプリング１９の弾発力に抗してスライダ３に力を加えて、第１挟持部１０と第２挟持部１４との間隔を携帯端末１００の長手寸法よりも大きく押し広げながら携帯端末１００を装着する必要がない。

　さらに、図１１～図１４に示されるように、スライダ３が装置本体２から最大限に引き出された位置において移動しないようにロックする機構を設けることにより、図１５に示されるように、携帯端末１００へのケーブル２８の接続を容易にすることができる。ケーブル２８は、信号用あるいは電源用のいずれでもよい。

　例えば、携帯端末１００にケーブル２８のコネクタ２９を接続するレセプタクル３０は、図１５に示されるように、携帯端末１００の長手方向の端縁の幅方向の中央に配置されることが多い。したがって、第２挟持部１４にコネクタ２９を配置しておくことが好ましい。

　この場合に、スライダ３を装置本体２から最大限に引き出した位置にロックして携帯端末１００を装着すると、携帯端末１００をスライダ３の移動方向に平行に配置することができる。したがって、スライダ３を移動させるだけで、携帯端末１００のレセプタクル３０に対して真っ直ぐにコネクタ２９を挿入することができ、斜めに挿入する場合のコネクタ２９やレセプタクル３０の損傷を防止することができるという利点がある。

　図１５においては、第２挟持部１４に設けた孔１４ａに、コネクタ２９を配置し、着脱可能な固定部材３１によってコネクタ２９を第２挟持部１４に固定している。これに代えて、固定部材３１を使用することなく第２挟持部１４にコネクタ２９が埋め込まれていてもよい。

　また、コネクタ２９には、レセプタクル３０に結合された状態で、レセプタクル３０との間で潰れるシール部材３２を設けておくことにより、コネクタ２９とレセプタクル３０との接点を防水することができる。これに代えて、突当面１５に配置したクッション１８の一部をシール部材として利用することにしてもよい。

　また、図１１～図１４においては、第２突起２６および第３突起２７を２個ずつ設けたが、これに代えて、１個ずつでもよい。
　また、スライダ３と、スライダ３に対して移動する係合歯部材２１とを利用して、これらに設けた突起２５～２７によりロック機構を構成したが、これに代えて、装置本体２に対してスライダ３の移動をロック可能な他のロック機構を採用してよい。

　１　安全スイッチ装置
　２　装置本体
　３　スライダ（可動部）
　４　保持部
　６　デッドマンスイッチ
　７　ハンドル（把持部）
　１０　第１挟持部（本体側挟持部）
　１４　第２挟持部（可動部側挟持部）
　１７，１８　クッション（弾性体）
　１９　コイルスプリング（付勢部材）
　２０　ラックギヤ
　２０ａ　歯
　２１　係合歯部材
　２１ａ　歯
　２２　コイルスプリング（弾性部材）
　２４　解除機構
　２５，２６，２７　突起（ロック機構）
　２８　ケーブル
　２９　コネクタ
　１００　携帯端末

Claims

　装置本体と、該装置本体に対して所定の移動方向に移動可能に設けられた可動部と、該可動部を前記装置本体に対する前記移動方向の所望の位置に保持する保持部とを備え、
　前記装置本体に、携帯端末の一辺を密着させる本体側挟持部が備えられ、
　前記可動部に、前記本体側挟持部に前記移動方向に対向して配置され前記携帯端末の他辺を密着させる可動部側挟持部が備えられ、
　前記保持部が、前記装置本体または前記可動部の一方に前記移動方向に沿って設けられたラックギヤと、他方に設けられ前記移動方向に交差する方向に移動可能に支持された係合歯部材と、該係合歯部材を前記ラックギヤに噛み合う方向に付勢する弾性部材とを備え、
　前記ラックギヤおよび前記係合歯部材が、噛み合った状態で、前記本体側挟持部と前記可動部側挟持部との間隔を狭める方向に移動可能かつ逆方向に移動不可能に係合する形状を有する安全スイッチ装置。
　前記係合歯部材が、前記ラックギヤの複数の歯に同時に噛み合う複数の歯を有する請求項１に記載の安全スイッチ装置。
　前記係合歯部材を前記ラックギヤから離れる方向に移動させ、前記係合歯部材と前記ラックギヤとの噛み合いを解除する解除機構を備える請求項１または請求項２に記載の安全スイッチ装置。
　前記装置本体が、操作者の手によって把持される把持部を備え、
　該把持部に、該把持部を前記手によって把持しているときにオン状態とすることができ、かつ、把持していないときにオフ状態となるデッドマンスイッチが備えられ、
　前記解除機構が、前記デッドマンスイッチをオン状態とする位置において前記把持部を把持した状態の前記手によって解除され難い位置に配置されている請求項３に記載の安全スイッチ装置。
　前記本体側挟持部および前記可動部側挟持部の少なくとも一方に、前記携帯端末に押されることにより弾性変形可能な弾性体が設けられている請求項１から請求項４のいずれかに記載の安全スイッチ装置。
　前記ラックギヤが前記可動部に設けられ、
　前記係合歯部材が前記装置本体に設けられている請求項１から請求項５のいずれかに記載の安全スイッチ装置。
　前記係合歯部材が、前記可動部側挟持部に近接する側の端部近傍に配置されている請求項６に記載の安全スイッチ装置。
　前記本体側挟持部と前記可動部側挟持部とを近づける方向に付勢する付勢部材を備える請求項１から請求項７のいずれかに記載の安全スイッチ装置。
　前記本体側挟持部と前記可動部側挟持部とが前記携帯端末を配置可能な間隔をあけた状態で、前記装置本体に対して前記可動部をロック可能なロック機構を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の安全スイッチ装置。
　前記可動側挟持部に、前記可動部の移動方向に沿って、前記携帯端末にケーブルを接続するコネクタが設けられている請求項９に記載の安全スイッチ装置。