JP2019098423A - 携帯式操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】起動スイッチの押し込み状態を継続しつつ、携帯式操作装置の教示操作等を行うと、操作者の手および腕が疲労することがある。【解決手段】装置本体１０の基端１０ａ側の裏面には、把持部１２を把持した操作者の指を収容する収容凹部１４が形成されている。収容凹部１４には、底部１５と、底部１５から立ち上った対向する一対の側壁部１６Ａ、１６Ｂが形成されている。一対の側壁部１６Ａ、１６Ｂ同士が、前記装置本体１０の先端１０ｂ側から基端１０ａ側に進むに従って近づくように、傾斜している。一方の側壁部１６Ａには、一方の側壁部１６Ａ側に押し込むことによりロボットを起動する長尺状の起動スイッチ１７が、一方の側壁部１６Ａから突出するように配置され、かつ、装置本体１０の先端１０ｂ側から基端１０ａ側に向う一方の側壁部１６Ａに沿って延在している。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットを操作する携帯式操作装置に関する。

例えば、ティーチングプレイバック方式の産業用ロボットにおいて、主に携帯式操作装置（ティーチペンダント）を使用して教示作業が行われる。より具体的には、産業用ロボットの手首部に取り付けられた溶接トーチおよびハンド等のツールの制御点を操作者が直接見ながら、携帯式操作装置のキー操作によってロボット本体を動かして移動目標位置等を教示する。

多くの携帯式操作装置は片手又は両手で把持するための把持部を備えており、操作者は携帯式操作装置を自身の手で把持するとともに、場合によってはロボット本体に接近して教示作業を行う。そして、携帯式操作装置の把持部には、操作者の安全を確保するための起動スイッチが設けられている（例えば、特許文献１参照）。

この起動スイッチは、ロボットを起動制御および停止制御するデッドマンスイッチと呼ばれるものである（例えば、特許文献２参照）。具体的には、起動スイッチは、ロボット本体の駆動電源であるサーボ電源をＯＮ／ＯＦＦするための非常停止回路と電気的に接続されており、起動スイッチを握るとサーボ電源がＯＮし、離すとサーボ電源がＯＦＦするように構成されている。さらに、起動スイッチを握った状態からさらに強く握りしめるとサーボ電源がＯＦＦするように構成されている。

このような起動スイッチを設けることにより、携帯式操作装置を把持した通常操作時は動作し、手を離した非操作時は停止することに加えて、危険を感じて強く握りしめた操作時も停止するようにして操作者の安全性をより一層高めることができる。

特開２００３−２７２４７８号公報 特開２００８−１５８９２８号公報

ところで、特許文献１に示す起動スイッチは、携帯式操作装置の裏面に取付けられているが、ロボットを起動させる際には、操作者の手のひらで携帯式操作装置の把持部を握った状態で、さらに、起動スイッチを操作者の指で握り込むことにより、起動スイッチを押し込む。これによりロボットを起動することができる。しかしながら、起動スイッチの押し込み状態を継続しつつ、携帯式操作装置の教示操作等を行うと、操作者の手および腕が疲労することがある。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、起動スイッチを操作者の指で押し込んだ状態を継続した場合であっても、操作者の手および腕などへの疲労を低減することができる携帯式操作装置を提供することにある。

前記課題を鑑みて、本発明に係る携帯式操作装置は、ロボットを操作する携帯式操作装置であって、前記ロボットを操作する操作パネルと、前記ロボットの状態を表示する表示パネルと、前記操作パネルと前記表示パネルとを保持する装置本体とを備え、前記装置本体の前記操作パネルが配置された基端側の側部には、操作者が前記装置本体を把持する把持部が形成されており、前記装置本体の基端側の裏面には、前記把持部を把持した操作者の指を収容する収容凹部が形成されており、前記収容凹部には、底部と、前記底部から立ち上った対向する一対の側壁部が少なくとも形成されており、前記一対の側壁部同士は、前記装置本体の先端側から基端側に進むに従って近づくように傾斜しており、前記一対の側壁部のうち、少なくとも一方の側壁部には、前記一方の側壁部側に押し込むことにより前記ロボットを起動する長尺状の起動スイッチが、前記一方の側壁部から突出するように配置され、かつ、前記装置本体の先端側から基端側に向う前記一方の側壁部に沿って延在していることを特徴とする。

本発明によれば、ロボットを起動させる際には、操作者の手のひらで把持部を握った状態で、起動スイッチを操作者の指で握り込むことにより、起動スイッチを押し込む。この起動スイッチは、一対の側壁部同士が、装置本体の先端側から基端側に進むに従って近づくように傾斜した側壁部に配置されているので、操作者の指で、起動スイッチを握り込みやすい。このような結果、起動スイッチを押し込んだ状態を継続した場合であっても、操作者の手および腕への疲労を低減することができる。

ここで、起動スイッチと、収容凹部の先端側を形成する先端壁面とが当接していてもよいが、より好ましい態様としては、前記起動スイッチと、前記収容凹部の先端側を形成する先端壁面との間には、操作者の指掛かり用の隙間が形成されている。これにより、起動スイッチを操作者の指で握り込む際には、指掛かり用の隙間に操作者の指を入り込ませつつ、入り込ませた指および親指を除く残りの指で、起動スイッチを安定して握り込むことができる。

ここで、収容凹部の開口縁に対して、起動スイッチが略平行に延在してもよいが、より好ましい態様としては、前記起動スイッチは、前記収容凹部の開口縁に対して、前記基端側に近づくように、前記開口縁に対して傾斜している。この態様によれば、起動スイッチに対して、操作者の小指による押し込み力を高めることができるため、より安定して起動スイッチを押し込むことができる。

ここで、起動スイッチと収容凹部の底部とが接触してもよいが、より好ましい態様としては、前記起動スイッチと、前記底部との間には、操作者の指先を収容する空間が形成されている。この態様によれば、この空間に操作者の指先が入り込むように、起動スイッチに操作者の指を巻き込むことができる。これにより、より自然に起動スイッチを安定して握り込むことができる。

また、収容凹部を形成する一対の側壁部同士が、底部に対して垂直に立ち上がってもよいが、より好ましい態様としては、前記一対の側壁部同士が、前記収容凹部の前記底部から前記収容凹部の開口縁に進むに従って広がるように傾斜している。

この態様によれば、把持部における操作者の手のひらの関節位置の開き具合に合わせて、操作者の指で起動スイッチを握り込みやすい。これにより、操作者のより軽い握り込み力により、起動スイッチを押し込んだ状態を継続することができるので、操作者の手および腕の疲労を低減することができる。

本発明に係る携帯式操作装置によれば、起動スイッチを操作者の指で押し込んだ状態を継続した場合であっても、操作者の手への疲労を低減することができる。

本発明の実施形態に係る携帯式操作装置を正面側から視た模式的斜視図である。 図１に示す携帯式操作装置の正面側から視た平面図である。 本発明の実施形態に係る携帯式操作装置を裏面側から視た模式的斜視図である。 図１に示す携帯式操作装置の裏面側から視た平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿った矢視方向の断面図である。 図４のＢ−Ｂ線に沿った矢視方向の断面図である。 図１に示す携帯式操作装置の使用状態を説明するための模式的斜視図である。 図４に示す携帯式操作装置の変形例を示す平面図である。 図４に示す携帯式操作装置の別の変形例を示す平面図である。

以下の本発明の実施形態に係る携帯式操作装置を、図１〜図９を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る携帯式操作装置１（以下、操作装置１という）は、ロボット（図示せず）を操作する操作装置であり、具体的には、ロボット（産業用ロボット）の動作を教示する教示作業を行うためのティーチペンダントである。

操作装置１は、ロボットを操作する操作パネル２と、ロボットの状態を表示する表示パネル３と、操作パネル２と表示パネル３とを保持する装置本体１０と、を備えている。図１よび図２に示すように、操作パネル２は、ロボットを動作させるための複数の操作ボタンが配置されており、表示パネル３は、液晶パネルであり、回路基板７を介して入力された操作パネル２の信号に基づいて、ロボットの状態が表示される。

装置本体１０は、表面側に、上述した操作パネル２および表示パネル３を保持する樹脂成形品であり、その内部には、回路基板７が配置されている。具体的には、操作パネル２の操作面２ａと表示パネル３の表示画面３ａは、平行な面となるように、操作パネル２および表示パネル３は、装置本体１０に保持されている。

操作パネル２により入力された制御信号は、装置本体１０の基端１０ａ側に設けられたコネクタ６から出力され、コネクタ６に接続されたケーブル（図示せず）を介してロボットに入力される。なお、本実施形態では、装置本体１０の基端１０ａが、操作者側にあり、先端１０ｂが、ロボット側にある状態で、操作装置１は、操作者により把持される。

なお、この他にも、装置本体１０に表側には、緊急停止用スイッチ３１、操作用スイッチ３２が取り付けられており、側面側には、調整用ローラ３３が取付けられており、その裏面側には、後述する起動スイッチ１７等が取り付けられており、これらは、回路基板７に電気的に接続されている。

装置本体１０の操作パネル２が配置された基端側の側部１０ｃには、操作者が装置本体１０を把持する一対の把持部１２、１２が形成されており、一方側（図１に示す操作パネル２の左側）には、保持用ベルト５が取り付けられている。把持部１２は、装置本体１０からくびれ、湾曲した表面となっており、操作者が把持部１２を把持し易い形状になっている。

操作装置１を使用する際には、操作者は、操作パネル側から、保持用ベルト５と、装置本体１０との間に、親指以外の指と手の甲の一部を通し、手のひらで、把持部１２を把持することにより、操作装置１を安定して保持することができる。

図３、図４および図７に示すように、操作装置１の基端１０ａ側の裏面には、把持部１２を把持した操作者の指を収容する収容凹部１４が形成されている。具体的には、収容凹部１４は、操作パネル２の反対側に形成されており、その両側には、円柱状の一対の支持突起１９ａ、１９ａが形成されている。さらに、表示パネル３の反対側に位置する、操作装置１の先端１１ｂ側の裏面には、一対の支持リブ１９ｂ、１９ｂが形成されている。

操作装置１を水平面に配置した際には、一対の支持突起１９ａ、１９ａの先端と、一対の支持リブ１９ｂ、１９ｂの先端が、水平面に接触し、上方を向いた操作パネル２の操作面２ａと表示パネル３の表示画面３ａが、水平面と平行な面となる。
配置される。

図３〜図５に示すように、収容凹部１４には、底部１５と、底部１５から立ち上った、対向する一対の側壁部１６Ａ、１６Ｂが形成されている。本実施形態では、図４に示すように、対向する一対の側壁部１６Ａ、１６Ｂ同士が、装置本体１０の先端１０ｂ側から基端１０ａ側に進むに従って近づくように、側壁部１６Ａ、１６Ｂが傾斜している。したがって、本実施形態では、一対の側壁部１６Ａ、１６Ｂは、平面視で逆ハの字状に形成され、装置本体１０の先端１０ｂ側から基端１０ａ側に進むに従って、一対の側壁部１６Ａ、１６Ｂが立ち上った底部１５の幅は、幅狭となる。

また、一対の側壁部１６Ａ、１６Ｂのうち、一方の側壁部１６Ａには、押し込むことによりロボットを起動する長尺状の起動スイッチ１７が、図４に示す平面視において、装置本体１０の先端１０ｂ側から基端１０ａ側に向う側壁部１６Ａに沿って延在するように配設されている。また、起動スイッチ１７は、側壁部１６Ａから突出するように配置されており、起動スイッチ１７を側壁部１６Ａ側に押し込むことにより、ロボットを起動制御することができる。起動スイッチ１７は、デッドマンスイッチと称されるスイッチである。また、他方の側壁部１６Ｂには、カバープレート２０が取り付けられている。

図５には、起動スイッチ１７の一例が模式的に図示されている。起動スイッチ１７は、収容凹部１４に露出し、傾斜した側壁部１６Ａに取付けられた段付きのスイッチカバー１７ａを備えている。起動スイッチ１７は、スイッチ本体に相当する、第１スイッチ部１７ｂと、第２スイッチ部１７ｄと、第３スイッチ部１７ｆとが、ばねなどの弾性部材１７ｃ、１７ｅを介して接続されている。

第１スイッチ部１７ｂ、第２スイッチ部１７ｄ、および、第３スイッチ部１７ｆは、スイッチカバー１７ａ側から順に配置されており、起動スイッチ１７を側壁部１６Ａ側に押し込む前には、第１スイッチ部１７ｂと、第２スイッチ部１７ｄとは、弾性部材１７ｃにより相互に離間し、第２スイッチ部１７ｄと、第３スイッチ部１７ｆとは、弾性部材１７ｃよりも弾性係数が大きい弾性部材１７ｅにより相互に離間している。この状態では、ロボットの駆動電源であるサーボ電源（図示せず）はＯＦＦの状態であり、ロボットは停止している。

ロボットを駆動させたいときには、起動スイッチ１７を側壁部１６Ａ側に押し込む。この際に、第１スイッチ部１７ｂと、第２スイッチ部１７ｄが接触する。これにより、ロボットのサーボ電源はＯＮの状態となり、ロボットは起動可能となる。なお、この状態では、第２スイッチ部１７ｄと、第３スイッチ部１７ｆとは、弾性部材１７ｅにより相互に離間している。

さらに、起動スイッチ１７を側壁部１６Ａ側に押し込むと、第２スイッチ部１７ｄと、第３スイッチ部１７ｆが接触する。この接触では、非常停止回路と電気的に接続され、ロボットのサーボ電源はＯＦＦの状態になる。

このように、本実施形態では、起動スイッチ１７は、起動スイッチ１７を押し込んだ状態で、ロボットが起動し、起動スイッチ１７の押し込みを止めた状態、または、さらに起動スイッチ１７を押し込んだ状態で、ロボットが停止する３つの状態をとることができる。このような状態になるのであれば、起動スイッチ１７は、例えば、特許文献２に示すようなスイッチの構造であってもよい。また、起動スイッチは、これを押し込んだ状態で、ロボットが起動し、起動スイッチの押し込みを止めた状態で、ロボットが停止するような２つの状態をとるように構成されていてもよい。

本実施形態では、ロボットを起動させる際には、操作者の手のひらで把持部１２を握った状態で、起動スイッチ１７を操作者の指（例えば、中指Ｆ２、薬指Ｆ３、および小指Ｆ４）で握り込むことにより、起動スイッチ１７を、側壁部１６Ａ側に押し込む。

長尺状の起動スイッチ１７は、側壁部１６Ａ、１６Ｂ同士が、装置本体１０の先端１０ｂ側から基端１０ａ側に進むに従って近づくように傾斜した側壁部１６Ａに配設されているので、操作者の指で、起動スイッチ１７を握り込みやすい。このような結果、起動スイッチ１７を押し込んだ状態を継続した場合であっても、操作者の手および腕への疲労を低減することができる。また、他方の側壁部１６Ｂも上述した如く、傾斜しているので、操作パネル２を操作しない際には、操作パネル２を操作する手で把持部１２を把持しつつ、側壁部１６Ｂに指を添え易い。

ここで、図４に示すように、起動スイッチ１７は、平面視において、装置本体１０の先端１０ｂ側から基端１０ａ側に沿った線ＣＬ（より具体的には、装置本体１０の側部１０ｃ（把持部１２）の輪郭線と平行な線）と、長尺状の起動スイッチ１７が延在する方向に沿った仮想線Ｌとのなす角度θ１が、２°〜８°の範囲にあることが好ましく、本実施形態では、５°である。このような角度θ１となるように、起動スイッチ１７を配置することにより、操作者の指で、起動スイッチ１７を握り込みやすくなる。

また、本実施形態では、図３および図４に示すように、起動スイッチ１７と、収容凹部１４の先端側を形成する先端壁面１８との間には、操作者の指掛かり用の隙間Ｓ１が形成されている。これにより、図７に示すように、起動スイッチ１７を操作者の指で握り込む際には、指掛かり用の隙間Ｓ１に操作者の人差し指Ｆ１を入り込ませつつ、残りの３本の指（中指Ｆ２、薬指Ｆ３、および小指Ｆ４）で、起動スイッチ１７を安定して握り込むことができる。

さらに、本実施形態では、起動スイッチ１７と、底部１５との間には、操作者の指先を収容する空間Ｓ２が形成されている。このような空間Ｓ２を設けることにより、操作者の中指Ｆ２、薬指Ｆ３、小指Ｆ４の指先が入り込むように、起動スイッチ１７に操作者のこれらの指を巻き込むことができる。これにより、より自然に起動スイッチ１７を安定して握り込むことができる。

さらに、本実施形態では、対向する一対の側壁部１６Ａ，１６Ｂは、収容凹部１４の底部１５から収容凹部１４の開口縁１４ａに進むに従って広がるように傾斜している。このように、側壁部１６Ａ，１６Ｂを形成することにより、把持部１２における操作者の手のひらの関節位置の開き具合に合わせて、操作者の指で起動スイッチ１７を握り込みやすい。これにより、操作者のより軽い握り込み力により、起動スイッチ１７を押し込んだ状態を継続することができるので、操作者の手および腕の疲労を低減することができる。

より具体的には、図５に示すように、本実施形態では、起動スイッチ１７の押し込み方向に沿った仮想線Ｆは、操作装置１の厚さ方向に沿った仮想線Ｃ（図５では、操作装置１の中心線）に対して傾斜しており、仮想線Ｆと仮想線Ｃとのなす角度θ２は、３０°〜５０°の範囲にあることが好ましく、本実施形態では、４５°である。これにより、操作者の指により起動スイッチ１７をより一層握り込みやすくなる。

また、本実施形態では、図４および図７に示すように、起動スイッチ１７は、収容凹部１４の開口縁１４ａに対して、基端１０ａ側に近づくように、開口縁１４ａに対して傾斜している。これにより、起動スイッチ１７に対して、操作者の小指Ｆ４による押し込み力を高めることができるため、より安定して起動スイッチ１７を押し込むことができる。

より具体的には、図６に示すように、操作装置１の側面視において、操作装置１の開口縁１４ａが形成する平面と平行な平面状にあり（具体的には、操作装置１の裏面上にあり）、かつ、装置本体１０の先端１０ｂ側から基端１０ａ側に沿った仮想線Ｐに対して、尺状の起動スイッチ１７が延在する方向に沿った仮想線Ｌが傾斜している。仮想線Ｐと仮想線Ｌの成す角度θ３は、１．５°〜３．５°の範囲にあることが好ましく、本実施形態では、角度θ３は、２．５°である。

このような角度θ３の範囲を満たすことにより、起動スイッチ１７に対して、操作者の小指Ｆ４による押し込み力を高め易いため、より安定して起動スイッチ１７を押し込むことができる。なお、本実施形態の如く、起動スイッチ１７の基端側の端部が、収容凹部１４の開口縁１４ａから飛び出す（突出する）ように、起動スイッチ１７が配置されていてもよい。これにより、起動スイッチ１７に対して、操作者の小指Ｆ４による押し込み力をさらに高めることができる。

また、本実施形態では、一方の側壁部１６Ａに、起動スイッチ１７を設けたが、例えば、図８に示すように、起動スイッチ１７を、一対の側壁部１６Ａ、１６Ｂの双方に取付けてもよい。この場合には、図４に示す他方の側壁部１６Ｂのカバープレート２０を取り外して、その部分に、新たに起動スイッチ１７を取り付ければよい。さらに、図９に示すように、一方の側壁部１６Ａには、カバープレート２０を配置し、他方の側壁部１６Ｂに、起動スイッチ１７を設けてもよい。この場合には、図９に示すように、起動スイッチ１７を設けた側に、保持用ベルト５を設けることが好ましい。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

１：携帯式操作装置、２：操作パネル、３：表示パネル、１０：装置本体、１０ａ：基端、１０ｂ：先端、１４：収容凹部、１４ａ：開口縁、１５：底部、１８：先端壁面、Ｓ１：隙間、Ｓ２：空間

Claims (5)

1. ロボットを操作する携帯式操作装置であって、
   前記ロボットを操作する操作パネルと、
   前記ロボットの状態を表示する表示パネルと、
   前記操作パネルと前記表示パネルとを保持する装置本体とを備え、
   前記装置本体の前記操作パネルが配置された基端側の側部には、操作者が前記装置本体を把持する把持部が形成されており、
   前記装置本体の基端側の裏面には、前記把持部を把持した操作者の指を収容する収容凹部が形成されており、
   前記収容凹部には、底部と、前記底部から立ち上った対向する一対の側壁部が少なくとも形成されており、
   前記一対の側壁部同士は、前記装置本体の先端側から基端側に進むに従って近づくように傾斜しており、
   前記一対の側壁部のうち、少なくとも一方の側壁部には、前記一方の側壁部側に押し込むことにより前記ロボットを起動する長尺状の起動スイッチが、前記一方の側壁部から突出するように配置され、かつ、前記装置本体の先端側から基端側に向う前記一方の側壁部に沿って延在していることを特徴とする携帯式操作装置。
2. 前記起動スイッチと、前記収容凹部の先端側を形成する先端壁面との間には、操作者の指掛かり用の隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の携帯式操作装置。
3. 前記起動スイッチは、前記収容凹部の開口縁に対して、前記基端側に近づくように、前記開口縁に対して傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の携帯式操作装置。
4. 前記起動スイッチと、前記底部との間には、操作者の指先を収容する空間が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに一項に記載の携帯式操作装置。
5. 前記一対の側壁部同士が、前記収容凹部の前記底部から前記収容凹部の開口縁に進むに従って広がるように傾斜していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに一項に記載の携帯式操作装置。

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