(57)【要約】【課題】接点部に対する配線数を削減し、配線作業の簡略化、ケーブルの小径化による取り廻しの簡略化、装置の小型化、及び、省電力化を実現する。【解決手段】安全スイッチ装置１０を、電源部１１、接点部１２、極性判別部１３及び信号処理部１４によって構成した。接点部１２Ａは、２個のノーマルオープン接点２１Ａ，２１Ｂと２個のノーマルクローズ接点２２Ａ，２２Ｂをブリッジ接続して構成した。端子２３，２４間に電源部１１から電源電圧を印加する。極性判別部１３Ａは、フォトカプラ３１，３２によって構成した。フォトカプラ３１は発光素子３１Ａと受光素子３１Ｂとからなり、フォトカプラ３２は発光素子３２Ａと受光素子３２Ｂとからなる。極性判別部１３Ａは、出力端子３３Ａ〜３３Ｃにおいて信号処理部１４に接続した。発光素子３１Ａ，３２Ａは、接点部１２Ａの端子２５，２６間に、互いに反対方向に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポジションから第２ポジションを経て第３ポジションまでの間に操作される操作部材と、操作部材が第１ポジションにあるときにのみ閉状態となる２個のノーマルクローズ接点、及び、操作部材が第２ポジションにあるときにのみ閉状態となる２個のノーマルオープン接点をブリッジ接続した接点部と、接点部の入力端子間に電圧を印加する電源部と、接点部の出力端子間に流れる電流の極性及び出力端子間の切断状態を判別する極性判別部と、を備えたことを特徴とする安全スイッチ装置。
【請求項２】
前記極性判別部は、前記接点部の出力端子間に流れる電流の極性及び出力端子間の切断状態のそれぞれを個別に出力することを特徴とする請求項１に記載の安全スイッチ装置。
【請求項３】
前記極性判別部は、前記接点部の出力端子間に流れる電流状態を等価に出力することを特徴とする請求項１に記載の安全スイッチ装置。
【請求項４】
前記極性判別部は、前記接点部の出力端子間に互いに逆方向に流れる電流を検出する２組のフォトカプラによって構成したことを特徴とする請求項１に記載の安全スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被教示装置である産業用ロボット等の機械装置が実行すべき動作内容の設定に際して使用される教示ペンダント等におけるデッドマンスイッチ等として用いられ、操作部材の第１〜第３のポジションに応じた信号を出力する安全スイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用ロボット等の機械装置の初期及び調整時等における動作の教示作業は、可搬型の教示ペンダントの操作によって行われる。教示作業時には作業者は、機械装置の可動部に近接した状態で把持した教示ペンダントを操作しなければならず、機械装置（被教示装置）の故障や教示ペンダントの操作ミス等が重大事故に繋がるような危険に晒される。
【０００３】
このような機械装置に対する教示作業中の異常発生時における作業者の危険を回避するための手段として、教示ペンダントには教示信号の出力を選択的に有効にするための安全スイッチ装置が設けられている。この安全スイッチ装置は、機械装置に対する教示信号の出力の指示入力を受け付ける操作スイッチとともに教示ペンダントに配置されている安全スイッチを含む。この安全スイッチは、デッドマンスイッチとも呼ばれ、作業者が教示ペンダントを予め定められた姿勢で把持している間に限り、操作できるようにされている。即ち、デッドマンスイッチが操作されている状態でのみ、ＯＮされた操作スイッチの操作に基づく教示信号が有効にされ、機械装置に対する教示作業が可能になる。
【０００４】
教示ペンダントにイネーブル装置を備えることにより、作業者がデッドマンスイッチを押し込んでＯＮさせた状態で操作スイッチを押圧操作して機械装置に動作を教示している間に、機械装置の故障や教示操作装置の操作ミス等によって機械装置が作業者の意図しない動作を行った場合、作業者がデッドマンスイッチから手指を離すか、又は、教示ペンダントを手放すことにより、デッドマンスイッチがＯＦＦし、機械装置に対する操作信号が無効にされ、機械装置を停止させることができる。
【０００５】
ところが、機械装置が作業者の意図しない動作を行った場合の作業者の行動としては、デッドマンスイッチから手指を離したり、教示ペンダントを手放すことだけでなく、デッドマンスイッチをさらに強く押し込んだり、教示ペンダントをさらに強く握り締めることもある。したがって、デッドマンスイッチとしては、押圧の有無に応じて単にＯＮ／ＯＦＦする通常の２ポジションのスイッチでは不十分である。
【０００６】
このため、従来の教示ペンダントでは、押圧操作されていない（非操作時）ＯＦＦ状態の第１ポジションから軽く押し込むと（中間操作時）ＯＮ状態の第２ポジションに変位し、この第２ポジションからさらに強く押し込むと（完全操作時）ＯＦＦ状態の第３ポジションに変位する３ポジションの安全スイッチがデッドマンスイッチとして用いられている。この３ポジションのデッドマンスイッチは、第３ポジションからＯＮ状態の第２ポジションを通過することなく第１ポジションに復帰する。危険を回避すべくデッドマンスイッチを第３ポジションまで押し込んだ作業者が機械装置の停止後にデッドマンスイッチから手指を離し終えるまでの間において、機械装置が完全に動作を停止している必要があるからである。
【０００７】
上記のようにデッドマンスイッチ等に使用される３ポジションのスイッチでは、操作部材が３ポジションの操作位置のどの位置にあるかを検出する必要がある。このため、３ポジションの安全スイッチは、一般に２個のスイッチを備え、各スイッチの開閉状態の組み合わせによって操作部材の３つのポジションを特定するようにしている。
【０００８】
例えば、図４に示すように、安全スイッチ装置１００に２個のノーマルクローズ接点１０１Ａ，１０１Ｂと２個のノーマルオープン接点１０２Ａ，１０２Ｂとを備え、合計４個の接点の開閉状態を検出回路１２０において検出する。ここで、ノーマルクローズ接点及びノーマルオープン接点を各２個ずつ備えているのは、回路の２重化によって接点故障による検出不良の発生を防止するためである。図４に示す例では、安全スイッチ装置１００を本質安全防爆構造とするために、各接点に２個ずつ、計８個のツェナバリア回路１１０を備えている。
【０００９】
各接点１０１Ａ，１０１Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂの開閉状態は検出回路１２０において検出され、この結果に基づいて操作部材の操作位置が検出される。
【００１０】
また、電源に強制開離機構を有する接点とリリース接点とを有する安全スイッチに対応して４個のリレーを接続し、強制開離機構を有する２接点にリレーの極性を互いに逆にして接続したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００４−５０５６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記図４に示した構成及び特許文献１に開示された構成を含む従来の安全スイッチ装置では、接点部の各接点に往復２本の配線が必要で、２重化により４接点で接点部を構成した１個の安全スイッチ装置に８本の配線が必要になる。このため、配線作業が煩雑になる問題がある。特に、左右の手の何れでも操作できるようにした教示用ペンダントでは、接点部を左右２組備える必要があり、合計１６本の配線が必要になって配線作業がさらに煩雑化する。また、特に、本質安全防爆領域で使用される装置に用いる場合には、危険場所と非危険場所との間で多数の配線を行わなければならず、ケーブルが大径化して取り廻しが困難になる。さらに、本質安全防爆構造とするために、一般的なシャントダイオード形安全保持器（ツェナダイオード）を各配線に備えなければならず、装置の大型化やコストの上昇を招く。加えて、電流容量が大きくなり、大きな電力を消費する。
【００１２】
この発明の目的は、接点部に対する配線数を削減し、配線作業の簡略化、ケーブルの小径化による取り廻しの簡略化、装置の小型化、及び、省電力化を実現できる安全スイッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１４】
（１）第１ポジションから第２ポジションを経て第３ポジションまでの間に操作される操作部材と、操作部材が第１ポジションにあるときにのみ閉状態となる２個のノーマルクローズ接点、及び、操作部材が第２ポジションにあるときにのみ閉状態となる２個のノーマルオープン接点をブリッジ接続した接点部と、接点部の入力端子間に電圧を印加する電源部と、接点部の出力端子間に流れる電流の極性及び出力端子間の切断状態を判別する極性判別部と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この構成においては、接点部が２個のノーマルクローズ接点と２個のノーマルオープン接点とをブリッジ接続して構成され、ノーマルクローズ接点とノーマルオープン接点とが操作部材の互いに異なる操作位置においてのみ閉状態になる。したがって、操作部材が３つの操作位置のそれぞれにある状態において、ノーマルクローズ接点のみが閉状態、ノーマルオープン接点のみが閉状態、両方が開状態の何れかになり、極性判別部によって接点部の出力端子間に流れる電流の極性及び出力端子間の切断状態の切断状態を判別することによって操作部材の操作位置が検出される。このとき、電源部から接点部の２つの入力端子への２本と接点部の２つの出力端子から極性判別部への２本との合計４本の配線により電気的接続が行われる。
【００１６】
（２）前記極性判別部は、前記接点部の出力端子間に流れる電流の極性及び出力端子間の切断状態のそれぞれを個別に出力することを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、操作部材が３つの操作位置のそれぞれにある状態におけるノーマルクローズ接点のみが閉状態、ノーマルオープン接点のみが閉状態、及び、両方が開状態の３種類の状態のそれぞれが極性判別部から個別に出力される。したがって、極性判別部の出力信号に基づいて操作部材の操作位置の検出が容易に行われる。
【００１８】
（３）前記極性判別部は、前記接点部の出力端子間に流れる電流状態を等価に出力することを特徴とする。
【００１９】
この構成においては、操作部材が３つの操作位置のそれぞれにある状態におけるノーマルクローズ接点のみ閉状態、及び、ノーマルオープン接点のみ閉状態の２種類の状態に応じた出力信号が極性判別部から出力され、両方開状態のときには極性判別部から判別信号が出力されない。したがって、極性判別部の２つの出力端子の出力状態から操作部材の操作位置が特定され、極性判別部からの出力ライン数が削減される。
【００２０】
（４）前記極性判別部は、前記接点部の出力端子間に互いに逆方向に流れる電流を検出する２組のフォトカプラによって構成したことを特徴とする。
【００２１】
この構成においては、接点部の出力端子間における電流の極性及び両者の開状態が２組のフォトカプラによって検出される。したがって、安全スイッチ装置が容易に本質安全防爆構造とされ、省電力化される。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００２３】
（１）操作部材が３つの操作位置の何れに位置しているかを検出するための２重化された回路を、電源部から接点部の２つの入力端子への２本と接点部の２つの出力端子から極性判別部への２本との合計４本の配線により電気的に接続することができ、配線作業の簡略化、ケーブルの小径化による取り扱いの容易化及び装置の小型軽量化を実現できる。
【００２４】
（２）操作部材が３つの操作位置のそれぞれにある状態におけるノーマルクローズ接点のみが閉状態、ノーマルオープン接点のみが閉状態、及び、両方が開状態の３種類の状態のそれぞれを極性判別部から個別に出力することができ、極性判別部の出力信号に基づいて操作部材の操作位置の検出を容易に行うことができる。
【００２５】
（３）操作部材が３つの操作位置のそれぞれにある状態におけるノーマルクローズ接点のみ閉状態、及び、ノーマルオープン接点のみ閉状態の２種類の状態に応じた出力信号を極性判別部から出力し、両方開状態のときには極性判別部から判別信号を出力しないことにより、極性判別部の２つの出力端子の出力状態から操作部材の操作位置を特定でき、極性判別部からの出力ライン数を削減できる。
【００２６】
（４）接点部の出力端子間における電流の極性及び両者の開状態を２組のフォトカプラによって検出することより、容易に本質安全防爆構造とすることができ、省電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、この発明の第１の実施形態に係る安全スイッチ装置の構成を示す回路図である。第１の実施形態に係る安全スイッチ装置１０は、本質安全防爆構造にされており、電源部１１、接点部１２（１２Ａ，１２Ｂ）、極性判別部１３（１３Ａ，１３Ｂ）及び信号処理部１４によって構成されている。電源部１１は、本質安全防爆構造とするためにツェナバリア１５を備えている。
【００２８】
一方の接点部１２Ａは、例えば右手で操作される操作部材に対応しており、２個のノーマルオープン接点２１Ａ，２１Ｂと２個のノーマルクローズ接点２２Ａ，２２Ｂをブリッジ接続して構成されている。他方の接点部１２Ｂは、例えば左手で操作される操作部材に対応しており、接点部１２Ａと同様に構成されている。ブリッジ接続された接点部１２Ａの互いに対向する２つの端子２３，２４(この発明の入力端子である。）間に電源部１１から電源電圧が印加される。
【００２９】
一方の極性判別部１３Ａは、２組のフォトカプラ３１，３２によって構成されている。フォトカプラ３１は発光素子３１Ａと受光素子３１Ｂとからなり、フォトカプラ３２は発光素子３２Ａと受光素子３２Ｂとからなる。極性判別部１３Ａは、３つの出力端子３３Ａ〜３３Ｃにおいて信号処理部１４に接続されている。他方の極性判別部１３Ｂは、極性判別部１３Ａと同様に構成されている。フォトカプラ３１，３２の発光素子３１Ａ，３２Ａは、接点部１２Ａの互いに対向する２つの端子２５，２６（この発明の出力端子である。）間に、互いに反対方向に接続されている。
【００３０】
安全スイッチ装置１０では、図示しない操作部材の操作位置に応じて、接点部１２Ａを構成するノーマルオープン接点２１Ａ，２１Ｂ及びノーマルクローズ接点２２Ａ，２２Ｂが図２に示すように開閉する。即ち、操作部材が非操作状態の第１ポジションにある場合には、ノーマルオープン接点２１Ａ，２１Ｂは開状態、ノーマルクローズ接点２２Ａ，２２Ｂは閉状態である。操作部材が通常操作状態の第２ポジションにある場合には、ノーマルオープン接点２１Ａ，２１Ｂは閉状態、ノーマルクローズ接点２２Ａ，２２Ｂは開状態である。操作部材が異常操作状態の第３ポジションにある場合には、ノーマルオープン接点２１Ａ，２１Ｂ、及び、ノーマルクローズ接点２２Ａ，２２Ｂの両方が開状態である。
【００３１】
操作部材が第１ポジションにある場合、電源部１１から接点部１２Ａに供給された電流は、端子２３からノーマルクローズ接点２２Ｂ、端子２５、発光素子３２Ａ、端子２６、ノーマルクローズ接点２２Ａをこの順に経由して端子２４から電源部１１に戻る。したがって、極性判別部１３Ａにおいてフォトカプラ３２の受光素子３２Ｂがオンし、端子３３Ａと端子３３Ｃとの間の電圧レベル、及び、端子３３Ｂと端子３３Ｃとの間の電圧レベルがそれぞれ“Ｌｏ”及び“Ｈｉ”となる。
【００３２】
操作部材が第２ポジションにある場合、電源部１１から接点部１２Ａに供給された電流は、端子２３からノーマルオープン接点２１Ｂ、端子２６、発光素子３１Ａ、端子２５、ノーマルオープン接点２１Ａをこの順に経由して端子２４から電源部１１に戻る。したがって、極性判別部１３Ａにおいてフォトカプラ３１の受光素子３１Ｂがオンし、端子３３Ａと端子３３Ｃとの間の電圧レベル、及び、端子３３Ｂと端子３３Ｃとの間の電圧レベルがそれぞれ“Ｈｉ”及び“Ｌｏ”となる。
【００３３】
操作部材が第３ポジションにある場合、電源部１１から接点部１２Ａに電流が流れない。したがって、極性判別部１３Ａにおいてフォトカプラ３１の受光素子３１Ｂ，３２Ｂがオフし、端子３３Ａと端子３３Ｃとの間の電圧レベル、及び、端子３３Ｂと端子３３Ｃとの間の電圧レベルがそれぞれ“Ｈｉ”及び“Ｈｉ”となる。
【００３４】
このようにして、操作部材が３つの操作位置の何れに位置しているかに応じて、極性判別部１３Ａの出力端子３３Ａ〜３３Ｃの電圧レベルの組み合わせが変化することから、信号処理部１４において端子３３Ａ〜３３Ｃの電圧レベルを検出することによって操作部材の操作位置を検出することができる。
【００３５】
接点部１２Ｂ及び極性判別部１３Ｂも左手で操作される操作部材の操作位置に応じて、接点部１２Ａ及び極性判別部１３Ａと同様に動作する。
【００３６】
図３は、この発明の第２の実施形態に係る安全スイッチ装置の構成を示す回路図である。第２の実施形態に係る安全スイッチ装置１０′は、極性判別部１３Ａ′において、２組のフォトカプラ３１，３２に含まれる受光素子３１Ｂと受光素子３２Ｂとを、２つの出力端子３４Ａ，３４Ｂの間に互いに逆向きに接続して構成したものである。極性判別部１３Ｂ′も極性判別部１３Ａ′と同様に構成されている。その他の構成は、第１の実施形態に係る安全スイッチ装置１０と同様である。
【００３７】
操作部材が第１ポジションにある場合、電源部１１から接点部１２Ａに供給された電流は、端子２３からノーマルクローズ接点２２Ｂ、端子２５、発光素子３２Ａ、端子２６、ノーマルクローズ接点２２Ａをこの順に経由して端子２４から電源部１１に戻る。したがって、極性判別部１３Ａ′においてフォトカプラ３２の受光素子３２Ｂがオンし、端子３４Ａから端子３４Ｂに電流が流れる。
【００３８】
操作部材が第２ポジションにある場合、電源部１１から接点部１２Ａに供給された電流は、端子２３からノーマルオープン接点２１Ｂ、端子２６、発光素子３１Ａ、端子２５、ノーマルオープン接点２１Ａをこの順に経由して端子２４から電源部１１に戻る。したがって、極性判別部１３Ａ′においてフォトカプラ３１の受光素子３１Ｂがオンし、端子３４Ｂから端子３４Ａに電流が流れる。
【００３９】
操作部材が第３ポジションにある場合、電源部１１から接点部１２Ａに電流が流れない。したがって、極性判別部１３Ａ′においてフォトカプラ３１の受光素子３１Ｂ，３２Ｂがオフし、端子３４Ａと端子３４Ｂとの間には電流は流れない。
【００４０】
このようにして、操作部材が３つの操作位置の何れに位置しているかに応じて、極性判別部１３Ａの端子３４Ａと端子３４Ｂとの間の電流状態が変化することから、信号処理部１４において端子３４Ａと端子３４Ｂとの間の電流状態を検出することによって操作部材の操作位置を検出することができる。
【００４１】
接点部１２Ｂ及び極性判別部１３Ｂ′も左手で操作される操作部材の操作位置に応じて、接点部１２Ａ及び極性判別部１３Ａ′と同様に動作する。
【００４２】
上記安全スイッチ装置１０及び１０′においては、左右２つの操作部材の操作位置を検出するスイッチ回路を２重化して構成する際に、接点部１２Ａ，１２Ｂが配置された教示ペンダント等の操作装置と、電源部１１及び極性判別部１３Ａ，１３Ｂ（１３Ａ′，１３Ｂ′）が配置された本質安全防爆バリア部等の出力装置と、の間を６本の配線によって電気的に接続することができる。このため、例えば、図４に示した従来の安全スイッチ装置１００で同様に構成した場合に必要となる１６本の配線数に比較して、配線作業を極めて簡略化することができる。また、単一の操作部材の操作位置を検出する際には、従来必要であった８本の配線を４本に削減することができる。
【００４３】
また、ケーブルを著しく小径化することができるため、特に、危険区域内に配置される本質安全防爆構造とした場合に、ケーブルの取り扱いを容易にすることができる。ケーブルの小径化は、例えば１６芯ケーブルに比較して６芯ケーブルは約４８％軽量化できるため、操作装置の操作性を向上でき、配線数の減少と相俟って操作装置の小型化、軽量化を実現できる。
【００４４】
さらに、接点部１２Ａ，１２Ｂのそれぞれにおいて、同時に２個の発光素子がオンすることはないため、電源部１１から接点部１２Ａ，１２Ｂに供給すべき電流容量は合計２回路分でよい。このため、例えば、図４に示した従来の安全スイッチ装置１００で同様に構成した場合に必要となる１６回路分の電流容量に比較して、著しい省電力化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る安全スイッチ装置の構成を示す回路図である。
【図２】上記安全スイッチ装置における接点部の各接点の開閉状態を示す図である。
【図３】この発明の第２の実施形態に係る安全スイッチ装置の構成を示す回路図である。
【図４】従来の安全スイッチ装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  安全スイッチ装置
１１  電源部
１２  接点部
１３  極性判別部
１４  信号処理部
２１Ａ，２１Ｂ  ノーマルオープン接点
２２Ａ，２２Ｂ  ノーマルクローズ接点
３１，３２  フォトカプラ
【図１】
2005339890.tif 000003
【図２】
2005339890.tif 000004
【図３】
2005339890.tif 000005
【図４】
2005339890.tif 000006