CN101180494B - 工作站 - Google Patents

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Abstract

在机器人的周围，设置通过传感器确认不存在工作者等障碍物的监视区，在机器人的高速移动时，向所述高速移动的移动方向扩大基于传感器的监视区。

Description

工作站
技术领域
本发明涉及机器人等装置和工作者共存的工作站的安全系统。
背景技术
以往，在机器人等装置和工作者共存的工作站中，在装置的周围包围安全栅，装置运行中，工作者不向安全栅内进入。安全栅是固定的，大幅度包围装置的可动范围，加上工作者的工作区的工作站区必然增大，引起工作场的占地面积的增大。
专利第3419313号公报提出为了谋求工作站区的有效利用，代替安全栅的安全系统。
图12是专利第3419313号公报的安全系统的说明图，机器人101按照移动路线102移动，对设备103进行工作，在机器人101的周围设定检测范围A1，如果工作者M接触该检测范围A1，就停止机器人101的动作。
检测范围A1与机器人101一起移动，与固定的安全栅相比，更能有效利用工作站区。如果考虑工作者M的安全，检测范围A1越大越好。可是，如果增大检测范围A1，工作站区必然增大，招致机器人101的移动距离延长等生产率的下降。
因此，要求在提高生产率时，不扩大工作站区，就能确保工作者安全的技术。
发明内容
本发明的一个或一个以上的实施例提供不扩大工作站区，能确保工作者的安全的安全系统。
根据本发明的一个或一个以上的实施例，在通过乘坐台车的工作者和与台车同步移动的机器人等装置，对用台车输送的工件进行加工、测定、零件安装等工作的工作站中，在装置的周围设定监视有无障碍物的监视区，设置确保安全的安全系统，安全系统具有根据装置的移动方向和移动速度变更监视区的监视区控制部。
此外，根据本发明的一个或一个以上的实施例，监视区控制部可实施根据移动速度扩张/收缩装置前方的监视区的控制。
根据本发明的一个或一个以上的实施例，监视区控制部能够设定与装置的动作对应的监视区。
在以往，监视区的大小一定时，并且装置的移动速度是高速或低速时，监视区在安全上设定在高速侧。结果，包含监视区的工作站区扩大。
而在本发明中，在装置高速移动时扩张监视区，在低速移动时使监视区收缩，所以工作站区不会不必要地扩大。即，根据本发明，即使不扩大工作站区，也能确保工作者的安全。
此外，监视区控制部实施根据移动速度扩张/收缩装置前方的监视区的控制时，在装置的高速移动时，能够向前方扩张监视区，能确保工作者的安全。
从实施例的记载和附带的权利要求书，可明确其他特征和效果。
附图说明
图1是本发明典型的实施例的工作站的安全系统的俯视图。
图2是图1的2向视图。
图3(a)表示激光扫描传感器的检测原理。
图3(b)是扫描的说明图。
图3(c)表示多边形形状的检测面。
图4是第一传感器和第二传感器的检测面的说明图。
图5是第三传感器的检测面的说明图。
图6是第四传感器的检测面的说明图。
图7(a)是机器人的通常移动时(工作时)的第五传感器和第八传感器的检测面的说明图。
图7(b)是机器人的高速移动时(返回时)的第五传感器和第八传感器的检测面的说明图。
图8(a)是机器人的通常移动时(工作时)的第六传感器和第七传感器的检测面的说明图。
图8(b)是机器人的高速移动时(返回时)的第六传感器和第七传感器的检测面的说明图。
图9(a)表示防御区。
图9(b)表示警告区。
图9(c)表示合成防御区和警告区的监视区。
图10(a)是机器人通常移动时的工作开始前的监视区说明图。
图10(b)是机器人通常移动时的工作结束时的工作开始前的监视区说明图。
图11(a)是机器人即将高速移动之前的监视区说明图。
图11(b)是机器人高速移动中的监视区说明图。
图12是以往的安全系统的说明图。
符号的说明。
10-工作站的安全系统；11-工件；13-输送机；20-机器人；42-监视区控制部；53-监视区；M1-输送侧工作者；M2-接收侧工作者。
具体实施方式
以下，按照附图，说明本发明的典型的实施例。再有，附图是沿符号的方向观察的图。
图1是本发明典型的实施例的工作站的安全系统的俯视图。工作站10由载置工件11的托盘12、输送该托盘12的输送机13(台车13)、设置在工作站10的地板上的轨道架台14、设置在该轨道架台14上的轨道15、在该轨道15上与输送机13同步移动的机器人20(装置20)构成。该机器人20具有机械手21、21、脉冲编码器22、机器人支柱23。再有，24是零件输送器，25、26是栅，27、28是传感器支柱。
此外，在设置在机器人20上的架台部29的图左右端设置第一传感器31、第二传感器32。而且，图中33是第三传感器，34是第四传感器，35是第五传感器，36是第六传感器，37是第七传感器，38是第八传感器，41是机器人控制部，42是监视区控制部，43是检测部，44是警报发出部，M1是输送侧工作者，M2是接收侧工作者。
机器人控制部41伴随着机器人20的操作，输出该机器人20的位置信息、速度信息、方向信息的信号。作为位置信息输出从设置在机器人20上的脉冲编码器22取得的机器人20的位置，作为速度信息按照机器人20的移动速度，输出通常移动(工作时)/停止(工作结束时)/高速移动(返回时)状态中的任意一个，作为方向信息按照机器人20的移动方向，输出工作方向/返回方向中的任意一方。再有，将机器人20向工件11的输送方向移动的方向作为工作方向，将与该工作方向相反的方向作为返回方向(以下，同样)。
监视区控制部42根据位置信息、速度信息、方向信息的信号输入，进行监视区(图9(a)～图9(c)符号53，后面描述细节)的控制。检测部43通过在由第一传感器31～第八传感器38构成的监视区(图9(a)～图9(c)符号53)内检测障碍物，输出检测信号。
警报发出部44接收检测信号的输入，判别是否为防御区(图9(a)～图9(c)符号51)或警告区(图9(a)～图9(c)符号52)的输入，进行警告动作。例如，在通常移动时，如果有基于防御区51的检测信号的输入，就用警告音或警告光催促工作者M1、M2注意，并且停止机器人20和输送机13的动作，如果有基于警告区52的检测信号的输入，就用警告音或警告光催促工作者M1、M2注意。
此外，在高速移动时，如果有基于由防御区(图9(a)～图9(c)符号51)和警告区(图9(a)～图9(c)符号52)构成的监视区(图9(a)～图9(c)符号53)的检测信号的输入，就用警告音或警告光催促工作者M1、M2注意，并且停止机器人20和输送机13的动作。
图2是图1的2向视图。在架台部29上立起L字状的机器人支柱23，在该机器人支柱23上设置第八传感器38，该第八传感器38表示设定多边形形状的检测面S8。此外，在传感器支柱27的顶部设置第三传感器33，该第三传感器33的检测面为S3，在传感器支柱28的顶部设置第四传感器34，该第四传感器34的检测面为S4。检测面S3、S4、S8的细节后面描述。
下面，说明以上所述的安全系统的作用。图3(a)～(c)是本发明的激光扫描传感器的检测范围的说明图。图3(a)表示激光扫描传感器46的检测原理。激光扫描传感器46从投光器47照射激光光线L，由障碍物反射，用受光器48将该反射的激光光线L受光，产生电动势，根据该电动势的有无来检测物体。从激光扫描传感器46隔开距离D1的障碍物的检测时间为T1，隔开距离D2的障碍物的检测时间为T2，如果距离D1＜D2，则检测时间T1＜T2。再有，检测时间为从投光器47照射激光光线L后，直到用受光器48将由障碍物反射的激光光线L受光的时间。
在时间T1和时间T2之间设定阈值(阈时间)，设定成去掉超过阈值的时间。于是，只有阈值以内的时间能判断物体的有无。根据该手法，能任意设定检测有效距离。
图3(b)是扫描的说明图。表示将投光器47电性或机械性高速地进行相当于摇头的动作，并且照射激光光线L，以等间隔连续进行检测，形成从投光器47为距离D1的放射状的检测面。通过扫描，用1台激光扫描传感器46能进行作为面的检测。图3(c)表示在形成放射状的检测面的过程中，高速地进行摇头动作的同时，将检测距离如D3、D4、D5那样伸缩设定，形成多边形形状的检测面S0。
如此，激光扫描传感器46能应用于图1的第一传感器31～第八传感器38，如果工作者M1、M2或机械手21、21等障碍物侵入检测面S0，就能检测障碍物。
图4是本发明的典型的实施例的第一传感器和第二传感器的检测面的说明图。通过在机器人20上设置的第一传感器31，设定检测面S1，通过第二传感器32，设定检测面S2。再有，检测面S1、S2设定为检测工作者M1、M2向图1的机器人20附近的侵入。
图5是本发明的典型的实施例的第三传感器的检测面的说明图。通过第三传感器33，设定检测面S3。再有，检测面S3设定为检测从图1的栅25的外侧接近机器人20进行工作的工件11附近的其他工作者和工作者M1、M2的侵入。
图6是本发明的典型的实施例的第四传感器的检测面的说明图。通过第四传感器34，设定检测面S4。再有，以检测从图1的栅26的外侧接近机器人20附近的其他工作者和工作者M1、M2的侵入的方式，固定检测范围设定检测面S4。
图7(a)和图7(b)是本发明的第五传感器和第八传感器的检测面的说明图。图7(a)是机器人20的通常移动时(工作时)的检测面的说明图，表示通过在机器人支柱23上设置的第五传感器35设定检测面S5，由第八传感器38设定检测面S8。再有，与零件输送器(图2符号24)不干涉地分别设置缺口部S5a、S8a，设定检测面S5、S8。
图7(b)是机器人20的高速移动时(返回时)的检测面的说明图，在高速移动时与工件(图2符号11)不干涉地设定在图7(a)所示的检测面S5、S8上分别设置缺口部S5b、S8b的检测面S5A、S8A。
图8(a)和图8(b)是本发明的典型的实施例的第六传感器和第七传感器的检测面的说明图。图8(a)是机器人20的通常移动时(工作时)的检测面的说明图，表示通过在机器人支柱23上设置的第六传感器36设定检测面S6，由第七传感器37设定检测面S7。再有，与零件输送器(图2符号24)不干涉地分别设置缺口部S6a、S7a，设定检测面S6、S7。
图8(b)是机器人20的高速移动时(返回时)的检测面的说明图，表示在高速移动时与工件(图2符号11)不干涉地设定在图8(a)所示的检测面S6、S7上分别设置缺口部S6b、S7b的检测面S6A、S7A。
图9(a)～图9(c)是本发明的典型的实施例的监视区的基本结构图。再有，在本图中，将通常移动时作为例子进行说明。此外，关于在图面的表里方向设定检测面，为了方便，用单点划线记载(以下同样)。图9(a)表示由检测面S6、S7构成的防御区51。该防御区51是通过检测工作者(图1符号M1、M2)和失控时的机械手21、21的侵入，使机器人20和输送机13的动作停止的区。
图9(b)表示由检测面S1～S5、S8构成的警告区52。该警告区52是通过检测工作者(图1符号M1、M2)的侵入，由警报发出部(图1符号44)产生警告音或警告光，催促工作者M1、M2注意的区。
图9(c)表示监视区53，该监视区53是合成图9(a)所示的防御区51和图9(b)所示的警告区52的区，由检测面S1～S8构成。该监视区53是监视工作者(图1符号M1、M2)或机械手21、21等障碍物的有无的区。
在图1中，以通过乘坐输送机13的工作者M1、M2和与输送机13同步移动的机器人20等装置，对由输送机13输送的工件11进行加工、测定、零件安装等工作的工作站10为对象，安全系统在机器人20的周围设定监视工作者M1、M2的有无和机器人20的失控时的机械手21、21的动作范围的监视区(图9(c)符号53)，确保安全。
再有，图9(a)～图9(c)所示的监视区53在本例子中由多个检测面的组合构成，但是，也可以在机器人20的上方固定设置反射型的红外线传感器，作为以该传感器为顶点的圆锥状的检测区设定警告区52，监视区53的形状是任意的。
另外，监视区53从安全性方面出发越大越好，在工作站区的有效利用方面越小越好。因此，可以考虑安全性和工作站区的有效利用，设定监视区53。
图10(a)和图10(b)是本发明的典型实施例的机器人通常移动时的监视区说明图。图10(a)表示机器人20的工作开始时的监视区53。该监视区53按照机器人的工作区61设定，由检测面S4～S8、相对于工作方向X为宽度W的检测面S 1～S3构成。此外，机器人20在工作方向X移动时，通过使检测面S3跟踪机器人20的位置，始终在机器人20的附近设定具有宽度W的检测面S1～S3的监视区53。
再有，由监视区控制部(图1符号42)，根据从机器人控制部(图1符号41)输出的位置信息、作为“通常移动”的速度信息、作为“工作方向”的方向信息，进行该监视区53的控制。
图10(b)表示机器人20的工作结束时的监视区53，在设定具有宽度W的检测面S1～S3的监视区53的状态下，停止机器人20的移动，将图10(a)所示的检测面S5～S8分别切换设定为检测面S5A～S8A。再有，由监视区控制部(图1符号42)，根据从机器人控制部(图1符号41)输出的位置信息、作为“停止”的速度信息、作为“工作方向”的方向信息，进行该监视区53的控制。
图11(a)和图11(b)是本发明的典型的实施例的机器人高速移动时的监视区说明图。图11(a)表示机器人20的即将高速移动之前的监视区53，监视区53按照机器人的工作区61，将检测面S1、S3在返回方向Y扩张设定，由检测部(图1符号43)确认在监视区53内没有障碍物后，实施高速移动。再有，由监视区控制部(图1符号42)，根据从机器人控制部(图1符号41)输出的位置信息、作为“停止”的速度信息、作为“返回方向”的方向信息，进行该监视区53的控制。
图11(b)表示机器人20的高速移动中的监视区53，机器人20向返回方向Y高速移动。这时，监视区53按照机器人的工作区61，缩小设定检测面S1、S3。再有，由监视区控制部(图1符号42)，根据从机器人控制部(图1符号41)输出的位置信息、作为“高速移动”的速度信息、作为“返回方向”的方向信息，进行该监视区53的控制。
即，特征在于，通过监视区控制部(图1符号42)，按照机器人20的移动，将监视区53如图10(a)、图10(b)、图11(a)、图11(b)那样变更。根据该结构，通过设定与装置的动作对应的监视区，能有效利用工作站区。
优选实施按照移动速度扩张(参照图11(a))/缩小(参照图11(b))装置前方的监视区53的控制。在装置的高速移动时，通过向前方扩张监视区，能够确保工作者的安全，提高生产率。
再有，在本实施例中，监视区按照机器人的移动方向和移动速度变更，但是机器人在特定的地方停止进行工作时，优选按照该机器人的动作变更监视区。
参照详细、特定的实施例说明了本发明，但是对于本领域人员而言，知道不脱离本发明的精神和范围，能进行各种变更或修正。
本申请根据2005年5月24日申请的日本专利申请(特愿2005-151299)，其内容作为参照取入这里。
工业上的可利用性
本发明适合于机器人等装置和工作者共存的工作站。

Claims (2)

1.一种工作站，包括：
工作者乘坐且输送工件的台车；
与所述台车同步移动且对所述工件进行工作的装置；
在所述装置的周围设定监视有无障碍物的监视区，根据所述装置的移动方向和移动速度变更所述监视区的监视区控制部，
所述监视区为由传感器设定的检测面所包围的范围，
且在所述检测面设置缺口部，使得当所述装置向原来的位置移动时，所述检测面不检测所述工件。
2.根据权利要求1所述的工作站，其中：
所述监视区控制部根据移动速度扩张/收缩装置前方的监视区。
CN2006800177202A 2005-05-24 2006-05-24 工作站 Expired - Fee Related CN101180494B (zh)

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