DE102012015975A1 - Method for operating safety system for production station with robot, involves transmitting measured forces or moments to control device, through which measured forces are compared with predetermined threshold value - Google Patents

Method for operating safety system for production station with robot, involves transmitting measured forces or moments to control device, through which measured forces are compared with predetermined threshold value Download PDF

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DE102012015975A1
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Viktor Kremer
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Abstract

The method involves transmitting the measured forces or moments to a control device (24,26), through which the measured forces are compared with a predetermined threshold value. A robot (12) is controlled according to the comparison result. The robot is operated in a manual operation mode or in an automatic mode. The movement is controlled manually by applying a force to the robot in the manual operation mode. The predetermined steps are performed automatically by the robot in the automatic mode.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems für eine Produktionsstation der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Sicherheitssystem für eine Produktionsstation der im Oberbegriff des Patentanspruchs 10 angegebenen Art.The invention relates to a method for operating a safety system for a production station specified in the preamble of claim 1. Art. Furthermore, the invention relates to a safety system for a production station specified in the preamble of claim 10. Art.

Ein solches Verfahren und Sicherheitssystem sind aus der DE 10 2010 024 188 A1 bekannt. Gemäß dem dort offenbarten Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems für eine Produktionsstation mit wenigstens einem Roboter werden mittels einer Sensoreinheit am Roboter wirkende Kräfte und/oder Momente gemessen.Such a procedure and security system are from the DE 10 2010 024 188 A1 known. According to the method disclosed therein for operating a safety system for a production station with at least one robot, forces and / or moments acting on the robot are measured by means of a sensor unit.

Des Weiteren zeigt die DE 10 2007 063 099 A1 einen Roboter mit mindestens zwei Gelenken und über jeweils mindestens ein Gelenk relativ zueinander bewegliche Teile, wobei mindestens ein Momente erfassender Sensor an mindestens einem der beweglichen Teil angeordnet ist.Furthermore, the shows DE 10 2007 063 099 A1 a robot with at least two joints and each at least one joint relative to each other movable parts, wherein at least one moment detecting sensor is arranged on at least one of the movable part.

Bei einer Vielzahl von Produktionsschritten werden sowohl Roboter als auch Werker gemeinsam eingesetzt, so dass gewisse Teilaufgaben durch einen Roboter und andere Teilaufgaben manuell durchgeführt werden. Dabei ergibt sich häufig das Problem, dass zwischen verschiedenen Betriebsmodi des Roboters umgeschaltet werden muss, ohne dass die Sicherheit der beteiligten Werker gefährdet wird. Dies erfolgt üblicherweise mit Hilfe eines Zustimmtasters. Durch eine manuelle Betätigung dieses Tasters wird ein Arbeitsraum für einen Werker freigegeben, welcher sich dann sicher in ein Arbeitsfeld des Roboters bewegen kann und entsprechende manuelle Arbeitsumfänge sicher durchführen kann. Dies ist relativ aufwändig und ermöglicht keine fließenden Übergänge zwischen automatisierten und manuellen Arbeitsumfängen.In a variety of production steps, both robots and workers are used together, so that certain subtasks are performed manually by a robot and other subtasks. This often results in the problem that must be switched between different operating modes of the robot without the safety of the workers involved is compromised. This is usually done with the help of an enabling button. By a manual operation of this button, a work space for a worker is released, which can then move safely into a working area of the robot and can perform appropriate manual work safely. This is relatively expensive and does not allow smooth transitions between automated and manual workloads.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Sicherheitssystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchem ein sicherer Mischbetrieb bei einer Mensch-Roboter-Kooperation ermöglicht werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a safety system of the type mentioned, by means of which a safe mixing operation in a human-robot cooperation can be made possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Sicherheitssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and a security system having the features of patent claim 10. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Zur Ermöglichung eines sicheren Mischbetriebs bei einer Mensch-Roboter-Kooperation ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die gemessenen Kräfte und/oder Momente an eine Steuereinrichtung übermittelt werden, mittels welcher die gemessenen Größen mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellwert verglichen werden, wobei der Roboter in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis gesteuert wird. Dadurch, dass am Roboter wirkende Kräfte und/oder Momente gemessen und an eine zusätzliche Steuereinrichtung übermittelt werden, wird eine redundante Überwachung des Roboters ermöglicht. Durch den Vergleich mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellwert für die erfassten Kräfte und/oder Momente kann sichergestellt werden, dass ein Werker bei einer entsprechenden Mensch-Roboter-Kooperation, insbesondere bei der Durchführung von gemeinsamen Montagetätigkeiten, in einem gemeinsamen Arbeitsraum mit dem Roboter interagieren kann bzw. Arbeiten durchführen kann, wobei gleichzeitig eine Gefährdung des Werkers durch den Roboter erheblich reduziert bzw. verhindert werden kann. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, fließende Übergänge zwischen automatisierten und manuellen Arbeitsumfängen zu realisieren, so dass eine besonders flexible und effiziente Durchführung von Arbeitsumfängen ermöglicht wird.To enable a safe mixed operation in a human-robot cooperation, it is provided in a method according to the invention that the measured forces and / or moments are transmitted to a control device, by means of which the measured quantities are compared with at least one predetermined threshold, the robot is controlled in dependence on the comparison result. By virtue of forces and / or moments acting on the robot being measured and transmitted to an additional control device, redundant monitoring of the robot is made possible. By comparing with at least one predetermined threshold value for the detected forces and / or moments, it can be ensured that a worker can interact with the robot in a common workspace with a robot during a corresponding human-robot cooperation, in particular when performing joint assembly activities Work can be carried out while at the same time a risk to the worker by the robot can be significantly reduced or prevented. By means of the method according to the invention, it is possible to realize smooth transitions between automated and manual work scopes, so that a particularly flexible and efficient execution of working scopes is made possible.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Steuereinrichtung um eine roboterexterne Steuereinrichtung. Dies bietet den Vorteil einer räumlichen Trennung und Entkopplung zwischen Roboter und Steuereinrichtung. Alternativ kann es sich jedoch auch um eine roboterinterne zusätzliche Steuerung handelt, die autark und von der eigentlichen Robotersteuerung unabhängig ist. Dies spart Platz und vereinfacht den Aufwand für die Mensch-Roboter-Kooperation.Advantageously, the control device is a robot-external control device. This offers the advantage of a spatial separation and decoupling between robot and control device. Alternatively, however, it may also be a robot-internal additional control which is autonomous and independent of the actual robot control. This saves space and simplifies the effort for human-robot cooperation.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Roboter in einem Handbetriebsmodus betrieben wird, bei welchem eine Bewegung des Roboters durch ein manuelles Aufbringen einer Kraft an dem Roboter gesteuert wird, oder der Roboter in einem Automatikmodus betrieben wird, bei welchem vorgegebene Arbeitsschritte automatisch durch den Roboter durchgeführt werden. Im Handbetriebsmodus ist es möglich, dass ein Werker mit Hilfe des Roboters ein zu bearbeitendes Bauteil aufnimmt und durch eine entsprechende Kraftaufbringung den Roboter als Handhabungshilfe nutzen kann. Dadurch ergibt sich eine besonders intuitive Handhabung bzw. Steuerung des Roboters. Bei Bedarf kann der Roboter in dem Automatikmodus betrieben werden, so dass automatisierte Arbeitsabläufe besonders effizient durch den Roboter durchgeführt werden können.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the robot is operated in a manual operation mode, in which a movement of the robot is controlled by a manual application of force to the robot, or the robot is operated in an automatic mode, in which predetermined operations automatically be performed by the robot. In the manual mode, it is possible that a worker with the help of the robot receives a component to be machined and can use the robot as a handling aid by an appropriate force application. This results in a particularly intuitive handling or control of the robot. If necessary, the robot can be operated in the automatic mode, so that automated work processes can be carried out particularly efficiently by the robot.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eine Bewegung des Roboters im Handbetriebsmodus nur dann ermöglicht, wenn die gemessene Kraft die vorgegebene Minimalkraft oder einer andere vorgegebene Minimalkraft überschreitet. Dadurch wird sichergestellt, dass der Roboter im Handbetriebsmodus nicht bei einer unbeabsichtigten leichten Berührung des Roboters schon bewegt wird, so dass ein den Roboter bedienender Werker nicht durch unbeabsichtigte Bewegungen des Roboters gefährdet wird.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the control device movement of the robot in Manual operating mode enabled only when the measured force exceeds the predetermined minimum force or any other predetermined minimum force. This ensures that the robot is not moved in manual mode when an unintentional light touch of the robot, so that a worker operating the robot is not endangered by unintentional movements of the robot.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung eine Bewegung des Roboters im Handbetriebsmodus verhindert, falls die gemessene Kraft eine vorgegebene Maximalkraft überschreitet und/oder ein ermittelter Kraftgradient einen vorgegebenen Kraftgradienten überschreitet. Eine Überschreitung der vorgegebenen Maximalkraft mit einem gleichzeitigen zu großen Kraftanstieg wird somit als Stoß, Aufliegen, Hängen oder dergleichen interpretiert, bei welchen keine Verfahrbewegung bzw. Bewegung des Roboters erfolgt. Beispielsweise ist es denkbar, dass ein Werker während der Bedienung des Roboters im Handbetriebsmodus stolpert und versehentlich gegen den Roboter stößt, wobei in einem solchen Fall verhindert wird, dass eine entsprechend dadurch aufgebrachte Kraft am Roboter in eine Bewegung des Roboters umgesetzt wird. Einer Verletzung des Werkers wird in einem solchen Fall dadurch effektiv vorgebeugt.A further advantageous embodiment of the invention provides that the control device prevents a movement of the robot in the manual operation mode, if the measured force exceeds a predetermined maximum force and / or a determined force gradient exceeds a predetermined force gradient. Exceeding the predetermined maximum force with a simultaneous increase in force is thus interpreted as shock, resting, hanging or the like, in which no movement or movement of the robot takes place. For example, during operation of the robot, it is conceivable that a worker stumbles into the manual operating mode and accidentally hits the robot, in which case a correspondingly applied force on the robot is prevented from being converted into a movement of the robot. A violation of the worker is effectively prevented in such a case.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Bewegung des Roboters durch die Steuereinrichtung erst dann wieder ermöglicht wird, wenn die gemessene Kraft nach der Bewegungsverhinderung die vorgegebene minimale Kraft für eine vorgegebene Zeitdauer unterschreitet. Dadurch wird sichergestellt, dass sich der Roboter im Handbetriebsmodus nicht plötzlich wieder bewegt, falls eine vorher versehentlich aufgebrachte Kraft bzw. Last ruckartig zurückgenommen wird. Dies dient ebenfalls dazu, einen den Roboter bedienenden Werker vor Verletzungen durch ungewollte Bewegungen des Roboters zu schützen.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that a movement of the robot by the control device is only possible again when the measured force falls below the predetermined minimum force after a movement prevention for a predetermined period of time. This will ensure that the robot does not suddenly move back in manual mode if a previously inadvertently applied force or load is jerked back. This also serves to protect a robot operator from injury from unwanted movement of the robot.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass nach einer Aktivierung des Handbetriebsmodus dieser nach einer vorgegebenen Zeitdauer, insbesondere nach 90 Sekunden, deaktiviert wird, falls währenddessen keine Kraftaufbringung größer als eine vorgegebene minimale Kraft am Roboter gemessen wird. Sollte ein Werker den Handbetriebsmodus während dieser Zeitspanne nicht ändern oder beispielsweise den Arbeitsbereich verlassen, wird dadurch sichergestellt, dass keine Bewegungen des Roboters durch eine Kraftaufbringung möglich sind. Dadurch können beispielsweise Bedienfehler durch weitere Werker verhindert werden, welche erst nach der Aktivierung des Handbetriebsmodus an den Roboter fassen bzw. an diesem eine Kraft aufbringen.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that, after activation of the manual mode of operation, this is deactivated after a predetermined period of time, in particular after 90 seconds, if in the meantime no force application greater than a predetermined minimum force is measured on the robot. If a worker does not change the manual mode during this period or, for example, leaves the work area, this ensures that no movement of the robot is possible due to a force application. As a result, for example, operator errors can be prevented by other workers, which take hold only after the activation of the manual mode to the robot or apply a force on this.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Roboter derart gesteuert wird, dass eine betriebsmodusabhängig vorgegebene, maximale Bewegungsgeschwindigkeit durch den Roboter nicht überschritten und ein betriebsmodusabhängig vorgegebener Arbeitsraum innerhalb der Produktionsstation nicht durch den Roboter verlassen wird. Zum einen wird durch die Geschwindigkeitsbegrenzung der Bewegungen des Roboters sichergestellt, dass dieser lediglich in Geschwindigkeitsbereichen bewegt werden kann, in welchen eine Gefährdung eines den Roboter bedienenden Werkers im Wesentlichen ausgeschlossen werden kann. Beispielsweise bleibt auch im Automatikmodus noch ausreichend Zeit, dass ein Werker einer Bewegung des Roboters noch ausweichen kann. Des Weiteren dient die Geschwindigkeitsbegrenzung des Roboters dazu, dass Bewegungen des Roboters mittels einer oder mehrerer Überwachungseinrichtungen noch sicher überwacht werden können. Durch die Arbeitsraumbegrenzung des Roboters wird zudem eine sichere Interaktion zwischen dem Roboter und einem Werker sichergestellt.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the robot is controlled in such a way that an operating mode-dependent predetermined maximum movement speed is not exceeded by the robot and a working mode-dependent predetermined working space within the production station is not left by the robot. On the one hand, it is ensured by the speed limit of the movements of the robot that it can only be moved in speed ranges in which a threat to a worker operating the robot can essentially be ruled out. For example, even in automatic mode, there is still enough time for a worker to avoid moving the robot. Furthermore, the speed limit of the robot serves to ensure that movements of the robot can still be reliably monitored by means of one or more monitoring devices. The workspace limitation of the robot also ensures a safe interaction between the robot and a worker.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mit einer Mehrzahl von optischen Überwachungseinrichtungen, insbesondere mittels dreier Laserscanner, ein betriebsmodusabhängig vorgegebener Arbeitsraum innerhalb der Produktionsstation überwacht und eine Bewegung des Roboters gestoppt wird, falls innerhalb des Arbeitsraums ein unzulässiges Objekt, insbesondere ein Werker, detektiert wird. Somit wird auch bei einer gemeinsamen Durchführung von Arbeiten an einem Bauteil durch einen Werker und den Roboter innerhalb eines zumindest in Teilen gleichen Arbeitsraumes sichergestellt, dass der Werker vor Verletzungen durch den Roboter bewahrt wird. Des Weiteren können dadurch ungewollte Kollisionen des Roboters mit weiteren Objekten innerhalb des Arbeitsraums der Produktionsstation vermieden werden.A further advantageous embodiment of the invention provides that, with a plurality of optical monitoring devices, in particular by means of three laser scanners, an operating mode-dependent predetermined working space within the production station is monitored and a movement of the robot is stopped, if within the working space an inadmissible object, in particular a worker, is detected. Thus, even when performing work on a component together by a worker and the robot within an at least partially equal working space ensures that the worker is protected from injury by the robot. Furthermore, unwanted collisions of the robot with other objects within the working space of the production station can thereby be avoided.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass nach einer Betätigung eines Notausschalters der Roboter deaktiviert wird, wobei eine Reaktivierung des Roboters ausschließlich nach einer autorisierten Bedienereingabe erfolgt. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, eine Bewegung des Roboters unmittelbar zu stoppen, wobei eine Mehrzahl von Notausschaltern vorgesehen werden können, so dass beispielsweise ein innerhalb der Produktionsstation tätiger Werker den Roboter deaktivieren kann, aber auch andere Personen dazu in der Lage sein können, Bewegungen des Roboters unmittelbar zu stoppen. Dadurch, dass eine Reaktivierung des Roboters ausschließlich nach einer autorisierten Bedienereingabe, beispielsweise durch Eingabe eines entsprechenden Passworts, erfolgen kann, kann sichergestellt werden, dass nach einem Not-Aus des Roboters dieser beispielweise zunächst erst noch einmal überprüft wird, bevor dieser wieder in Betrieb genommen werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that after actuation of an emergency stop the robot is deactivated, wherein a reactivation of the robot takes place exclusively after an authorized operator input. This provides the ability to immediately stop movement of the robot, with a plurality of emergency shutters can be provided, so that, for example, a worker operating within the production station can deactivate the robot, but also other people may be able to movements of the Stop robot immediately. The fact that a reactivation of the robot exclusively after an authorized operator input, for example by entering a corresponding password, can be made, it can be ensured that after an emergency stop of the robot this example, first is checked again before it can be put back into operation.

Ein erfindungsgemäßes Sicherheitssystem für eine Produktionsstation mit wenigstens einem Roboter umfasst eine Sensoreinheit, mittels welcher am Roboter wirkende Kräfte und/oder Momente messbar sind, wobei sich das Sicherheitssystem dadurch auszeichnet, dass die gemessenen Kräfte und/oder Momente von der Sensoreinrichtung an eine Steuereinrichtung übermittelbar sind, mittels welcher die gemessenen Größen mit wenigstens einem vorgebbaren Schwellenwert vergleichbar sind, wobei der Roboter mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis steuerbar ist. Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungen des Sicherheitssystems anzusehen, wobei hier insbesondere das Sicherheitssystem Mittel umfasst, mit denen die Verfahrensschritte durchführbar sind.A safety system according to the invention for a production station with at least one robot comprises a sensor unit by means of which forces and / or moments acting on the robot can be measured, the safety system being characterized in that the measured forces and / or moments can be transmitted from the sensor device to a control device , by means of which the measured variables are comparable with at least one predefinable threshold value, wherein the robot is controllable by means of the control device as a function of the comparison result. Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the safety system, in which case in particular the safety system comprises means with which the method steps can be carried out.

Auch hier kann es sich um eine roboterexterne oder eine zusätzliche roboterinterne Steuereinrichtung handeln.Again, it may be a robot external or additional robot-internal control device.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine Perspektivansicht auf eine Produktionsstation, innerhalb welcher ein Roboter und ein Werker gemeinsam eine Mehrzahl von Arbeitsschritten durchführen; 1 a perspective view of a production station, within which a robot and a worker together perform a plurality of operations;

2 eine Perspektivansicht auf eine Werkzeugbefestigungsvorrichtung, welche an dem Roboter befestigbar ist, wobei die Werkzeugbefestigungsvorrichtung eine Sensoreinheit umfasst, mittels welcher am Roboter wirkende Kräfte und/oder Momente messbar sind; 2 a perspective view of a tool fastening device, which is attachable to the robot, wherein the tool fastening device comprises a sensor unit, by means of which the robot acting forces and / or moments are measurable;

3 eine Perspektivansicht auf zwei Steuereinrichtungen, wobei die untere Steuereinrichtung eine von einem Roboterhersteller bereitgestellte Steuereinrichtung ist, und die obere Steuereinrichtung eine weitere roboterexterne Steuereinrichtung ist, mittels welcher von der Sensoreinheit gemessene Kräfte und/oder Momente ausgewertet werden können; 3 a perspective view of two control devices, wherein the lower control means is provided by a robot manufacturer control means, and the upper control means is another robot external control means by means of which the sensor unit measured forces and / or moments can be evaluated;

4 ein Diagramm, in welchem ein am Roboter wirkender Kraftverlauf über der Zeit dargestellt ist; und in 4 a diagram in which a force acting on the robot force over time is shown; and in

5 drei Diagramme, in welchen für jeweilige Bereiche der in 1 gezeigten Produktionsstation mittels jeweiliger Laserscanner aufgenommene Aufzeichnungen der Produktionsstation gezeigt sind. 5 three diagrams in which for respective areas of in 1 shown production station recorded by respective laser scanner recordings of the production station are shown.

Eine Produktionsstation 10, innerhalb welcher ein Roboter 12 und ein Werker 14 gemeinsam eine Mehrzahl von Arbeitsschritten durchführen, ist in einer Perspektivansicht in 1 gezeigt. Bei dem Roboter 12 kann es sich beispielsweise um einen Roboter 12 gemäß der DE 10 2007 063 099 A1 handeln. Vorliegend handelt es sich bei der Produktionsstation 10 um eine in einem Rohbau neben einer Hauptlinie angeordnete Station, innerhalb welcher Trennwandbleche 16 für einen Kraftwagen bearbeitet werden. Die Trennwandbleche 16 werden um Verstärkungspriegel und zusätzliche Bohrungen erweitert. Dies erfolgt durch manuelles Punktschweißen und Stanzen.A production station 10 within which a robot 12 and a worker 14 together perform a plurality of operations is in a perspective view in 1 shown. In the robot 12 For example, it could be a robot 12 according to the DE 10 2007 063 099 A1 act. In the present case, this is the production station 10 around a arranged in a shell next to a main line station, within which partition panels 16 be edited for a motor vehicle. The partition plates 16 are extended by reinforcing bars and additional holes. This is done by manual spot welding and punching.

Während der gemeinsamen Handhabung bzw. Bearbeitung der Trennbleche 16 wird der Roboter 12 einerseits in einem Handbetriebsmodus betrieben, bei welchem eine Bewegung des Roboters 12 durch ein manuelles Aufbringen einer Kraft an dem Roboter 12 gesteuert wird, und zum anderen wird der Roboter 12 in einem Automatikmodus betrieben, bei welchem vorgegebene Arbeitsschritte automatisch durch den Roboter 12 durchgeführt werden.During joint handling or processing of the separating plates 16 becomes the robot 12 operated on the one hand in a manual operating mode, in which a movement of the robot 12 by manually applying a force to the robot 12 is controlled, and the other is the robot 12 operated in an automatic mode, in which given steps automatically by the robot 12 be performed.

In einem ersten Arbeitsschritt wird der Roboter 12 in dem Automatikmodus betrieben, bei welchem dieser zunächst zu einem der Ladungsträger 18, 20 verfährt. Anschließend erfolgt eine Umschaltung des Roboters 12 in den Handbetriebsmodus, wonach der Werker 14 den Roboter als Handhabungshilfe nutzt, um ein Trennwandblech 16 aus einem der Ladungsträger 18, 20 zu entnehmen. Anschließend wird der Roboter 12 wieder im Automatikmodus betrieben, in welchem der Roboter 12 das aufgenommene Trennwandblech 16 auf einer Ablage 22 positioniert. Bei der Ablage 22 kann es sich beispielsweise um eine Werkbank, um einen Tisch oder dergleichen handeln. Danach führt der Werker 14 Punktschweißarbeiten an dem Trennblech 16 durch. Danach dreht der Roboter 12, welcher wiederum im Automatikmodus betrieben wird, das Trennwandblech 16 um 180° und legt dieses wieder auf der Ablage 22 ab. Im Anschluss daran erfolgt eine erneute manuelle Bearbeitung des Trennwandblechs durch den Werker 14 in Form von Punktschweißarbeiten. Im Anschluss daran wird der Roboter 12 wiederum im Automatikmodus betrieben und verfährt das bearbeitete Trennwandblech 16 zu einem der Ladungsträger 18, 20. Schließlich wird der Roboter 12 wieder in den Handbetriebsmodus geschaltet, wonach der Werker 14 den Roboter 12 als Handhabungshilfe nutzt, um das fertig bearbeitete Trennwandblech 16 in einer der Ladungsträger 18, 20 abzulegen.In a first step, the robot becomes 12 operated in the automatic mode, in which this first to one of the charge carriers 18 . 20 moves. Subsequently, a changeover of the robot takes place 12 in manual mode, after which the worker 14 uses the robot as a handling aid to a partition sheet 16 from one of the charge carriers 18 . 20 refer to. Subsequently, the robot 12 operated again in automatic mode, in which the robot 12 the recorded partition sheet 16 on a shelf 22 positioned. At the filing 22 it may be, for example, a workbench, a table or the like. After that, the worker leads 14 Spot welding work on the separating plate 16 by. Then the robot turns 12 , which in turn is operated in automatic mode, the partition panel 16 180 ° and put it back on the shelf 22 from. This is followed by a renewed manual processing of the partition plate by the worker 14 in the form of spot welding. After that, the robot becomes 12 again operated in automatic mode and moves the machined partition sheet 16 to one of the charge carriers 18 . 20 , Finally, the robot 12 switched back to manual mode, after which the worker 14 the robot 12 used as a handling aid to the finished partition panel 16 in one of the charge carriers 18 . 20 store.

Vorliegend sind noch zwei Steuereinrichtungen 24, 26 zu erkennen, mittels welchen die Steuerung des Roboters 12 durchgeführt wird. Mittels einer hier nicht dargestellten Sensoreinheit 36 werden während der Durchführung der Verfahrensschritte an dem Roboter 12 wirkende Kräfte und/oder Momente gemessen, wobei die gemessenen Kräfte und/oder Momente zumindest an die roboterexterne Steuereinrichtung 24 übermittelt werden, mittels welcher die gemessenen Größen mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellwert verglichen werden, wobei der Roboter 12 in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis gesteuert wird. Die Steuereinrichtung 24 ist hier als roboterexterne Steuerung ausgeführt, sie kann aber auch roboterintern ausgestaltet sein.In the present case there are two control devices 24 . 26 to detect, by means of which the control of the robot 12 is carried out. through a sensor unit, not shown here 36 be during the execution of the process steps on the robot 12 acting forces and / or moments measured, the measured forces and / or moments at least to the robot external control device 24 be transmitted, by means of which the measured quantities are compared with at least one predetermined threshold value, wherein the robot 12 is controlled in dependence on the comparison result. The control device 24 is executed here as robot-external control, but it can also be designed robot-internal.

In 2 ist eine Werkzeugbefestigungsvorrichtung 30 gemäß der DE 10 2010 024188 A1 gezeigt. Zwischen zwei Flanschplatten 32, 34 der Werkzeugbefestigungsvorrichtung 30 ist eine Sensoreinheit 36 vorgesehen. Eine der Flanschplatten 32, 34 dient dazu, die Werkzeugbefestigungsvorrichtung 30 an dem Roboter 12 zu befestigen. Die andere der beiden Flanschplatten 32, 34 dient dazu, ein Werkzeug an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung 30 anzubringen. Im vorliegenden Fall kann es sich bei dem Werkzeug beispielsweise um eine nicht gezeigte Greifvorrichtung handeln, mittels welcher die Trennwandbleche 16 ergriffen werden können. Mittels der Sensoreinheit 36 können somit während des Betriebs des Roboters 12 unmittelbar an dem Roboter 12 wirkende Kräfte und/oder Momente gemessen werden, wobei diese mittels einer Anschlusseinheit 38 an die Steuereinrichtung 24, 26 übertragen werden können.In 2 is a tool attachment device 30 according to the DE 10 2010 024188 A1 shown. Between two flange plates 32 . 34 the tool fastening device 30 is a sensor unit 36 intended. One of the flange plates 32 . 34 serves to the tool attachment device 30 on the robot 12 to fix. The other of the two flange plates 32 . 34 serves to a tool on the tool attachment device 30 to install. In the present case, the tool may be, for example, a gripping device, not shown, by means of which the dividing wall plates 16 can be taken. By means of the sensor unit 36 can thus during operation of the robot 12 directly on the robot 12 acting forces and / or moments are measured, these by means of a connection unit 38 to the controller 24 . 26 can be transmitted.

In 3 sind die Steuereinrichtungen 24, 26 nochmals dargestellt. Bei der Steuereinrichtung 26 handelt es sich um eine herstellerseitig mit dem Roboter 12 mitgelieferte Steuereinrichtung und bei der Steuereinrichtung 24 handelt es sich um eine zusätzliche roboterexterne Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung 24 dient dabei als redundante Steuereinrichtung 24, welche zu einem hier nicht gezeigten Sicherheitssystem für die Produktionsstation 10 gehört. Die Steuereinrichtung 24 steuert den Roboter 12 in Abhängigkeit von den mittels der Sensoreinheit 36 gemessenen Kräften.In 3 are the control devices 24 . 26 shown again. At the control device 26 it is a manufacturer with the robot 12 supplied control device and the control device 24 it is an additional robot external control device. The control device 24 serves as a redundant control device 24 , which to a security system, not shown here for the production station 10 belongs. The control device 24 controls the robot 12 depending on the means of the sensor unit 36 measured forces.

Alternativ zu dem Vorsehen einer externen Steuereinrichtung 24 kann es sich auch um eine roboterinterne autarke Sicherheitssteuerung handeln, an welche die Kräfte und Momente übermittelt und dort ausgewertet werden.Alternatively to the provision of an external control device 24 It can also be an in-robot self-sufficient safety control, to which the forces and moments are transmitted and evaluated there.

In 4 ist in einem Diagramm ein gemessener Kraftverlauf 40 über der Zeit t gezeigt, welcher während der Betätigung des Roboters 12 im Handbetriebsmodus mittels der Sensoreinheit 36 gemessen worden und an die Steuereinrichtung 24 übertragen worden ist. Zum Zeitpunkt t0 ist der Handbetriebsmodus des Roboters 12 aktiviert worden und zum Zeitpunkt te ist der Handbetriebsmodus des Roboters 12 wiederum beendet worden. Eine Bewegung des Roboters 12 wird im Handbetriebsmodus nur dann ermöglicht, wenn die gemessene Kraft 40 eine vorgegebene Minimalkraft Fmin überschreitet. Des Weiteren wird eine Bewegung des Roboters 12 im Handbetriebsmodus durch die Steuereinrichtung 24 gestoppt, falls eine aufgebrachte Maximalkraft Fmax überschritten wird. Sobald die Überschreitung der Maximalkraft Fmax nicht mehr vorliegt, erfolgt durch die Steuereinrichtung 24 eine Bewegungsfreigabe des Roboters 12, so dass dieser wieder durch eine entsprechende Kraftaufbringung des Werkers 14 in gewünschter Weise bewegt werden kann.In 4 is a measured force curve in a diagram 40 shown over the time t, which during the operation of the robot 12 in manual mode by means of the sensor unit 36 measured and sent to the controller 24 has been transferred. At time t 0 is the manual mode of operation of the robot 12 has been activated and at time t e is the manual operating mode of the robot 12 again ended. A movement of the robot 12 is enabled in manual mode only when the measured force 40 exceeds a predetermined minimum force F min . Furthermore, a movement of the robot 12 in manual mode by the controller 24 stopped if an applied maximum force F max is exceeded. As soon as the exceeding of the maximum force F max is no longer present, this is done by the control device 24 a motion release of the robot 12 so that this again by an appropriate force application of the worker 14 can be moved in the desired manner.

Sobald jedoch die Maximalkraft Fmax überschritten und gleichzeitig ein vorgegebener Kraftgradient dF / dt max überschritten wird, verhindert die Steuereinrichtung 24 eine Bewegung des Roboters 12 so lange, bis die gemessene Kraft 40 nach der Bewegungsverhinderung die vorgegebene Minimalkraft Fmin für eine vorgegebene Zeitdauer Δt1 unterschreitet. Ein zu hoher Kraftgradient in Kombination mit einer zu hohen Kraft 40 wird von der Steuereinrichtung 24 als unbeabsichtigter Stoß an dem Roboter 12 ausgewertet, welches beispielsweise passieren kann, wenn der Werker 14 stolpert und unbeabsichtigt gegen den Roboter 12 fällt. Dadurch, dass die Bewegung des Roboters 12 in solch einem Fall gestoppt wird, wird sichergestellt, dass keine von dem Werker 14 ungewollten Bewegungen durch den Roboter 12 im Handbetriebsmodus vorgenommen werden. Dadurch, dass eine Bewegung des Roboters 12 nach einem solch erfolgten Stoß erst wieder freigegeben wird, wenn die Minimalkraft Fmin für die vorgegebene Zeitdauer Δt1 unterschritten worden ist, wird sichergestellt, dass sich der Roboter 12 im Handbetriebsmodus nicht wieder bewegt, wenn die aufgebrachte Kraft 40 wieder ruckartig zurückgenommen wird.However, as soon as the maximum force exceeds F max and at the same time a predetermined force gradient dF / dt max is exceeded prevents the controller 24 a movement of the robot 12 until the measured force 40 after the movement prevention the predetermined minimum force F min for a predetermined period of time .DELTA.t 1 falls short. Too high a force gradient in combination with too high a force 40 is from the controller 24 as an accidental impact on the robot 12 evaluated, which can happen, for example, if the worker 14 stumbles and unintentionally against the robot 12 falls. By doing that, the movement of the robot 12 In such a case, it is ensured that none of the worker 14 unwanted movements by the robot 12 be done in manual mode. This causes a movement of the robot 12 is not released again after such a shock, if the minimum force F min has fallen below for the predetermined period of time .DELTA.t 1 , ensures that the robot 12 in manual mode does not move again when the applied force 40 is taken back abruptly.

Des Weiteren wird der Handbetriebsmodus nach dessen Aktivierung nach einer vorgegebenen Zeitdauer Δt2 deaktiviert, falls währenddessen keine Kraftaufbringung größer als die vorgegebene Minimalkraft Fmin oder eine weitere vorgegebene, nicht näher bezeichnete Minimalkraft an dem Roboter 12 gemessen wird. Die vorgegebene Zeitdauer Δt2 beträgt vorliegend 90 Sekunden. Nach dem Umschalten in den Handbetriebsmodus steht also ein Zeitfenster von 90 Sekunden zum Führen des Roboters 12 zur Verfügung. Sollte der Werker 12 den Betriebsmodus nicht selber ändern oder beispielsweise den Arbeitsbereich verlassen, wird nach Ablauf des Zeitfensters der Roboter 12 gestoppt, wobei dieser nur durch entsprechend autorisiertes Personal wieder gestartet werden kann.Furthermore, the manual operation mode is deactivated after its activation after a predetermined period of time Δt 2 , if in the meantime no force application is greater than the predetermined minimum force F min or another predetermined, unspecified minimum force on the robot 12 is measured. The predetermined period of time Δt 2 is presently 90 seconds. After switching to the manual operation mode, there is a time window of 90 seconds to guide the robot 12 to disposal. Should the worker 12 If you do not change the operating mode yourself or, for example, leave the work area, the robot will turn off after the time window has expired 12 stopped, which can only be restarted by appropriately authorized personnel.

Des Weiteren wird der Roboter 12 mittels der Steuereinrichtung 24 derart gesteuert, dass eine betriebsmodusabhängig vorgegebene, maximale Bewegungsgeschwindigkeit durch den Roboter 12 nicht überschritten und ein betriebsmodusabhängig vorgegebener Arbeitsraum innerhalb der Produktionsstation 10 nicht durch den Roboter 12 verlassen wird. Vorliegend beträgt die maximale Geschwindigkeit des Roboters 12 im Handbetriebsmodus 250 mm pro Sekunde und im Automatikmodus 500 mm pro Sekunde. Die zulässigen Arbeitsräume für den Roboter 12 können sich im Handbetriebsmodus und im Automatikmodus unterscheiden. Beispielsweise kann es im Automatikmodus vorgesehen sein, dass der Bewegungsraum gegenüber dem Bewegungsraum im Handbetriebsmodus eingeschränkt ist, so dass der Werker 14 bei Bewegungen des Roboters 12 im Automatikmodus vor eventuellen Verletzungen geschützt wird.Furthermore, the robot 12 by means of the control device 24 controlled in such a way that an operating mode dependent predetermined, maximum speed of movement by the robot 12 not exceeded and a mode dependent specified working space within the production station 10 not by the robot 12 will leave. In the present case, the maximum speed of the robot is 12 in manual mode 250 mm per second and in automatic mode 500 mm per second. The permissible work spaces for the robot 12 can differ in manual mode and in automatic mode. For example, it may be provided in the automatic mode that the movement space is limited in relation to the movement space in manual mode, so that the worker 14 during movements of the robot 12 is protected against possible injuries in automatic mode.

Des Weiteren sind innerhalb der Produktionsstation 10 eine Mehrzahl von optischen Überwachungseinrichtungen, vorliegend in Form von drei Laserscannern, vorgesehen, mittels welchen ein betriebsmodusabhängig vorgegebener Arbeitsraum innerhalb der Produktionsstation 10 überwacht und eine Bewegung des Roboters 12 gestoppt wird, falls innerhalb des Arbeitsraums ein unzulässiges Objekt, insbesondere der Werker 14, detektiert wird. Es sind drei Laserscanner notwendig, um sämtliche Abschattungen, die durch den Roboter 12, die Ladungsträger 18, 20 und weitere Objekte innerhalb der Produktionsstation 10 gegeben sind, zu erfassen.Furthermore, within the production station 10 a plurality of optical monitoring devices, in the present case in the form of three laser scanners, are provided, by means of which a working mode-dependent predetermined working space within the production station 10 monitors and a movement of the robot 12 is stopped, if within the workspace an inadmissible object, especially the worker 14 , is detected. There are three laser scanners necessary to complete all shadowing by the robot 12 , the charge carriers 18 . 20 and other objects within the production station 10 are given to capture.

Mit Hilfe der Laserscanner ist es weiterhin auf einfache Weise möglich, Bedienfehler durch die mit dem Roboter 12 kooperierenden Werker zu vermeiden. Beispielsweise kann, nachdem ein berechtigter Werker 14 den Handbetriebsmodus angewählt hat, einen vorgegebenen Schutzbereich betreten hat, seine Tätigkeit mithilfe des Roboters 12 erledigt hat und den Schutzbereich wieder verlässt, der Roboter 12 sofort in einen ”sicheren Halt” bzw. ”sicheren Stillstand” gebracht werden. Die Detektion, ob der Schutzbereich verletzt bzw. betreten worden ist oder nicht, wird durch die Laserscanner übernommen. Somit könnte der Roboter unmittelbar nach dem Verlassen des Schutzbereiches durch den Werker unabhängig der Sensorik in einen sicheren Stillstand versetzt werden.With the help of laser scanners, it is still possible in a simple manner, operator errors by the with the robot 12 cooperating workers to avoid. For example, after a legitimate worker 14 has entered the manual operating mode, has entered a predetermined protection area, its activity using the robot 12 has done and leaves the protection area again, the robot 12 immediately be put into a "safe stop" or "safe standstill". The detection of whether the protected area has been violated or not entered is taken over by the laser scanner. Thus, the robot could be placed in a safe standstill immediately after leaving the protection area by the operator, regardless of the sensor.

In 5 sind in drei Diagrammen jeweilige von den jeweiligen Laserscannern erfasste Abschattungen innerhalb eines jeweiligen Teilbereichs des Arbeitsraums der Produktionsstation 10 dargestellt. Durch eine Überlagerung der durch die Laserscanner aufgenommenen Überschattungen kann eine im Wesentlichen lückenlose Überwachung der Produktionsstation 10 erfolgen.In 5 are in three diagrams respective shading detected by the respective laser scanners within a respective portion of the working space of the production station 10 shown. By superimposing the overlaps recorded by the laser scanners, a substantially complete monitoring of the production station can be achieved 10 respectively.

Um ein unmittelbares Stoppen des Roboters 12 ermöglichen zu können, sind eine Mehrzahl von Notausschaltern innerhalb der Produktionsstation 10 vorgesehen. Wie in 3 zu erkennen, ist ein Notausschalter 42 an der Steuereinrichtung 24 vorgesehen. Weitere nicht näher bezeichnete und gezeigte Notausschalter 42 können beispielsweise an einem Bedienpult und an einer Roboterhand 44 vorgesehen sein. Nach einer Betätigung einer der Notausschalter wird der Roboter 12 also unmittelbar deaktiviert, wobei eine Reaktivierung des Roboters 12 ausschließlich nach einer autorisierten Bedienereingabe, beispielsweise durch Eingabe eines entsprechenden Passwortes, erfolgt.To immediately stop the robot 12 To be able to enable are a plurality of emergency shutters within the production station 10 intended. As in 3 to recognize is an emergency stop button 42 at the control device 24 intended. Other unspecified and shown emergency stop button 42 for example, on a control panel and on a robot hand 44 be provided. After pressing one of the emergency stop button, the robot becomes 12 thus immediately deactivated, with a reactivation of the robot 12 only after an authorized operator input, for example by entering a corresponding password occurs.

An der Steuereinrichtung 24 ist des Weiteren ein Schlüsselschalter 46 vorgesehen, mittels welchem unterschiedliche Programme für den Roboter 12 ausgewählt werden können, je nachdem, welche Arbeitsschritte von dem Roboter 12 durchgeführt werden sollen. Der Roboter 12 kann dabei auch zur Durchführung anderer Produktionsaufgaben, beispielsweise an Kabelsatztaschen, Anhängerkupplungen oder dergleichen, verwendet werden, wobei durch eine entsprechende Betätigung des Schlüsselschalters 46 die passende Programmauswahl für den Roboter 12 ausgewählt werden kann. Der Schlüsselschalter 46 umfasst des Weiteren eine Quittierfunktion, so dass eine Person, welche ein anderes Programm auswählt, ihre Eingabe nochmals bestätigen muss. Ein entsprechender Schlüssel zur Betätigung des Schlüsselschalters 46 wird dabei nur autorisiertem Personal zur Verfügung gestellt.At the control device 24 is also a key switch 46 provided by means of which different programs for the robot 12 can be selected, depending on which operations of the robot 12 to be carried out. The robot 12 can also be used to perform other production tasks, such as cable harness pockets, trailer hitches or the like, with a corresponding operation of the key switch 46 the right program selection for the robot 12 can be selected. The key switch 46 further comprises an acknowledgment function, so that a person who selects another program must confirm their input again. A corresponding key to operate the key switch 46 is only provided to authorized personnel.

Zur Vermeidung von Verletzungen und Fehlverhalten dadurch, dass dem Werker 14 der jeweilige Betriebszustand des Roboters 12 nicht eindeutig angezeigt wird und somit nicht sicher bekannt ist, werden eine Mehrzahl von hier nicht dargestellten Signallampen und Quittierschalter vorgesehen. Die Signallampen zeigen beispielsweise mittels Dauerleuchten die entsprechend ausgewählte und quittierte Betriebsart an. Mit einem Blinken der jeweiligen Signallampe wird angezeigt, dass am System die Betriebsart geändert wurde und das Quittieren zur Freigabe durch den Werker 14 noch ansteht.To avoid injury and misconduct by allowing the worker 14 the respective operating status of the robot 12 is not clearly displayed and is therefore not known, a plurality of signal lamps and acknowledgment switch, not shown here are provided. The signal lamps indicate, for example by means of continuous lights on the appropriately selected and acknowledged mode. A flashing of the respective signal lamp indicates that the operating mode has been changed on the system and the acknowledgment has been released for approval by the operator 14 still pending.

Zur Verhinderung von Quetschgefahren, Stoßgefahren und dergleichen sind innerhalb der Produktionsstation entsprechend abgerundete Radien und Materialstärken gemäß DIN EN ISO 13857 vorgesehen. Des Weiteren können Mindestabstände für den Roboter 12 bzw. an diesem angebrachte Greifeinrichtungen zu weiteren Objekten, wie beispielsweise den Ladungsträgern 18, 20 und dergleichen,. vorgesehen werden, insbesondere gemäß DIN EN ISO 13857, wodurch die Quetschgefahr bzw. Stoßgefahr erheblich reduziert werden kann. Es erfolgt eine Programmierung eines Arbeitsbereichs für den Roboter 12, der ausreichende Abstände sicherstellt. Des Weiteren wird durch die definierten Arbeitsräume sichergestellt, dass Mindestabstände nicht unterschritten werden können.To prevent crushing hazards, shock hazards and the like according to rounded radii and material thicknesses according to within the production station DIN EN ISO 13857 intended. Furthermore, minimum distances for the robot 12 or on this attached gripping devices to other objects, such as the charge carriers 18 . 20 and the same,. be provided, in particular according to DIN EN ISO 13857, whereby the danger of crushing or impact hazard can be significantly reduced. There is a programming of a workspace for the robot 12 that ensures adequate distances. Furthermore, the defined work spaces ensure that minimum distances can not be undercut.

Ferner können noch hier nicht dargestellte Abdeckungen an der Roboterhand 44 vorgesehen werden, wodurch eine Quetsch- bzw. Stoßgefahr nochmals verringert wird. Entsprechende Hinweisschilder können zudem vorgesehen werden, welche vor hohen Temperaturniveaus warnen, wobei die Abdeckungen an der Roboterhand 44 zusätzlich auch dazu dienen können, einen Werker 14 vor Verbrennungen zu schützen. Furthermore, not shown here covers on the robot hand 44 be provided, whereby a crushing or impact hazard is reduced again. Corresponding signs can also be provided, which warn of high temperature levels, the covers on the robot hand 44 In addition, it can also serve a worker 14 to protect against burns.

Insgesamt wird durch das erläuterte Sicherheitssystem eine Überlappung der Arbeitsbereiche zwischen dem Roboter 12 und dem Werker 14 ermöglicht, wobei gleichzeitig durch eine Auswahl verschiedener Betriebsarten im Automatikbetrieb des Roboters 12 eine besonders hohe Flexibilität gegeben ist. Die Handhabbarkeit von Bauteilen durch den Werker 14 wird verbessert, da er direkten Kontakt zu den zu handhabenden Bauteilen hat und gleichzeitig ist eine besonders intuitive Handhabung und Steuerung des Roboters 12 gegeben. Insgesamt kann auch die Ergonomie verbessert werden, da im Handbetriebsmodus eine jeweilige Kontaktposition des Werkers 14 am zu handhabenden Bauteil ganz einfach angepasst werden kann und dadurch ein Ausgleich verschiedener Körpergrößen der Werker 14 erfolgt, wodurch eine erhebliche Reduzierung von Zwangshaltungen ermöglicht wird. Das hier erläuterte Sicherheitssystem dient allgemein zur sicheren Mensch-Roboter-Kooperation und ist im Wesentlichen universell einsetzbar.Overall, the illustrated safety system overlaps the work areas between the robot 12 and the worker 14 allowing, simultaneously by a selection of different modes in the automatic operation of the robot 12 a particularly high flexibility is given. The manageability of components by the worker 14 is improved because it has direct contact with the components to be handled and at the same time is a particularly intuitive handling and control of the robot 12 given. Overall, the ergonomics can be improved because in manual mode, a respective contact position of the worker 14 can be easily adapted to the component to be handled and thus a balance of different body sizes of the workers 14 takes place, which allows a significant reduction of forced postures. The security system explained here generally serves to secure human-robot cooperation and is essentially universally applicable.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102007063099 A1 [0003, 0026] DE 102007063099 A1 [0003, 0026]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN EN ISO 13857 [0043] DIN EN ISO 13857 [0043]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Sicherheitssystems für eine Produktionsstation (10) mit wenigstens einem Roboter (12), bei welchem mittels einer Sensoreinheit (36) am Roboter (12) wirkende Kräfte (40) und/oder Momente gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Kräfte (40) und/oder Momente an eine Steuereinrichtung (24) übermittelt werden, mittels welcher die gemessenen Größen (40) mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellwert (Fmin, Fmax, dF / dt max) verglichen werden, wobei der Roboter (12) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis gesteuert wird.Method for operating a safety system for a production station ( 10 ) with at least one robot ( 12 ), in which by means of a sensor unit ( 36 ) on the robot ( 12 ) acting forces ( 40 ) and / or moments, characterized in that the measured forces ( 40 ) and / or moments to a control device ( 24 ), by means of which the measured quantities ( 40 ) with at least one predetermined threshold value (F min , F max , dF / dt max), the robot ( 12 ) is controlled in dependence on the comparison result. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (12) in einem Handbetriebsmodus betrieben wird, bei welchem eine Bewegung des Roboters (12) durch ein manuelles Aufbringen einer Kraft an dem Roboter (12) gesteuert wird, oder der Roboter (12) in einem Automatikmodus betrieben wird, bei welchem vorgegebene Arbeitsschritte automatisch durch den Roboter (12) durchgeführt werden.Method according to claim 1, characterized in that the robot ( 12 ) is operated in a manual mode in which a movement of the robot ( 12 ) by manually applying a force to the robot ( 12 ), or the robot ( 12 ) is operated in an automatic mode, in which given steps automatically by the robot ( 12 ) be performed. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (24) eine Bewegung des Roboters (12) im Handbetriebsmodus nur dann ermöglicht, wenn die gemessene Kraft (40) eine vorgegebene Minimalkraft (Fmin) überschreitet.Method according to claim 2, characterized in that the control device ( 24 ) a movement of the robot ( 12 ) in manual mode only if the measured force ( 40 ) exceeds a predetermined minimum force (F min ). Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (24) eine Bewegung des Roboters (12) im Handbetriebsmodus verhindert, falls die gemessene Kraft (40) eine vorgegebene Maximalkraft (Fmax) überschreitet und/oder ein ermittelter Kraftgradient einen vorgegebenen Kraftgradienten ( dF / dt max) überschreitet.Method according to claim 2 or 3, characterized in that the control device ( 24 ) a movement of the robot ( 12 ) in manual mode, if the measured force ( 40 ) exceeds a predetermined maximum force (F max ) and / or a determined force gradient exceeds a predetermined force gradient ( dF / dt max). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegung des Roboters (12) durch die Steuereinrichtung (24) erst dann wieder ermöglicht wird, wenn die gemessene Kraft (40) nach der Bewegungsverhinderung die vorgegebene Minimalkraft (Fmin) für eine vorgegebene Zeitdauer (Δt1) unterschreitet.Method according to claim 4, characterized in that a movement of the robot ( 12 ) by the control device ( 24 ) is enabled again only when the measured force ( 40 ) after the movement prevention the predetermined minimum force (F min ) for a predetermined period of time (At 1 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Aktivierung des Handbetriebsmodus dieser nach einer vorgegebenen Zeitdauer (Δt2), insbesondere nach 90 Sekunden, deaktiviert wird, falls währenddessen keine Kraftaufbringung größer als die vorgegebene Minimalkraft (Fmin) oder eine andere vorgegebene Minimalkraft an dem Roboter (12) gemessen wird.Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that after activation of the manual mode of operation after a predetermined period of time (At 2 ), in particular after 90 seconds, is deactivated, if in the meantime no force application greater than the predetermined minimum force (F min ) or another predetermined minimum force on the robot ( 12 ) is measured. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (12) derart gesteuert wird, dass eine betriebsmodusabhängig vorgegebene, maximale Bewegungsgeschwindigkeit durch den Roboter (12) nicht überschritten und ein betriebsmodusabhängig vorgegebener Arbeitsraum innerhalb der Produktionsstation (10) nicht durch dem Roboter (12) verlassen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the robot ( 12 ) is controlled in such a way that an operating mode-dependent predetermined, maximum movement speed by the robot ( 12 ) and a working mode-dependent predetermined working space within the production station ( 10 ) not by the robot ( 12 ) is left. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Mehrzahl von optischen Überwachungseinrichtungen, insbesondere mittels drei Laserscannern, ein betriebsmodusabhängig vorgegebener Arbeitsraum innerhalb der Produktionsstation (10) überwacht und eine Bewegung des Roboters (12) gestoppt wird, falls innerhalb des Arbeitsraums ein unzulässiges Objekt, insbesondere ein Werker (14), detektiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that with a plurality of optical monitoring devices, in particular by means of three laser scanners, a working mode dependent predetermined working space within the production station ( 10 ) and a movement of the robot ( 12 ) is stopped, if within the working space an inadmissible object, in particular a worker ( 14 ), is detected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Betätigung eines Notausschalters (42) der Roboter (12) deaktiviert wird, wobei eine Reaktivierung des Roboters (12) ausschließlich nach einer autorisierten Bedienereingabe erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after actuation of an emergency stop switch ( 42 ) the robot ( 12 ), whereby a reactivation of the robot ( 12 ) only after an authorized operator input. Sicherheitssystem für eine Produktionsstation (10) mit wenigstens einem Roboter (12), mit einer Sensoreinheit (36), mittels welcher am Roboter (12) wirkende Kräfte (40) und/oder Momente messbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Kräfte (40) und/oder Momente von der Sensoreinheit (36) an eine Steuereinrichtung (24) übermittelbar sind, mittels welcher die gemessenen Größen (40) mit wenigstens einem vorgebbaren Schwellwert (Fmin, Fmax, dF / dt max) vergleichbar sind, wobei der Roboter (12) mittels der Steuereinrichtung (24) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis steuerbar ist.Safety system for a production station ( 10 ) with at least one robot ( 12 ), with a sensor unit ( 36 ), by means of which on the robot ( 12 ) acting forces ( 40 ) and / or moments are measurable, characterized in that the measured forces ( 40 ) and / or moments from the sensor unit ( 36 ) to a control device ( 24 ), by means of which the measured quantities ( 40 ) with at least one predefinable threshold value (F min , F max , dF / dt max), whereby the robot ( 12 ) by means of the control device ( 24 ) is controllable in dependence on the comparison result.
DE201210015975 2012-08-11 2012-08-11 Method for operating safety system for production station with robot, involves transmitting measured forces or moments to control device, through which measured forces are compared with predetermined threshold value Withdrawn DE102012015975A1 (en)

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