DE102013020137A1

DE102013020137A1 - Workstation, in particular for producing a motor vehicle, and method for operating a workstation

Info

Publication number: DE102013020137A1
Application number: DE102013020137.3A
Authority: DE
Inventors: Roger Gann; Niklas Lederer; Reinhard Neureiter; Julian Stockschläder; Georg Wild; Konrad Wirth; Martin Wittel; Richard Zunke
Original assignee: Daimler AG; KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-06-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsstation, insbesondere zum Herstellen eines Kraftwagens, mit wenigstens einem in einem Arbeitsbereich bewegbaren Roboter (10) zum automatischen Durchführen wenigstens eines Arbeitsschritts und mit einer Beleuchtungseinrichtung (20), mittels welcher zumindest ein Teilbereich (32) der Arbeitsstation beleuchtbar ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, den Teilbereich (32) in Abhängigkeit von der Bewegung des Roboters (10) zu beleuchten, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Arbeitsstation.The invention relates to a workstation, in particular for producing a motor vehicle, having at least one robot (10) which can be moved in a working area for the automatic execution of at least one work step and with a lighting device (20), by means of which at least a partial area (32) of the workstation can be illuminated, wherein the illumination device (20) is adapted to illuminate the portion (32) in response to the movement of the robot (10), and a method of operating such a workstation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsstation, insbesondere zum Herstellen eines Kraftwagens, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Arbeitsstation.The invention relates to a workstation, in particular for producing a motor vehicle, and a method for operating such a workstation.

Die DE 10 2007 059 481 A1 offenbart ein Verfahren zur Bereichsüberwachung eines Manipulators, insbesondere eines Roboters, wobei eine von dem Manipulator anzufahrende Soll-Position und/oder Soll-Positionsänderung bestimmt wird. In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird geprüft, ob diese Soll-Position beziehungsweise Soll-Positionsänderung in einem zulässigen Positionsbereich liegt. Ferner wird eine Alarmmeldung ausgegeben, wenn die Soll-Position beziehungsweise Soll-Positionsänderung nicht in dem zulässigen Positionsbereich liegt.The DE 10 2007 059 481 A1 discloses a method for monitoring the area of a manipulator, in particular a robot, wherein a target position to be approached by the manipulator and / or desired position change is determined. In a further step of the method, it is checked whether this desired position or desired position change is within a permissible position range. Furthermore, an alarm message is output if the desired position or desired position change is not within the permissible position range.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus der Massenproduktion von Personenkraftwagen ist es bekannt, Arbeitsschritte zum Herstellen der Personenkraftwagen zumindest teilweise zu automatisieren, das heißt automatisch von wenigstens einem Roboter durchführen zu lassen.From the general state of the art and in particular from the mass production of passenger cars, it is known to at least partially automate work steps for producing the passenger cars, that is, to have them automatically carried out by at least one robot.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass einige Arbeitsschritte nicht oder nur sehr aufwendig zu automatisieren sind, da beispielsweise ein menschlicher Arbeiter diese Arbeitsschritte besser, das heißt beispielsweise mit einer besseren Qualität, durchführen kann. Daher ist es im Rahmen einer solchen Massenproduktion vorgesehen, erste Arbeitsschritte mittels wenigstens eines Roboters automatisch durchzuführen und zweite Arbeitsschritte manuell, das heißt von wenigstens einem menschlichen Arbeiter durchführen zu lassen.However, it has been found that some work steps can not be automated, or only with great effort, since, for example, a human worker can carry out these work steps better, that is, for example, with a better quality. Therefore, it is provided in the context of such a mass production to perform first steps by means of at least one robot automatically and to have second steps manually, that is to be carried out by at least one human worker.

Hierdurch ist eine sogenannte Mensch-Roboter-Kooperation geschaffen, bei welcher sowohl wenigstens ein Roboter als auch wenigstens ein menschlicher Arbeiter zum Durchführen wenigstens eines jeweiligen Arbeitsschritts eingesetzt wird.This creates a so-called human-robot cooperation in which both at least one robot and at least one human worker are used to perform at least one respective work step.

Im Rahmen einer solchen Mensch-Roboter-Kooperation ist es vorgesehen, dass der Roboter einen ersten Arbeitsbereich aufweist, in welchem sich der Roboter bewegen und wenigstens einen Arbeitsschritt durchführen kann. Dem menschlichen Arbeiter ist ein zweiter Arbeitsbereich zugeordnet, wobei sich der menschliche Arbeiter in diesem zweiten Arbeitsbereich aufhalten und den wenigstens einen manuell durchzuführenden Arbeitsschritt durchführen kann.In the context of such a human-robot cooperation, it is provided that the robot has a first work area in which the robot can move and perform at least one work step. The human worker is assigned a second workspace, with the human operator staying in that second workspace and being able to perform at least one manual operation.

Um nun Kollisionen des menschlichen Arbeiters mit dem Roboter zu vermeiden, ist es beispielsweise vorgesehen, die Arbeitsbereiche strikt voneinander zu trennen. Dies bedeutet, dass sich die Arbeitsbereiche nicht gegenseitig überlappen. Hierdurch kann zwar eine für den menschlichen Arbeiter sichere Durchführung des manuell durchzuführenden Arbeitsschritts realisiert werden, jedoch führt dies zu einem hohen Platz- und somit Kostenbedarf für eine Produktionsanlage.In order to avoid collisions of the human worker with the robot, for example, it is intended to strictly separate the work areas from each other. This means that the workspaces do not overlap each other. Although this can be realized for the human worker safe implementation of manual operation to be performed, but this leads to a high space and thus cost requirements for a production plant.

Um den Platzbedarf gering zu halten, kann es alternativ vorgesehen sein, dass sich die Arbeitsbereiche zumindest in einem Überlappungsbereich gegenseitig überlappen. Dies bedeutet, dass sich im Überlappungsbereich sowohl der Roboter als auch der Arbeiter bewegen beziehungsweise aufhalten kann. Um nun eine für den menschlichen Arbeiter besonders sichere Durchführung seines wenigstens einen Arbeitsschritts zu gewährleisten, ist es vorgesehen, den Roboter zumindest durch den Überlappungsbereich besonders langsam hindurch zu bewegen. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, den Roboter zumindest in dem Überlappungsbereich beispielsweise gegenüber der strikten Trennung der Arbeitsbereiche langsamer zu bewegen, um dadurch Kollisionen des Roboters mit dem menschlichen Arbeiter oder Folgen einer solchen Kollision zu vermeiden.In order to keep the space requirement low, it may alternatively be provided that the work areas overlap one another at least in an overlapping area. This means that both the robot and the worker can move or stay in the overlap area. In order to ensure a particularly safe implementation of its at least one working step for the human worker, it is provided to move the robot through the overlapping area particularly slowly, at least. In other words, it is intended to move the robot more slowly, at least in the overlapping area, for example, in relation to the strict separation of the working areas, thereby avoiding collisions of the robot with the human worker or consequences of such a collision.

Da der Roboter nur besonders langsam zumindest durch den Überlappungsbereich hindurch bewegt wird, steigt jedoch auch im Vergleich zur strikten Trennung der Arbeitsbereiche die Zeit, die zur Durchführung des wenigstens einen mittels des Roboters durchzuführenden Arbeitsschritts erforderlich ist. Dadurch kann das Zeit- und Kosteneinsparungspotenzial der Automatisierung nicht vollständig ausgeschöpft werden.However, since the robot is moved very slowly at least through the overlap area, the time required to perform the at least one operation to be performed by the robot also increases compared to the strict separation of the work areas. As a result, the time and cost savings potential of automation can not be fully exploited.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Arbeitsstation sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Arbeitsstation zu schaffen, mittels welchen sich eine besonders zeit- und kostengünstige sowie für einen menschlichen Arbeiter besonders sichere Durchführung wenigstens eines mittels eines Roboters automatisch durchzuführenden Arbeitsschritts und wenigstens eines von dem menschlichen Arbeiter durchzuführenden Arbeitsschritts realisieren lässt.Object of the present invention is therefore to provide a workstation and a method for operating such a workstation, by means of which a particularly time-consuming and cost-effective and particularly safe for a human worker carrying out at least one automatically performed by a robot operation and at least one of to carry out the work step to be performed by the human worker.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Arbeitsstation mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a workstation with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 5. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Arbeitsstation, insbesondere zum Herstellen eines Kraftwagens. Die Arbeitsstation umfasst wenigstens einen in einem Arbeitsbereich bewegbaren Roboter zum automatischen Durchführen wenigstens eines Arbeitsschritts. Darüber hinaus umfasst die Arbeitsstation eine Beleuchtungseinrichtung, mittels welcher zumindest ein Teilbereich der Arbeitsstation beleuchtbar ist. Die Beleuchtungseinrichtung ist dabei dazu ausgebildet, den Teilbereich in Abhängigkeit von der Bewegung des Roboters zu beleuchten. Bei der erfindungsgemäßen Arbeitsstation lässt sich eine besonders platzsparende, kostengünstige und für wenigstens einen menschlichen Arbeiter besonders sichere Mensch-Roboter-Kooperation verwirklichen. Dem menschlichen Arbeiter ist ein zweiter Arbeitsbereich zugeordnet, in welchem sich der menschliche Arbeiter aufhalten und wenigstens einen Arbeitsschritt manuell durchführen kann.A first aspect of the invention relates to a workstation, in particular for producing a motor vehicle. The workstation comprises at least one robot movable in a work area for automatically performing at least one work step. In addition, the includes Workstation, a lighting device by means of which at least a portion of the workstation is illuminated. The illumination device is designed to illuminate the subarea as a function of the movement of the robot. In the work station according to the invention, a particularly space-saving, cost-effective and for at least one human worker particularly secure human-robot cooperation can be realized. The human worker is assigned a second workspace in which the human worker can be present and perform at least one work step manually.

Der erste Arbeitsbereich des Roboters und der zweite Arbeitsbereich des menschlichen Arbeiters können sich dabei zumindest in einem Überlappungsbereich gegenseitig überlappen. Darüber hinaus ist es möglich, den Roboter auch in diesem Überlappungsbereich besonders schnell, das heißt mit einer besonders hohen Geschwindigkeit, zu bewegen, da mittels der Beleuchtungseinrichtung auch bei komplexen Bewegungsabläufen des Roboters der menschliche Arbeiter auf die Bewegung des Roboters sowie auf eine etwaige, drohende, das heißt bevorstehende Kollision mit dem Roboter hingewiesen werden kann. Mit anderen Worten kann dem Arbeiter mittels der Beleuchtungseinrichtung optisch kommuniziert werden, ob sich ein Bereich, in dem sich der Arbeiter gerade aufhält, mit dem Arbeitsbereich des Roboters überschneidet. In der Folge kann der menschliche Arbeiter diesen Bereich verlassen und so eine Kollision mit dem Roboter vermeiden, ohne dass die Bewegung des Roboters unterbrochen oder verlangsamt werden müsste.The first working area of the robot and the second working area of the human worker can overlap each other at least in an overlapping area. In addition, it is possible to move the robot particularly fast in this overlapping area, that is to say with a particularly high speed, since the human worker is also sensitive to the movement of the robot as well as to a possibly threatening one by means of the illumination device even in complex movement sequences of the robot , that means imminent collision with the robot can be pointed out. In other words, the worker can be optically communicated by means of the illumination device as to whether an area in which the worker is currently staying intersects with the working area of the robot. As a result, the human worker can leave this area and avoid a collision with the robot without interrupting or slowing down the movement of the robot.

Beispielsweise ist es vorgesehen, den Teilbereich nicht oder mit einer ersten Farbe, beispielsweise Grün, zu beleuchten, wenn sich der Roboter nicht in dem Teilbereich befindet und wenn keine Bewegung des Roboters in diesen Teilbereich hinein bevorsteht. Befindet sich jedoch der Roboter in diesem Teilbereich oder steht kurz bevor, dass sich der Roboter in diesen Teilbereich hinein bewegt, so wird der Teilbereich beleuchtet beziehungsweise mit einer von der ersten Farbe unterschiedlichen, zweiten Farbe, beispielsweise Rot, beleuchtet. Durch dieses Beleuchten des Teilbereichs wird der menschliche Arbeiter darauf hingewiesen, dass sich der Roboter in dem Teilbereich befindet oder dass sich der Roboter in Kürze, beispielsweise innerhalb der nächsten fünf Sekunden, in diesen Teilbereich hinein bewegen wird.For example, it is provided to illuminate the partial area not or with a first color, for example green, when the robot is not located in the partial area and when no movement of the robot is imminent in this partial area. However, if the robot is located in this subarea or is about to move into this subarea, the subarea is illuminated or illuminated with a second color, for example red, different from the first color. By illuminating the subarea, the human worker is advised that the robot is in the subarea, or that the robot will move into that subarea shortly, for example, within the next five seconds.

Der menschliche Arbeiter erhält somit eine aktive Rückmeldung, wohin der Roboter bewegt wird. Ferner ist es möglich, dass der menschliche Arbeiter unterschiedliche Zonen der Arbeitsstation trennscharf unterscheiden kann. Hierbei kann der menschliche Arbeiter erste Zonen, in denen sich der Roboter aufhält oder in die der Roboter in Kürze hineinbewegt wird, von zweiten Zonen, in denen sich der Roboter nicht aufhält und in die der Roboter nicht in Kürze hineinbewegt wird, unterscheiden und in der Folge Kollisionen mit dem Roboter vermeiden. Darüber hinaus ist es möglich, dass der menschliche Arbeiter auf eine Annäherung des Roboters an den menschlichen Arbeiter reagieren kann, auch wenn sich der Roboter nicht im Sichtfeld des menschlichen Arbeiters befindet.The human worker thus receives active feedback as to where the robot is being moved. Furthermore, it is possible for the human worker to be able to distinguish different zones of the workstation in a sharply defined manner. Here, the human worker can distinguish first zones in which the robot is in or in which the robot is soon moved in from second zones in which the robot is not located and in which the robot will not be moved soon, and in the Sequence avoid collisions with the robot. Moreover, it is possible for the human worker to respond to an approach of the robot to the human worker, even if the robot is not in the field of view of the human worker.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsstation, insbesondere zum Herstellen eines Kraftwagens. Bei dem Verfahren wird wenigstens ein Roboter zum automatischen Durchführen wenigstens eines Arbeitsschritts in einem Arbeitsbereich bewegt. Mittels einer Beleuchtungseinrichtung der Arbeitsstation wird zumindest ein Teilbereich der Arbeitsstation in Abhängigkeit von der Bewegung des Roboters beleuchtet. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a method for operating a workstation, in particular for producing a motor vehicle. In the method, at least one robot is moved to automatically perform at least one operation in a work area. By means of a lighting device of the workstation at least a portion of the workstation is illuminated in response to the movement of the robot. Advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass mittels der Beleuchtungseinrichtung wenigstens ein Teil des Arbeitsbereiches des Roboters in Abhängigkeit von der Bewegung des Roboters beleuchtet wird.Preferably, it is provided that at least part of the working area of the robot is illuminated in dependence on the movement of the robot by means of the illumination device.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings; these show in:

1 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht auf einen Roboter einer Arbeitsstation gemäß einer ersten Ausführungsform zum Herstellen eines Kraftwagens, wobei eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher zumindest ein Teilbereich der Arbeitsstation in Abhängigkeit von der Bewegung des Roboters zu beleuchten ist; 1 a schematic side view of a robot of a workstation according to a first embodiment for producing a motor vehicle, wherein a lighting device is provided, by means of which at least a portion of the workstation in response to the movement of the robot to be illuminated;

2 eine schematische Draufsicht auf die Arbeitsstation gemäß einer zweiten Ausführungsform; 2 a schematic plan view of the workstation according to a second embodiment;

3 ausschnittsweise eine schematische Ansicht der Arbeitsstation gemäß einer dritten Ausführungsform; und 3 a schematic view of the workstation according to a third embodiment; and

4 eine schematische Seitenansicht der Arbeitsstation gemäß der ersten Ausführungsform. 4 a schematic side view of the workstation according to the first embodiment.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Arbeitsstation zum Herstellen von Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen. Dies bedeutet, dass die Arbeitsstation zur Realisierung einer Massenproduktion von Personenkraftwagen verwendet wird. Die Arbeitsstation umfasst einen in 1 ausschnittsweise erkennbaren und mit 10 bezeichneten Roboter, welcher beispielsweise als Leichtbauroboter ausgebildet ist. Unter einem solchen Leichtbauroboter (LBR) ist ein Roboter zu verstehen, der ein sehr geringes Eigengewicht und eine sehr präzise Steuerung, insbesondere Kraftsteuerung, oder Regelung, insbesondere Kraftregelung, aufweist. Bei einem solchen Leichtbauroboter handelt es sich insbesondere um einen kraftsensitiven Roboter, welcher eine prozesssichere und schnelle Durchführung von Prozessen ermöglicht. Der Leichtbauroboter weist dabei integrierte Kraft- und/oder Drehmoment- und/oder Wegsensoren auf, mittels welchen eine Kraft und/oder ein Drehmoment, die beziehungsweise das an einer jeweiligen Bewegungsachse des Roboters 10 wirkt, gemessen werden kann. Mit anderen Worten können diese integrierten Sensoren verwendet werden, um um die jeweilige Bewegungsachse und/oder entlang der jeweiligen Bewegungsachse wirkende Kräfte und/oder Drehmomente zu erfassen. 1 shows a schematic side view of a workstation for the manufacture of motor vehicles, especially passenger cars. This means that the workstation is used to realize mass production of passenger cars. The workstation includes an in 1 partially recognizable and with 10 designated robot, which is designed for example as a lightweight robot. Such a lightweight robot (LBR) is to be understood as meaning a robot which has a very low dead weight and very precise control, in particular force control or regulation, in particular force control. In particular, such a lightweight robot is a force-sensitive robot, which enables a process-reliable and rapid implementation of processes. The lightweight robot has integrated force and / or torque and / or displacement sensors, by means of which a force and / or a torque, or that at a respective axis of movement of the robot 10 acts, can be measured. In other words, these integrated sensors can be used to detect forces and / or torques acting around the respective movement axis and / or along the respective movement axis.

Der Roboter 10 weist eine Mehrzahl von Roboterarmen auf, von denen in 1 ein mit 12 bezeichneter Roboterarm zu erkennen ist. Die Roboterarme sind gelenkig miteinander gekoppelt und können sich jeweils um wenigstens eine Bewegungsachse relativ zueinander drehen und/oder entlang wenigstens einer Bewegungsachse relativ zueinander bewegen.The robot 10 has a plurality of robot arms, of which in 1 one with 12 designated robot arm can be seen. The robot arms are hinged together and can each rotate about at least one axis of movement relative to each other and / or move along at least one axis of movement relative to each other.

Der Roboter 10 umfasst ferner eine Roboterhand 14, welche auch als Roboterkopf bezeichnet ist. Die Roboterhand 14 ist gelenkig mit dem Roboterarm 12 verbunden und somit um wenigstens eine Drehachse relativ zu dem Roboterarm 12 drehbar und/oder entlang wenigstens einer Bewegungsachse relativ zum Roboterarm 12 translatorisch bewegbar. An der Roboterhand 14 ist ein sogenannter Endeffektor in Form eines Werkzeugs 16 befestigt. Bei dem Werkzeug 26 handelt es sich um einen Greifer mit wenigstens zwei Greiffingern 18, welche relativ zueinander bewegbar sind.The robot 10 further comprises a robot hand 14 which is also referred to as robot head. The robot hand 14 is articulated with the robot arm 12 connected and thus about at least one axis of rotation relative to the robot arm 12 rotatable and / or along at least one axis of movement relative to the robot arm 12 translationally movable. At the robot hand 14 is a so-called end effector in the form of a tool 16 attached. At the tool 26 it is a gripper with at least two gripper fingers 18 which are movable relative to each other.

Der Roboter 10 und insbesondere das Werkzeug 16 sind in einem ersten Arbeitsbereich bewegbar. Dadurch kann das Werkzeug 16 beispielsweise an eine erste Stelle bewegt werden. Mittels des Greifers kann an der ersten Stelle zumindest ein Bauteil eines Kraftwagens durch den Roboter 10 aufgenommen und am Roboter 10 gehalten werden. In der Folge kann das Bauteil von der ersten Stelle an eine davon unterschiedliche zweite Stelle bewegt und beispielsweise mittels des Roboters 10 an einem weiteren Bauteil montiert werden. Daraus ist erkennbar, dass mittels des Roboters 10 wenigstens ein Arbeitsschritt zum Herstellen des Kraftwagens automatisch durchgeführt werden kann.The robot 10 and especially the tool 16 are movable in a first work area. This allows the tool 16 For example, be moved to a first place. By means of the gripper, at least one component of a motor vehicle by the robot at the first location 10 taken and on the robot 10 being held. As a result, the component can be moved from the first location to a second location different therefrom and, for example, by means of the robot 10 be mounted on another component. It can be seen that by means of the robot 10 At least one step for producing the motor vehicle can be performed automatically.

Bei der Arbeitsstation ist eine sogenannte Mensch-Roboter-Kooperation vorgesehen. Dabei zeigt 1 die Arbeitsstation gemäß einer ersten Ausführungsform. Hierbei wird wenigstens ein menschlicher Arbeiter eingesetzt, um zumindest einen Arbeitsschritt manuell durchzuführen. Dem menschlichen Arbeiter ist ein zweiter Arbeitsbereich zugeordnet, in dem sich der menschliche Arbeiter aufhalten und den wenigstens einen Arbeitsschritt manuell durchführen kann.At the workstation, a so-called human-robot cooperation is provided. It shows 1 the workstation according to a first embodiment. In this case, at least one human worker is used to perform at least one step manually. The human worker is assigned a second workspace in which the human worker can be present and manually perform at least one work step.

Um den Platzbedarf und die Kosten für eine solche Mensch-Roboter-Kooperation gering zu halten, ist es vorgesehen, dass sich die beiden Arbeitsbereiche des Roboters 10 und des menschlichen Arbeiters zumindest in einem Überlappungsbereich gegenseitig überlappen. Dies bedeutet, dass sich sowohl der Roboter 10 als auch der menschliche Arbeiter in dem Überlappungsbereich aufhalten können.In order to minimize the space requirements and the costs of such a human-robot cooperation, it is envisaged that the two work areas of the robot 10 and the human worker overlap each other at least in an overlapping area. This means that both the robot 10 as well as the human worker in the overlap area.

Um nun eine besonders zeit- und kostengünstige sowie für den menschlichen Arbeiter besonders sichere Durchführung der Arbeitsschritte zu realisieren, umfasst die Arbeitsstation eine im Ganzen mit 20 bezeichnete Beleuchtungseinrichtung. Mittels der Beleuchtungseinrichtung 20 ist zumindest ein Teilbereich der Arbeitsstation beleuchtbar. Vorzugsweise handelt es sich bei dem mittels der Beleuchtungseinrichtung 20 zu beleuchtenden Teilbereich um den ersten Arbeitsbereich des Roboters 10. Bei dem mittels der Beleuchtungseinrichtung 20 zu beleuchtenden Teilbereich kann es sich auch zumindest um einen Teil des ersten Arbeitsbereichs handeln.In order to realize a particularly time-consuming and cost-effective as well as for the human worker particularly safe implementation of the work steps, the workstation includes a whole 20 designated lighting device. By means of the lighting device 20 At least a portion of the workstation is illuminated. Preferably, the means of the illumination device 20 Part to be illuminated around the first working area of the robot 10 , In the means of the illumination device 20 The partial area to be illuminated can also be at least part of the first working area.

Die Beleuchtungseinrichtung 20 ist dabei dazu ausgebildet, den durch sie zu beleuchtenden Teilbereich in Abhängigkeit von der Bewegung, das heißt in Abhängigkeit von wenigstens einer Position des Roboters 10, zu beleuchten. Mit anderen Worten ist es im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Arbeitsstation vorgesehen, dass zumindest der Teilbereich der Arbeitsstation mittels der Beleuchtungseinrichtung 20 in Abhängigkeit von der Bewegung des Roboters 10 beleuchtet wird.The lighting device 20 is designed to be illuminated by them subregion depending on the movement, that is, in response to at least one position of the robot 10 to illuminate. In other words, it is provided in the context of a method for operating the workstation that at least the portion of the workstation by means of the illumination device 20 depending on the movement of the robot 10 is illuminated.

Hierzu umfasst die Beleuchtungseinrichtung 20 wenigstens ein Beleuchtungselement 22, welches auch als Leuchtmittel bezeichnet wird. Wie aus 1 erkennbar ist, ist das Leuchtmittel (Beleuchtungselement 22) zum Ausstrahlen von Lichtstrahlen ausgebildet, um dadurch den Teilbereich in Abhängigkeit von der Bewegung des Roboters 10 zu beleuchten.For this purpose, the illumination device comprises 20 at least one lighting element 22 , which is also referred to as a light source. How out 1 is recognizable, the lighting means (lighting element 22 ) for emitting light beams, thereby forming the sub-area in response to the movement of the robot 10 to illuminate.

Bei der ersten Ausführungsform ist das Beleuchtungselement 22 über das Werkzeug 16 am Roboter 10 gehalten und somit mit dem Roboter 10 mitbewegbar. Darüber hinaus ist das Beleuchtungselement 22 zumindest mittelbar am Roboter 10 relativ zu diesem bewegbar gehalten. Aus 1 ist erkennbar, dass das Beleuchtungselement 22 über ein Kugelgelenk 24 am Roboter 10 relativ zu diesem bewegbar gehalten ist. Hierdurch kann das Beleuchtungselement 22 um wenigstens zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen relativ zu dem Roboter 10 verschwenkt werden. Das Beleuchtungselement 22 fungiert als Positionslicht am Werkzeug 16. Das Leuchtmittel wird durch Schwerkraft zumindest im Wesentlichen senkrecht nach unten ausgerichtet, so dass mittels der vom Beleuchtungselement 22 ausgestrahlten Lichtstrahlen einen Bereich beziehungsweise eine Fläche direkt unter dem Werkzeug 16 beleuchtet wird.In the first embodiment, the lighting element is 22 about the tool 16 on the robot 10 held and thus with the robot 10 moved together. In addition, the lighting element 22 at least indirectly on the robot 10 kept movable relative to this. Out 1 it can be seen that the lighting element 22 about one ball joint 24 on the robot 10 is held movable relative to this. This allows the lighting element 22 around at least two mutually perpendicular axes relative to the robot 10 be pivoted. The lighting element 22 acts as position light on the tool 16 , The light source is aligned by gravity at least substantially vertically downwards, so that by means of the illumination element 22 emitted light rays an area or an area directly under the tool 16 is illuminated.

Das Beleuchtungselement 22 kann zum Ausstrahlen genau einer Lichtart ausgebildet sein, wobei diese Lichtart eine vom menschlichen Auge wahrnehmbare Farbe aufweist. Alternativ dazu kann das Beleuchtungselement 22 zum Ausstrahlen von wenigstens zwei Lichtarten ausgebildet sein, wobei diese Lichtarten voneinander unterschiedliche, für das menschliche Auge wahrnehmbare Farben aufweist. Mit anderen Worten kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung 20 dazu ausgebildet ist, den Teilbereich in Abhängigkeit von der Bewegung des Roboters 10 mit wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Farben zu beleuchten. Die Beleuchtungseinrichtung 20 ist beispielsweise mit der Steuerung beziehungsweise Regelung des Roboters 10 gekoppelt, so dass der Teilbereich in Abhängigkeit von der Bewegung des Roboters 10 beleuchtet werden kann. Darüber hinaus kann dadurch realisiert werden, dass die Farbe des Lichts in Abhängigkeit von der Bewegung beziehungsweise der Position des Roboters 10 zu verändern.The lighting element 22 can be designed to emit exactly one type of light, this type of light has a perceptible by the human eye color. Alternatively, the lighting element 22 be designed to emit at least two types of light, these types of light having mutually different, perceptible to the human eye colors. In other words, it may be advantageously provided that the illumination device 20 is adapted to the sub-area depending on the movement of the robot 10 with at least two different colors to illuminate. The lighting device 20 is for example with the control or regulation of the robot 10 coupled, so that the sub-area depending on the movement of the robot 10 can be illuminated. In addition, it can be realized that the color of the light depending on the movement or the position of the robot 10 to change.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Arbeitsstation. Bei der Arbeitsstation ist die Beleuchtungseinrichtung 20 nicht mit dem Roboter 10 mitbewegbar, sondern ortsfest beziehungsweise bezogen auf den ersten Arbeitsbereich raumfest angebracht. Die Arbeitsstation bei der zweiten Ausführungsform umfasst eine Mehrzahl von Beleuchtungselementen 22 (Leuchtmittel), welche beispielsweise als LEDs ausgebildet sind. Die Arbeitsstation ist in mehrere, kuchenstückartige Bereiche unterteilt. Jeder dieser Bereiche ist mittels einer der Beleuchtungselemente 22 in Abhängigkeit von der Bewegung des Roboters 10 zu beleuchten. Mittels der Beleuchtungseinrichtung 20 kann somit der menschliche Arbeiter darauf aufmerksam gemacht werden, wo sich beziehungsweise in welchem der Bereiche sich der Roboter 10 befindet, und zwar auch dann, wenn der menschliche Arbeiter den Roboter 10 nicht mit dem eigenen Auge sehen kann. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, den menschlichen Arbeiter aktiv darauf aufmerksam zu machen, in welchem Bereich der Arbeitsstation sich der Roboter 10 befindet und/oder in welchem Bereich der Arbeitsstation sich der Roboter 10 innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne, das heißt beispielsweise innerhalb von fünf Sekunden, hinein bewegen wird. 2 shows a second embodiment of the workstation. At the workstation is the lighting device 20 not with the robot 10 mitbewegbar, but stationary or fixedly mounted relative to the first work area. The workstation in the second embodiment includes a plurality of lighting elements 22 (Lamp), which are formed for example as LEDs. The workstation is divided into several cake piece-like areas. Each of these areas is by means of one of the lighting elements 22 depending on the movement of the robot 10 to illuminate. By means of the lighting device 20 Thus, the human worker can be made aware of where or in which of the areas the robot is 10 even if the human worker is the robot 10 can not see with your own eye. This makes it possible, for example, to actively alert the human worker in which area of the workstation the robot is 10 located and / or in which area of the workstation is the robot 10 Within a predetermined period of time, that is, for example, within five seconds, move into it.

Bei der zweiten Ausführungsform sind die Beleuchtungselemente 22 ringförmig angeordnet. Die Beleuchtungselemente 22 bei der zweiten Ausführungsform können in wenigstens einer Farbe leuchten, wobei jedoch auch zwei, drei oder mehr Farben denkbar sind. Bewegt sich der Roboter 10 in einen der Bereiche hinein, so leuchtet das Beleuchtungselement 22 dieses Bereichs auf oder es wechselt seine Farbe. Mittels einer dritten Farbe kann beispielsweise eine Einfahrt innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls angekündigt werden. Befindet sich der Roboter 10 beispielsweise nicht in einem der Bereiche, so leuchtet das Beleuchtungselement 22 dieses Bereichs grün. Erfolgt beispielsweise innerhalb der nächsten zehn oder fünf Sekunden eine Einfahrt in diesen Bereich, so wechselt das Beleuchtungselement 22 dieses Bereichs seine Farbe von Grün zu Gelb. Befindet sich der Roboter 10 dann tatsächlich in diesem Bereich, so wechselt das Beleuchtungselement 22 dieses Bereichs beispielsweise in eine Farbe von Gelb zu Rot.In the second embodiment, the lighting elements 22 arranged in a ring. The lighting elements 22 In the second embodiment, in at least one color can shine, but also two, three or more colors are conceivable. Does the robot move? 10 into one of the areas, the lighting element lights up 22 this area or it changes color. By means of a third color, for example, a driveway within a predeterminable time interval can be announced. Is the robot located? 10 For example, not in one of the areas, the lighting element lights up 22 this area is green. If, for example, an entrance into this area takes place within the next ten or five seconds, the lighting element changes 22 this area its color from green to yellow. Is the robot located? 10 then actually in this area, so changes the lighting element 22 this area, for example, in a color from yellow to red.

Durch diese optische Mitteilung kann der menschliche Arbeiter den entsprechenden Bereich der Arbeitsstation verlassen, wodurch Kollisionen des menschlichen Arbeiters mit dem Roboter 10 vermieden werden können, ohne die Bewegung des Roboters 10 anhalten, das heißt unterbrechen zu müssen. Bei den Beleuchtungselementen 22 handelt es sich somit um fest installierte Leuchtmittel mit fester Ausrichtung. Auch diese Leuchtmittel können durch die Robotersteuerung geschaltet werden.Through this visual communication, the human worker can leave the appropriate area of the workstation, causing collisions between the human worker and the robot 10 can be avoided without the movement of the robot 10 to stop, that is to interrupt. With the lighting elements 22 This means that they are permanently installed bulbs with a fixed orientation. These bulbs can be switched by the robot controller.

Befindet sich beispielsweise eine oder mehrere Gliedmaßen des menschlichen Arbeiters in einem Bereich, in dem sich der Roboter 10 aufhält oder in den sich der Roboter 10 in Kürze hinein bewegen wird, so wird dies durch eine rote Beleuchtung des Bereichs kenntlich gemacht, wodurch der menschliche Arbeiter zum Verlassen dieses Bereichs aufgefordert wird. Durch eine Beleuchtung in einer anderen Farbe können Flächen oder Bereiche hervorgehoben werden, in denen sich der Roboter 10 nicht aufhält und in die der Roboter 10 nicht in Kürze hinein bewegt werden wird. Hierdurch kann ein Hinweissystem geschaffen werden, durch welches der menschliche Arbeiter in der Lage ist, Bereiche, in denen es potentiell zu einer Kollision mit dem Roboter 10 kommen könnte, zu verlassen.For example, is one or more limbs of the human worker in an area where the robot is 10 stops or in which the robot 10 This will be indicated by a red illumination of the area, prompting the human worker to leave this area. Lighting in a different color can highlight areas or areas where the robot is 10 does not stop and into which the robot 10 will not be moved into shortly. This can provide a hinting system by which the human worker is able to identify areas where there is a potential for collision with the robot 10 could come to leave.

Als zu beleuchtende Flächen beziehungsweise Bereiche der Arbeitsstation werden beispielsweise Schraubstellen des Roboters 10 gewählt. Mit anderen Worten werden beispielsweise Bereiche der Arbeitsstation mittels der Beleuchtungseinrichtung 20 beleuchtet, in denen der Roboter 10 zumindest einen Schraubvorgang durchführt.As areas to be illuminated or areas of the workstation, for example, screw points of the robot 10 selected. In other words, for example, areas of the workstation by means of the lighting device 20 illuminated, in which the robot 10 performs at least one screwing.

Die Leuchtmittel der Beleuchtungseinrichtung 20 können beispielsweise Beamer, sogenannte LED-Spots, Halogenstrahler, Laserprojektoren, Glühbirnen etc. sein. The bulbs of the lighting device 20 For example, beamer, so-called LED spotlights, halogen spotlights, laser projectors, light bulbs, etc. be.

Beispielsweise kann folgende Farbkonvention vorgesehen sein: eine grüne Beleuchtung bedeutet, dass sich der Roboter 10 nicht in dem Teilbereich aufhält und dass er nicht in Kürze in diesen Teilbereich hinein bewegt wird. Eine gelbe Beleuchtung bedeutet, dass der Roboter 10 in Kürze in den Teilbereich hinein bewegt werden wird. Eine orange Beleuchtung bedeutet, dass eine erhöhte Vorsicht geboten ist, da der Roboter 10 innerhalb einer besonders kurzen Zeitspanne in diesen Teilbereich hinein bewegt werden wird. Eine rote Beleuchtung bedeutet, dass sich der Roboter 10 bereits in dem Teilbereich befindet.For example, the following color convention can be provided: a green illumination means that the robot 10 does not stay in the subarea and that it will not be moved into this subarea shortly. A yellow light means that the robot 10 will be moved into the sub-area shortly. An orange illumination means that increased caution is required as the robot 10 within a particularly short period of time will be moved into this sub-area. A red illumination means that the robot 10 already located in the subarea.

3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung 20. Bei der Beleuchtungseinrichtung 20 handelt es sich um eine raum- beziehungsweise ortsfeste Informations- oder Anzeigetafel, auf der der Arbeitsbereich des Roboters 10 in zwei oder mehrere Segmente 25 aufgeteilt ist. Vorliegend ist der Arbeitsbereich in sechs Segmente 25 aufgeteilt. Die Anzeigetafel ist dabei im Sichtbereich des menschlichen Arbeiters angeordnet. Jedes der Segmente 25 weist zumindest ein Beleuchtungselement 22 auf. Vorliegend weist jedes der Segmente zwei Beleuchtungselemente 22 auf. Die Beleuchtungselemente 22 sind beispielsweise als LEDs (lichtemittierende Diode) ausgebildet. 3 shows a third embodiment of the illumination device 20 , At the lighting device 20 it is a space or stationary information or scoreboard on which the working area of the robot 10 in two or more segments 25 is divided. In the present case, the work area is divided into six segments 25 divided up. The display panel is arranged in the field of vision of the human worker. Each of the segments 25 has at least one lighting element 22 on. In the present case, each of the segments has two lighting elements 22 on. The lighting elements 22 are designed, for example, as LEDs (light-emitting diode).

Diejenigen der Segmente 25, in denen sich der Roboter 10 aufhält, werden beispielsweise mit einer ersten der Beleuchtungselemente 22 gekennzeichnet, wobei das erste Beleuchtungselement 22 beispielsweise rot leuchtet. Darüber hinaus ist in jedem der Segmente 25 eine Zeitanzeige 26 vorgesehen. Die Zeitanzeige 26 der Segmente 25, in denen sich der Roboter 10 aufhält, zeigen den Wert null Sekunden an.Those of the segments 25 in which the robot is 10 stops, for example, with a first of the lighting elements 22 characterized in that the first lighting element 22 for example, red is lit. In addition, in each of the segments 25 a time display 26 intended. The time display 26 the segments 25 in which the robot is 10 stops, displays the value zero seconds.

Bei denjenigen der Segmente 25, in denen sich der Roboter 10 nicht aufhält, leuchtet das zweite Beleuchtungselement 22, wobei das zweite Beleuchtungselement 22 beispielsweise grün leuchtet. Hierbei zeigt die jeweilige Zeitanzeige 26 einen Wert an, welcher angibt, wie lange es noch dauert, bis der Roboter 10 in dieses Segment hinein bewegt wird.For those of the segments 25 in which the robot is 10 does not stop, the second lighting element lights up 22 , wherein the second lighting element 22 For example, green is lit. Here shows the respective time display 26 a value indicating how long it will take for the robot to arrive 10 is moved into this segment.

4 zeigt die Arbeitsstation gemäß der ersten Ausführungsform, wobei das Beleuchtungselement 22 als Positionslicht fungiert. Aus 4 ist auch eine mit 28 bezeichnete Basis des Roboters 10 erkennbar, über die der Roboter 10 an einem Boden 30 befestigt ist. Die Roboterarme 12 sind gelenkig miteinander und gelenkig mit der Basis 28 und dem Roboterhand 14 verbunden, so dass sie sich relativ zum Boden 30 bewegen können. Aus 4 ist auch der mit 32 bezeichnete Teilbereich der Arbeitsstation erkennbar, welcher mittels der Beleuchtungseinrichtung 20 in Abhängigkeit von der Bewegung des Roboters 10 zu beleuchten ist. 4 shows the workstation according to the first embodiment, wherein the lighting element 22 acts as position light. Out 4 is also one with 28 designated base of the robot 10 recognizable over which the robot 10 on a floor 30 is attached. The robot arms 12 are articulated with each other and articulated with the base 28 and the robot hand 14 connected so that they are relative to the ground 30 can move. Out 4 is also the with 32 designated portion of the workstation recognizable, which by means of the illumination device 20 depending on the movement of the robot 10 to illuminate.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007059481 A1 [0002]

Claims

Workstation, in particular for producing a motor vehicle, with at least one robot which can be moved in a working area ( 10 ) for automatically performing at least one working step and with a lighting device ( 20 ), by means of which at least one subregion ( 32 ) of the workstation is illuminable, wherein the illumination device ( 20 ) is adapted to the subregion ( 32 ) depending on the movement of the robot ( 10 ) to illuminate.

Workstation according to claim 1, characterized in that the illumination device ( 20 ) is adapted to the subregion ( 32 ) depending on the movement of the robot ( 10 ) with at least two different colors to illuminate.

Workstation according to one of claims 1 or 2, characterized in that the illumination device ( 20 ) at least one lighting element ( 22 ) for illuminating the subarea ( 32 ), which on the robot ( 10 ) is held.

Workstation according to one of the preceding claims, characterized in that the illumination device ( 20 ) at least one lighting element ( 22 ) for illuminating the subarea ( 32 ), which relative to the robot ( 10 ) is movable.

Method for operating a workstation, in particular for producing a motor vehicle, in which at least one robot ( 10 ) is moved to automatically perform at least one working step in a work area, wherein by means of a lighting device ( 20 ) the workstation has at least one subarea ( 32 ) of the workstation as a function of the movement of the robot ( 10 ) is illuminated.