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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Produktionssystem, das einen kooperativen Betriebsraum aufweist, den ein Roboter und eine Bedienperson gleichzeitig betreten, um eine kooperative Arbeit auszuführen.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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In Produktionsstätten gibt es viele Anforderungen, bei denen eine Bedienperson vorbereitende Arbeiten durchführt, um die Produktivität in einem Bewegungsbereich für einen Roboter, der betätigt wird, zu verbessern. In einer derartigen Produktionsstätte betritt eine Bedienperson den Bewegungsbereich des Roboters und führt dem Roboter Teile zu oder entnimmt ihm Teile. In diesem Fall müssen die Bedienperson und der Roboter in demselben Raum arbeiten. Die Bedienperson muss in diesem Zustand den Roboter üblicherweise stoppen, bevor die Bedienperson den Bewegungsbereich des Roboters betritt, um die Sicherheit zu gewährleisten. Wird der Roboter jedoch jedes Mal, wenn die Bedienperson den Bewegungsbereich des Roboters betritt, gestoppt, kann die Produktivität stark sinken.
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Bei einem im
japanischen Patent Nr. 4648486 vorgeschlagenen Verfahren, bei dem die Bedienperson einen kooperativen Betriebsraum betritt, der das gleichzeitige Betreten durch die Bedienperson und den Roboter ermöglicht, wird der Roboter in dem kooperativen Betriebsraum bei einer geringeren Geschwindigkeit betrieben als bei derjenigen, bevor die Bedienperson den kooperativen Betriebsraum betreten hat. Dieses Verfahren kann eine bedeutende Verringerung der Produktivität des Roboters verhindern, auch wenn der Roboter und die Bedienperson die kooperative Arbeit im selben Raum ausführen. Auch wenn die Betriebsgeschwindigkeit des Roboters verringert wird, kann die Bedienperson jedoch ernsthaft verletzt werden, sofern der Roboter nicht stoppt, wenn der Roboter in Kontakt mit der Bedienperson gelangt.
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Um die Sicherheit einer Bedienperson zu gewährleisten, schlägt das
japanische Patent Nr. 5927284 ferner ein Robotersystem vor, das eine Kontaktstoppfunktion aufweist, die einen Roboter stoppt, wenn eine äußere Kraft erfasst wird, die von einer Bedienperson erzeugt wird, die mit dem Roboter in Kontakt gelangt.
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Der Roboter, der in Zusammenwirken mit der Bedienperson in demselben Raum betrieben wird, muss bei einer geringen Geschwindigkeit betrieben werden, um keine übermäßige Kontaktkraft an die Bedienperson anzulegen, wenn der Roboter mit der Bedienperson in Kontakt gelangt. Um die Betriebseffizienz des Roboters zu verbessern, muss der Roboter jedoch bei einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden. Daher wurde ein Verfahren für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb eines Roboters untersucht, um eine Verringerung der Betriebseffizienz des Roboters in Anwesenheit einer Bedienperson an einem sicheren Platz, der von dem Roboter entfernt ist, zu minimieren. Wenn der Roboter, der die Kontaktstoppfunktion aufweist, bei einer hohen Geschwindigkeit gemäß dem
japanischen Patent Nr. 5927284 betrieben wird, kann eine von dem Roboter erzeugte Kraft die Kontaktstoppfunktion aktivieren, um den Roboter zu stoppen.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Produktionssystem bereit, das die Effizienz kooperativer Arbeit zwischen einem Roboter und einer Bedienperson verbessert, während die Sicherheit der Bedienperson in einer Produktionsstätte, an der der Roboter und die Bedienperson in demselben Raum zusammenarbeiten, gewährleistet wird.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Produktionssystem bereitgestellt, das einen Roboter, eine Steuerung, die den Roboter steuert, ein Personenerfassungsteil, das erfasst, ob eine Bedienperson einen kooperativen Betriebsraum betreten hat, den der Roboter und die Bedienperson gleichzeitig betreten sollen, um zusammenzuarbeiten, ein Geschwindigkeitserfassungsteil, das die Geschwindigkeit des Roboters erfasst, und ein Erfassungsteil für äußere Kraft, das eine an den Roboter angelegte äußere Kraft erfasst, umfasst.
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Die Steuerung umfasst:
eine Stromunterbrechungseinheit, welche die dem Roboter zugeführten Strom abschaltet;
eine Referenzgeschwindigkeits-Speichereinheit, die eine vorgegebene Referenzgeschwindigkeit speichert;
eine Referenzkraft-Speichereinheit, die eine vorgegebene Referenzkraft speichert;
eine erste Geschwindigkeitsvergleichseinheit, die die aktuelle Geschwindigkeit des Roboters und die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit, die in der Referenzgeschwindigkeits-Speichereinheit gespeichert ist, vergleicht, wobei die aktuelle Geschwindigkeit von dem Geschwindigkeitserfassungsteil erfasst wird, wobei die erste Geschwindigkeitsvergleichseinheit die Funktion des Aktivierens der Stromunterbrechungseinheit aufweist, um einen Betrieb des Roboters zu stoppen, wenn die aktuelle Geschwindigkeit die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit überschreitet; und
eine Vergleichseinheit für äußere Kraft, die eine an den Roboter angelegte aktuelle äußere Kraft und die vorgegebene Referenzkraft, die in der Referenzkraft-Speichereinheit gespeichert ist, vergleicht, wobei die aktuelle äußere Kraft von dem Erfassungsteil für äußere Kraft erfasst wird, die Vergleichseinheit für äußere Kraft die Funktion des Aktivierens der Stromunterbrechungseinheit aufweist, um einen Betrieb des Roboters zu stoppen, wenn die aktuelle Kraft die vorgegebene Referenzkraft überschreitet,
wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Funktionen der ersten Geschwindigkeitsvergleichseinheit und der Vergleichseinheit für äußere Kraft zu deaktivieren, während das Personenerfassungsteil die Abwesenheit der Bedienperson in dem kooperativen Betriebsraum erfasst.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Eine detaillierte Beschreibung betreffend typische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, verdeutlicht noch weiter die Aufgabe, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung.
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1 ist eine Seitenansicht, die einen Roboter darstellt, der auf ein Produktionssystem der vorliegenden Offenbarung und eine Umfangskonfiguration des Roboters anwendbar ist.
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2 ist ein Funktionsblockschaltbild, das ein Produktionssystem gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
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3 ist ein Funktionsblockschaltbild, das ein Produktionssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
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4 ist ein Funktionsblockschaltbild, das ein Produktionssystem gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
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5 ist ein Funktionsblockschaltbild, das ein Produktionssystem gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
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6 ist ein Funktionsblockschaltbild, das ein Produktionssystem gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt.
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7 ist ein Funktionsblockschaltbild, das ein Produktionssystem gemäß einer sechsten Ausführungsform darstellt.
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8 ist ein Funktionsblockschaltbild, das ein Produktionssystem gemäß einer siebten Ausführungsform darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden weiter unten mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Referenzzeichnungen sind die gleichen Komponenten oder Funktionsteile durch die gleichen Referenzsymbole angegeben. Für ein klares Verständnis sind die Maßstäbe der Zeichnungen optional geändert. Die Konfigurationen in den Zeichnungen sind nur beispielhaft und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Konfigurationen beschränkt, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
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1 ist eine Seitenansicht, die einen Roboter darstellt, der auf ein Produktionssystem der vorliegenden Offenbarung und eine Umfangskonfiguration des Roboters anwendbar ist.
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In einem Produktionssystem 10 aus 1 nähert sich eine Person 11 einem Roboter 12. Die Person 11 und der Roboter 12 arbeiten in demselben Raum zusammen. Die Person 11 fungiert als Bedienperson, die einen Ablauf in Zusammenarbeit mit dem Roboter 12 ausführt. Die Bedienperson entscheidet beispielsweise über die endgültige Position des Werkstücks, das von dem Roboter 12 angebracht wird, und befestigt das Werkstück.
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Der Roboter 12 ist ein Industrieroboter, der einen vertikalen Gelenkmanipulator umfasst. Eine Befestigungsplatte 13 ist auf einem Boden L befestigt, um den Roboter 12 auf dem Boden L zu installieren. Ein Kraftsensor 14 ist auf der Befestigungsplatte 13 angeordnet. Außerdem ist ein Robotersockel 15 des Roboters 12 auf dem Kraftsensor 14 angeordnet.
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Der Kraftsensor 14 wird als Erfassungsvorrichtung für äußere Kraft verwendet, die eine an den Roboter 12 angelegte äußere Kraft erfasst, vorzugsweise eine äußere Kraft (eine so genannte „Kontaktkraft”), die angelegt wird, wenn die Person 11 mit dem Roboter 12 in Kontakt gelangt. Der Kraftsensor 14 umfasst einen Belastungsdetektor, der eine Belastung bzw. Last erfasst, die von einer äußeren Kraft auf dem Kraftsensor 14 verursacht wird. Der Belastungsdetektor ist beispielsweise aus einem Verspannungsmessgerät, insbesondere einem Halbleiter-Verspannungsmessgerät, gebildet. Der Kraftsensor 14 umfasst insbesondere einen Kraftsensorkörper und ein Verspannungsmessgerät, das an dem Kraftsensorkörper angebracht ist. In 1 ist der Kraftsensor 14 an dem Robotersockel 15 angebracht. Der Kraftsensor 14 kann an anderen Teilen des Roboters 12 angebracht sein, beispielsweise an einer Verbindungsstelle zwischen Gliedern, die einen Roboterarm 16 bilden. Der Kraftsensor 14 kann außerdem eine Beschleunigung bei einem Zusammenstoß des Roboters 12 mit Hilfe eines Beschleunigungssensors erhalten und eine berechenbare Kraft als Kontaktkraft basierend auf der erhaltenen Beschleunigung erfassen.
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Ein Robotergelenkflansch 17 ist an dem distalen Ende des Roboterarms 16 montiert. Eine Greifhand 18 oder ein Bedienwerkzeug (nicht dargestellt) ist an dem distalen Ende des Robotergelenksflansches 17 bereitgestellt. Die Greifhand 18 kann ein Werkstück W basierend auf einem Befehl von einer Robotersteuerung 21 ergreifen und das Werkstück W loslassen, nachdem der Roboter 12 das Werkstück W zu einer gewünschten Stelle bewegt hat.
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Wie in 1 dargestellt, ist ein Personenerfassungsteil 19 in der Nähe des Roboters 12 installiert. Das Personenerfassungsteil 19 erfasst, ob die Person 11 einen kooperativen Bedienraum A betreten hat oder nicht, den die Person 11 und der Roboter 12 gleichzeitig betreten sollen, um zusammen zu arbeiten.
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Das Personenerfassungsteil 19 bildet einen zweidimensionalen Erkennungsraum 20 an einer Grenze zwischen dem kooperativen Bedienraum A und einem äußeren Raum. Alternativ kann das Personenerfassungszeichen 19 einen dreidimensionalen Erkennungsraum (nicht dargestellt) bilden, der den kooperativen Bedienraum A enthält. Der zweidimensionale oder dreidimensionale Erkennungsraum kann unter Verwendung von beispielsweise dem Erkennungsbereich eines fotoelektrischen Sensors oder dem Überwachungsbereich einer Sicherheitskamera gebildet werden. Der Kooperative Bedienraum A umfasst vorzugsweise mindestens einen Bereich, der von dem physikalisch beweglichen Bereich von Komponenten des Roboters 12 bestimmt wird, beispielsweise dem drehbaren Bereich eines Gliedes, das den Roboterarm 16 darstellt.
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Außerdem ist der Roboter 12 mit der Robotersteuerung 21 verbunden. Der Kraftsensor 14 und das Personenerfassungsteil 19 sind ebenfalls mit der Robotersteuerung 21 verbunden.
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Die Robotersteuerung 21 ist ein digitaler Computer, der den Betrieb des Roboters 12 steuert. Insbesondere betätigt die Robotersteuerung 21 den Roboterarm 16 durch Bereitstellen eines vorgegebenen Betriebsbefehls (z. B. einen Drehmomentbefehl, einen Geschwindigkeitsbefehl oder einem Positionsbefehl) für einen Servomotor, der jede Achse des Roboters 12 antreibt.
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Ausführungsformen des Produktionssystems 10 werden unten beschrieben, das der Person 11 und dem Roboter 12 erlaubt, in dem kooperativen Bedienraum A zusammenzuarbeiten.
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2 ist ein Funktionsblockschaltbild, das ein Produktionssystem 10A gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst das Produktionssystem 10A der ersten Ausführungsform ein Personenerfassungsteil 19, eine Kooperationsmodus-Befehlseinheit 22, eine Geschwindigkeitsüberprüfung-Unterbrechungseinheit 23, eine Kontaktstopp-Unterbrechungseinheit 24, ein Geschwindigkeitserfassung Teil 25, eine Referenzgeschwindigkeit-Speichereinheit 26, eine Geschwindigkeit Vergleichseinheit 27, ein äußeres Krafterfassungsteil 28, eine Referenzkraft-Speichereinheit 29, eine äußere Kraft-Vergleichseinheit 30, einen Motor 31, eine Motorstromversorgung 32, eine Leistungsabfall Einheit 33, einen sehr Vorverstärker 34, eine Betriebsbefehlseinheit 35 und dergleichen. Mit Bezug auf 2 werden unten die Funktionen der Teile erläutert.
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Wie oben beschrieben, weist das Personenerfassungsteil 19 die Funktion des Erkennens auf, ob die Person 11 den kooperativen Bedienraum A betreten hat oder nicht (1).
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Die Kooperation Modus-Befehlseinheit 22 stellt dem Roboter 12 einen Befehl zum Starten des Kooperationsmodus bereit, d. h. einen Betriebsmodus des Roboters 12, der mit der Person 11 zusammenarbeitet. Dieser Befehl umfasst mindestens Parameter, wie beispielsweise eine Referenzgeschwindigkeit, die in der Geschwindigkeit Vergleichseinheit 27 verwendet wird, und eine Referenzkraft, die in der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 verwendet wird.
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Die Referenzgeschwindigkeit wird in die Referenzgeschwindigkeits-Speichereinheit 26 durch die Geschwindigkeitsüberprüfung-Unterbrechungseinheit 23 eingegeben und wird darin gespeichert. Die Referenzkraft wird in die Referenzkraft-Speichereinheit 29 durch die Kontaktstopp-Unterbrechungseinheit 24 eingegeben und wird darin gespeichert. Die Speichereinheiten 26 und 29 sind beispielsweise eine Speichervorrichtung, wie beispielsweise Random Access Memory (RAM) oder eine magnetische Speichervorrichtung, wie beispielsweise eine Festplatte.
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Die Geschwindigkeits-Vergleichseinheit 27 weist die Funktion des Vergleichens einer vorgegebenen Referenzgeschwindigkeit, die in der Referenzgeschwindigkeit-Speichereinheit 26 gespeichert ist, mit der aktuellen Geschwindigkeit des Roboters 12 und des Aktivierens der Stromunterbrechungseinheit 33, die später erläutert wird, wenn die aktuelle Geschwindigkeit des Roboters 12 die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit überschreitet, auf. Die aktuelle Geschwindigkeit des Roboters 12 wird von dem Geschwindigkeitserfassungsteils 25 erhalten, das die Drehgeschwindigkeit des Motors 31 zum Antreiben des Roboters 12 erfasst. Das Geschwindigkeitserfassungsteil 25 kann beispielsweise ein Impulsgeber sein.
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Die Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 weist die Funktion des Vergleichens einer vorgegebenen Referenzkraft, die in der Referenzkraft-Speichereinheit 29 gespeichert ist, mit einer an den Roboter 12 angelegten aktuellen Kraft und des Aktivierens der Stromunterbrechungseinheit 33, die später erläutert wird, wenn die aktuelle äußere Kraft des Roboters 12 die vorgegebene Referenzkraft überschreitet, auf. Die aktuelle äußere Kraft des Roboters 12 wird durch das Erfassungsteil für äußere Kraft 28 erhalten. Das Erfassungsteil für äußere Kraft 28 ist eine Erfassungsvorrichtung für äußere Kraft, wie beispielsweise der Kraftsensor 14, der an dem Robotersockel 15 angebracht ist, oder ein Gelenk des Roboterarms 16, wie in 1 dargestellt.
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Der Motor 31 zum Antreiben des Roboters 12 ist ein Servomotor. Die Betriebsbefehlseinheit 35 gibt ein Befehlssignal (Betriebsbefehl) zum Betreiben des Roboters 12 gemäß einem Roboterbetriebsprogramm, das vorab erstellt wird, an den Servoverstärker 34 aus. Das Roboterbetriebsprogramm ist in der in 1 dargestellten Robotersteuerung 21 gespeichert.
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Der Servoverstärker 34 empfängt das Befehlssignal, das von der Betriebsbefehlseinheit 35 ausgegeben wird.
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Der Servoverstärker 34 weist die Funktion des Steuerns des Motors 31 auf, sodass das Befehlssignal mit einem Ausgabesignal von einem Impulsgeber (nicht dargestellt) übereinstimmt, der die Drehposition der Drehachse des Motors 31 erfasst. Der Impulsgeber wird auch vorzugsweise als Geschwindigkeitserfassungsteil 25 verwendet.
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Die Motorstromversorgung 32 ist eine Stromversorgung, die dem Servoverstärker 34 elektrische Strom (Strom) zum Betreiben des Motors 31 zuführt.
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Die Stromunterbrechungseinheit 33 weist die Funktion des Abschaltens von Strom zum Motor 31 auf, um den Roboter 12 zu stoppen.
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Die Stromunterbrechungseinheit 33 wird aktiviert, um den Strom des Motors 31 mindestens einmal zu unterbrechen, wenn die aktuelle Geschwindigkeit des Roboters 12 die Referenzgeschwindigkeit in einem Geschwindigkeitsvergleich durch die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 überschreitet und wenn die aktuelle äußere Kraft des Roboters 12 die Referenzkraft in einem Vergleich äußerer Kraft durch die Vergleichseinheit äußerer Kraft 30 überschreitet.
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Die Referenzgeschwindigkeit ist vorzugsweise der Maximalwert einer Roboterbetriebsgeschwindigkeit, bei der die Person 11 nicht verletzt wird, wenn der Roboter 12 mit der Person 11 kollidiert.
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Standards über Kooperationsroboter (ISO 10218-1) legen beispielsweise die Maximalgeschwindigkeit eines Roboters in dem kooperativen Betriebsraum auf 250 mm/s fest. Daher kann die Referenzgeschwindigkeit auf 250 mm/s eingestellt werden. Die Referenzgeschwindigkeit kann natürlich niedriger als 250 mm/s eingestellt werden.
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Die Referenzkraft ist vorzugsweise der Maximalwert einer Kontaktkraft, welche die Person 11 nicht verletzt, wenn der Roboter 12 mit der Person 11 kollidiert. Die Referenzgeschwindigkeit und die Referenzkraft sind ebenfalls in den folgenden Ausführungsformen definiert.
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Die Geschwindigkeitsüberprüfungs-Unterbrechungseinheit 23 weist die Funktion des Unterbrechens des Geschwindigkeitsvergleichs in der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 auf, während das Personenerfassungsteil 19 die Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A erfasst. Die Geschwindigkeitsüberprüfungs-Unterbrechungseinheit 23 deaktiviert insbesondere die Funktion der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27, um die Stromunterbrechungseinheit 33 zu deaktivieren, während die Person 11 sich nicht in dem kooperativen Betriebsraum A befindet. Erfasst das Personenerfassungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A, aktiviert die Geschwindigkeitsüberprüfungs-Unterbrechung einer 23 die Funktion der Geschwindigkeit Vergleichseinheit 27.
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Die Kontaktstopp-Unterbrechungseinheit 24 weist die Funktion des Unterbrechens des äußeren Kraftvergleichs in der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 auf, während das Personenerfassung Teil 19 die Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A erfasst. Die Kontaktstopp-Unterbrechungseinheit 24 deaktiviert insbesondere die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30, um die Stromunterbrechungseinheit 33 zu deaktivieren, während die Person 11 sich nicht in dem kooperativen Betriebsraum A befindet. Erfasst das Personenerfassungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A, aktiviert die Kontaktstopp-Unterbrechungseinheit 24 die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30.
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Ferner umfasst die Robotersteuerung 21 in 1 die Kooperationsmodus-Befehlseinheit 22, die Geschwindigkeitsüberprüfungs-Unterbrechungseinheit 23, die Kontaktstopp-Unterbrechungseinheit 24, die Referenzgeschwindigkeits-Speichereinheit 26, die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27, die Referenzkraft-Speichereinheit 29, die Vergleichseinheit für äußere Kraft 30, den Motor 31, die Motorstromversorgung 32, die Stromunterbrechungseinheit 33, den Servoverstärker 34 und die Betriebsbefehlseinheit 35. Außerdem umfasst der Roboter 12 in 1 das Geschwindigkeitserfassungsteil 25, das Erfassungsteil für äußere Kraft 28 und den Motor 31. Diese Konfiguration ähnelt derjenigen der folgenden Ausführungsformen.
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Das Produktionssystem 10A der ersten Ausführungsform erzielt die folgende Aktion und Wirkung.
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In 2 gibt die Betriebsbefehlseinheit 35 den Betriebsbefehl an den Servoverstärker 34 gemäß dem Roboterbetriebsprogramm aus, sodass der Servoverstärker 34 den Motor 31 steuern kann. Auf diese Weise arbeiten der Roboterarm 16 des Roboters 12 und die Greifhand 18 gemäß dem Betriebsbefehl.
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Wenn das Personenerfassungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst, während der Roboter 12 in dem kooperativen Betriebsraum A arbeitet, aktiviert die Geschwindigkeitsüberprüfungs-Unterbrechungseinheit 23 die Funktion der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 und die Kontaktstopp-Unterbrechungseinheit 24 aktiviert die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30. In dieser Phase, wenn das Geschwindigkeitserfassungsteil 25 erfasst, dass die Geschwindigkeit des Roboters 12 die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit überschreitet, wird die Stromunterbrechungseinheit 33 aktiviert, um den elektrischen Strom für den Motor 31 zu unterbrechen, sodass dadurch der Betrieb des Roboters 12 gestoppt wird. Auch wenn das Erfassungsteil für äußere Kraft 28 erfasst, dass eine an den Roboter 12 angelegte äußere Kraft die vorgegebene Referenzkraft überschreitet, wird die Stromunterbrechungseinheit 33 aktiviert, um den elektrischen Strom für den Motor 31 zu unterbrechen, sodass dadurch der Betrieb des Roboters 12 gestoppt wird.
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Insbesondere wird bei Anwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A der Betrieb des Roboters 12 gestoppt, wenn wegen der Person 11, die mit dem Roboter 12 in Kontakt gelangt, die Geschwindigkeit des Roboters 12 die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit überschreitet oder eine äußere Kraft des Roboters 12 die vorgegebene Referenzkraft überschreitet. Dies kann die Sicherheit der Person 11 gewährleisten, die in Kooperation mit dem Roboter 12 in dem kooperativen Betriebsraum A arbeitet.
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Wenn das Personenerfassungsteil 19 die Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A erfasst, deaktiviert die Geschwindigkeitsüberprüfungs-Unterbrechungseinheit 23 die Funktion der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 und die Kontaktstopp-Unterbrechungseinheit 24 deaktiviert die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30. In dieser Phase, auch wenn die Geschwindigkeit des Roboters 12, die von dem Geschwindigkeitserfassungsteil 25 erfasst wird, die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit überschreitet oder die äußere Kraft des Roboters 12, die von dem Erfassungsteil für äußere Kraft 28 erfasst wird, die vorgegebene Referenzkraft überschreitet, wird die Stromunterbrechungseinheit 33 nicht aktiviert und daher wird der Betrieb des Roboters 12 nicht gestoppt.
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Entsprechend kann bei Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A der Roboter 12 bei einer höheren Geschwindigkeit als der vorgegebenen Referenzgeschwindigkeit betrieben werden. Ferner wird, auch wenn eine Kraft, die von dem Roboter 12 erzeugt wird, die vorgegebene Referenzkraft überschreitet, wenn der Roboter 12 bei hoher Geschwindigkeit betrieben wird, der Betrieb des Roboters 12 nicht gestoppt.
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Insbesondere kann, wenn der Roboter 12 bei der hohen Geschwindigkeit betrieben wird, eine Kraft, die von dem Roboter 12 erzeugt wird, beispielsweise eine Biegebelastung, eine Torsionsbelastung und dergleichen, von dem Erfassungsteil für äußere Kraft 28 als äußere Kraft des Roboters 12 erfasst werden. In diesem Fall, wenn die Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 ermittelt, dass eine von dem Roboter 12 erzeugte Kraft die vorgegebene Referenzkraft überschreitet, wird die Stromunterbrechungseinheit 33 aktiviert, um den Roboter 12 auch in Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A zu stoppen. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 bei Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A deaktiviert.
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Somit tritt das vorgenannte Problem nicht auf. Da der Roboter 12 angewiesen werden kann, bei Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A bei hoher Geschwindigkeit zu arbeiten, können die Betriebsperson und der Roboter eine kooperative Arbeit mit einer höheren Effizienz ausführen.
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Ein Produktionssystem 10B gemäß einer zweiten Ausführungsform wird unten beschrieben. Unterschiede zu der ersten Ausführungsform werden im Wesentlichen in der folgenden Erläuterung erörtert.
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Die gleichen Bestandteile wie diejenigen der ersten Ausführungsform werden durch die gleichen Referenzsymbole angegeben und die Erläuterung dafür wird weggelassen.
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3 ist ein Funktionsblockschaltbild, welches das Produktionssystem 10B gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
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Wie in 3 dargestellt, umfasst das Produktionssystem 10B der zweiten Ausführungsform ferner zusätzlich zu der Konfiguration des Produktionssystems 10A (2) der ersten Ausführungsform eine Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 36 und eine Befehlsgeschwindigkeitsregelungs-Unterbrechungseinheit 37.
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Die Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 36 in 3 weist die Funktion des Regelns aller Befehlsgeschwindigkeiten, die in dem Betriebsbefehl enthalten sind, der von der Betriebsbefehlseinheit 35 an den Servoverstärker 34 ausgegeben wird, auf eine vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger auf. Bei dieser Regelung werden alle Befehlsgeschwindigkeiten, die in dem Betriebsbefehl von der Betriebsbefehlseinheit 35 enthalten sind, auf eine konstante Geschwindigkeit gesenkt. Anders gesagt senkt die Betriebsgeschwindigkeitsregelungseinheit 36 einheitlich alle Betriebsgeschwindigkeiten, die an den Roboter 12 angewiesen sind, sodass die Betriebsgeschwindigkeiten gleich oder geringer als die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung sind.
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Die Befehlsgeschwindigkeitsregelungs-Unterbrechungseinheit 37 in 3 weist die Funktion des Unterbrechens der Befehlsgeschwindigkeitsregelung in der Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 36 auf, während das Personenerfassungsteil 19 die Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A erfasst. Anders gesagt deaktiviert die Befehlsgeschwindigkeitsregelungs-Unterbrechungseinheit 37 die Funktion der Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 36 bei Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A. Wenn das Personenerfassungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst, deaktiviert die Befehlsgeschwindigkeitsregelungs-Unterbrechungseinheit 37 die Funktion der Befehlsgeschwindigkeits-Regelungseinheit 36.
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Die Geschwindigkeitsbegrenzung ist vorzugsweise der Maximalwert einer Roboterbetriebsgeschwindigkeit, bei der die Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 die Stromunterbrechungseinheit 33 inaktiv hält. Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, wenn die Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 ermittelt, dass eine von dem Roboter 12 erzeugte Kraft eine vorgegebene Referenzkraft bei einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Roboters 12 überschreitet, wird der Betrieb des Roboters 12 gestoppt. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit des Roboters 12 als Geschwindigkeitsbegrenzung ausgewählt, um keine derartigen Umstände zu verursachen. Die Geschwindigkeitsbegrenzung ist in nachfolgenden Ausführungsformen auf ähnliche Weise definiert.
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Der Wert der Geschwindigkeitsbegrenzung ist in einem Befehl von der Kooperationsmodus-Befehlseinheit 22 enthalten. Der Wert wird beim Start eines Kooperationsmodus von der Kooperationsmodus-Befehlseinheit 22 über die Befehlsgeschwindigkeitsregelung-Unterbrechungseinheit 37 in die Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 36 eingegeben.
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Die Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 36 und die Befehlsgeschwindigkeitsregelung-Unterbrechungseinheit 37 sind in der Robotersteuerung 21, die in 1 dargestellt ist, enthalten.
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Zusätzlich zu der Aktion und der Wirkung der ersten Ausführungsform erreicht die das Produktionssystem 10B aus der zweiten Ausführungsform die folgende Aktion und Wirkung.
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Der Betriebsbefehl, der von der Betriebsbefehlseinheit 35 ausgegeben wird, umfasst die Befehlsgeschwindigkeit des Roboters 12 und wird in einem Roboterbetriebsprogramm beschrieben, das in der Robotersteuerung 21 gespeichert ist. Wird das Roboterbetriebsprogramm derart beschrieben, dass der Roboter 12 bei Anwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A bei geringer Geschwindigkeit betrieben und wird der Roboter 12 bei Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A bei hoher Geschwindigkeit betrieben, wird das Programm kompliziert und daher ist eine lange Zeit zur Bestätigung des Programms erforderlich.
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Um dieses Problem zu vermeiden, umfasst die Robotersteuerung 21 der zweiten Ausführungsform die Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 36, die bei einer konstanten Geschwindigkeit alle Befehlsgeschwindigkeiten, die in dem Betriebsbefehl von der Betriebsbefehlseinheit 35 enthalten sind, senkt, um die Befehlsgeschwindigkeiten auf die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger zu regulieren. Außerdem wird die Funktion der Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 36 in Anwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A aktiviert und wird in Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A deaktiviert.
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Durch Annahme der oben genannten Konfiguration kann die Robotersteuerung 21 der vorliegenden Ausführungsform, auch wenn ein Programm nur für Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Roboters 12 beschrieben wird, den Roboter 12 bei geringer Geschwindigkeit betreiben, wenn die Person 11 den kooperativen Betriebsraum A betritt. Ferner kann das Roboterbetriebsprogramm vereinfacht werden.
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Ein Produktionssystem 10C gemäß einer dritten Ausführungsform wird unten beschrieben. Unterschiede zu der ersten Ausführungsform werden im Wesentlichen in der folgenden Erläuterung erörtert. Die gleichen Bestandteile wie diejenigen der ersten Ausführungsform werden durch die gleichen Referenzsymbole angegeben und die Erläuterung dafür wird weggelassen.
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4 ist ein Funktionsblockschaltbild, welches das Produktionssystem 10C gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
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Wie in 4 gezeigt, umfasst das Produktionssystem 10C der dritten Ausführungsform zusätzlich zu der Konfiguration in dem Produktionssystem 10A (2) der ersten Ausführungsform ferner eine zweite Geschwindigkeitsvergleichseinheit 38, eine Geschwindigkeitsbegrenzungs-Speichereinheit 39, eine Befehlsgeschwindigkeits-Regelungseinheit 40 und eine Befehlsgeschwindigkeitsregelungs-Unterbrechungseinheit 41.
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Die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 38 in 4 weist die Funktion des Vergleichens der Geschwindigkeit des Roboters 12 auf, die aus der Befehlsgeschwindigkeit in dem Betriebsbefehl, der von der Betriebsbefehlseinheit 35 ausgegeben wird (im Folgenden wird die Geschwindigkeit als eine geschätzte Geschwindigkeit bezeichnet), und aus der vorgegebenen Geschwindigkeitsbegrenzung, die in der Geschwindigkeitsbegrenzungs-Speichereinheit 39 gespeichert wird, geschätzt wird. Die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 38 weist die Funktion des Ermittelns auf, ob die geschätzte Geschwindigkeit des Roboters 12 eine vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung überschreitet oder nicht. Eine Berechnungseinheit der geschätzten Geschwindigkeit (nicht dargestellt), die die geschätzte Geschwindigkeit ermittelt, ist vorzugsweise zwischen der Betriebsbefehlseinheit 35 und der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 38 bereitgestellt. Alternativ kann die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 38 die Funktion des Ermittelns der geschätzten Geschwindigkeit aufweisen.
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Die Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 40 weist die Funktion des Regelns von nur einer Befehlsgeschwindigkeit, die von der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 38 als höher als die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung eingeschätzt wird, unter den Befehlsgeschwindigkeiten, die in dem Betriebsbefehl von der Betriebsbefehlseinheit 35 enthalten sind, auf die Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger. Außerdem überträgt die Befehlsgeschwindigkeitsregelung Einheit 40 eine Befehlsgeschwindigkeit an den Servoverstärker 34 ohne Regelung, wenn die Befehlsgeschwindigkeit als nicht höher als die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung unter Geschwindigkeitsbegrenzungen, die in dem Betriebsbefehl von der Betriebsbefehlseinheit enthalten sind, eingeschätzt wird.
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Die Befehlsgeschwindigkeitsregelungs-Unterbrechungseinheit 41 weist die Funktion des Unterbrechens der Befehlsgeschwindigkeitsregelung in der Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 40 auf, während das Personenerfassungsteil 19 die Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A erfasst. Anders gesagt deaktiviert die Befehlsgeschwindigkeitsregelung-Unterbrechungseinheit 41 die Funktion der Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 40, während die der Person 11 sich nicht in dem kooperativen Betriebsraum A befindet. Wenn das Personenerfassungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst, deaktiviert die Befehlsgeschwindigkeitsregelungs-Unterbrechungseinheit 41 die Funktion der Befehlsgeschwindigkeits-Regelungseinheit 40.
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Der Wert der Geschwindigkeitsbegrenzung, der in der Geschwindigkeitsbegrenzungs-Speichereinheit 39 gespeichert ist, ist in dem Befehl von der Kooperationsmodus-Befehlseinheit 22 enthalten und wird am Beginn des Kooperationsmodus an die Geschwindigkeitsbegrenzung-Speicher einer 39 von der Kooperationsmodus-Befehlseinheit 22 über die Befehlsgeschwindigkeitsregelung-Unterbrechungseinheit 41 eingegeben.
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Die die Geschwindigkeitsvergleichseinheit 38, die Geschwindigkeitsbegrenzung-Speicher einer 39, die Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 40 und die Befehlsgeschwindigkeitsregelung-Unterbrechungseinheit 41 sind in der Robotersteuerung 21, die in 1 dargestellt ist, bereitgestellt.
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Zusätzlich zu der Aktion und der Wirkung der ersten Ausführungsform erreicht die das Produktionssystem 10C aus der dritten Ausführungsform die folgende Aktion und Wirkung.
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In dem Produktionssystem 10B der zweiten Ausführungsform werden, wenn der Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst wird, alle Befehlsgeschwindigkeiten, die in dem Betriebsbefehl von der Betriebsbefehlseinheit 35 enthalten sind, auf eine konstante Geschwindigkeit gesenkt. Auch wenn ein Programm nur für Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Roboters 12 als Roboterbetriebsprogramm beschrieben wird, kann der Roboter 12 somit in Gegenwart der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A bei geringer Geschwindigkeit betrieben werden.
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In einem Betriebsprozess, der vorsichtige Bewegungen erfordert, z. B. dem Vorgang zum Ergreifen des Werkstücks W und dergleichen, muss der Roboter 12 jedoch auch bei Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A bei geringer Geschwindigkeit betrieben werden. In diesem Fall, wenn das Programm zum Betreiben des Roboters 12 bei geringer Geschwindigkeit von der Robotersteuerung 21 des Produktionssystems 10B gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird, singt die Befehlsgeschwindigkeit aufgrund des Programms bei einer konstanten Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, wenn der Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst wird. Anders gesagt wird ein Betrieb mit geringer Geschwindigkeit verlangsamt.
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Um dieses Problem zu vermeiden, umfasst die Robotersteuerung 21 der dritten Ausführungsform die Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 40, welche nur eine Befehlsgeschwindigkeit, die von der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 38 als höher als die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung eingeschätzt wird, unter den Befehlsgeschwindigkeiten, die in dem Betriebsbefehl von der Betriebsbefehlseinheit 35 enthalten sind, auf die Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger regelt. Außerdem wird die Funktion der Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 40 in Anwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A aktiviert und wird in Abwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A deaktiviert.
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Wie oben beschrieben, kann die Geschwindigkeit des Roboters 12 in Anwesenheit der Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A nur auf die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger gesenkt werden, wenn der Befehl zum Betreiben des Roboters 12 bei einer höheren Geschwindigkeit als die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung ausgegeben wird. Im Gegensatz dazu wird die Befehlsgeschwindigkeit des Roboters 12 nicht auf eine geringere Geschwindigkeit reguliert, wenn der Befehl zum Betreiben des Roboters 12 bei einer Geschwindigkeit ausgegeben wird, die nicht höher ist als die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung. Entsprechend kann eine unnötige Verlangsamung eines Betriebs bei geringer Geschwindigkeit, z. B. dem Vorgang des Ergreifens des Werkstücks W, vermieden werden.
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Ein Produktionssystem 10D gemäß einer vierten Ausführungsform wird unten beschrieben. Unterschiede zu der zweiten Ausführungsform werden im Wesentlichen in der folgenden Erläuterung erörtert. Die gleichen Bestandteile wie diejenigen der zweiten Ausführungsform werden durch die gleichen Referenzsymbole angegeben und die Erläuterung dafür wird weggelassen.
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5 ist ein Funktionsblockschaltbild, welches das Produktionssystem 10D gemäß der vierten Ausführungsform darstellt.
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Wie in 5 dargestellt, umfasst das Produktionssystem 10D der vierten Ausführungsform ferner zusätzlich zu der Konfiguration des Produktionssystems 10B (3) der zweiten Ausführungsform eine Geschwindigkeitsvergleichs-Verzögerungseinheit 42. Die Geschwindigkeitsvergleichs-Verzögerungseinheit 42 ist in der in 1 dargestellten Robotersteuerung 21 bereitgestellt.
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In dem Produktionssystem 10B (3) der zweiten Ausführungsform ändert die Geschwindigkeitsüberprüfung-Unterbrechungseinheit 23, wenn das Personenerfassungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst, die Funktion der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 von dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand.
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In der vierten Ausführungsform verzögert die Geschwindigkeitsvergleichs-Verzögerungseinheit 42 in 5 den Zeitpunkt, an dem die Funktion der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 aktiviert wird, um eine vorgegebene kurze Zeitdauer (Sekunde) von dem Zeitpunkt an, an dem das Personenerwartungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst.
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Zusätzlich zu der Aktion und der Wirkung der zweiten Ausführungsform erreicht das Produktionssystem 10D aus der vierten Ausführungsform die folgende Aktion und Wirkung.
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Auch wenn die Erfassung des Eintritts der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A die Befehlsgeschwindigkeitsregelung einer 36 aktiviert, um eine Befehlsgeschwindigkeit von der Betriebsbefehlseinheit 35 einer konstanten Geschwindigkeit zu verringern, sinkt die tatsächliche Geschwindigkeit des Roboters 12 nicht schnell. Der Roboter 12 wird nach einer bestimmten Zeitdauer verlangsamt und wenn daher die Geschwindigkeit des Roboters 12 die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit in der bestimmten Zeitdauer überschreitet, aktiviert ein Signal von der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 die Stromunterbrechungseinheit 33, um den Betrieb des Roboters 12 zu stoppen.
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Um dieses Problem zu vermeiden, wird in der Robotersteuerung 21 der vierten Ausführungsform die Geschwindigkeitsvergleichs-Verzögerungseinheit 42 in der vorhergehenden Stufe der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 bereitgestellt. Durch das übernehmen dieser Konfiguration wird die Funktion der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 nach Ablauf der bestimmten Zeitdauer ab dem Zeitpunkt aktiviert, wenn der Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A von dem Personenerfassungsteil 19 erfasst wird. Entsprechend kann verhindert werden, dass der Roboter 12 vor der Beendigung der Verlangsamung unnötig gestoppt wird.
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Als nächstes wird unten ein Produktionssystem 10e gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. Unterschiede zu der dritten Ausführungsform werden im Wesentlichen in der folgenden Erläuterung erörtert. Die gleichen Bestandteile wie diejenigen der dritten Ausführungsform werden durch die gleichen Referenzsymbole angegeben und die Erläuterung dafür wird weggelassen.
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6 ist ein Funktionsblockschaltbild, welches das Produktionssystem 10E gemäß der fünften Ausführungsform darstellt.
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Wie in 6 dargestellt, umfasst das Produktionssystem 10E der fünften Ausführungsform ferner zusätzlich zu der Konfiguration des Produktionssystems 10C (4) der dritten Ausführungsform eine Geschwindigkeitsvergleichs-Verzögerungseinheit 42. Diese Geschwindigkeitsvergleichs-Verzögerungseinheit 42 ist in der in 1 dargestellten Robotersteuerung 21 bereitgestellt.
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In dem Produktionssystem 10C (4) der dritten Ausführungsform ändert die Geschwindigkeitsüberprüfung-Unterbrechungseinheit 23, wenn das Personenerfassungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst, ebenfalls die Funktion der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 von dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand.
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In der fünften Ausführungsform verzögert die Geschwindigkeitsvergleichs-Verzögerungseinheit 42 in 6 den Zeitpunkt, an dem die Funktion der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 aktiviert wird, um eine vorgegebene kurze Zeitdauer (Sekunde) von dem Zeitpunkt an, an dem das Personenerwartungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst.
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Zusätzlich zu der Aktion und der Wirkung der dritten Ausführungsform erreicht das Produktionssystem 10E der fünften Ausführungsform die gleiche Aktion und Wirkung wie die vierte Ausführungsform.
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Auch wenn die Erfassung des Eintritts der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A die Befehlsgeschwindigkeitsregelung Einheit 40 aktiviert, um die Befehlsgeschwindigkeit des Roboters 12 auf die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger zu dem Zeitpunkt zu senken, wenn der Befehl zum Betreiben des Roboters bei einer höheren Geschwindigkeit als die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung ausgegeben wird, sinkt die tatsächliche Geschwindigkeit des Roboters 12 nicht schnell. Der Roboter 12 wird nach einer bestimmten Zeitdauer verlangsamt und wenn daher die Geschwindigkeit des Roboters 12 die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit in der bestimmten Zeitdauer überschreitet, aktiviert ein Signal von der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 die Stromunterbrechungseinheit 33, um den Betrieb des Roboters 12 zu stoppen.
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Um dieses Problem zu vermeiden, wird in der Robotersteuerung 21 der fünften Ausführungsform die Geschwindigkeitsvergleichs-Verzögerungseinheit 42 in der vorhergehenden Stufe der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 auf die gleiche Weise wie bei der vierten Ausführungsform bereitgestellt. Auf diese Weise wird die Funktion der Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27 nach Ablauf der bestimmten Zeitdauer ab dem Zeitpunkt aktiviert, wenn die Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A von dem Personenerfassungsteil 19 erfasst wird. Entsprechend kann verhindert werden, dass der Roboter 12 vor der Beendigung der Verlangsamung unnötig gestoppt wird.
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Als nächstes wird unten ein Produktionssystem 10F gemäß einer sechsten Ausführungsform beschrieben. Unterschiede zu der zweiten Ausführungsform werden im Wesentlichen in der folgenden Erläuterung erörtert. Die gleichen Bestandteile wie diejenigen der zweiten Ausführungsform werden durch die gleichen Referenzsymbole angegeben und die Erläuterung dafür wird weggelassen.
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7 ist ein Funktionsblockschaltbild, welches das Produktionssystem 10F gemäß der sechsten Ausführungsform darstellt.
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Wie in 7 dargestellt, umfasst das Produktionssystem 10F der sechsten Ausführungsform ferner zusätzlich zu der Konfiguration des Produktionssystems 10B (3) der zweiten Ausführungsform eine äußere Kraftvergleichs-Verzögerungseinheit 43. Die Vergleichsverzögerungseinheit für äußere Kraft 43 ist in der in 1 dargestellten Robotersteuerung 21 bereitgestellt.
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In dem Produktionssystem 10B (3) der zweiten Ausführungsform ändert die Kontaktstopp-Unterbrechungseinheit 24, wenn das Personenerfassungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst, die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 von dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand.
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In der sechsten Ausführungsform verzögert die Vergleichsverzögerungseinheit für äußere Kraft 43 in 7 den Zeitpunkt, an dem die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 aktiviert wird, um eine vorgegebene kurze Zeitdauer (Sekunde) von dem Zeitpunkt an, an dem das Personenerfassungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst. Das Produktionssystem 10F der sechsten Ausführungsform kann außerdem die Geschwindigkeitsvergleichs-Verzögerungseinheit 42 umfassen, die oben beschrieben wird.
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Zusätzlich zu der Aktion und der Wirkung der zweiten Ausführungsform erreicht das Produktionssystem 10F der sechsten Ausführungsform die folgende Aktion und Wirkung.
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Auch wenn die Erfassung des Eintritts der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A die Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 36 aktiviert, um eine Befehlsgeschwindigkeit von der Betriebsbefehlseinheit 35 bei einer konstanten Geschwindigkeit zu verringern, sinkt die tatsächliche Geschwindigkeit des Roboters 12 nicht schnell. Der Roboter 12 wird nach einer bestimmten Zeitdauer langsamer. Das Erfassungsteil für äußere Kraft 28 erfasst die Kraft, die von dem Roboter 12 in der bestimmten Zeitdauer erzeugt wird. Wenn diese Kraft eine vorgegebene Referenzkraft überschreitet, aktiviert ein Signal von der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 die Stromunterbrechungseinheit 33, um den Betrieb des Roboters 12 zu stoppen.
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Um dieses Problem zu vermeiden, wird in der Robotersteuerung 21 der sechsten Ausführungsform die Vergleichsverzögerungseinheit für äußere Kraft 43 in der vorhergehenden Stufe der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 bereitgestellt. Auf diese Weise wird die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 nach Ablauf der bestimmten Zeitdauer ab dem Zeitpunkt aktiviert, wenn die Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A von dem Personenerfassungsteil 19 erfasst wird. Entsprechend kann verhindert werden, dass der Roboter 12 vor Beendigung der Verlangsamung unnötig gestoppt wird.
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Als nächstes wird unten ein Produktionssystem 10G gemäß einer siebten Ausführungsform beschrieben. Unterschiede zu der dritten Ausführungsform werden im Wesentlichen in der folgenden Erläuterung erörtert. Die gleichen Bestandteile wie diejenigen der dritten Ausführungsform werden durch die gleichen Referenzsymbole angegeben und die Erläuterung dafür wird weggelassen.
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8 ist ein Funktionsblockschaltbild, welches das Produktionssystem 10G gemäß der siebten Ausführungsform darstellt.
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Wie in 8 dargestellt, umfasst das Produktionssystem 10G der siebten Ausführungsform ferner zusätzlich zu der Konfiguration des Produktionssystems 10C (4) der dritten Ausführungsform, die oben beschrieben wird, eine Vergleichsverzögerungseinheit für äußere Kraft 43. Die Vergleichsverzögerungseinheit für äußere Kraft 43 ist in der in 1 dargestellten Robotersteuerung 21 bereitgestellt.
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In dem Produktionssystem 10C (4) der dritten Ausführungsform ändert die Kontaktstopp-Unterbrechungseinheit 24, wenn das Personenerfassungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst, die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 von dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand.
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In der siebten Ausführungsform verzögert die Vergleichsverzögerungseinheit für äußere Kraft 43 in 8 den Zeitpunkt, an dem die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 aktiviert wird, um eine vorgegebene kurze Zeitdauer (Sekunde) von dem Zeitpunkt an, an dem das Personenerfassungsteil 19 den Eintritt der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A erfasst. Das Produktionssystem 10G der siebten Ausführungsform kann außerdem die Geschwindigkeitsvergleichs-Verzögerungseinheit 42 umfassen, die oben beschrieben wird.
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Zusätzlich zu der Aktion und der Wirkung der dritten Ausführungsform erreicht das Produktionssystem 10G der siebten sechste die gleiche Aktion und Wirkung wie die vierte Ausführungsform.
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Auch wenn die Erfassung des Eintritts der Person 11 in den kooperativen Betriebsraum A die Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 40 aktiviert, um die Befehlsgeschwindigkeit des Roboters 12 auf eine vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger zu senken, wenn ein Befehl zum Betreiben des Roboters bei einer höheren Geschwindigkeit als der vorgegebenen Geschwindigkeitsbegrenzung ausgegeben wird, sinkt die tatsächliche Geschwindigkeit des Roboters 12 nicht schnell. Der Roboter 12 wird nach einer bestimmten Zeitdauer langsamer. Wird eine von dem Roboter 12 erzeugte Kraft von dem Erfassungsteil für äußere Kraft 28 in der bestimmten Zeitdauer erfasst und überschreitet sie die vorgegebene Referenzkraft, aktiviert das Signal von der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 die Stromunterbrechungseinheit 33, um den Betrieb des Roboters 12 zu stoppen.
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Um dieses Problem zu vermeiden, wird in der Robotersteuerung 21 der siebten Ausführungsform die Vergleichsverzögerungseinheit für äußere Kraft 43 in der vorhergehenden Stufe der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 auf die gleiche Weise wie bei der sechsten Ausführungsform, die unten beschrieben wird, bereitgestellt. Durch das Übernehmen dieser Konfiguration wird die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer ab dem Zeitpunkt aktiviert, an dem die Person 11 in dem kooperativen Betriebsraum A von dem Personenerfassungsteil 19 erfasst wird. Entsprechend kann verhindert werden, dass der Roboter 12 vor der Beendigung der Verlangsamung unnötig gestoppt wird.
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Die Robotersteuerung 21 in den Ausführungsformen kann von einem Computersystem gebildet sein, das eine Speichereinheit, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und eine Kommunikationseinheit umfasst, die über einen Bus miteinander verbunden sind. Die Speichereinheit ist beispielsweise ein Nur-Lese-Speicher (ROM) oder ein Random Access Memory (RAM). Programme, die im ROM gespeichert sind, können von der CPU ausgeführt werden, um die Funktionen und Abläufe der Geschwindigkeitsüberprüfungs-Unterbrechungseinheit 23, der Kontaktstopp-Unterbrechungseinheit 24, der ersten Geschwindigkeitsvergleichseinheit 27, der ersten Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 36, der ersten Befehlsgeschwindigkeitsregelungs-Unterbrechungseinheit 37, der zweiten Geschwindigkeitsvergleichseinheit 38, der zweiten Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit 40, der zweiten Befehlsgeschwindigkeitsregelungs-Unterbrechungseinheit 41, der Vergleichseinheit für äußere Kraft 30 und dergleichen, die in der Robotersteuerung 21 enthalten sind, zu erhalten.
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Die vorliegende Erfindung wird gemäß den üblichen Ausführungsformen beschrieben. Ein Fachmann könnte verstehen, dass die Ausführungsformen verändert werden können und verschiedene andere Veränderungen, Auslassungen und Hinzufügungen erfolgen können, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.
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Aspekte und Wirkungen der vorliegenden Offenbarung
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Ein Produktionssystem des ersten Aspekts umfasst einen Roboter, eine Steuerung, die den Roboter steuert, ein Personenerfassungsteil, das erfasst, ob eine Bedienperson einen kooperativen Betriebsraum betreten hat, den der Roboter und die Bedienperson gleichzeitig betreten sollen, um zusammenzuarbeiten, ein Geschwindigkeitserfassungsteil, das die Geschwindigkeit des Roboters erfasst, und ein Erfassungsteil für äußere Kraft, das eine an den Roboter angelegte äußere Kraft erfasst,
die Steuerung umfassend:
eine Stromunterbrechungseinheit, welche den dem Roboter zugeführten Strom abschaltet;
eine Referenzgeschwindigkeits-Speichereinheit, die eine vorgegebene Referenzgeschwindigkeit speichert;
eine Referenzkraft-Speichereinheit, die eine vorgegebene Referenzkraft speichert;
eine erste Geschwindigkeitsvergleichseinheit, die die aktuelle Geschwindigkeit des Roboters und die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit, die in der Referenzgeschwindigkeits-Speichereinheit gespeichert ist, vergleicht, wobei die aktuelle Geschwindigkeit von dem Geschwindigkeitserfassungsteil erfasst wird, wobei die erste Geschwindigkeitsvergleichseinheit die Funktion des Aktivierens der Stromunterbrechungseinheit aufweist, um einen Betrieb des Roboters zu stoppen, wenn die aktuelle Geschwindigkeit die vorgegebene Referenzgeschwindigkeit überschreitet; und
eine Vergleichseinheit für äußere Kraft, welche die an den Roboter angelegte aktuelle äußere Kraft und die vorgegebene Referenzkraft, die in der Referenzkraft-Speichereinheit gespeichert ist, vergleicht, wobei die aktuelle äußere Kraft von dem Erfassungsteil für äußere Kraft erfasst wird, wobei die Vergleichseinheit für äußere Kraft die Funktion des Aktivierens der Stromunterbrechungseinheit aufweist, um den Betrieb des Roboters zu stoppen, wenn die aktuelle Kraft die vorgegebene Referenzkraft überschreitet,
wobei die Steuerung konfiguriert ist, um die Funktionen der ersten Geschwindigkeitsvergleichseinheit und der Vergleichseinheit für äußere Kraft zu deaktivieren, während das Personenerfassungsteil die Abwesenheit der Bedienperson in dem kooperativen Betriebsraum erfasst.
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Mit Bezug auf den zweiten Aspekt umfasst in dem Produktionssystem des ersten Aspekts
die Steuerung ferner:
eine Betriebsbefehlseinheit, die dem Roboter einen Betriebsbefehl bereitstellt; und
eine Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit, die die Funktion aufweist, bei einer konstanten Geschwindigkeit alle Befehlsgeschwindigkeiten, die in dem Betriebsbefehl enthalten sind, zu verringern, um die Befehlsgeschwindigkeiten auf eine vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger zu regeln,
wobei die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung ein Maximalwert einer Roboterbetriebsgeschwindigkeit ist, bei der die Vergleichseinheit für äußere Kraft die Stromunterbrechungseinheit nicht aktiviert und
die Steuerung konfiguriert ist, um die Funktionen der Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit zu deaktivieren, während das Personenerfassungsteil die Abwesenheit der Bedienperson in dem kooperativen Betriebsraum erfasst.
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Mit Bezug auf den dritten Aspekt umfasst in dem Produktionssystem des ersten Aspekts
die Steuerung ferner:
eine Betriebsbefehlseinheit, die dem Roboter einen Betriebsbefehl bereitstellt;
eine Geschwindigkeitsbegrenzungs-Speichereinheit, die eine vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung speichert;
eine zweite Geschwindigkeitsvergleichseinheit, die die Funktion des Ermittelns aufweist, ob die geschätzte Geschwindigkeit des Roboters höher als die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung ist oder nicht, durch Vergleichen der geschätzten Geschwindigkeit und der vorgegebenen Geschwindigkeitsbegrenzung, die in der Geschwindigkeitsbegrenzungsspeichereinheit gespeichert ist, wobei die geschätzte Geschwindigkeit aus einer Befehlsgeschwindigkeit, die in dem Betriebsbefehl enthalten ist, geschätzt wird; und
eine Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit, welche die Funktion des Regelns von nur einer Befehlsgeschwindigkeit, die von der zweiten Geschwindigkeitsvergleichseinheit unter den Befehlsgeschwindigkeiten, die in dem Betriebsbefehl enthalten sind, als höher als die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung eingeschätzt wird, auf die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger aufweist,
die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung ein Maximalwert einer Roboterbetriebsgeschwindigkeit ist, bei der die Vergleichseinheit für äußere Kraft die Stromunterbrechungseinheit nicht aktiviert, und
die Steuerung konfiguriert ist, um die Funktionen der Befehlsgeschwindigkeitsregelungseinheit zu deaktivieren, während das Personenerfassungsteil die Abwesenheit der Bedienperson in dem kooperativen Betriebsraum erfasst.
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Mit Bezug auf den vierten Aspekt umfasst in dem Produktionssystem des zweiten Aspekts oder des dritten Aspekts
die Steuerung ferner:
eine Geschwindigkeitsvergleichs-Verzögerungseinheit, welche die Funktion des Verzögerns des Zeitpunkts, an dem die Funktion der ersten Geschwindigkeitsvergleichseinheit aktiviert wird, um eine vorgegebene Zeitdauer von dem Zeitpunkt an, an dem das Personenerfassungsteil den Eintritt der Bedienperson in den kooperativen Betriebsraum erfasst, aufweist.
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Mit Bezug auf den fünften Aspekt umfasst in dem Produktionssystem des zweiten Aspekts bis zum vierten Aspekt
die Steuerung ferner:
eine Vergleichsverzögerungseinheit für äußere Kraft, welche die Funktion des Verzögerns des Zeitpunkts, an dem die Funktion der äußeren Kraftvergleichseinheit aktiviert wird, um eine vorgegebene Zeit von dem Zeitpunkt an, an dem das Personenerfassungsteil den Eintritt der Bedienperson in den kooperativen Betriebsraum erfasst, aufweist.
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Gemäß dem ersten Aspekt kann in einer Produktionsstätte, in der ein Roboter und eine Bedienperson in demselben Raum zusammenarbeiten, die Effizienz der kooperativen Arbeit zwischen der Bedienperson und dem Roboter verbessert werden, während die Sicherheit der Bedienperson gewährleistet wird.
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Gemäß dem zweiten Aspekt, auch wenn nur ein Programm für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Roboters als Roboterbetriebsprogramm beschrieben wird, kann der Roboter in Gegenwart der Person in dem kooperativen Betriebsraum bei geringer Geschwindigkeit betrieben werden. Ferner wird das Roboterbetriebsprogramm vereinfacht.
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Gemäß dem dritten Aspekt wird nur eine Befehlsgeschwindigkeit, bei der die Geschwindigkeit des Roboters die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung überschreitet, auf die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger geregelt. Durch das Übernehmen dieser Konfiguration kann die unnötige Verlangsamung eines Betriebs bei geringer Geschwindigkeit, z. B. dem Vorgang des Ergreifens eines Werkstücks, vermieden werden.
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Gemäß dem vierten Aspekt wird die Funktion der ersten Geschwindigkeitsvergleichseinheit nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer ab dem Zeitpunkt aktiviert, an dem die Person in dem kooperativen Betriebsraum von dem Personenerfassungsteil erfasst wird. Durch das Übernehmen dieser Konfiguration kann verhindert werden, dass die erste Geschwindigkeitsvergleichseinheit unnötig arbeitet, um den Roboter zu stoppen, bevor die Geschwindigkeit des Roboters auf die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger sinkt.
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Gemäß dem fünften Aspekt wird die Funktion der Vergleichseinheit für äußere Kraft nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer ab dem Zeitpunkt aktiviert, an dem die Person in dem kooperativen Betriebsraum von dem Personenerfassungsteil erfasst wird. Durch das Übernehmen dieser Konfiguration kann verhindert werden, dass die äußere Kraftvergleichseinheit unnötig arbeitet, um den Roboter zu stoppen, bevor die Geschwindigkeit des Roboters auf die vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung oder weniger sinkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 4648486 [0003]
- JP 5927284 [0004, 0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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