DE102018124007B4

DE102018124007B4 - Steuervorrichtung zur Beschränkung der Geschwindigkeit einer Aufbaukomponente eines Roboters

Info

Publication number: DE102018124007B4
Application number: DE102018124007.4A
Authority: DE
Inventors: Takumi OYAMA; Tomoyuki Yamamoto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2038-09-29
Also published as: US20190105775A1; DE102018124007A1; US10710241B2; JP6633587B2; CN109623849A; CN109623849B; JP2019063974A

Abstract

Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung (4) einen Roboter steuert, der Antriebsachsen, die Aufbaukomponenten (11, 12, 13, 15, 15a) des Roboters (1, 3) antreiben, aufweist und Positionsdetektoren (18), die die Positionen der Antriebsachsen detektieren, umfasst, umfassend:eine Anhaltebefehlseinheit (47), die den Betrieb des Roboters bei einem Kontakt einer Person mit dem Roboter anhält, undeine Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit (51), die die Betriebsgeschwindigkeit der durch die Antriebsachsen angetriebenen Aufbaukomponenten beschränkt, wobei die Steuervorrichtung so ausgebildet ist, dass sie zwischen einer Zusammenarbeitssteuerung, in der der Roboter Tätigkeiten gleichzeitig mit der Person ausführt, und einer Hochgeschwindigkeitssteuerung umschaltet, in der der Roboter allein, ohne Zusammenarbeit mit der Person, Tätigkeiten ausführt,wobei eine Variable, die aus der Position der Aufbaukomponente bezüglich der Antriebsachse berechnet wird, und ein Bereich der Variablen zur Zeit eines Zustands, in dem eine Person von dem Roboter oder einem an dem Roboter angebrachten Arbeitswerkzeug eingeklemmt wird, vorab festgelegt sind,in der Zusammenarbeitssteuerung die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit aus dem Ausgang des Positionsdetektors die Position der Aufbaukomponente bezüglich der Antriebsachse erlangt, auf Basis der Position der Aufbaukomponente bezüglich der Antriebsachse die Variable erlangt, unddie Betriebsgeschwindigkeit der Aufbaukomponente auf höchstens eine vorab festgelegte beschränkte Geschwindigkeit steuert, wenn die Variable innerhalb des genannten Bereichs liegt undin der Hochgeschwindigkeitssteuerung die Steuervorrichtung eine Steuerung untersagt, bei der die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit die Betriebsgeschwindigkeit der Aufbaukomponente auf die beschränkte Geschwindigkeit oder darunter steuert, wenn die Variable innerhalb des genannten Bereichs liegt.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung, die die Geschwindigkeit einer Aufbaukomponente eines Roboters beschränkt.
Gemäß dem Stand der Technik werden zur Gewährleistung der Sicherheit von Arbeitern Maßnahmen ergriffen, damit Arbeiter während des Zeitraums, in dem ein Roboter arbeitet, nicht in einen Bereich in der Nähe des Roboters gelangen. Beispielsweise ist in der Nähe des Roboters ein Sicherheitszaun eingerichtet und ist der Zugang zum Inneren des Sicherheitszauns für Arbeiter während des Zeitraums, in dem der Roboter arbeitet, eingeschränkt. In den letzten Jahren sind Robotervorrichtungen bekannt geworden, bei denen Arbeiter Tätigkeiten in Zusammenarbeit mit Robotern ausführen.
Bei Robotervorrichtungen, die Tätigkeiten in Zusammenarbeit mit Arbeitern ausführen, kann ein Roboter in einem Zustand, in dem kein Sicherheitszaun in der Nähe des Roboters eingerichtet ist, eine Tätigkeit zusammen mit einem Arbeiter ausführen. Oder ein Arbeiter kann im Anschluss an eine durch den Roboter ausgeführte Tätigkeit eine nächste Tätigkeit ausführen.
Wenn ein Arbeiter in einem Bereich, in dem ein Roboter arbeitet, eine Tätigkeit ausführt, besteht die Gefahr, dass ein Arm des Roboters mit dem Arbeiter in Kontakt gelangt oder der Arbeiter von dem Arm des Roboters eingeklemmt wird. Nach dem Stand der Technik ist die Vornahme einer derartigen Steuerung des Roboters, dass die Sicherheit des Arbeiters gewährleistet wird, bekannt (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift JP 2000-006 065 A und die Patentoffenlegungsschrift JP H09-085 656 A ).
Unter vorab festgelegten Bedingungen wie etwa einer Singularität, an der in Bezug auf die Position des Roboters mehrere Roboterlagen gewählt werden können, ist eine Steuerung bekannt, die die maximale Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboters beschränkt (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift JP 2015-030 078 A ).
Weitere Steuervorrichtungen für Roboter sind beispielsweise aus DE 10 2016 119 600 A1 , DE 10 2010 005 708 A1 , EP 3 150 341 A1 , EP 2 838 698 B1 , WO 2014/048 444 A1 und US 2015/0 148 954 A1 bekannt.
Kurzdarstellung der Erfindung
Eine Robotervorrichtung, die Tätigkeiten in Zusammenarbeit mit einem Arbeiter ausführt, kann die Funktion aufweisen, dass der Roboter anhält, wenn der Arbeiter mit dem Roboter in Kontakt gelangt. Durch das Anhalten des Roboters kann der Einfluss auf den Arbeiter unterdrückt werden. Zum Beispiel kann es sein, dass eine Hand des Arbeiters zwischen Armen des Roboters eingeklemmt wird, wenn die Arme des Roboters in Betrieb stehen. Die Steuervorrichtung des Roboters kann den Betrieb des Roboters anhalten, wenn sie einen Kontakt zwischen dem Roboter und dem Arbeiter detektiert.
Doch zwischen der Ausgabe des Befehls zum Anhalten des Roboters und dem vollständigen Anhalten des Roboters bewegt sich der Roboter aufgrund der Trägheit. Wenn zum Beispiel ein Anhaltebefehl ausgegeben wird, während die Ausrichtung eines Arms verändert wird, hält der Arm nicht sofort an, sondern hält er an, nachdem er sich über eine bestimmte Trägheitsdistanz bewegt hat. Wenn der Arbeiter durch Aufbaukomponenten des Roboters eingeklemmt wurde, wird daher nach der Ausgabe des Anhaltebefehls für einen Zeitraum, der der Trägheitsdistanz entspricht, weiterhin ein Druck auf den Arbeiter ausgeübt. Oder der Zwischenraum, in dem er eingeklemmt wurde, wird durch die Bewegung des Roboters aufgrund der Trägheit kleiner. Als Folge besteht das Problem, dass der Arbeiter während des Zeitraums der Bewegung des Roboters durch die Trägheit noch stärker eingeklemmt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Steuervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die Sicherheit für einen Arbeiter bei der Zusammenarbeit mit einem Roboter erhöht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf die Steuervorrichtung durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Konkret wird die Aufgabe durch eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Roboters gelöst, der Antriebsachsen, die Aufbaukomponenten des Roboters antreiben, aufweist und Positionsdetektoren, die die Positionen der Antriebsachsen detektieren, umfasst. Die Steuervorrichtung umfasst eine Anhaltebefehlseinheit, die den Betrieb des Roboters bei einem Kontakt einer Person mit dem Roboter anhält, und eine Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit, die die Betriebsgeschwindigkeit der durch die Antriebsachsen angetriebenen Aufbaukomponenten beschränkt. Die Steuervorrichtung ist so ausgebildet, dass sie zwischen einer Zusammenarbeitssteuerung, in der der Roboter Tätigkeiten gleichzeitig mit der Person ausführt, und einer Hochgeschwindigkeitssteuerung umschaltet, in der der Roboter allein, ohne Zusammenarbeit mit der Person, Tätigkeiten ausführt. Eine Variable, die aus der Position der Aufbaukomponente bezüglich der Antriebsachse berechnet wird, und ein Bereich der Variablen zur Zeit eines Zustands, in dem eine Person von dem Roboter oder einem an dem Roboter angebrachten Arbeitswerkzeug eingeklemmt wird, sind vorab festgelegt. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit in der Zusammenarbeitssteuerung erlangt aus dem Ausgang des Positionsdetektors die Position der Aufbaukomponente bezüglich der Antriebsachse, erlangt auf Basis der Position der Aufbaukomponente bezüglich der Antriebsachse die Variable, und steuert die Betriebsgeschwindigkeit der Aufbaukomponente auf höchstens eine vorab festgelegte beschränkte Geschwindigkeit, wenn die Variable innerhalb des genannten Bereichs liegt. Ferner untersagt in der Hochgeschwindigkeitssteuerung die Steuervorrichtung eine Steuerung, bei der die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit die Betriebsgeschwindigkeit der Aufbaukomponente auf die beschränkte Geschwindigkeit oder darunter steuert, wenn die Variable innerhalb des genannten Bereichs liegt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schrägansicht einer ersten Robotervorrichtung nach einer Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm der ersten Robotervorrichtung.
3 ist eine erste schematische Seitenansicht eines Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der Ausführungsform.
4 ist eine zweite schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der Ausführungsform.
5 ist eine dritte schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der Ausführungsform.
6 ist eine vierte schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der Ausführungsform.
7 ist eine fünfte schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der Ausführungsform.
8 ist eine vergrößerte Schrägansicht einer Basis und einer Drehbasis bei der ersten Robotervorrichtung.
9 ist eine vergrößerte Schrägansicht eines oberen Arms bei der ersten Robotervorrichtung.
10 ist eine vergrößerte Schrägansicht einer Hand und des oberen Arms bei der ersten Robotervorrichtung.
11 ist ein Ablaufdiagramm einer ersten Steuerung bei der Ausführungsform.
12 ist eine sechste schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der Ausführungsform.
13 ist eine siebente schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der Ausführungsform.
14 ist ein Ablaufdiagramm einer zweiten Steuerung bei der Ausführungsform.
15 ist eine achte schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der Ausführungsform.
16 ist eine schematische Schrägansicht einer zweiten Robotervorrichtung bei der Ausführungsform.

Ausführliche Erklärung
Unter Bezugnahme auf 1 bis 16 wird eine Steuervorrichtung für einen Roboter nach einer Ausführungsform erklärt. Der Roboter der vorliegenden Ausführungsform ist ein Roboter, der Tätigkeiten in Zusammenarbeit mit einem Arbeiter ausführen kann. Ein solcher Roboter, der Tätigkeiten in Zusammenarbeit mit einem Arbeiter ausführen kann, wird als kooperierender Roboter bezeichnet.
1 ist eine Schrägansicht einer ersten Robotervorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform. Die erste Robotervorrichtung 5 umfasst einen Roboter 1 und eine Hand 2. Die Robotervorrichtung 5 umfasst eine Steuervorrichtung 4, die den Roboter 1 und die Hand 2 steuert. Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Knickarmroboter, der mehrere Gelenkabschnitte umfasst. Bei einem Knickarmroboter ändert sich die Ausrichtung von Armen und eines Handgelenks und dergleichen an den Gelenkabschnitten.
Die Hand 2 ist ein Arbeitswerkzeug, das ein Werkstück 69 ergreift und freigibt. Das Arbeitswerkzeug wird auch als Endeffektor bezeichnet. Die Hand 2 ist so ausgeführt, dass sich Klauenabschnitte 2a öffnen und schließen. Das Arbeitswerkzeug ist nicht auf die Hand 2 beschränkt, je nach der Tätigkeit, die die Robotervorrichtung 5 ausführt, kann eine beliebige Vorrichtung eingesetzt werden. Zum Beispiel kann ein Arbeitswerkzeug, das ein Werkstück durch Ansaugen ergreift, oder ein Arbeitswerkzeug für eine Auftragetätigkeit oder dergleichen verwendet werden.
Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform weist mehrere Antriebsachsen, die Aufbaukomponenten des Roboters 1 antreiben, auf. Die Antriebsachsen des Roboters 1 umfassen sechs Drehachsen 81 bis 86, von einer ersten Drehachse 81 (J1) bis zu einer sechsten Drehachse 86 (J6). Der Roboter 1 umfasst eine Basis 14, die einen Fuß bildet, und eine auf der Basis 14 getragene Drehbasis 13. Die Drehbasis 13 ist in Bezug auf die Basis 14 drehbar ausgeführt. Die Drehbasis 13 dreht sich um die erste Drehachse 81 als Achse J1.
Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst mehrere Arme. Der Roboter 1 umfasst einen oberen Arm 11 und einen unteren Arm 12. Der untere Arm 12 wird an der Drehbasis 13 gehalten. Der obere Arm 11 wird an dem unteren Arm 12 gehalten. Der untere Arm 12 dreht sich um die zweite Drehachse 82 als Achse J2. Der untere Arm 12 ist in Bezug auf die Drehbasis 13 drehbar ausgeführt. Der obere Arm 11 dreht sich um die dritte Drehachse 83 als Achse J3. Der obere Arm 11 ist in Bezug auf den unteren Arm 12 drehbar ausgeführt.
Außerdem dreht sich das Ende des oberen Arms 11 um die vierte Drehachse 84 als Achse J4. Der Roboter 1 umfasst ein mit dem Ende des oberen Arms 11 gekoppeltes Handgelenk 15. Das Handgelenk 15 dreht sich um die vierte Drehachse 84. Außerdem umfasst das Handgelenk 15 an seinem vorderen Ende einen Flansch 15a, der die Hand 2 fixiert. Der Flansch 15a dreht sich um die fünfte Drehachse 85 als Achse J5. Außerdem dreht sich der Flansch 15a um die sechste Drehachse 86 als Achse J6. Auf diese Weise verändert der Roboter 1 auf Basis der mehreren Drehachsen von der Achse J1 bis zu der Achse J6 seine Position und seine Lage.
2 zeigt ein Blockdiagramm der Robotervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst der Roboter 1 eine Roboterantriebsvorrichtung, um die Position und die Lage des Roboters 1 zu ändern. Die Roboterantriebsvorrichtung treibt die Aufbaukomponenten des Roboters an. Die Aufbaukomponenten, die durch die Roboterantriebsvorrichtung angetrieben werden, umfassen den oberen Arm 11, den unteren Arm 12, die Drehbasis 13, das Handgelenk 15 und den Flansch 15a des Handgelenks 15. Die Roboterantriebsvorrichtung umfasst Roboterantriebsmotoren 22, die die Aufbaukomponenten antreiben. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Antriebsachse entsprechend ein Roboterantriebsmotor 22 angeordnet. Durch das Antreiben der Roboterantriebsmotoren 22 ändert sich die Ausrichtung der einzelnen Aufbaukomponenten. Zum Beispiel umfassen die Roboterantriebsmotoren 22 einen Motor, der im Inneren eines Gelenkabschnitts, welcher der dritten Drehachse 83 entspricht, angeordnet ist. Durch den Antrieb dieses Motors kann zum Beispiel der obere Arm 11 in eine gewünschte Ausrichtung gerichtet werden.
Die Robotervorrichtung umfasst eine Handantriebsvorrichtung, die die Hand 2 antreibt. Die Handantriebsvorrichtung umfasst einen Handantriebsmotor 21, der die Klauenabschnitte 2a der Hand antreibt. Durch das Antreiben des Handantriebsmotors 21 öffnen und schließen sich die Klauenabschnitte 2a der Hand 2. Die Hand kann auch so ausgeführt sein, dass sie durch Luftdruck angetrieben wird. In diesem Fall kann die Handantriebsvorrichtung eine Luftpumpe oder dergleichen, um der Hand Druckluft zu liefern, umfassen.
Die Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform transportiert das Werkstück 69 auf Basis eines Betriebsprogramms 41. Der Roboter 1 kann das Werkstück 69 auf Basis des Betriebsprogramms 41 automatisch von einer Anfangsposition an eine Zielposition transportieren.
Die Steuervorrichtung 4 der Robotervorrichtung 5 umfasst eine Rechenverarbeitungsvorrichtung (einen Computer), die eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) sowie einen RAM (Direktzugriffsspeicher) und einen ROM (Nurlesespeicher) und dergleichen, welche über einen Bus an die CPU angeschlossen sind, aufweist. Das vorab erstellte Betriebsprogramm 41 zur Ausführung der Tätigkeit des Roboters wird in die Steuervorrichtung 4 eingegeben. Das Betriebsprogramm 41 wird in einer Speichereinheit 42 gespeichert. Eine Betriebssteuereinheit 43 gibt auf Basis des Betriebsprogramms 41 Betriebsbefehle zum Antrieb des Roboters 1 an eine Roboterantriebseinheit 45 aus. Die Roboterantriebseinheit 45 umfasst elektrische Schaltungen, die die Roboterantriebsmotoren 22 antreiben. Die Roboterantriebseinheit 45 versorgt die Roboterantriebsmotoren 22 auf Basis der Betriebsbefehle mit Strom. Durch das Antreiben der Roboterantriebsmotoren 22 ändern sich die Position und die Lage des Roboters 1.
Außerdem sendet die Betriebssteuereinheit 43 auf Basis des Betriebsprogramms 41 Betriebsbefehle, die die Hand 2 antreiben, an die Handantriebseinheit 44. Die Handantriebseinheit 44 umfasst elektrische Schaltungen, die den Handantriebsmotor 21 antreiben. Die Handantriebseinheit 44 versorgt den Handantriebsmotor 21 auf Basis der Betriebsbefehle mit Strom. Durch das Antreiben des Handantriebsmotors 21 werden die Klauenabschnitte 2a der Hand 2 angetrieben. Die Hand 2 kann das Werkstück 69 ergreifen und freigeben.
Der Roboter 1 bei der vorliegenden Ausführungsform führt Tätigkeiten in Zusammenarbeit mit einem Arbeiter aus. Die Steuervorrichtung 4 ist so ausgeführt, dass sie den Betrieb des Roboters 1 anhält, wenn eine Person wie etwa der Arbeiter mit dem Roboter 1 in Kontakt gelangt ist. Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Kraftdetektor 19, der eine auf die Basis 14 wirkende Kraft detektiert. Der Kraftdetektor 19 ist an der Aufstellfläche eingerichtet. Die Basis 14 wird an dem Kraftdetektor 19 gehalten. Eine auf die Basis 14 wirkende Kraft entspricht einer auf den Roboter 1 wirkenden Kraft. Der Kraftdetektor 19 gibt ein Signal aus, das der Kraft von dem Arbeiter entspricht.
Als Kraftsensor 19 kann ein beliebiger Detektor, der die Größe der auf den Roboter 1 wirkenden Kraft und die Richtung der Kraft detektieren kann, eingesetzt werden. Der Kraftsensor 19 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen mit der Basis 14 gekoppelten Träger aus Metall und einen an der Oberfläche des Trägers angebrachten Dehnungssensor. Der Kraftdetektor 19 kann die auf den Roboter 1 wirkende Kraft auf Basis des durch den Dehnungssensor detektierten Verformungsausmaßes berechnen.
Der Roboter 1 umfasst einen Zustandsdetektor, der die Position und die Lage des Roboters 1 detektiert. Der Zustandsdetektor bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst Positionsdetektoren, die an den Roboterantriebsmotoren 22, die den jeweiligen Antriebsachsen entsprechen, angebracht sind. Durch die Ausgänge der Positionsdetektoren 18 können die Positionen der Aufbaukomponenten bezüglich der jeweiligen Achsen erlangt werden. Zum Beispiel detektieren die Positionsdetektoren 18 den Drehwinkel beim Antrieb der Roboterantriebsmotoren 22. Außerdem können die Positionsdetektoren 18 auf Basis der Drehwinkel der Roboterantriebsmotoren 22 die Umdrehungsgeschwindigkeiten der Roboterantriebsmotoren 22 berechnen.
Die Steuervorrichtung 4 umfasst eine Anhaltebefehlseinheit 47, die den Betrieb des Roboters anhält, wenn eine Person oder ein anderes Objekt als der Roboter mit dem Roboter in Kontakt gelangt ist. Die Anhaltebefehlseinheit 47 sendet einen Befehl zum Anhalten des Roboters 1 an die Antriebssteuereinheit 43. Die Anhaltebefehlseinheit 47 umfasst eine Außenkraftberechnungseinheit 48, die eine von außerhalb des Roboters 1 auf den Roboter 1 ausgeübte Außenkraft schätzt. In der Kraft, die durch den Kraftdetektor 19 detektiert wird, sind eine innere Kraft, die durch die Masse des Roboters 1 und den Betrieb des Roboters 1 entsteht, und die Außenkraft, die von außerhalb des Roboters 1 auf den Roboter 1 ausgeübt wird, enthalten.
In einem Zustand, in dem keine Kraft von der Außenseite des Roboters 1 her ausgeübt wird, berechnet die Außenkraftberechnungseinheit 48 eine Innenkraft, die beim Betrieb des Roboters 1 durch das Eigengewicht auf den Roboter 1 wirkt. Die Innenkraft kann auf Basis der durch die Ausgänge der Positionsdetektoren 18 detektierten Position und Lage des Roboters 1, die Masse der Aufbaukomponenten des Roboters 1 wie etwa der Arme und die Masse der Hand 2 berechnet werden. Die Masse der Aufbaukomponenten des Roboters 1 und die Masse der Hand 2 können vorab in der Speichereinheit 42 gespeichert werden. Die Außenkraftberechnungseinheit 48 berechnet die Außenkraft durch Subtrahieren der Innenkraft von der durch den Kraftdetektor 19 detektierten Kraft. Die Außenkraft entspricht einer Kraft, die durch einen Arbeiter oder dergleichen auf den Roboter ausgeübt wird.
Wenn die Außenkraft größer als ein vorab festgelegter Bestimmungswert ist, kann bestimmt werden, dass eine Person mit dem Roboter 1 in Kontakt gelangt ist. Wenn die Außenkraft größer als der vorab festgelegte Bestimmungswert ist, sendet die Anhaltebefehlseinheit 47 einen Befehl zum Anhalten des Roboters 1 an die Betriebssteuereinheit 43. Die Betriebssteuereinheit 43 hält den Betrieb des Roboters 1 an. Das heißt, die Betriebssteuereinheit 43 hält alle antreibenden Roboterantriebsmotoren 22 und den Handantriebsmotor 21 an. Auf diese Weise hält die Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform automatisch an, wenn während des Zeitraums, in dem der Roboter 1 in Betrieb steht, eine Person oder ein Objekt mit dem Roboter 1 in Kontakt gelangt ist.
Die Steuervorrichtung 4 der vorliegenden Ausführungsform bestimmt durch Detektieren der auf den Roboter 1 wirkenden Außenkraft, ob ein Arbeiter oder dergleichen mit dem Roboter 1 in Kontakt gelangt ist, doch besteht keine Beschränkung darauf. Die Steuervorrichtung 4 kann den Kontakt mit einem Arbeiter oder dergleichen durch einen beliebigen Aufbau und eine beliebige Steuerung detektieren. Beispielsweise kann an der äußeren Umfangsfläche des Roboters 1 ein Kontaktsensor, der einen Kontakt mit einem Objekt detektiert, eingerichtet werden und der Kontakt mit einen Arbeiter oder dergleichen anhand des Ausgangs dieses Kontaktsensors detektiert werden.
3 zeigt eine erste schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform. 4 zeigt eine zweite schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform. 5 zeigt eine dritte schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform. Es kann vorkommen, dass ein Arbeiter in der Nähe des Roboters Tätigkeiten ausführt, während der Roboter angetrieben wird. Während der Roboter angetrieben wird, kann es sein, dass eine Hand oder ein Bein oder dergleichen des Arbeiters durch Aufbaukomponenten des Roboters 1 eingeklemmt wird.
Die Aufbaukomponenten des Roboters 1, die eine Person einklemmen können, beinhalten beliebige Komponenten, die den Roboter 1 aufbauen, wie zum Beispiel die Basis 14, die Drehbasis 13, den unteren Arm 12, den oberen Arm 11, das Handgelenk 15 usw. Außerdem beinhalten die Aufbauelemente Leitungskörper wie Stromkabel oder dergleichen, Steckverbinder zur Vornahme elektrischer Anschlüsse, die Roboterantriebsmotoren, den Handantriebsmotor und dergleichen.
Zunächst wird ein Beispiel erklärt, bei dem ein Arbeiter durch einen Antrieb des unteren Arms 12 mittels der zweiten Drehachse 82 als Achse J2 von dem Roboter 1 eingeklemmt werden kann. Ob der Roboter 1 den Arbeiter einklemmt oder nicht, hängt von dem Winkel zwischen zwei Aufbaukomponenten, die an einer Drehachse gekoppelt sind, ab. Selbst wenn der Arbeiter bei dem Beispiel von 3 eine Hand in den Bereich 71 zwischen der Drehbasis 13 und dem unteren Arm 12 einbringt, wird die Hand nicht durch die Drehbasis 13 und den unteren Arm 12 eingeklemmt, da der untere Arm 12 nach oben gerichtet ist.
Doch wenn sich der untere Arm 12 wie in 4 durch den Pfeil 101 dargestellt um die zweite Drehachse 82 dreht, kann der Winkel zwischen der Drehbasis 13 und dem unteren Arm 12 klein werden. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass die Hand einer Person in dem Bereich 71 eingeklemmt wird. 5 zeigt einen Fall, in dem der untere Arm 12 von dem in 4 gezeigten Zustand zu der entgegengesetzten Seite gedreht wurde. Wenn sich der untere Arm 12 wie durch den Pfeil 102 dargestellt um die zweite Drehachse 82 dreht, wird der durch die Drehbasis 12 und den unteren Arm 12 eingeschlossene Bereich 72 klein und besteht die Gefahr, dass die Hand einer Person in dem Bereich 72 eingeklemmt wird.
Bei der ersten Steuerung der vorliegenden Ausführungsform nimmt die Steuervorrichtung 4 in einen Zustand, in dem wie in 4 und 5 gezeigt die Gefahr besteht, dass die Hand einer Person eingeklemmt wird, eine derartige Steuerung vor, dass die Betriebsgeschwindigkeit von Aufbaukomponenten des Roboters 1 höchstens eine vorab festgelegte beschränkte Geschwindigkeit erreicht. Das heißt, die Steuervorrichtung 4 treibt die Aufbaukomponenten mit einer geringen Geschwindigkeit an, damit die Geschwindigkeit der Aufbaukomponenten die beschränkte Geschwindigkeit nicht übersteigt. Die Steuervorrichtung 4 verlangsamt die Betriebsgeschwindigkeit der Aufbaukomponenten, die den Bereich, in dem ein Arbeiter eingeklemmt werden kann, verkleinern. Bei dem vorliegenden Beispiel beschränkt die Steuervorrichtung 4 die Betriebsgeschwindigkeit des unteren Arms 12.
Unter Bezugnahme auf 2 und 4 ist bei der Steuerung der vorliegenden Ausführungsform eine Variable bezüglich des Einklemmens einer Person durch Aufbaukomponenten oder die Hand 2 des Roboters 1 vorab festgelegt. Diese Variable wird aus der Position der Aufbaukomponente des Roboters 1 bezüglich der Antriebsachse berechnet. Außerdem ist der Bereich der Variablen, wenn es zu einem Zustand kommt, in dem eine Person durch die Aufbaukomponenten oder die Hand 2 des Roboters 1 eingeklemmt werden kann, vorab festgelegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Bestimmungsbereich, in dem es zu einem Einklemmen kommt, vorab festgelegt. Der Bestimmungsbereich wird durch einen Arbeiter in die Steuervorrichtung 4 eingegeben und ist in der Speichereinheit 42 gespeichert.
Die Steuervorrichtung 4 umfasst eine Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51, die die Betriebsgeschwindigkeit der durch die Antriebsachse angetriebenen Aufbaukomponenten beschränkt. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 umfasst eine Variablenberechnungseinheit 52, die die Variable im Zusammenhang mit dem Einklemmen berechnet. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 umfasst eine Bestimmungseinheit 53, die bestimmt, ob die durch die Variablenberechnungseinheit 52 erlangte Variable innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt oder nicht.
Unter Bezugnahme auf 4 wird bei der ersten Steuerung der Gelenkwinkel zwischen einer vorab festgelegten Referenzrichtung und der Richtung der durch einen Roboterantriebsmotor 22 angetriebenen Aufbaukomponente als Variable im Hinblick auf das Einklemmen erklärt. Die vorab festgelegte Referenzrichtung ist die durch einen Pfeil 92 gezeigte waagerechte Richtung. Der Winkel θ2 zwischen der Referenzrichtung und der Verlaufsrichtung des unteren Arms 22 ist der Gelenkwinkel für die zweite Drehachse 82. Der Winkel θ2 ist der Winkel zwischen der Referenzrichtung und der Linie, die die zweite Drehachse 82 und die dritte Drehachse 83 verbindet. Außerdem ist der Winkel θ2 der Winkel zwischen der Achsenlinie des unteren Arms 12 und der waagerechten Richtung. Was den Gelenkwinkel betrifft, kann eine beliebige Richtung als Richtung der positiven Seite festgelegt werden. Bei dem Beispiel, das in 4 gezeigt ist, erreicht der Winkel θ2 in der Richtung, die in Bezug auf die Referenzrichtung zu der Oberseite gerichtet ist, einen positiven Wert.
Der Bestimmungsbereich in Bezug auf den Winkel θ2 ist vorab festgelegt. Beispielsweise kann ein Bereich, der größer als der in 4 gezeigte Winkel θ2 ist, als Bestimmungsbereich, in dem es zu einem Einklemmen kommt, festgelegt werden. Zum Beispiel kann ein Bereich, in dem der Winkel θ2 größer als +100 ° ist, als Bestimmungsbereich festgelegt werden. Oder es kann ein Bereich, der kleiner als der in 5 gezeigte Winkel θ2 ist, als Bestimmungsbereich, in dem es zu einem Einklemmen kommt, festgelegt werden. Zum Beispiel kann ein Bereich, in dem der Winkel θ2 kleiner als -50 ° ist, als Bestimmungsbereich festgelegt werden.
Die Variablenberechnungseinheit 52 erlangt aus dem Ausgang des Positionsdetektors 18 die Drehposition bezüglich der Antriebsachse. Die Variablenberechnungseinheit 52 der Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 berechnet auf Basis des Ausgangs des Positionsdetektors 18 den Winkel θ2. Die Bestimmungseinheit 53 bestimmt, ob der Winkel θ2 innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt oder nicht. Wenn der Winkel θ2 außerhalb des Bestimmungsbereich liegt, setzt die Steuervorrichtung 4 den gegenwärtigen Betrieb des Roboters 1 fort. Wenn der Winkel θ2 innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt, nimmt die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 eine derartige Steuerung vor, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22, der der zweiten Drehachse 82 entspricht, den Geschwindigkeitsbeschränkungswert nicht übersteigt. Der Geschwindigkeitsbeschränkungswert des Roboterantriebsmotors 22 entspricht der beschränkten Geschwindigkeit der Aufbaukomponente des Roboters 1. Die Geschwindigkeitsbeschränkungswerte der Roboterantriebsmotoren 22 der einzelnen Antriebsachsen sind vorab festgelegt. Die Geschwindigkeitsbeschränkungswerte werden durch einen Arbeiter in die Steuervorrichtung 4 eingegeben und sind in der Speichereinheit 42 gespeichert.
Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 detektiert die Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22, der der zweiten Drehachse 82 entspricht. Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 größer als der Geschwindigkeitsbeschränkungswert ist, sendet sie der Betriebssteuereinheit 43 einen Befehl, die Geschwindigkeit auf höchstens den Geschwindigkeitsbeschränkungswert zu verringern. Zum Beispiel sendet die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 der Betriebssteuereinheit 43 den Befehl, die Umdrehungsgeschwindigkeit bis auf den Geschwindigkeitsbeschränkungswert zu verringern. Die Betriebssteuereinheit 43 nimmt auf Basis des Befehls eine derartige Steuerung vor, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 höchstens den Geschwindigkeitsbeschränkungswert erreicht. Durch die Steuerung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 auf höchstens den Geschwindigkeitsbeschränkungswert kann die Betriebsgeschwindigkeit der Aufbaukomponente des Roboters 1 auf höchstens die beschränkte Geschwindigkeit gebracht werden.
Wenn in diesem Fall noch eine andere Aufbaukomponente als der untere Arm 12 angetrieben wird, ist es möglich, auch die Betriebsgeschwindigkeit dieser anderen Aufbaukomponente neben dem unteren Arm 12 gemäß der Betriebsgeschwindigkeit des unteren Arms 12 zu verringern. Wenn zum Beispiel gleichzeitig der obere Arm 11 durch einen Antrieb des Roboterantriebsmotors 22 der dritten Drehachse 83 angetrieben wird, kann zusätzlich zu jener des unteren Arms 12 auch die Betriebsgeschwindigkeit des oberen Arms 11 beschränkt werden. Oder es kann aber auch nur die Betriebsgeschwindigkeit des unteren Arms 12 beschränkt werden.
Auf diese Weise kann die Steuervorrichtung 4 der vorliegenden Ausführungsform die Betriebsgeschwindigkeit einer Aufbaukomponente des Roboters 1 an einer Position und in einer Lage des Roboters 1, bei der eine Person eingeklemmt werden kann, beschränken. Wenn die Person durch die Aufbaukomponente des Roboters 1 eingeklemmt wurde, hält der Roboter 1 an. Da dabei die Betriebsgeschwindigkeit der Aufbaukomponente des Roboters 1 beschränkt ist, kann die Distanz, über die sich die Aufbaukomponente durch die Trägheit bewegt, verkürzt werden. Als Folge kann der Einfluss des Einklemmens verringert werden. Das heißt, da die Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform verhindern kann, dass der Zwischenraum nach dem Aussenden des Anhaltebefehls klein wird, wird die Sicherheit erhöht.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel wurde bestimmt, ob es durch den Gelenkwinkel, der die zweite Drehachse 82 betrifft, zu einem Einklemmen kommt. Die gleiche Steuerung kann aber auch für die anderen Drehachsen ausgeführt werden. Als nächstes werden Beispiele für die Steuerung bei anderen Drehachsen als der zweiten Drehachse erklärt.
6 zeigt eine vierte schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform. 7 zeigt eine fünfte schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform. Hier wird ein Beispiel erklärt, bei dem ein Arbeiter durch Antreiben des oberen Arms 11 um die dritte Drehachse 83 als Achse J3 von dem Roboter 1 eingeklemmt werden kann. Wie in 6 gezeigt dreht sich der obere Arm wie durch einen Pfeil 103 dargestellt um die dritte Drehachse 83. Wenn dabei der Winkel zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12 klein wird, besteht die Gefahr, dass die Hand des Arbeiters in dem Bereich 73 eingeklemmt wird. Außerdem dreht sich der obere Arm 11 wie in 7 gezeigt zu der entgegengesetzten Seite. Wenn der obere Arm 11 wie durch einen Pfeil 104 dargestellt angetrieben wurde, besteht die Gefahr, dass die Hand des Arbeiters in dem Bereich 74 zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12 eingeklemmt wird.
Was den Gelenkwinkel für die dritte Drehachse 83 betrifft, ist eine durch den Pfeil 93 gezeigte waagerechte Richtung als Referenzrichtung festgelegt. Der Winkel θ3 zwischen der durch den Pfeil 93 gezeigten Referenzrichtung und der Verlaufsrichtung des oberen Arms 11 (der Richtung, die die zweite Drehachse 82 und die dritte Drehachse 83 verbindet), wird der Gelenkwinkel. Bei diesem Beispiel erreicht der Gelenkwinkel θ3 von der Referenzrichtung zu der Oberseite hin einen positiven Wert. Der Gelenkwinkel θ3 kann als Variable im Hinblick auf das Einklemmen einer Person eingesetzt werden. Außerdem kann der Bestimmungsbereich, in dem es in Bezug auf den Gelenkwinkel θ3 zu einem Einklemmen kommt, vorab festgelegt werden. Zum Beispiel kann unter Bezugnahme auf 6 ein Bereich, in dem der Winkel θ3 kleiner als - 30 ° ist, als Bestimmungsbereich, in dem es zu einem Einklemmen kommt, festgelegt werden. Oder unter Bezugnahme auf 7 kann ein Bereich, in dem der Winkel θ3 größer als +90 ° ist, als Bestimmungsbereich, in dem es zu einem Einklemmen kommt, festgelegt werden.
Unter Bezugnahme auf 2, 6 und 7 berechnet die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 den Winkel θ3 aus dem Ausgang des Positionsdetektors 18, der an dem der dritten Drehachse 83 entsprechenden Roboterantriebsmotor 22 angebracht ist. Wenn der Winkel θ3 innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt, beschränkt die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 die Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22, der der dritten Drehachse 83 entspricht, so, dass die Betriebsgeschwindigkeit des oberen Arms 11 höchstens die beschränkte Geschwindigkeit erreicht. Die Betriebssteuereinheit 43 kann eine derartige Steuerung vornehmen, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 der dritten Drehachse 83 höchstens den Geschwindigkeitsbeschränkungswert erreicht.
8 zeigt eine vergrößerte Schrägansicht der Basis und der Drehbasis des Roboters. Als nächstes wird ein Beispiel erklärt, bei dem ein Arbeiter durch den Antrieb der Drehbasis 13 eingeklemmt werden kann. Hier wird ein Beispiel erklärt, bei dem der Arbeiter durch eine Aufbaukomponente des Roboters 1 eingeklemmt werden kann, wenn sich die Drehbasis 13 um die erste Drehachse 81 als Achse J1 gedreht hat.
Bei dem Beispiel, das in 8 gezeigt ist, weist die Drehbasis 13 einen nach außen vorstehenden Vorsprungsabschnitt 13a auf. Auch an der Basis 14 ist ein nach außen vorstehender Bereich gebildet. An der Basis 14 sind Steckverbinder 55 zum Anschluss eines Stromkabels eingerichtet. Die Drehbasis 13 dreht sich wie durch einen Pfeil 105 gezeigt um die erste Drehachse 81. Wenn sich dabei ein Bein des Arbeiters in dem Bereich 75 befindet, besteht die Gefahr, dass das Bein des Arbeiters durch den Vorsprungsabschnitt 13a und die Steckverbinder 55 eingeklemmt wird.
Bei der ersten Drehachse 81 bildet ein Winkel θ1 zwischen einer vorab festgelegten Referenzrichtung und der Richtung der Drehbasis 13 den Gelenkwinkel. Der Winkel θ1 kann als Variable in Bezug auf das Einklemmen einer Person festgelegt werden. Die durch einen Pfeil 91 gezeigte Richtung ist die Referenzrichtung. Der Winkel θ1 wird durch die Referenzrichtung und die Richtung, in die ein vorab festgelegter Punkt der Drehbasis 13 gewandt ist, festgelegt. Außerdem können der Bestimmungsbereich an der ersten Drehachse 81, in dem es im HInbklick auf den Winkel θ1 zu einem Einklemmen kommt, und der Geschwindigkeitsbeschränkungswert des Roboterantriebsmotors 22 vorab festgelegt werden.
Unter Bezugnahme auf 2 und 8 berechnet die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 den Winkel θ1 aus dem Ausgang des Positionsdetektors 18, der an dem der ersten Drehachse 81 entsprechenden Roboterantriebsmotor 22 angebracht ist. Wenn der Winkel θ1 innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt, beschränkt die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 die Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22, der der ersten Drehachse 83 entspricht, so, dass die Betriebsgeschwindigkeit der Drehbasis 13 höchstens die beschränkte Geschwindigkeit erreicht. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 kann eine derartige Steuerung vornehmen, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 höchstens den Geschwindigkeitsbeschränkungswert hinsichtlich der ersten Drehachse 81 erreicht.
Übrigens sind an dem Roboter 1 Stromkabel, die die Roboterantriebsmotoren 22 mit Strom versorgen, und Signalleitungen, die elektrische Signale übertragen, angeordnet. Außerdem kann es sein, dass für den Antriebsaufbau des Arbeitswerkzeugs eine Versorgung mit Strom oder Luft erforderlich ist. Diese geradlinigen Elemente wie Stromkabel, die Strom liefern, Leitungen, die Luft liefern, und Leitungen, die elektrische Signale liefern, werden als Leitungskörper bezeichnet. Es kann sein, dass solche Leitungskörper an der Drehbasis 13 angeordnet sind. Bei dem Beispiel, das in 8 gezeigt ist, sind an der Drehbasis 13 Stromkabel 56 angeordnet. Ein Teil der Stromkabel 56 steht seitlich vor. Es kann sein, dass ein Arbeiter durch solche Leitungskörper und eine an der Basis 14 angeordnete Aufbaukomponente eingeklemmt wird. Es ist möglich, einen dementsprechenden Bestimmungsbereich in Bezug auf den Winkel θ1 festzulegen und eine entsprechende Steuerung vorzunehmen.
Oder es kann sein, dass der Roboterantriebsmotor 22, der der ersten Drehachse 81 entspricht, und der Roboterantriebsmotor 22, der der zweiten Drehachse entspricht, an der Drehbasis 13 angeordnet sind. Es kann vorkommen, dass ein Arbeiter durch diese Roboterantriebsmotoren 22 und Aufbaukomponenten der Basis 14 eingeklemmt wird. Es ist möglich, einen dementsprechenden Bestimmungsbereich in Bezug auf den Winkel θ1 festzulegen und eine entsprechende Steuerung vorzunehmen.
Somit gibt es nicht nur einen, sondern mehrere Fälle, in denen es zu einem Einklemmen eines Arbeiters kommen kann. Dafür können mehrere Bestimmungsbereiche festgelegt werden. Bereiche, in denen es zu einem Einklemmen eines Arbeiters durch eine beliebige Aufbaukomponente des Roboters 1 kommt, können als Bestimmungsbereiche festgelegt werden.
9 zeigt eine vergrößerte Schrägansicht des oberen Arms des Roboters. Als nächstes wird ein Beispiel erklärt, bei dem ein Arbeiter durch eine Drehung des oberen Arms 11 um die vierte Drehachse 84 als Achse J4 von dem Roboter 1 eingeklemmt werden kann.
Es kommt vor, dass an dem Roboterantriebsmotor 22, der im oberen Bereich des Roboters 1 angeordnet ist, oder dergleichen Leitungskörper wie Stromkabel, die Strom liefern, und Signalleitungen und dergleichen angeordnet sind. Bei dem Beispiel, das in 9 gezeigt ist, ist ein Stromkabel 57 in einem Bereich des oberen Arms 11, der sich nicht um die vierte Drehachse 84 dreht, fixiert. Außerdem ist ein Stromkabel 58 durch ein Fixierelement 60 an dem Handgelenk 15 fixiert. Wenn sich das Ende des oberen Arms 11 in die wie durch einen Pfeil 106 gezeigte Richtung dreht, bewegt sich ein Teil des Stromkabels 58. Wenn sich zu dieser Zeit ein Arm eines Arbeiters in dem von dem Stromkabel 57 umgebenen Bereich 76 befindet, besteht die Gefahr, dass der Arm durch das Stromkabel 57 und das Stromkabel 58 eingeklemmt wird.
Was die vierte Drehachse 84 betrifft, kann ein Winkel θ4 als Gelenkwinkel festgelegt werden. Es können eine durch einen Pfeil 94 gezeigte Referenzrichtung und eine Richtung, in die ein vorab an dem oberen Arm 11 oder dem Handgelenk 15 festgelegter Einstellpunkt weist, festgelegt werden. Es ist möglich, den Winkel θ4 zwischen der Referenzrichtung und der Richtung, in die der Einstellpunkt weist, festzulegen. Dann können der Bestimmungsbereich in Bezug auf den Winkel θ4 und der Geschwindigkeitsbeschränkungswert des Roboterantriebsmotors 22 in Bezug auf die vierte Drehachse 84 festgelegt werden. Wenn sich das Ende des oberen Arms 11 zum Beispiel in die wie durch den Pfeil 106 gezeigte Richtung um die vierte Drehachse 84 dreht, bewegt sich ein Teil des Stromkabels 58 nach oben. Der Bereich des Winkels θ4, in dem der Teil des Stromkabels 58 innerhalb des Bereichs 76 angeordnet wird, kann als Bestimmungsbereich festgelegt werden. Wenn der Winkel θ4 in dem Bestimmungsbereich liegt, kann die Betriebsgeschwindigkeit des Handgelenks 15, das sich um die vierte Drehachse 84 dreht, auf höchstens die beschränkte Geschwindigkeit beschränkt werden.
10 ist eine vergrößerte Schrägansicht des oberen Arms, des Handgelenks und der Hand. Als nächstes wird ein Beispiel erklärt, bei dem ein Arbeiter durch eine Drehung des Flanschs 15a des Handgelenks 15 um die sechste Drehachse 86 als Achse J6 zwischen dem Roboter 1 und der Hand 9 eingeklemmt werden kann.
Die in 10 gezeigte Hand 9 erstreckt sich in eine zu der sechsten Drehachse 86 senkrechte Richtung. Die Hand 9 dreht sich um die sechste Drehachse 86. Wenn sich die Hand 9 wie durch einen Pfeil 97 gezeigt gedreht hat, besteht die Gefahr, dass ein Arm eines Arbeiters zwischen der Hand 9 und dem Fixierelement 60 eingeklemmt wird, wenn sich der Arm des Arbeiters in einem Bereich 77 befindet.
Was die sechste Drehachse 86 betrifft, kann ein Winkel θ6 als Gelenkwinkel festgelegt werden. Es werden eine durch einen Pfeil 96 gezeigte vorab festgelegte Referenzrichtung und eine Richtung, in die ein vorab an dem Flansch 15a festgelegter Einstellpunkt weist, festgelegt werden. Es ist möglich, den Winkel θ6 zwischen der Referenzrichtung und der Richtung, in die der Einstellpunkt weist, festzulegen. Dann können der Bestimmungsbereich in Bezug auf den Winkel θ6 und der Geschwindigkeitsbeschränkungswert des Roboterantriebsmotors 22 in Bezug auf die sechste Drehachse 86 festgelegt werden. Zum Beispiel kann der Bereich des Winkels θ6, in dem die Hand 9 in einen Bereich 77 eindringt, als Bestimmungsbereich festgelegt werden. Wenn der Winkel θ6 in dem Bestimmungsbereich liegt, kann die Betriebsgeschwindigkeit der Hand 9, die sich um die sechste Drehachse 86 dreht, auf höchstens die beschränkte Geschwindigkeit beschränkt werden.
Als nächstes wird ein Beispiel erklärt, bei dem ein Arbeiter durch eine Drehung des Flanschs 15a des Handgelenks 15 um die fünfte Drehachse 85 als Achse J5 zwischen dem Roboter 1 und der Hand 2 eingeklemmt werden kann. Der Flansch 15a des Handgelenks 15 dreht sich um die Drehachse 85. Wenn sich die Hand 9 wie durch einen Pfeil 108 gezeigt dreht, besteht die Gefahr, dass ein Arm des Arbeiters in dem Bereich zwischen der Hand 9 und dem Handgelenk 15 eingeklemmt wird.
Was die fünfte Drehachse 85 betrifft, kann ein Winkel θ5 als Gelenkwinkel festgelegt werden. Es können eine durch einen Pfeil 95 gezeigte vorab festgelegte Referenzrichtung und eine Richtung, in die ein vorab an dem Handgelenk 15 festgelegter Einstellpunkt weist, festgelegt werden. Es ist möglich, den Winkel θ5 zwischen der Referenzrichtung und der Richtung, in die der Einstellpunkt weist, festzulegen. Dann können der Bestimmungsbereich in Bezug auf den Winkel θ5 und der Geschwindigkeitsbeschränkungswert des Roboterantriebsmotors 22 in Bezug auf die fünfte Drehachse 85 festgelegt werden. Wenn der Winkel θ5 in dem Bestimmungsbereich liegt, kann die Betriebsgeschwindigkeit der Hand 9, die sich um die fünfte Drehachse 85 dreht, auf höchstens die beschränkte Geschwindigkeit beschränkt werden.

Auf diese Weise können auf Basis der Gelenkwinkel der jeweiligen Drehachsen die Positionen und Lagen des Roboters, bei denen ein Arbeiter eingeklemmt werden kann, bestimmt werden. Wenn die Gefahr eines Einklemmens des Arbeiters besteht, kann dann die Betriebsgeschwindigkeit von Aufbaukomponenten des Roboters beschränkt werden. Die Bestimmungsbereiche und Geschwindigkeitsbeschränkungswerte in Bezug auf die jeweiligen Drehachsen können zum Beispiel wie in der nachstehenden Tabelle 1 festgelegt werden. Die Obergrenze und die Untergrenze für jede der Drehachsen können in der Speichereinheit 42 gespeichert werden. Hier entsprechen die Obergrenze und die Untergrenze dem Höchstwert und dem Mindestwert eines sicheren Bereichs, in dem eine Person nicht eingeklemmt wird. Wie oben erwähnt können für eine Drehachse auch mehrere Bestimmungsbereiche festgelegt werden. Tabelle 1

Antriebsachse	J1	J2	J3	J4	J5	J6
oberer Grenzwert Un	+90 °	+100 °	+90 °	+90 °	+90 °	+90 °
unterer Grenzwert Ln	-90 °	-50 °	-30 °	-90 °	-90 °	-90 °
Geschwindigkeitsbeschränkungswert Sn (deg/s)	10	20	20	10	10	10

In Tabelle 1 steht n für die Nummer der jeweiligen Drehachse und sind in Bezug auf die Drehachse ein oberer Grenzwert Un und ein unterer Grenzwert Ln des Gelenkwinkels festgelegt. Bereiche, die den oberen Grenzwert übersteigen und Bereich unterhalb des unteren Grenzwerts bilden Bestimmungsbereiche, in denen es zu einem Einklemmen kommen kann. Außerdem sind Geschwindigkeitsbeschränkungswerte, die die Umdrehungsgeschwindigkeit der Roboterantriebsmotoren 22 beschränken, festgelegt. Diese Einstellwerte können durch einen Arbeiter vorab in die Steuervorrichtung 4 eingegeben werden.
11 zeigt ein Ablaufdiagramm der ersten Steuerung bei der vorliegenden Ausführungsform. Die in 11 gezeigte Steuerung kann während des Zeitraum, in dem der Roboter 1 auf Basis des Betriebsprogramms 41 arbeitet, ausgeführt werden. Außerdem kann die in 11 gezeigte Steuerung in vorab festgelegten Zeitintervallen wiederholt ausgeführt werden.
Unter Bezugnahme auf 2 und 11 wird in Schritt 121 die Nummer n der Drehachse auf „0“ gesetzt. Als nächstes wird in Schritt 122 „1“ zu der Nummer n der Drehachse addiert. Hier wird die Nummer n der Drehachse „1“.
In Schritt 123 erlangt die Variablenberechnungseinheit 52 den Winkel θn der Achse Jn im Hinblick auf das Einklemmen. Die Variablenberechnungseinheit 52 erlangt den Ausgang des Positionsdetektors 18 des Roboterantriebsmotors 22, der der Achse Jn entspricht. Dann berechnet die Variablenberechnungseinheit 52 den Winkel θn der Achse Jn. Wenn die Nummer n zum Beispiel „1“ lautet, berechnet die Variablenberechnungseinheit 52 den in 8 gezeigten Winkel θ1.
In Schritt 124 und Schritt 125 wird bestimmt, ob der Winkel θn innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt oder nicht. Die Bestimmungseinheit 53 bestimmt, ob der Winkel θn der Achse Jn größer als der obere Grenzwert Un ist oder nicht. Wenn der Winkel θn in Schritt 124 größer als der obere Grenzwert Un ist, kann bestimmt werden, dass die Gefahr des Einklemmens eines Arbeiters durch eine durch die Achse Jn angetriebene Aufbaukomponente besteht. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt 125 über.
In Schritt 125 setzt die Bestimmungseinheit 53 die maximale Geschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22, der der Achse Jn entspricht, auf den Geschwindigkeitsbeschränkungswert Sn. Der Geschwindigkeitsbeschränkungswert Sn ist für jede einzelne der Drehachsen festgelegt. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 sendet den Geschwindigkeitsbeschränkungswert Sn in Bezug auf die Achse Jn an die Betriebssteuereinheit 43. Wenn die maximale Geschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 der Achse Jn größer als der Geschwindigkeitsbeschränkungswert Sn ist, nimmt die Betriebssteuereinheit 43 eine derartige Steuerung vor, dass die maximale Geschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 der Achse Jn höchstens den Geschwindigkeitsbeschränkungswert Sn erreicht.
Wenn der Winkel θn in Schritt 124 höchstens den oberen Grenzwert Un beträgt, geht die Steuerung zu Schritt 126 über. In Schritt 126 bestimmt die Bestimmungseinheit 53, ob der Winkel θn der Achse Jn kleiner als der untere Grenzwert Ln ist oder nicht. Wenn der Winkel θn der Achse Jn in Schritt 126 kleiner als der untere Grenzwert Ln ist, kann bestimmt werden, dass die Gefahr des Einklemmens einer Person durch eine durch die Achse Jn angetriebene Aufbaukomponente besteht. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt 125 über.
Wenn der Winkel θn in Schritt 126 wenigstens den unteren Grenzwert Ln beträgt, kann bestimmt werden, dass der Winkel θn der Achse Jn in einem sicheren Bereich liegt, in dem keine Gefahr besteht, dass ein Arbeiter eingeklemmt wird. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt 127 über.
Falls der Roboterantriebsmotor 22 der Achse Jn auf den Geschwindigkeitsbeschränkungswert Sn gesetzt ist, wird dieser Geschwindigkeitsbeschränkungswert in Schritt 127 aufgehoben. Das heißt, dass die Steuerung der Geschwindigkeitsbeschränkung angehalten werden kann. Die Bestimmungseinheit 53 sendet einen Befehl zum Aufheben der Geschwindigkeitsbeschränkung an die Betriebssteuereinheit 43. In diesem Fall erreicht die Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 der Achse Jn die durch das Betriebsprogramm 41 festgelegte Geschwindigkeit. Zum Beispiel erhöht die Betriebssteuereinheit 43 die Geschwindigkeit bis auf die durch das Betriebsprogramm 41 festgelegte Geschwindigkeit.
Dann geht die Steuerung zu Schritt 128 über. In Schritt 128 wird bestimmt, ob die Nummer n „6“, was den Maximalwert darstellt, erreicht hat oder nicht. Da der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform sechs Antriebsachsen aufweist, beträgt der Maximalwert „6“.
Wenn die Nummer n in Schritt 128 nicht „6“ erreicht hat, geht die Steuerung zu Schritt 122 über. In Schritt 122 wird die Nummer der nächsten Drehachse festgelegt. Dann wird in Schritt 123 bis Schritt 127 der Gelenkwinkel der nächsten Drehachse bestimmt.
Wenn die Nummer n in Schritt 128 „6“ beträgt, ist die Bestimmung für alle Drehachsen abgeschlossen. Daher wird die Steuerung beendet. Somit erfolgt bei der ersten Steuerung der vorliegenden Ausführungsform für jede Drehachse eine Bestimmung des Winkels im Hinblick auf ein Einklemmen. Wenn der Winkel im Hinblick auf das Einklemmen innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt, wird für die Aufbaukomponente eine beschränkte Geschwindigkeit festgelegt. Wenn die gegenwärtige Geschwindigkeit der Aufbaukomponente größer als die beschränkte Geschwindigkeit ist, kann die Steuervorrichtung 4 die Geschwindigkeit so verringern, dass sie höchstens die beschränkte Geschwindigkeit erreicht.
Bei der obigen Steuerung wird dann, wenn der Gelenkwinkel einer Antriebsachse innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt, die Geschwindigkeit des Roboterantriebsmotors einer Antriebsachse beschränkt, doch besteht keine Beschränkung darauf, und es kann auch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Roboterantriebsmotoren anderer Antriebsachsen beschränkt werden. Zum Beispiel ist es möglich, die Umdrehungsgeschwindigkeit aller Roboterantriebsmotoren zu beschränken, wenn der Gelenkwinkel einer Antriebsachse innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt.
Außerdem wird die obige Steuerung für die Nummern der Antriebsachsen von „0“ bis zu dem Maximalwert ausgeführt. Das heißt, es wird für alle Antriebsachsen bestimmt, ob es zum Einklemmen eines Arbeiters kommen kann oder nicht. Die Steuerung ist jedoch nicht auf diese Form beschränkt, die Bestimmung kann für beliebige Antriebsachsen vorgenommen werden. Zum Beispiel ist es auch möglich, die Steuerung nur für eine Antriebsachse vorzunehmen.
12 zeigt eine sechste schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung. Als nächstes wird eine zweite Steuerung der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Bei diesem Beispiel wird die Referenzrichtung bezüglich der zweiten Drehachse 82 wie durch den Pfeil 92 auf die waagerechte Richtung eingerichtet. Außerdem wird die Referenzrichtung bezüglich der dritten Drehachse 83 wie durch den Pfeil 93 gezeigt auf die waagerechte Richtung eingerichtet.
Bei der ersten Steuerung wird auf Basis nur einer einzelnen Drehachse bestimmt, ob es zum Einklemmen eines Arbeiters kommen kann oder nicht. Die Größe des Bereichs, in dem der Arbeiter eingeklemmt wird, hängt von dem Winkel zwischen zwei Aufbaukomponenten, die an einer Drehachse gekoppelt sind, ab. Die Gelenkwinkel in Bezug auf die erste Drehachse 81, die zweite Drehachse 82, die vierte Drehachse 84, die fünfte Drehachse 85 und die sechste Drehachse 86 sind Winkel zwischen zwei Aufbaukomponenten, die an einer Drehachse gekoppelt sind.
Die Größe des Bereichs 73 bezüglich des dritten Drehwinkels 83 hängt zusätzlich zu der Ausrichtung des oberen Arms 11 von der Ausrichtung des unteren Arms 12 ab. Das heißt, die Größe des Bereichs 73 hängt nicht nur von dem Winkel θ3 in Bezug auf die dritte Drehachse 83, sondern auch von dem Winkel θ2 in Bezug auf die zweite Drehachse 82 ab. Wenn sich der Winkel θ2 in Bezug auf die zweite Drehachse 82 ändert, ändert sich der Winkel θ3 in Bezug auf die dritte Drehachse 83. Durch die Änderung des Gelenkwinkels bei einer Drehachse ändert sich der Gelenkwinkel bei der anderen Drehachse. Oder es kann sein, dass sich der Winkel θ3 in Bezug auf die dritte Drehachse 83 in Kopplung mit der Änderung des Winkels θ2 in Bezug auf die zweite Drehachse 82 ändert. Bei der zweiten Steuerung der vorliegenden Ausführungsform wird auf Basis der Gelenkwinkel für mehrere Drehachsen bestimmt, ob ein Arbeiter eingeklemmt werden kann oder nicht.
Unter Bezugnahme auf 2 und 12 berechnet die Variablenberechnungseinheit 52 der Geschwindigkeitssteuereinheit 51 bei der zweiten Steuerung den Winkel θ7 zwischen zwei an einer Drehachse gekoppelten Aufbaukomponenten aus dem Gelenkwinkel mehrerer Drehachsen. Die Variablenberechnungseinheit 52 berechnet den Winkel, den zwei zueinander benachbarte Aufbaukomponenten bilden. Der Winkel θ7 zwischen zwei Aufbaukomponenten stellt die Variable im Hinblick auf das Einklemmen eines Arbeiters dar.
Die Variablenberechnungseinheit 52 erlangt den Ausgang des Positionsdetektors 18, der an dem der zweiten Drehachse 82 entsprechenden Roboterantriebsmotor 22 angebracht ist, und berechnet den Winkel θ2. Ebenso erlangt die Variablenberechnungseinheit 52 den Ausgang des Positionsdetektors 18, der an dem der dritten Drehachse 83 entsprechenden Roboterantriebsmotor 22 angebracht ist, und berechnet den Winkel θ3. Der Winkel θ2 und der Winkel θ3 sind Gelenkwinkel. Wie in 12 gezeigt sind für diese Winkel θ2, θ3 eine positive Seite und eine negative Seite festgelegt.
Der Winkel θ7 zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12 kann durch Subtrahieren des Winkel θ3 in Bezug auf die dritte Drehachse 83 von dem Winkel θ2 in Bezug auf die zweite Drehachse θ2 berechnet werden.
13 zeigt eine siebente schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung. Der Zustand, der in 13 gezeigt ist, ist ein Zustand, in dem der obere Arm 12 von dem in 12 gezeigten Zustand zu der entgegengesetzten Seite gedreht ist. In diesem Fall erreicht der Winkel θ3 in Bezug auf die dritte Drehachse 83 einen negativen Wert. Daher kann der Winkel θ7 zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12 durch Subtrahieren des Winkel θ3 in Bezug auf die dritte Drehachse 83 von dem Winkel θ2 in Bezug auf die zweite Drehachse θ2 berechnet werden.
Ein Arbeiter kann den Bestimmungsbereich in Bezug auf den Winkel θ7 vorab festlegen. Zum Beispiel kann ein Bereich, in dem der Winkel θ7 kleiner als in dem in 12 gezeigten Zustand wird, als Bestimmungsbereich des Winkels θ7 festgelegt werden. Beispielsweise kann ein Bereich, in dem der Winkel θ7 kleiner als 30 ° ist, als Bestimmungsbereich festgelegt werden. Außerdem kann ein Arbeiter einen Bereich, in dem der Winkel θ7 größer als in dem in 13 gezeigten Zustand wird, als Bestimmungsbereich des Winkels θ7 festlegen. Beispielsweise kann ein Bereich, in dem der Winkel θ7 größer als 220 ° ist, als Bestimmungsbereich festgelegt werden. Außerdem kann der Geschwindigkeitsbeschränkungswert des Roboterantriebsmotors 22 der dritten Drehachse 83 vorab festgelegt werden. Die Bestimmungseinheit 53 der Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit kann bestimmen, ob der berechnete Winkel θ7 innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt oder nicht. Wenn der Winkel θ7 innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt, kann die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 die Betriebsgeschwindigkeit des oberen Arms 11 auf höchstens die beschränkte Geschwindigkeit beschränken. Wenn gleichzeitig auch der untere Arm 12 betrieben wird, kann die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 die Betriebsgeschwindigkeit des unteren Arms 12 auf höchstens die beschränkte Geschwindigkeit beschränken.
14 zeigt ein Ablaufdiagramm der zweiten Steuerung bei der vorliegenden Ausführungsform. Die Steuerung, die in 14 gezeigt ist, kann während des Zeitraums, in dem der Roboter 1 auf Basis des Betriebsprogramms 41 arbeitet, ausgeführt werden. Außerdem kann die in 14 gezeigte Steuerung in vorab festgelegten Zeitintervallen wiederholt ausgeführt werden.
Unter Bezugnahme auf 2 und 14 erlangt die Variablenberechnungseinheit 52 der Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit in Schritt 131 auf Basis der Ausgänge der Positionsdetektoren den Winkel θ2 in Bezug auf die zweite Drehachse 82 und den Winkel θ3 in Bezug auf die dritte Drehachse 83.
In Schritt 132 berechnet die Variablenberechnungseinheit 52 den Winkel θ7 zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12. Bei dem Beispiel, das in 12 und 13 gezeigt ist, berechnet die Variablenberechnungseinheit 52 den Winkel θ7 durch Subtrahieren des Winkels θ3 von dem Winkel θ2.
In Schritt 133 bestimmt die Bestimmungseinheit 53, ob der Winkel θ7 zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12 kleiner als ein unterer Grenzwert L23 ist oder nicht. Durch diese Bestimmung wird bestimmt, ob zum Beispiel in dem in 12 gezeigten Zustand ein Arbeiter in dem Bereich 73 eingeklemmt werden kann oder nicht. Wenn der Winkel θ7 in Schritt 133 kleiner als der untere Grenzwert L23 ist, kann bestimmt werden, dass der Arbeiter in dem Bereich 73 zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12 eingeklemmt werden kann. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt 134 über.
In Schritt 134 setzt die Bestimmungseinheit 52 die maximale Geschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 der zweiten Drehachse 82 auf den Geschwindigkeitsbeschränkungswert S2. Außerdem setzt die Bestimmungseinheit 52 die maximale Geschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 der dritten Drehachse 82 auf den Geschwindigkeitsbeschränkungswert S3. Auf diese Weise können die maximalen Geschwindigkeiten bei den jeweiligen Drehachsen festgelegt werden. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 sendet den Befehl an die Betriebssteuereinheit 43, die maximale Geschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 der zweiten Drehachse 82 auf höchstens den Geschwindigkeitsbeschränkungswert S2 zu bringen. Außerdem sendet die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 den Befehl an die Betriebssteuereinheit 43, die maximale Geschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22 der dritten Drehachse 83 auf höchstens den Geschwindigkeitsbeschränkungswert S3 zu bringen. Die Betriebssteuereinheit 22 steuert die Roboterantriebsmotoren 22 so, dass die Umdrehungsgeschwindigkeiten der Roboterantriebsmotoren 22 der jeweiligen Drehachsen höchstens den Geschwindigkeitsbeschränkungswert erreichen. Die Betriebsgeschwindigkeit des oberen Arms 11 und die Betriebsgeschwindigkeit des unteren Arms 12 erreichen höchstens die jeweilige beschränkte Geschwindigkeit.
Wenn der Winkel θ7 zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12 in Schritt 133 wenigstens den unteren Grenzwert L23 beträgt, geht die Steuerung zu Schritt 135 über. In Schritt 135 bestimmt die Bestimmungseinheit, ob der Winkel θ7 größer als ein oberer Grenzwert UL23 ist oder nicht. Durch diese Bestimmung wird bestimmt, ob zum Beispiel in dem in 13 gezeigten Zustand ein Arbeiter in dem Bereich 74 eingeklemmt werden kann oder nicht.
Wenn der Winkel θ7 in Schritt 135 größer als der obere Grenzwert UL ist, kann die Bestimmungseinheit 53 bestimmen, dass der Arbeiter in dem Bereich 74 zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12 eingeklemmt werden kann. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt 134 über. Wenn der Winkel θ7 in Schritt 135 höchstens den oberen Grenzwert UL23 beträgt, kann die Bestimmungseinheit 53 bestimmen, dass der Arbeiter nicht zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12 eingeklemmt wird. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt 136 über.
In Schritt 136 wird die Beschränkung der Geschwindigkeit in Bezug auf die zweite Drehachse 82 und die dritte Drehachse 83 aufgehoben. Wenn keine Beschränkung der Geschwindigkeit in Bezug auf die zweite Drehachse 82 und die dritte Drehachse 83 festgelegt ist, wird der gegenwärtige Zustand beibehalten.
Somit sind die Aufbaukomponenten des Roboters 1, die einen Arbeiter einklemmen können, bei der zweiten Steuerung zwei Arme, die an einer Drehachse gekoppelt sind. Die Variable im Hinblick auf das Einklemmen einer Person ist der Winkel zwischen den beiden Armen, die an einer Drehachse gekoppelt sind. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 erlangt den Gelenkwinkel zwischen einer Referenzrichtung, die vorab auf Basis der Positionen der Aufbaukomponenten bezüglich der Antriebsachse festgelegt wurde, und der Verlaufsrichtung der Arme. Die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit 51 berechnet den Winkel zwischen den beiden Armen, die an der Drehachse gekoppelt sind, durch Addieren oder Subtrahieren der Gelenkwinkel der beiden Arme. Durch die Ausführung dieser Steuerung kann dann, wenn sich beim Antrieb einer Drehachse der Gelenkwinkel einer anderen Drehachse verändert, die Größe eines Raums, der sich zwischen zwei Armen befindet, genau bestimmt werden. Das heißt, es kann genau bestimmt werden, ob die Gefahr besteht, dass ein Arbeiter zwischen zwei Armen eingeklemmt wird, oder nicht.
15 zeigt eine achte schematische Seitenansicht des Roboters bei der ersten Robotervorrichtung. Bei der oben beschriebenen Steuerung wurde der Winkel zwischen zwei Armen, die an einer Drehachse gekoppelt sind, durch Subtrahieren des Gelenkwinkels einer anderen Drehachse von dem Gelenkwinkel einer Drehachse erlangt, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Bei der Berechnung des Winkels zwischen den beiden Armen kann es abhängig von der Festlegungsweise der Gelenkwinkel vorkommen, dass die Gelenkwinkel der beiden Drehachsen addiert werden. Bei dem Beispiel, das in 15 gezeigt ist, ist die Oberseite in Bezug auf die durch den Pfeil 93 gezeigte Referenzrichtung an der positiven Seite des Winkels θ3 in Bezug auf die dritte Drehachse 83 eingerichtet. In diesem Fall erreicht der Winkel θ3 einen positiven Wert. Daher kann der Winkel θ7 zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12 durch Addieren des Winkels θ2 und des Winkels θ3 erlangt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde der Winkel zwischen dem oberen Arm 11 und dem unteren Arm 12 erklärt, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Die zweite Steuerung kann auf Roboter angewendet werden, bei dem es durch eine Veränderung des Gelenkwinkels einer Aufbaukomponente zu einer Veränderung des Gelenkwinkels einer anderen Aufbaukomponente kommt. Beispielsweise gibt es Roboter, die sieben Drehachsen aufweisen.
In diesem Fall umfasst der Roboter drei Arme und werden die Arme jeweils durch eine zweite Drehachse, eine dritte Drehachse und eine vierte Drehachse angetrieben. Die oben beschriebene zweite Steuerung kann angewendet werden, wenn der Winkel zwischen dem durch die dritte Drehachse angetriebenen Arm und dem durch die vierte Drehachse angetriebenen Arm berechnet wird. Außerdem berechnet die Variablenberechnungseinheit bei der oben beschriebenen zweiten Steuerung den Winkel zwischen zwei Aufbaukomponenten durch Addieren oder Subtrahieren von zwei Gelenkwinkeln, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Die Variablenberechnungseinheit kann den Winkel zwischen zwei Aufbaukomponenten auch durch Addieren oder Subtrahieren von drei oder mehr Gelenkwinkeln berechnen.
Bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Steuerung wurde ein Beispiel gezeigt, bei dem ein Arbeiter durch zwei Aufbaukomponenten eines Roboters eingeklemmt werden kann, und ein Beispiel gezeigt, bei dem ein Arbeiter durch eine Aufbaukomponente und die Hand eines Roboters eingeklemmt werden kann, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Die gleiche Steuerung kann auch ausgeführt werden, wenn ein Arbeiter durch eine Aufbaukomponente oder die Hand eines Roboters und ein Objekt, das in der Umgebung der Robotervorrichtung angeordnet ist, eingeklemmt werden kann. Wenn in der Umgebung der Robotervorrichtung zum Beispiel eine Fördereinrichtung, die Werkstücke transportiert, angeordnet ist, kann es vorkommen, dass ein Arbeiter durch den Roboter und die Fördereinrichtung eingeklemmt wird. Bei dieser Robotervorrichtung kann ein Beurteilungsbereich einer Variablen auf Basis eines Gelenkwinkels und einer Variablen, wenn es zu einem Zustand kommt, bei dem ein Arbeiter zwischen dem Roboter und der Fördereinrichtung eingeklemmt werden kann, festgelegt werden. Wenn die Variablen in dem Beurteilungsbereich liegen, kann die Betriebsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors beschränkt werden.
16 zeigt eine schematische Schrägansicht einer zweiten Robotervorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform. Die zweite Robotervorrichtung 6 umfasst einen Roboter 3, der eine Linearbewegungsachse aufweist. Die erste Antriebsachse des Roboters 1 ist die Linearbewegungsachse. Der Roboter 3 umfasst eine Führungsschiene 25, die sich in eine Richtung erstreckt. Der Roboter 3 umfasst eine sich bewegende Basis 26, die sich entlang der Führungsschiene 25 bewegt. Die Antriebsvorrichtung des Roboters 3 umfasst einen Roboterantriebsmotor 22, der die sich bewegende Basis 26 antreibt. Die sich bewegende Basis 26 bewegt sich geradlinig in die durch einen Pfeil 109 gezeigten Richtungen.
Außerdem umfasst der Roboter 3 einen unteren Arm 12, einen oberen Arm 11 und einen mit dem oberen Arm 11 gekoppelten Verlängerungsarm 16. Der Verlängerungsarm 16 bewegt sich wie durch einen Pfeil 110 gezeigt entlang der Verlaufsrichtung des oberen Arms 11. Der Verlängerungsarm 16 ist in Bezug auf den oberen Arm 11 relativ beweglich. Der Verlängerungsarm 16 bewegt sich durch die Linearbewegungsachse in eine Richtung. Die Antriebsvorrichtung des Roboters umfasst einen Roboterantriebsmotor 22, der den Verlängerungsarm 16 antreibt. Durch Bewegungen des Verlängerungsarms 16 entlang der Verlaufsrichtung des oberen Arms 11 wird die Länge des Arms länger und kürzer.
Die vorliegende Erfindung kann auch bei einem derartigen Roboter, der als Antriebsachse zum Antrieb einer Aufbaukomponente eine Linearbewegungsachse aufweist, eingesetzt werden. Es kann sein, dass ein Arbeitstisch 8, auf dem der Roboter 3 Tätigkeiten ausführt, in der Nähe des Roboters 3 angeordnet ist. Es kann vorkommen, dass sich eine Aufbaukomponente oder die Hand 2 des Roboters 3 durch eine Bewegung der sich bewegenden Basis 26 dem Arbeitstisch 8 nähert. Oder es kann vorkommen, dass sich eine Aufbaukomponente oder die Hand 2 des Roboters 3 dem Arbeitstisch 8 nähert, wenn der Verlängerungsarm 16 angetrieben wird und der Arm lang wird. Dabei ist es möglich, dass ein Arbeiter durch die Aufbaukomponente des Roboters 3 und den Arbeitstisch 8 eingeklemmt sind. Oder es ist möglich, das der Arbeiter durch die Hand 2 und den Arbeitstisch 8 eingeklemmt wird.
Die Steuervorrichtung 4 kann auf Basis der Position der Aufbaukomponente an der Linearbewegungsachse eine Variable im Hinblick auf das Einklemmen berechnen. Zum Beispiel kann die Position der sich bewegenden Basis 26 an der ersten Linearbewegungsachse als Variable festgelegt werden. Dann kann ein Beurteilungsbereich der Variablen für das Auftreten eines Zustands, in dem eine Person eingeklemmt werden kann, festgelegt werden. Für den Fall, dass die Variable innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt, kann ein Geschwindigkeitsbeschränkungswert für die Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22, der die sich bewegende Basis 26 antreibt, festgelegt werden. Oder es kann ein Geschwindigkeitsbeschränkungswert für die Umdrehungsgeschwindigkeit des Roboterantriebsmotors 22, der den Verlängerungsarm 16 antreibt, festgelegt werden. Wenn die Variable innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt, kann die Steuervorrichtung 4 die Betriebsgeschwindigkeit der sich bewegenden Basis 26 und die Betriebsgeschwindigkeit des Verlängerungsarms 16 auf höchstens die beschränkte Geschwindigkeit beschränken.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird bei der Bestimmung, ob eine Person eingeklemmt werden kann, der Umfang eines Bestimmungsbereichs, in dem die Person eingeklemmt werden kann, festgelegt, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form. Es ist auch möglich, einen sicheren Bereich, in dem eine Person nicht eingeklemmt wird, als Bestimmungsbereich festzulegen. Jedenfalls kann die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit die Betriebsgeschwindigkeit einer Aufbaukomponente auf höchstens eine beschränkte Geschwindigkeit beschränken, wenn die Variable in dem Bereich liegt, in dem es zu einem Zustand kommt, in dem eine Person durch den Roboter oder die Hand eingeklemmt werden kann.
Bei einer Robotervorrichtung, die Tätigkeiten in Zusammenarbeit mit einem Arbeiter ausführt, kann es vorkommen, dass der Roboter allein Tätigkeiten vornimmt. Wenn der Roboter allein eine Tätigkeit vornimmt, ist der Arbeiter von dem Roboter entfernt. Die Steuervorrichtung kann eine Zusammenarbeitssteuerung, wenn der Arbeiter gleichzeitig mit dem Roboter Tätigkeiten vornimmt, und eine Hochgeschwindigkeitssteuerung, wenn der Roboter allein Tätigkeiten vornimmt, ausführen. Die Steuervorrichtung kann so ausgeführt werden, das sie zu der Zusammenarbeitssteuerung oder der Hochgeschwindigkeitssteuerung umschaltet. Bei der Hochgeschwindigkeitssteuerung kann die Steuerung, die den Roboter anhält, wenn ein Arbeiter mit dem Roboter in Kontakt gelangt, stillgelegt werden. Außerdem kann bei der Hochgeschwindigkeitssteuerung die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform, die die Betriebsgeschwindigkeit von Aufbaukomponenten verringert, untersagt werden. Auf diese Weise ist es durch Ausführen der Hochgeschwindigkeitssteuerung möglich, Tätigkeiten mit einer hohen Geschwindigkeit vorzunehmen, wenn sich keine Person in der Nähe des Roboters befindet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde beispielhaft ein Knickarmroboter erklärt, doch besteht keine Beschränkung auf diese Form, die vorliegende Erfindung kann auf eine Steuervorrichtung, die einen beliebigen Roboter steuert, angewendet werden.
Nach einer Form der vorliegenden Erfindung kann eine Steuervorrichtung für einen Roboter bereitgestellt werden, die einen Einfluss auf einen Arbeiter, wenn der Arbeiter durch den Betrieb einer Aufbaukomponente oder einer Hand des Roboters eingeklemmt wurde, unterdrückt.
Bei den jeweiligen oben beschriebenen Steuerungen kann die Reihenfolge der Schritte innerhalb eines Umfangs, in dem die Funktionen und Wirkungen nicht verändert werden, passend abgeändert werden. Die oben beschriebenen Ausführungen können passend kombiniert werden. In den jeweiligen oben beschriebenen Zeichnungen sind gleiche oder identische Abschnitte mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die oben beschriebenen Ausführungen sind beispielhaft und beschränken die Erfindung nicht. Außerdem beinhalten die Ausführungen Änderungen der in den Ansprüchen gezeigten Formen.

Claims

Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung (4) einen Roboter steuert, der Antriebsachsen, die Aufbaukomponenten (11, 12, 13, 15, 15a) des Roboters (1, 3) antreiben, aufweist und Positionsdetektoren (18), die die Positionen der Antriebsachsen detektieren, umfasst, umfassend: eine Anhaltebefehlseinheit (47), die den Betrieb des Roboters bei einem Kontakt einer Person mit dem Roboter anhält, und eine Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit (51), die die Betriebsgeschwindigkeit der durch die Antriebsachsen angetriebenen Aufbaukomponenten beschränkt, wobei die Steuervorrichtung so ausgebildet ist, dass sie zwischen einer Zusammenarbeitssteuerung, in der der Roboter Tätigkeiten gleichzeitig mit der Person ausführt, und einer Hochgeschwindigkeitssteuerung umschaltet, in der der Roboter allein, ohne Zusammenarbeit mit der Person, Tätigkeiten ausführt, wobei eine Variable, die aus der Position der Aufbaukomponente bezüglich der Antriebsachse berechnet wird, und ein Bereich der Variablen zur Zeit eines Zustands, in dem eine Person von dem Roboter oder einem an dem Roboter angebrachten Arbeitswerkzeug eingeklemmt wird, vorab festgelegt sind, in der Zusammenarbeitssteuerung die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit aus dem Ausgang des Positionsdetektors die Position der Aufbaukomponente bezüglich der Antriebsachse erlangt, auf Basis der Position der Aufbaukomponente bezüglich der Antriebsachse die Variable erlangt, und die Betriebsgeschwindigkeit der Aufbaukomponente auf höchstens eine vorab festgelegte beschränkte Geschwindigkeit steuert, wenn die Variable innerhalb des genannten Bereichs liegt und in der Hochgeschwindigkeitssteuerung die Steuervorrichtung eine Steuerung untersagt, bei der die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit die Betriebsgeschwindigkeit der Aufbaukomponente auf die beschränkte Geschwindigkeit oder darunter steuert, wenn die Variable innerhalb des genannten Bereichs liegt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antriebsachsen Drehachsen (81 bis 86) sind, die die Aufbaukomponenten drehen, wobei die Variable ein Gelenkwinkel (θ1 bis θ6) zwischen einer vorab festgelegten Referenzrichtung und der Richtung der Aufbaukomponente ist, wobei die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit die Betriebsgeschwindigkeit der durch die Drehachse angetriebenen Aufbaukomponente auf höchstens eine vorab festgelegte beschränkte Geschwindigkeit steuert, wenn der Gelenkwinkel für die Drehachse innerhalb des Bereichs liegt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antriebsachsen Drehachsen (82, 83) sind, die die Aufbaukomponenten dreht, wobei die Variable ein Winkel (θ7] zwischen zwei Aufbaukomponenten ist, die an einer Drehachse gekoppelt sind, wobei die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit den Winkel zwischen den beiden an einer Drehachse gekoppelten Aufbaukomponenten berechnet und die Betriebsgeschwindigkeit der durch die Drehachse angetriebenen Aufbaukomponenten auf höchstens eine vorab festgelegte beschränkte Geschwindigkeit steuert, wenn der Winkel innerhalb des Bereichs liegt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Aufbaukomponenten zwei Arme (11, 12) sind, die an einer Drehachse gekoppelt sind, wobei die Variable ein Winkel zwischen den beiden an der einen Drehachse gekoppelten Arme ist, wobei die Geschwindigkeitsbeschränkungseinheit auf Basis der Positionen der Aufbaukomponenten bezüglich der Antriebsachse Gelenkwinkel (θ2, θ3) zwischen einer vorab festgelegten Referenzrichtung und den Verlaufsrichtungen der Arme erlangt und den Winkel zwischen den beiden an der Drehachse gekoppelten Armen durch Addieren oder Subtrahieren der Gelenkwinkel der beiden Arme berechnet.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bereich ein Bereich ist, in dem eine Person zwischen dem Roboter und einem Objekt (8) in der Umgebung des Roboters eingeklemmt werden kann.