DE10296624T5

DE10296624T5 - Ein Industrieroboter

Info

Publication number: DE10296624T5
Application number: DE10296624T
Authority: DE
Inventors: Ralph SJÖBERG; Svein Johannessen; Jan Endresen; Erik Carlson
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB AB
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: SE0101199D0; WO2002078913A1; US7577497B2; US20040260426A1; DE10296624B4

Abstract

Industrieroboter, der einen Manipulator (3), eine Steuereinheit (2) zur Steuerung des Manipulators, eine tragbare Betriebseinheit (1) zum Lehren und manuellen Betreiben des Roboters, dessen Betriebseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit der Steuereinheit angepasst ist, und eine „Not-Aus"-Einheit (10) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die „Not-Aus"-Einheit (10) beweglich angeordnet ist und die tragbare Betriebseinheit (1) ein erstes Empfangselement (8, 21) zum Empfangen der „Not-Aus"-Einheit enthält.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Industrieroboter, der einen Manipulator, eine Steuereinheit zur Steuerung des Manipulators, eine tragbare Betriebseinheit zum Lehren und manuellen Betreiben des Roboters, dessen Betriebseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit der Steuereinheit angepasst ist, und eine „Not-Aus"-Einheit zum Anhalten des Manipulators bei dessen Aktivierung enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Industrierobotersystem, das eine Vielzahl von Industrierobotern enthält, die jeweils einen Manipulator, eine Steuereinheit zur Steuerung des Manipulators und eine „Not-Aus"-Einheit zum Anhalten des Manipulators bei dessen Aktivierung und wenigstens eine tragbare Betriebseinheit zum Lehren und Programmieren der Roboter enthält, deren tragbare Betriebseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit den Steuereinheiten angepasst ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine tragbare Betriebseinheit für einen Industrieroboter mit einem Manipulator und einer Steuereinheit zur Steuerung des Manipulators, wobei die Betriebseinheit Mittel zum manuellen Betreiben des Roboters und Mittel zum drahtlosen Kommunizieren mit der Steuereinheit enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung des Funktionierens einer „Not-Aus"-Einheit für einen Industrieroboter, der einen Manipulator, eine Steuereinheit zur Steuerung des Manipulators und eine tragbare Betriebseinheit zum Lehren und manuellen Betreiben des Roboters enthält, dessen tragbare Betriebseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit der Steuereinheit angepasst ist.
Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung eines Industrieroboters zur Betriebssteuerung einer Punktschweißstation.
Eine tragbare Betriebseinheit wird im allgemeinen ein Programmierhandgerät genannt und wird zur manuellen Steuerung des Roboters verwendet, zum Beispiel zum Lehren oder Programmieren des Roboters, einer Betriebsbahn zu folgen.
STAND DER TECHNIK
Roboter werden zum Durchführen von sich wiederholenden und präzisen Aufgaben, wie beispielsweise Schweißen und Lackieren von Komponenten, verwendet. Die Roboter sind programmiert, um eine Arbeit oder einen Arbeitszyklus entlang einer Betriebsbahn auszuführen. Um den Roboter mit seinem Arbeitszyklus zu programmieren oder zu lehren, wird der Roboter an verschiedenen Positionen entlang der Betriebsbahn gehandhabt. Diese Positionen werden als Anweisungen in einem Speicher in der Steuereinheit gespeichert. Andere Informationen, wie beispielsweise gewünschte Roboterbewegungsgeschwindigkeit, können ebenfalls in dem Speicher gespeichert werden. Während des Betriebs des Roboters werden die Programmanweisungen ausgeführt, wobei dadurch der Roboter dazu gebracht wird, wie gewünscht zu arbeiten.
Verschiedene Vorrichtungen, die zur Erleichterung des Programmierens von Robotern verwendet werden, sind im Fachgebiet bekannt. Zum Beispiel offenbart U. S. Patent Nr. 4,888,708, das von Brantmark et al veröffentlicht ist, ein tragbares Programmierhandgerät zum Lehren und manuellen Betreiben des Roboters durch Verwendung eines Joystick, einer Tastatur und einer optischen Anzeigeeinheit. Die Tastatur weist verschiedene Funktionstasten auf, die dem Bediener erlauben, unterschiedliche Zustände für das Steuersystem auszuwählen. Das Programmierhandgerät kann zum Beispiel zum Überwachen des Roboterprogramms, Ändern bestimmter Variablen in dem Programm, Starten, Anhalten und Editieren des Programms und zum manuellen Bewegen des Manipulators durch Verwendung des Joysticks verwendet werden. Der Bediener lehrt den Roboter, während er die Bewegung des Manipulators beobachtet.
Ein Roboter kann in wenigstens zwei Modi betrieben werden: automatisch und manuell. Die Wahl des Modus, in dem der Roboter arbeiten soll, wird durch Schalten einer Modusselektortaste auf einer Schalttafel an der Steuereinheit durchgeführt. Wenn der Roboter in dem manuellen Modus ist, hat das Programmierhandgerät das exclusive Recht, den Roboter zu betreiben und folglich ist es keinen anderen Betriebseinheiten erlaubt, den Roboter zu steuern. Wenn der Roboter in dem automatischen Modus ist, werden einige der Funktionen in dem Programmierhandgerät, zum Beispiel das Funktionen des Joysticks, blockiert.
Das in dem vorstehend erwähnten U.S. Patent offenbarte Programmierhandgerät ist mit der Steuereinheit durch ein flexibles Kabel oder einen Draht verbunden. Es gibt viele Probleme, die das Aufweisen eines Kabels zwischen der Steuereinheit und dem Programmierhandgerät betreffen, insbesondere, wenn verschiedene Roboter nahe aneinander in einer Roboterlinie angeordnet sind. Das Kabel zwischen dem Programmierhandgerät und der Steuereinheit muss eher lang sein und die Gefahr der Verwindung der Kabel der Roboter ist beträchtlich. Benachbarte Roboter können ebenfalls ihre Kabel miteinander verwunden aufweisen und es ist manchmal schwierig, zu wissen, zu welchen Roboter ein bestimmtes Programmierhandgerät gehört. Es gibt ebenfalls die Gefahr des Bruchs der Kabel, der zu einem Verlust der Kommunikation zwischen dem Programmierhandgerät und der Steuereinheit führt.
Aus dem Deutschen Patent Nr. DE 195 36 293 ist es bekannt, eine drahtlose Verwindung zum Austausch von Informationen zwischen dem Programmierhandgerät und dem Roboter zu verwenden. Ein Vorteil mit einer drahtlosen Verbindung zwischen dem Roboter und dem Programmierhandgerät ist die Möglichkeit, das gleiche Programmierhandgerät für verschiedene Roboter zu verwenden. Dementsprechend muss das Programmierhandgerät nicht zu einem bestimmten Roboter gehören und kann zusammen mit irgendwelchen Robotern in einer Roboterzelle verwendet werden.
Roboter werden im allgemeinen in Roboterzellen angeordnet, um die Automation einer komplexen Reihe von Tätigkeiten zu erleichtern. Wenn einer der Roboter in der Roboterzelle unter manueller Steuerung unter Verwendung eines drahtlosen Programmierhandgeräts angeordnet werden muss, ist es wichtig, dass das Programmierhandgerät mit dem korrekten Roboter in Kommunikation steht und ihn steuert. Es muss möglich sein, eine korrekte Assoziation zwischen dem drahtlosen Programmierhandgerät und der Steuereinheit sicherzustellen. Ansonsten besteht eine Gefahr des Personenschadens, sollte der Bediener glauben, dass er einen bestimmten Roboter betreibt, aber statt dessen einen anderen Roboter in der Zelle betreibt. Ein Problem, das folglich beim Verwenden eines Programmierhandgeräts entsteht, das nicht körperlich mit dem Roboter verbunden ist, ist, wie zu sicherzustellen ist, dass der korrekte Roboter mit dem Programmierhandgerät verbunden ist.
Ein anderes Problem mit drahtloser Kommunikation zwischen dem Roboter und dem Programmierhandgerät ist das Funktionieren des „Not-Aus"-Knopfes an dem Programmierhandgerät, wenn das Programmierhandgerät nicht mit irgendeinem Roboter verbunden ist. Aus Sicherheitsgründen ist es erforderlich, dass ein sichtbarer „Not-Aus"-Knopf den Roboter jederzeit anhält, wenn der Knopf gedrückt wird. Dementsprechend ist dem Programmierhandgerät nicht erlaubt, einen sichtbaren „Not-Aus"-Knopf aufzuweisen, wenn es nicht mit irgendeinem der Roboter verbunden ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Industrieroboter mit einer drahtlosen Betriebseinheit bereitzustellen, der die vorstehend erwähnten Probleme und insbesondere das Problem in Verbindung mit dem Funktionieren des „Not-Aus"-Knopfes überwindet.
Diese Aufgabe wird mittels des anfangs definierten Industrieroboters erreicht, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die „Not-Aus"-Einheit beweglich angeordnet ist und die tragbare Betriebseinheit ein erstes Aufnahmeelement bzw. Empfangselement zum Aufnehmen bzw. Empfangen der „Not-Aus"-Einheit enthält. Vorzugsweise enthält die „Not-Aus"-Einheit einen „Not-Aus"-Knopf. Eine derartige bewegliche „Not-Aus"-Einheit macht es möglich, den „Not-Aus"-Knopf von der Betriebseinheit zu entfernen, wenn die Betriebseinheit nicht mit irgendeinem Roboter verbunden ist und den „Not-Aus"-Knopf dann zu der Betriebseinheit zurückzubringen, wenn die Betriebseinheit mit einem Roboter verbunden ist. Dementsprechend ist sichergestellt, dass der „Not-Aus"-Knopf funktionieren wird, wenn die Betriebseinheit einen sichtbaren „Not-Aus"-Knopf aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält der Roboter ein zweites Aufnahmeelement bzw. Empfangselement zum Aufnehmen bzw. Empfangen der „Not-Aus"-Einheit, die an oder in Verbindung mit der Steuereinheit angeordnet ist. Vorzugsweise enthält die Steuereinheit Mittel zum Abtasten des Vorhandenseins der „Not-Aus"-Einheit und Mittel zum Aktivieren der „Not-Aus"-Einheit bei Vorhandensein in dem zweiten Empfangselement und enthält die tragbare Betriebseinheit Mittel zum Abtasten des Vorhandenseins der „Not-Aus"-Einheit und Mittel zum Aktivieren der „Not-Aus"-Einheit bei Vorhandensein in der Betriebseinheit. Aus Sicherheitsgründen ist es wichtig, dass der „Not-Aus"-Knopf immer arbeitet, auch wenn er nicht in der Betriebseinheit verwendet wird. Um sicherzustellen, dass der „Not-Aus"-Knopf immer funktioniert, wird der „Not-Aus"-Knopf zu einem zweiten Empfangselement in Verbindung mit der Steuereinheit bewegt, wenn er nicht in der Betriebseinheit verwendet wird. Der „Not-Aus"-Knopf wird aktiviert, wenn die „Not-Aus"-Einheit entweder von dem ersten Empfangselement oder von dem zweiten Empfangselement empfangen bzw. aufgenommen wurde.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die „Not-Aus"-Einheit Mittel zum Tragen von Informationen über die Identität des Roboters und die tragbare Betriebseinheit enthält Mittel zum Lesen der Roboteridentität von der „Not-Aus"-Einheit. Um zu sicherzustellen, dass der „Not-Aus"-Knopf an der Betriebseinheit bei Aktivierung den korrekten Roboter deaktiviert, wird eine Identifikation des Roboters zu der Betriebseinheit zusammen mit dem beweglichen Notknopf übertragen. Dementsprechend ist es möglich, eine korrekte Assoziation zwischen der drahtlosen Betriebseinheit und der Steuereinheit des Roboters sicherzustellen und die Gefahr der Notausschaltung des falschen Roboters ist reduziert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die Steuereinheit Mittel zum Vergleichen der Identität des Roboters mit der von der „Not-Aus"-Einheit getragenen Identität und Bestimmen, ob die Identitäten gleich sind. Ein Problem, das mit dem Aufweisen einer beweglichen „Not-Aus"-Einheit assoziiert ist, ist die Gefahr des Zurückkehrens der „Not-Aus"-Einheit zu dem falschen Roboter. Dieses Problem wird durch Bereitstellen der Steuereinheit mit Mitteln zum Überprüfen der Identität einer empfangenen bzw. aufgenommenen „Not-Aus"-Einheit gelöst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die tragbare Betriebseinheit Mittel zum Herstellen einer Kommunikation mit der Steuereinheit des identifizierten Roboters. Eine Kommunikation zwischen der Betriebseinheit und der Steuereinheit eines Roboters kann nicht hergestellt werden, bis die Betriebseinheit Informationen über die Identität des Roboters empfangen hat, mit dem sie assoziiert werden soll. Weil die Identifikation des Roboters zusammen mit der „Not-Aus"-Einheit übertragen wird, kann keine Kommunikation hergestellt werden, bis die „Not-Aus"-Einheit in der Betriebseinheit vorhanden ist. Die Betriebseinheit ist folglich nicht in der Lage, den Roboter zu steuern, wenn der „Not-Aus"-Knopf nicht vorhanden ist. Wenn eine Kommunikation mit der Steuereinheit hergestellt ist, weiß die Steuereinheit, dass die Betriebseinheit den „Not-Aus"-Knopf empfangen bzw. aufgenommen hat.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Kommunikation zwischen der tragbaren Betriebseinheit und der Steuereinheit mittels einer Basisstation ausgeführt und enthält die bewegliche „Not-Aus"-Einheit Mittel zum Tragen von Informationen über die Adresse der Basisstation. Um die Herstellung der Kommunikation zwischen der tragbaren Betriebseinheit und der Steuereinheit zu erleichtern, wird die Adresse der Basisstation durch die „Not-Aus"-Einheit zu der Betriebseinheit übertragen. Für eine Roboterzelle, die verschiedene Roboter aufweist, die mit einer Basisstation verbunden sind, kann die Anzahl an „Not-Aus"-Einheiten die gleiche wie die Anzahl an Robotern in der Zelle sein. Die „Not-Aus"-Einheiten werden alle die gleiche Basisstationsadresse, aber verschiedene Roboteridentitäten aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die Steuereinheit Mittel zum Messen der Zeit, die zwischen dem Zeitpunkt verstrichen ist, wenn die „Not-Aus"-Einheit von dem zweiten Empfangs- bzw. Aufnahmeelement entfernt wird, bis eine Kommunikation zwischen der tragbaren Betriebseinheit und der Steuereinheit hergestellt ist. Vorzugsweise enthält die Steuereinheit Mittel zum Vergleichen der Zeit mit einer vorbestimmten Maximalzeit und Aktivieren der „Not-Aus"-Einheit in Abhängigkeit des Resultats des Vergleichs. Zum Zwecke des Detektierens eines Verlusts der „Not-Aus"-Einheit wird ein Zeitmesser bei Entfernung der „Not-Aus"-Einheit von der Steuereinheit gestartet. Der Zeitmesser wird angehalten, wenn die „Not-Aus"-Einheit von der Betriebseinheit empfangen bzw. aufgenommen ist und die Kommunikation hergestellt ist. Wenn die Zeit eine vorbestimmte Maximalzeit überschreitet wird ein „Not-Aus" bzw. eine Notausschaltung des Roboters ausgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die bewegliche „Not-Aus"-Einheit eine elektronische Hardware-Vorrichtung, zum Beispiel eine Informationsspeichervorrichtung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die bewegliche „Not-Aus"-Einheit einen Prozessor.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die Steuereinheit Mittel zum Detektieren eines Mangels bzw. Fehlens einer Roboteridentität in der „Not-Aus"-Einheit und Mittel zum Übertragen der Identität des Roboters zu der „Not-Aus"-Einheit. Vorzugsweise enthält die Steuereinheit ebenfalls Mittel zum Detektieren eines Mangels einer Roboteridentität in der Steuereinheit selber und Mittel zum Übertragen der Identität des Roboters von der „Not-Aus"-Einheit zu der Steuereinheit.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Industrierobotersystem mit einer Vielzahl an Robotern und wenigstens einer drahtlosen Betriebseinheit bereitzustellen, die irgendeinen der Roboter betreiben kann, wenn sie mit ihm korrekt assoziiert ist, wobei das Robotersystem die vorstehend erwähnten Probleme und insbesondere das Problem in Verbindung mit dem Funktionieren des „Not-Aus"-Knopfes überwindet. Diese Aufgabe wird durch das Robotersystem erreicht, wie in Anspruch 15 definiert.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine drahtlose tragbare Betriebseinheit bereitzustellen, die das Problem in Verbindung mit dem Funktionieren des „Not-Aus"-Knopfes überwindet. Diese Aufgabe wird durch die Betriebseinheit erreicht, wie in Anspruch 20 definiert.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Sichern bzw. Sicherstellen des Funktionierens einer „Not-Aus"-Einheit für einen Industrieroboter bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren der Erfindung erreicht, wie in Anspruch 25 definiert.
Viele der vorstehend erwähnten Mittel werden durch einen Softwarebefehl bewirkt, der auf einem Prozessor in der Betriebseinheit oder auf einem Prozessor in der Steuereinheit läuft.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun genauer durch die Beschreibung verschiedener Ausführungsformen davon und mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Industrieroboters gemäß einer Ausfühnungsform der Erfindung, die eine Betriebseinheit enthält, die zur drahtlosen Kommunikation mit einer Steuereinheit des Roboters angepasst ist.
2 ist ein Blockdiagramm der Betriebseinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein Blockdiagramm der Steuereinheit eines Industrieroboters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt ein Industrierobotersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, das eine Betriebseinheit in drahtloser Kommunikation mit den Robotern zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt einen Industrieroboter gemäß der Erfindung, der eine tragbare Betriebseinheit 1 und eine Steuereinheit 2 enthält, die zum Übertragen von Daten durch ein Kommunikationskabel oder eine Verbindung mit einem Manipulator 3 verbunden ist. Die Betriebseinheit und die Steuereinheit sind zur Funkverbindung miteinander angepasst. Die Steuereinheit 2 ist fähig, Daten zu empfangen, verarbeiten und auszugeben, die ihr von der Betriebseinheit gesendet wurden. Die Betriebseinheit 1 enthält einen Körper 4, einen Bildschirm 5 und einen Satz Funktionstasten 6 und einen Joystick 7. Die Funktionstasten 6 erlauben einem Bediener, verschiedene Zustände für das Steuersystem auszuwählen. Der Joystick wird zur Steuerung der Bewegung des Manipulators verwendet, wenn der Roboter manuell betrieben wird und kann als eine Maus verwendet werden. Die Betriebseinheit 1 enthält weiterhin eine Antenne 9 zur Funkverbindung mit der Steuereinheit 2 und eine Öffnung 8, die zum Empfangen bzw. Aufnehmen einer beweglichen „Not-Aus"-Einheit 10 angepasst ist. Die Steuereinheit 2 enthält eine Konsole 13 mit Tasten zum Einstellen der Steuereinheit, einen „Not-Aus"-Knopf 14 und eine Öffnung 15, die zum Empfangen bzw. Aufnehmen der beweglichen „Not-Aus"-Einheit 10 angepasst ist.
2 zeigt die Betriebseinheit 1, die die bewegliche „Not-Aus"-Einheit 10 empfangen bzw. aufgenommen hat. Wenigstens ein Teil der „Not-Aus"-Einheit 10 ist in die Öffnung 8 eingeführt. Die „Not-Aus"-Einheit 10 umfasst einen „Not-Aus"-Knopf 11 und Kontaktelemente 12, die angepasst sind, um in elektrischen Kontakt mit entsprechenden Kontaktelementen 20 auf einem Empfangs- bzw. Aufnahmeelement 21 zu sein, das in der Betriebseinheit 1 positioniert ist. Die „Not-Aus"-Einheit 10 enthält weiterhin eine elektronische Hardware-Vorrichtung 22, die einen Speicher oder ein Register umfasst, der bzw. das zum Speichern von Informationen über die Identität des Roboters angepasst ist, zu dem die „Not-Aus"-Einheit gehört. Das Empfangs- bzw. Aufnahmeelement 21 ist zum Abtasten des Vorhandenseins der „Not-Aus"-Einheit 10 in der Betriebseinheit und Lesen von Informationen über die Roboteridentität von der Hardware-Vonichtung 22 zu einem Datenbus 23 angepasst. Der Roboter ist derart angeordnet, dass die Stromversorgung zu dem Manipulator bei Drücken des „Not-Aus"-Knopfes 11 unterbrochen wird. Wenn die „Not-Aus"-Einheit 10 in der Betriebseinheit 1 empfangen bzw. aufgenommen wird, wird der Knopf 11 aktiviert und wird ein „Not-Aus" bzw. eine Notausschaltung auslösen, wenn aktiviert. Die Aktivierung des „Not-Aus"-Knopfes wird durch einen Softwarebefehl bewirkt, der auf der Prozessoreinheit 24 läuft. Wenn die Betriebseinheit 1 die „Not-Aus"-Einheit 10 empfangen bzw. aufgenommen hat, sind die Kontaktelemente 12 der „Not-Aus"-Einheit 10 und die Kontaktelemente 20 des Empfangs- bzw. Aufnahmeelements 21 in elektrischen Kontakt miteinander. Informationen über die Identität des Roboter werden von der Hardware-Vonichtung 22 zu dem Datenbus 23 durch das Empfangs- bzw. Aufnahmeelement 21 übertragen. Die Betriebseinheit 1 enthält weiterhin eine Verarbeitungseinheit 24, die zum Verarbeiten von Datenprogrammen zur Steuerung der Funktion der Betriebseinheit angepasst ist, einen Speicher 25 zum Speichern der Datenprogramme und der Informationen über die Roboteridentität, Schnittstellenmittel 26 zum Verbinden von Eingangs- und Ausgangssignalen zwischen dem Datenbus 13 und dem Bildschirm 5, den Funktionstasten 6 und dem Joystick 7, und ein Verbindungselement 27 zum Konvertieren und Verbinden von Daten zwischen der Antenne 9 und dem Datenbus 23.
3 zeigt die Steuereinheit 2, die die „Not-Aus"-Einheit 10 empfangen bzw. aufgenommen hat. Wenigstens ein Teil der „Not-Aus"-Einheit 10 ist in die Öffnung 15 eingeführt. Die Kontaktelemente 12 der „Not-Aus"-Einheit 10 sind angepasst, um in elektrischen Kontakt mit entsprechenden Kontaktelementen 30 auf einem Empfangs- bzw. Aufnahmeelement 31 zu sein, das in der Steuereinheit positioniert ist. Das Empfangselement 31 ist zum Abtasten des Vorhandenseins der „Not-Aus"-Einheit 10 in der Steuereinheit 2 und Lesen der Informationen über die Roboteridentität von der Hardware-Vorrichtung 22 in der „Not-Aus"-Einheit 10 zu dem Datenbus 32 angepasst. Die Steuereinheit 1 enthält weiterhin eine Verarbeitungseinheit 33, einen Speicher 34 zum Speichern von Datenprogrammen und Parametern, ein erstes Schnittstellenmittel 35 zum Übertragen von Eingangs- und Ausgangssignalen zwischen dem Datenbus 32 und der Konsole 13, ein Verbindungselement 36 zum Konvertieren und Verbinden von Daten zwischen einer Antenne 39 und dem Datenbus 32 und ein zweites Schnittstellenmittel 38 zum Übertragen von Daten und Steuersignalen zwischen dem Datenbus 32 und dem Manipulator. Die Steuereinheit 1 umfasst ebenfalls eine Zeitmessereinheit 37, die nachstehend diskutiert ist.
Wenn die „Not-Aus"-Einheit 10 von der Steuereinheit 2 empfangen bzw. aufgenommen wird, wird der „Not-Aus"-Knopf 11 aktiviert, d.h. bei Drücken des „Not-Aus"-Knopfes 11 wird die Stromversorgung des Manipulators unterbrochen. Das Aktivieren des „Not-Aus"-Knopfes wird durch einen Softwarebefehl bewirkt, der auf der Prozessoreinheit 33 läuft. Die Steuereinheit weist folglich zwei arbeitende „Not-Aus"-Knöpfe 10, 14 auf. Die Steuereinheit benötigt zwei „Not-Aus"-Knöpfe zum Sicherstellen, dass sie immer mit einem „Aus"-Knopf bereitgestellt ist, auch wenn einer von ihnen zu der Betriebseinheit bewegt wird.
Wenn die Betriebseinheit 1 nicht verwendet wird, ist die „Not-Aus"-Einheit 10 an der Steuereinheit 2 positioniert. Wenn ein Bediener entscheidet, die Betriebseinheit zu verwenden, bewegt er die „Not-Aus"-Einheit 10 zu der Betriebseinheit 1. Das Empfangs- bzw. Aufnahmeelement 21 tastet das Vorhandensein der „Not-Aus"-Einheit 10 ab und liest die Informationen über die Roboteridentität von der Hardware-Vorrichtung 22 und überträgt sie, durch den Datenbus 23, zu der Prozessoreinheit 24. Wenn die Prozessoreinheit die Informationen über die Roboteridentität empfangen hat, stellt sie einen Funkkontakt mit der Steuereinheit 2 des identifizierten Roboters durch das Verbindungselement 27 und die Antenne 9 her.
Wenn die Betriebseinheit 1 nicht verwendet wird, wird die „Not-Aus"-Einheit 10 zu der Steuereinheit 2 zurückgeführt und verbleibt dort, bis die Betriebseinheit 1 das nächste Mal verwendet werden muss. Wenn das Empfangs- bzw. Aufnahmeelement 31 in der Steuereinheit das Vorhandensein der „Not-Aus"-Einheit 10 abgetastet hat, überträgt es Informationen über die Roboteridentität von der Hardware-Vorrichtung 22 durch den Datenbus 32 zu der Prozessoreinheit 33. Wenn die Prozessoreinheit 33 die Informationen über die Roboteridentität empfangen hat, vergleicht sie sie mit einer gespeicherten Roboteridentität zum Zwecke des Überprüfens, dass die empfangene bzw. aufgenommene „Not-Aus"-Einheit die Korrekte ist, die zu dem Roboter gehört. Wenn die Identitäten nicht die gleichen sind, wird die Steuereinheit das Empfangen bzw. Aufnehmen der „Not-Aus"-Einheit nicht akzeptieren und wird ein Alarmsignal erzeugen.
Zum Zwecke des Detektierens eines Verlusts der „Not-Aus"-Einheit 10 wird die Zeitmessereinheit 37 gestartet, wenn die „Not-Aus"-Einheit 10 von der Steuereinheit 2 entfernt wird, und wird angehalten, wenn der „Not-Aus"-Knopf von der Betriebseinheit 1 empfangen bzw. aufgenommen wird und die Kommunikation hergestellt ist. Wenn der Zeitmesser ausläuft, d.h., wenn die verstrichene Zeit einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet, wird ein „Not-Aus" bzw. eine Notausschaltung ausgeführt oder wird irgendeine andere Tätigkeit unternommen.
Der Roboter kann in einem automatischen oder manuellen Modus betrieben werden. Normalerweise ist der Roboter während der Arbeit in dem automatischen Modus und während des Lehrens in dem manuellen Modus. In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Schalten zwischen dem automatischen und dem manuellen Modus durch Bewegen der „Not-Aus"-Einheit von der Steuereinheit zu der Betriebseinheit und umgekehrt bewirkt werden. Dementsprechend wird der Roboter bei Abtasten des Vorhandenseins der „Not-Aus"-Einheit in der Steuereinheit im automatischen Modus betrieben, d.h. der Roboter ist unter automatischer Steuerung, und bei Abtasten des Vorhandenseins der „Not-Aus"-Einheit in der Betriebseinheit wird der Roboter in dem manuellen Modus betrieben, d.h. der Roboter wird durch die Betriebseinheit gesteuert.
4 zeigt eine Roboterzelle mit sechs Robotern, die jeweils einen Manipulator 3a–3f und eine Steuereinheit 2a–2f enthalten. Jeder Roboter kann durch eine tragbare Betriebseinheit 1 gesteuert werden. Die Steuereinheiten 2a–2f und die Betriebseinheit 1 sind angepasst, um durch eine Basisstation 40 miteinander in Funkverbindung zu sein. Zur Aktivierung der Betriebseinheit muss sie die Adresse der Basisstation 40 und die Identität des Roboters haben, mit dem sie verbunden werden soll. Dies wird durch Bewegen der beweglichen „Not-Aus"-Einheit von dem ausgewählten Roboter zu der Betriebseinheit ausgeführt. Neben der Roboteridentität enthält die Hardware-Einheit 22 die Adresse der Basisstation. Die Roboteridentität umfasst die Netzwerkadresse des durch die Betriebseinheit zu steuernden Roboters. Die sechs „Not-Aus"-Einheiten 10a–l0f haben die gleiche Basisstationsadresse, aber verschiedene Roboteridentitäten. In dem in 4 gezeigten Beispiel wird der Roboter, der die Steuereinrichtung 2d enthält, ausgewählt, um durch die Betriebseinheit 1 gesteuert zu werden. Der „Not-Aus"-Knopf 10d wird deshalb zu der Betriebseinheit 1 bewegt.
Jeder der Roboter in der Zelle weist eine „Not-Aus"-Einheit auf. Wenn die Zelle mehr als eine Betriebseinheit 1 enthält, können die „Not-Aus"-Einheiten in irgendeiner der Betriebseinheiten verwendet werden, aber die Steuereinheiten werden nur eine einzige „Not-Aus"-Einheit akzeptieren. Das Verbinden zwischen einem Roboter und einer Betriebseinheit wird durch Verwendung des beweglichen „Not-Aus"-Knopfes durchgeführt. Irgendeine Anzahl von Betriebseinheiten kann in der Zelle aktiv sein, aber nur die eine Betriebseinheit, die in der Lage ist, den Roboter handzuhaben bzw. zu bedienen, ist die eine in Besitz seines „Not-Aus"-Knopfes.
Bei Rückkehr der „Not-Aus"-Einheit 10d zu der Steuereinheit 2d, wird die Betriebseinheit 1 eine Nachricht an die Steuereinheit senden, die sie über die Tatsache informiert, dass die „Not-Aus"-Einheit von der Betriebseinheit entfernt wurde. Dies wird den Manipulator anhalten und den Zeitmesser in der Steuereinheit starten. Der Zeitmesser wird angehalten, wenn die Steuereinheit die „Not-Aus"-Einheit empfangen bzw. aufgenommen hat. Wenn die Übertragungszeit einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird das „Not-Aus" bzw. die Notausschaltung aktiviert werden. Wenn es nicht möglich ist, mit der Steuereinheit zu kommunizieren, wenn die „Not-Aus"-Einheit von der Betriebseinheit entfernt wird, wird der Manipulator von dem Moment an angehalten, an dem die Kommunikation unterbrochen ist, bis die Steuereinheit die „Not-Aus"-Einheit empfangen bzw. aufgenommen hat.
Solange die „Not-Aus"-Einheit nicht in der Steuereinheit vorhanden ist, wird die Kommunikation mit der Betriebseinheit überwacht, und die Steuereinheit wird den Roboter notausschalten, wenn die Kommunikation unterbrochen ist und die „Not-Aus"-Einheit nicht in einem vorbestimmten Zeitintervall zurückgekehrt ist. Die Kommunikation kann zum Beispiel unterbrochen werden, wenn die Betriebseinheit den Funksende- bzw. Empfangsbereich verlässt. Wenn die „Not-Aus"-Einheit immer noch in der Betriebseinheit ist, wenn die Betriebseinheit den Funksende- bzw. -empfangsbereich verlässt, wird der Roboter folglich notausgeschaltet.
Aus Sicherheitsgründen ist es manchmal wünschenswert, irgendwelche oder alle Roboter in einer Roboterzelle oder in dem gleichen Arbeitsbereich bei Aktivierung des „Not-Aus"-Knopfes an der Betriebseinheit notauszuschalten. Dementsprechend ist in einer Ausführungsform der Erfindung die „Not-Aus"-Einheit angepasst, weitere Informationen über die Identitäten von Robotern zu enthalten, die zu der gleichen Zeit bei Aktivierung des „Not-Aus"-Knopfes notausgeschaltet werden sollen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält die „Not-Aus"-Einheit ein erstes Teil, das in der Steuereinheit fest angeordnet ist und ein zweites bewegliches Teil. Das zweite bewegliche Teil wird zur Nachrichtungsverschlüsselung verwendet, und das erste Teil wird zur Nachrichtenentschlüsselung verwendet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in dem Schutzumfang der folgenden Ansprüche variiert und modifiziert werden. Zum Beispiel können die Mittel zum Tragen von Informationen über die Identität des Roboters auf viele verschiedene Weisen, wie beispielsweise als eine körperliche Tastenvorrichtung, Magnetmittel oder sichtbare Informationen, implementiert werden. Das Mittel zum Lesen der Roboteridentität von der „Not-Aus"-Einheit kann zum Beispiel ein mechanisches, magnetisches oder optisches Lesemittel sein. Die elektronische Hardware-Vorrichtung in der „Not-Aus"-Einheit enthält vorzugsweise einen Prozessor und Softwarebefehle.
Zusammenfassung
Ein Industrieroboter, der einen Manipulator (3), eine Steuereinheit (2) zur Steuerung des Manipulators, eine tragbare Betriebseinheit (1) zum Lehren und manuellen Betreiben des Roboters, dessen Betriebseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit der Steuereinheit angepasst ist, und eine „Not-Aus"-Einheit (10) enthält. Die „Not-Aus"-Einheit (10) ist beweglich angeordnet, und die tragbare Betriebseinheit (1) enthält ein erstes Empfangselement (8) zum Empfangen der „Not-Aus"-Einheit.

Claims

Industrieroboter, der einen Manipulator (3), eine Steuereinheit (2) zur Steuerung des Manipulators, eine tragbare Betriebseinheit (1) zum Lehren und manuellen Betreiben des Roboters, dessen Betriebseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit der Steuereinheit angepasst ist, und eine „Not-Aus"-Einheit (10) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die „Not-Aus"-Einheit (10) beweglich angeordnet ist und die tragbare Betriebseinheit (1) ein erstes Empfangselement (8, 21) zum Empfangen der „Not-Aus"-Einheit enthält.
Industrieroboter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ein zweites Empfangselement (15, 30) zum Empfangen der „Not-Aus"-Einheit (10) enthält, die an oder in Verbindung mit der Steuereinheit (2) angeordnet ist.
Industrieroboter gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (2) Mittel (31) zum Abtasten des Vorhandenseins der „Not-Aus"-Einheit (10) und Mittel zum Aktivieren der „Not-Aus"-Einheit bei Vorhandensein in dem zweiten Empfangselement enthält.
Industrieroboter gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragbare Betriebseinheit (1) Mittel (21) zum Abtasten des Vorhandenseins der „Not-Aus"-Einheit (10) und Mittel zum Aktivieren der „Not-Aus"-Einheit bei Vorhandensein in der Betriebseinheit enthält.
Industrieroboter gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche „Not-Aus"-Einheit (10) Mittel (22) zum Tragen von Informationen über die Identität des Roboters enthält, und die tragbare Betriebseinheit (1) Mittel (21) zum Lesen der Roboteridentität von der „Not-Aus"-Einheit enthält.
Industrieroboter gemäß Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (2) Mittel zum Vergleichen der Identität des Roboters mit der von der „Not-Aus"-Einheit (10) getragenen Identität und Bestimmen enthält, ob die Identitäten gleich sind.
Industrieroboter gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die tragbare Betriebseinheit (1) Mittel (9, 27) zur Herstellung einer Kommunikation mit der Steuereinheit des identifizierten Roboters enthält.
Industrieroboter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen der tragbaren Betriebseinheit (1) und der Steuereinheit (2) durch eine Basisstation (40) ausgeführt wird, und die bewegliche „Not-Aus"-Einheit (10) Mittel (22) zum Tragen von Informationen über die Adresse der Basisstation enthält.
Industrieroboter gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (2) Mittel (37) zum Messen der verstrichenen Zeit zwischen dem Zeitpunkt enthält, wenn die „Not-Aus"-Einheit von dem zweiten Empfangselement entfernt wird, bis eine Kommunikation zwischen der tragbaren Betriebseinheit und der Steuereinheit hergestellt ist.
Industrieroboter gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (2) Mittel zum Vergleichen der Zeit mit einer vorbestimmten Maximalzeit und Aktivieren der „Not-Aus"-Einheit in Abhängigkeit des Resultats des Vergleichs enthält.
Industrieroboter gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche „Not-Aus"-Einheit eine elektronische Hardware-Vorrichtung (22) enthält.
Industrieroboter gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Hardware-Vorrichtung einen Prozessor enthält.
Industrieroboter gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit Mittel zum Detektieren eines Mangels einer Roboteridentität in der „Not-Aus"-Einheit und Mittel zum Übertragen der Identität des Roboters zu der „Not-Aus"-Einheit enthält.
Industrieroboter gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit Mittel zum Detektieren eines Mangels einer Roboteridentität in der Steuereinheit selber und Mittel zum Übertragen der Identität des Roboters von der „Not-Aus"-Einheit zu der Steuereinheit enthält.
Industrierobotersystem, das eine Vielzahl von Industrierobotern enthält, die jeweils einen Manipulator (3a-3f), eine Steuereinheit (2a-2f) zur Steuerung des Manipulators und eine „Not-Aus"-Einheit (10a-10f) und wenigstens eine tragbare Betriebseinheit (1) zum Lehren und Programmieren der Roboter aufweisen, deren tragbare Betriebseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit den Steuereinheiten angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der „Not-Aus"-Einheiten beweglich angeordnet ist, und die tragbare Betriebseinheit zum Empfang der beweglichen „Not-Aus"-Einheit angepasst ist.
Industrierobotersystem gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die tragbare Betriebseinheit (1) Mittel (20) zum Abtasten des Vorhandenseins der „Not-Aus"-Einheit (10) und Mittel zum Aktivieren der „Not-Aus"-Einheit bei Vorhandensein der „Not-Aus"-Einheit in der Betriebseinheit enthält.
Industrierobotersystem gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche „Not-Aus"-Einheit (10) zum Tragen von Informationen über die Identität des Roboters angepasst ist, zu dem sie gehört, und die tragbare Betriebseinheit (1) Mittel (21) zum Lesen der Roboteridentität von der „Not-Aus"-Einheit (10) und Mittel (9, 27) zur Herstellung einer Kommunikation mit der Steuereinheit (2) des identifizierten Roboters enthält.
Industrierobotersystem gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die „Not-Aus"-Einheit (10) zum Enthalten von Informationen über die Identität wenigstens eines weiteren Roboters in dem System angepasst ist, der bei Aktivierung des „Not-Aus"-Knopfes notausgeschaltet werden soll.
Industrierobotersystem gemäß Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Roboter eine bewegliche „Not-Aus"-Einheit (10) enthält, und die Roboter Mittel (31) zum Empfangen der „Not-Aus"-Einheit und Mittel zum Bestimmen enthalten, ob die empfangene „Not-Aus"-Einheit die gleiche Identifikation wie der Roboter trägt.
Bewegliche Einheit (1) für einen Industrieroboter mit einem Manipulator (3) einer Steuereinheit (2) zur Steuerung des Manipulators, wobei die Betriebseinheit Mittel (6, 7) zum manuellen Betreiben des Roboters und Mittel zum drahtlosen Kommunizieren mit der Steuereinheit enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebseinheit weiterhin ein Element (21) zum Empfangen einer beweglichen „Not-Aus"-Einheit (10) enthält.
Betriebseinheit gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum Vergleichen der Identität des Roboters mit der von der „Not-Aus"-Einheit (10) getragenen Identität und Bestimmen enthält, ob die Identitäten gleich sind.
Betriebseinheit gemäß Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebseinheit (1) Mittel (21) zum Lesen von Informationen über die Roboteridentität von der „Not-Aus"-Einheit enthält.
Betriebseinheit gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum Anzeigen der von der „Not-Aus"-Einheit empfangenen Roboteridentität enthält.
Betriebseinheit gemäß irgendeinem der Ansprüche 22–23, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (9, 27) zur Herstellung einer drahtlosen Kommunikation mit der Steuereinheit des identifizieren Roboters enthält.
Verfahren zur Sicherung des Funktionierens einer „Not-Aus"-Einheit (10) für einen Industrieroboter, der einen Manipulator (3), eine Steuereinheit (2) zur Steuerung des Manipulators (3) und eine tragbare Betriebseinheit (1) zum Lehren und manuellen Betreibens des Roboters enthält, dessen tragbare Betriebseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit der Steuereinheit angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte des Bewegens der „Not-Aus"-Einheit (10) von einem Ort an oder in Verbindung mit der Steuereinheit zu der tragbaren Betriebseinheit (1) und Aktivierens der „Not-Aus"-Einheit bei Empfang bzw. Aufnahme der „Not-Aus"-Einheit in die Betriebseinheit umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 25, das den Schritt des Übertragens von Informationen über die Identität des Roboters von der „Not-Aus"-Einheit zu der tragbaren Betriebseinheit umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 25 oder 26, das den Schritt einer Herstellung einer drahtlosen Kommunikation zwischen der Betriebseinheit und der Steuereinheit des identifizierten Roboters umfasst, wenn die tragbare Betriebseinheit die Informationen über die Roboteridentität empfangen hat.
Verfahren gemäß Anspruch 27, das den Schritt des Messens der verstrichenen Zeit zwischen den Zeitpunkt umfasst, wenn die „Not-Aus"-Einheit von dem Ort an oder in Verbindung mit der Steuereinheit entfernt wird, bis die Kommunikation zwischen der Betriebseinheit und der Steuereinheit hergestellt ist.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 25–28, das den Schritt des Bewegens der „Not-Aus"-Einheit von der Betriebseinheit zu dem Ort an oder in Verbindung mit der Steuereinheit und Überprüfens umfasst, ob die empfangene „Not-Aus"-Einheit die gleiche Identifikation wie der mit der Steuereinheit verbundene Roboter trägt.
Verwendung eines Industrieroboters gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–14 zur Betriebssteuerung an einer Punktschweißstation.