DE112015006578T5

DE112015006578T5 - System zur Steuerung von Zugang zu einem Störungsbereich

Info

Publication number: DE112015006578T5
Application number: DE112015006578.4T
Authority: DE
Inventors: Shuhei Kuraoka; Jun Takebayashi; Hideshi Yamane; Hiroyuki MIZUMOTO
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2035-05-30
Also published as: JP6582045B2; JPWO2016194017A1; WO2016194017A1; US10109128B2; CN107614218A; US20180151012A1; KR102014915B1; CN107614218B; KR20180012292A; DE112015006578B4

Abstract

Ein Zugangssteuerungssystem 7, das zur Verwaltung von Zugang eines Arbeiters zu einem Störungsbereich 13, den der Arbeiter und ein Roboter 20 teilen, konfiguriert ist, enthält die Anzeigelampen 31–34, die mindestens in vier Richtungen von einer Mitte des Störungsbereichs 13 angeordnet sind, eine Tür 27, die ein Tor 26 des Störungsbereichs 13 öffnet und schließt, eine Verriegelungsvorrichtung 28, die die Tür 27 verriegelt und entriegelt, und eine Steuervorrichtung 30, die die Anzeigelampen 31–34 und die Verriegelungsvorrichtung 28 entsprechend dem Betrieb des Roboters 20 steuert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System, das einen Zugang zu einem Arbeitsraum (im Folgenden als "der Störungsbereich" bezeichnet), den sich ein Arbeiter und ein Industrieroboter teilen, durch den Arbeiter verwaltet.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise ist ein Betriebsbereich eines Industrieroboters von einem Sicherheitszaun umschlossen, und der Sicherheitszaun trennt einen Arbeiter von dem Industrieroboter. Aufgrund einer Verbesserung von Industrierobotern hinsichtlich Steuerungsmöglichkeiten konnte in den letzten Jahren ein Teilen des Arbeitsraums zwischen dem Arbeiter und dem Industrieroboter theoretisch realisiert werden. Wenn der Industrieroboter von dem Sicherheitszaun umschlossen ist, kann der Arbeiter den Störungsbereich jedoch nicht leicht betreten.
Ohne Bereitstellung des herkömmlichen Sicherheitszauns wird andererseits ein System vorgeschlagen, das Störung zwischen dem Industrieroboter und dem Arbeiter dadurch vermeidet, dass der Arbeiter und in einen Bereich um den Industrieroboter herum eintretende Objekte überwacht werden. Ein in Patentschrift 1 offenbartes System enthält zum Beispiel ein Sensorteil, das einen Eintritt eines nicht registrierten neuen Objekts in einen Betriebsbereich eines Roboters überwacht, ein Teil zum Abstrahlen von sichtbarem Licht, das sichtbares Licht von einer höher als der Roboter liegenden Position in einen Perimeterteil des Betriebsbereichs abstrahlt, und eine Überwachungssteuerung, die an den Roboter einen Anhaltbefehl abgibt, wenn das Sensorteil bestimmt, dass ein Eintritt des neuen Objekts in den Betriebsbereich vorliegt. Das Abstrahlen von sichtbarem Licht kann nur dann durchgeführt werden, wenn ein Eintreten des neuen Objekts in einen Überwachungsbereich vorliegt, der den Betriebsbereich enthält. Bei diesem System wird eine Situation, in der der Arbeiter in den Betriebsbereich eintritt, um den Roboter anzuhalten, ohne Installieren des Sicherheitszauns um den Roboter herum reduziert, indem mit dem sichtbaren Licht die Aufmerksamkeit des Arbeiters auf den Betriebsbereich des Roboters erregt wird.
[Bezugsdokument des Stands der Technik]
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] JP2014-140920A

BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
[Durch die Offenbarung zu lösende Probleme]
Gemäß dem im Patentdokument 1 offenbarten System kann der materielle Zaun aus dem Perimeter des Industrieroboters entfernt werden. Wenn die Technologie von Patentdokument 1 auf das System, in dem der Arbeiter und der Roboter den Arbeitsraum teilen, angewandt wird, gibt es jedoch insofern einige Probleme, als es für den Arbeiter schwierig ist, den Störungsbereich zu erkennen und zu bestimmen, ob eine Situation vorliegt, in der der Arbeiter im Störungsbereich arbeiten kann.
Die vorliegende Offenbarung erfolgt angesichts der obigen Situationen, und ihr Zweck besteht darin, mindestens eines oder mehrere der Probleme des Stands der Technik zu reduzieren.
[Kurzfassung der Offenbarung]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Zugangssteuerungssystem bereitgestellt, das Zugang eines Arbeiters zu einem Störungsbereich verwaltet, bei dem es sich um einen Arbeitsraum handelt, den der Arbeiter und ein Roboter teilen. Das System enthält mehrere Anzeigelampen, die eine Grenze zwischen dem Störungsbereich und einem anderen Bereich definieren, ein Öffnungs- und Schließglied, das zum Öffnen und Schließen eines Tors des Störungsbereichs konfiguriert ist, eine Verriegelungsvorrichtung, die zum Verriegeln und Entriegeln des Öffnungs- und Schließglieds konfiguriert ist, und eine Steuervorrichtung, die zum Steuern der mehreren Anzeigelampen und der Verriegelungsvorrichtung entsprechend dem Betrieb des Roboters konfiguriert ist.
Gemäß dem System zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich wird dem Arbeiter die Grenze zwischen dem Störungsbereich und dem anderen Bereich durch Licht emittierende Teile der Anzeigelampen und/oder das davon emittierte Licht angezeigt, so dass der Störungsbereich von dem Arbeiter basierend auf der Grenze erkannt werden kann. Da in dem System zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich der Anzeigemodus der Anzeigelampe und das Verriegeln oder Entriegeln des Öffnungs- und Schließglieds entsprechend dem Betrieb des Roboters gesteuert werden, kann der Arbeiter basierend auf diesen Situationen leicht bestimmen, ob er in dem Störungsbereich arbeiten kann, so dass eine Störung zwischen dem Roboter und dem Arbeiter im Störungsbereich vermieden wird.
[Auswirkung der Offenbarung]
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der Arbeiter den Störungsbereich erkennen und kann bestimmen, ob eine Situation vorliegt, in der der Arbeiter im Störungsbereich arbeiten kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht, die eine schematische Struktur eines Robotersystems darstellt, auf das ein System zur Steuerung von Zugang zu einem Störungsbereich gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewandt wird.
2 ist eine Seitenansicht des in 1 dargestellten Robotersystems, gesehen in einer ersten Richtung X.
3 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Steuersystems des Systems zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich darstellt.
4 ist eine Tabelle, die den Betrieb des Systems zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich darstellt.
5 ist eine Draufsicht, die eine schematische Struktur eines Robotersystems nach Modifikation 1 darstellt.
6 eine Draufsicht, die eine schematische Struktur eines Robotersystems nach Modifikation 2 darstellt.
7 ist eine Tabelle, die den Betrieb eines Systems zur Steuerung von Zugang zu einem Störungsbereich entsprechend dem Robotersystem nach Modifikation 2 darstellt.
DURCHFÜHRUNGSWEISEN DER OFFENBARUNG
Als Nächstes werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Zunächst wird eine schematische Struktur eines Robotersystems, auf das ein System zur Steuerung von Zugang zu einem Störungsbereich gemäß der vorliegenden Offenbarung angewandt wird, beschrieben.
[Robotersystem 1]
1 ist eine Draufsicht, die eine schematische Struktur eines Robotersystems 1 darstellt, auf das ein System 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewandt wird, und 2 ist eine Seitenansicht des in 1 dargestellten Robotersystems 1, gesehen in einer ersten Richtung X. Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist das Robotersystem 1 in einem Systembereich 10 eingerichtet. Der Systembereich 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die Kontur einer rechtwinkligen Parallelepipedform auf und ist praktisch in zwei dreidimensionale Bereiche unterteilt, die durch eine virtuelle Grenze 11 (Grenzebene), die in 1 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, in die ersten Horizontalrichtungen X benachbart angeordnet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass, obgleich es nicht erforderlich ist, einen materiellen Zaun an der Grenze 11 zu installieren, ein niedriger Zaun oder eine Markierung mit solch einer Höhe, dass er bzw. sie einen Roboter 20 nicht störend beeinflusst, installiert werden kann.
Einer der beiden dreidimensionalen Bereiche ist ein Arbeitsraum, in dem ausschließlich der Roboter 20 arbeitet, und wird unten als "der Roboterbereich 12" bezeichnet. Der andere der beiden dreidimensionalen Bereiche ist ein Arbeitsraum, den sich der Roboter 20 und der Arbeiter teilen, und wird unten als "der Störungsbereich 13" bezeichnet. Im Störungsbereich 13 arbeiten der Roboter 20 und der Arbeiter abwechselnd.
Eine Fördereinrichtung 21, die Werkstücke W befördert, ist entlang einer Endfläche 10a auf der Seite des Roboterbereiches 12 von virtuellen Endflächen des Systembereichs 10 in den ersten Richtungen X installiert. Des Weiteren ist ein Tor 26, das ein Eingang und Ausgang des Arbeiters zu/aus dem Störungsbereich 13 ist, an einer Endfläche 10b auf der Seite des Störungsbereichs 13 von den virtuellen Endflächen des Systembereichs 10 in den ersten Richtungen X vorgesehen. Eine Tür 27 (die ein Beispiel für ein Öffnungs- und Schließglied ist), die das Tor 26 öffnet und schließt, ist am Tor 26 vorgesehen. Es sei darauf hingewiesen, dass ein leicht entfernbarer temporärer Zaun (Zweipunkt-Strichlinie 18 von 2) an der virtuellen Endfläche 10b des Systembereichs 10, wo das Tor 26 vorgesehen ist, vorgesehen sein kann, so dass der Arbeiter nur durch das Tor 26 in den Störungsbereich 13 eintreten kann. Auf ähnliche Weise kann auch ein leicht entfernbarer temporärer Zaun (nicht dargestellt) an virtuellen Endflächen 10c des Störungsbereichs 13 vorgesehen sein, und die virtuellen Endflächen 10c verlaufen horizontal senkrecht zu den ersten Richtungen X.
Der Roboter 20, die Fördereinrichtung 21, die die Werkstücke W befördert, ein Werkzeugtisch 24, auf den an einer Hand des Roboters 20 zu befestigende Werkzeuge platziert werden, usw., sind auf einer Bodenfläche des Roboterbereichs 12 installiert. Des Weiteren ist eine Werkbank 22, auf der das Werkstück W platziert ist, auf einer Bodenfläche des Störungsbereichs 13 installiert.
Der Roboter 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Industriegelenkroboter mit mehreren Gelenkwellen. Der Roboter 20 ist über Kabel (nicht dargestellt) mit einer Robotersteuervorrichtung 60 verbunden. Die Robotersteuervorrichtung 60 ist als ein mit einer CPU und einem Speicher versehener Computer konfiguriert. Die Robotersteuervorrichtung 60 speichert vorher mehrere Betriebsprogramme. Die Robotersteuervorrichtung 60 führt selektiv eines oder mehrere der mehreren Betriebsprogramme aus und treibt einen an jedem Gelenk des Roboters 20 vorgesehenen Servomotor zur Steuerung des Betriebs des Roboters 20 an. Der gesamte Störungsbereich 13 oder ein Teil davon ist in einer Betriebszone des Roboters 20 (eine Zone, in der jedes Teil des Roboters 20 positioniert sein kann) enthalten.
Bei dem Robotersystem 1 kann eine Reihe von Arbeiten durchgeführt werden, zum Beispiel trägt der Roboter 20 das Werkstück W von der Fördereinrichtung 21 zu der Werkbank 22, der Arbeiter zieht temporär eine oder mehrere Schrauben an das Werkstück W auf der Werkbank 22 fest, der Roboter 20 führt ein endgültiges Festziehen der einen oder der mehreren Schrauben durch, und dann trägt der Roboter 20 das Werkstück W von der Werkbank 22 zu der Fördereinrichtung 21. In solch einer Reihe von Arbeiten teilen der Roboter 20 und der Arbeiter den Störungsbereich 13 als ihren Arbeitsraum. Somit ist es von Vorteil, dass ein Belegungsraum des Roboters 20 durch Teilen des Arbeitsraums zwischen dem Arbeiter und dem Roboter 20 reduzierbar ist.
Um eine Störung zwischen dem Roboter 20 und dem Arbeiter in dem Störungsbereich 13 zu vermeiden, ist das Zugangssteuerungssystem 7, das Zugang des Arbeiters zum Störungsbereich 13 verwaltet, am Robotersystem 1 vorgesehen. Unten wird das System 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13 ausführlich beschrieben.
[System 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13]
3 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Steuersystems des Systems 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13 darstellt. Wie in den 1–3 dargestellt, enthält das System 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13 mehrere Anzeigelampen 31–34, einen Durchgangsdetektionssensor 40, der berührungslos detektiert, ob ein unerwartetes Objekt die Grenze 11 überquert, und eine elektromagnetische Verriegelungsvorrichtung 28, die die Tür 27 verriegeln und entriegeln kann, einen Torsensor 29, der ein Öffnen und Schließen der Tür 27 detektiert, und eine Steuervorrichtung 30. Es sei darauf hingewiesen, dass das die Grenze 11 überquerende Objekt einen Teil des die Grenze 11 überquerenden Objekts umfasst.
Die mehreren Anzeigelampen 31–34 sind so angeordnet, dass sie durch Licht emittierende Teile (Lichtquellen) und/oder davon emittiertes Licht eine Grenze zwischen dem Störungsbereich 13 und anderen Bereichen definieren können. Die mehreren Anzeigelampen 31–34 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind so angeordnet, dass sich der Arbeiter eine Linie (oder eine Fläche) vorstellen kann, die die Licht emittierenden Teile der benachbarten Anzeigelampen verbindet, und er kann die Linie als die Grenze erkennen. Die mehreren Anzeigelampen 31–34 können zum Beispiel, vom Arbeiter aus gesehen, der in der Mitte des Störungsbereichs 13 positioniert ist, mindestens in vier Richtungen angeordnet sein.
Die mehreren Anzeigelampen 31–34 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ein Paar Anzeigelampen 31 und 32, die entlang der Grenze 11 zwischen den Bereichen des Störungsbereichs 13 und des Roboterbereichs 12 angeordnet sind, und ein Paar Anzeigelampen 33 und 34, die entlang der virtuellen Endfläche 10b des Systembereichs 10, in dem das Tor 26 vorgesehen ist, angeordnet sind. Das erstere Paar Anzeigelampen 31 und 32 definiert eine Grenze zwischen dem Störungsbereich 13 und dem Roboterbereich 12, die in Draufsicht eine gerade Linie ist, und unten können sie als "die Roboteranzeigelampen 31 und 32" bezeichnet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Roboteranzeigelampen nicht auf die Struktur der vorliegenden Ausführungsform begrenzt sind, solange mindestens eine Anzeigelampe, die mindestens einen Teil der Grenze 11 zwischen dem Roboterbereich 12 und dem Störungsbereich 13 definiert, vorgesehen ist.
Die Roboteranzeigelampen 31 und 32 sind dazu vorgesehen, dass der Arbeiter den Störungsbereich 13 und/oder die Grenze 11 zwischen dem Störungsbereich 13 und dem Roboterbereich 12 erkennen kann und über eine Situation des Roboters 20 (in Betrieb oder angehalten) informiert werden kann. Die Roboteranzeigelampen 31 und 32 sind, vom Arbeiter aus gesehen, der in der Mitte des Störungsbereichs 13 positioniert ist, auf der Seite des Roboters 20 positioniert. Ferner sind die Roboteranzeigelampen 31 und 32, vom Arbeiter aus gesehen, der auf der Grenze zwischen dem Störungsbereich 13 und anderen Bereichen des Systembereichs 10 positioniert ist, auf der Seite des Roboters 20 positioniert.
Des Weiteren definieren diese vier Anzeigelampen 31–34 in Draufsicht eine im Wesentlichen U-förmige Grenze zwischen dem Störungsbereich 13 und anderen Bereichen als dem Roboterbereich 12. Unten kann das Paar Anzeigelampen 33 und 34, die eine das Tor 26 enthaltende Seite von der in Draufsicht im Wesentlichen U-förmigen Grenze definieren, als "die Toranzeigelampen 33 und 34" bezeichnet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Toranzeigelampen nicht auf diese Ausführungsform beschränkt sind, solange mindestens eine Anzeigelampe, die mindestens einen Teil der Grenze zwischen dem Störungsbereich 13 und anderen Bereichen als dem Roboterbereich 12, der das Tor 26 enthält, vorgesehen ist.
Die Toranzeigelampen 33 und 34 sind dazu vorgesehen, dass der Arbeiter den Störungsbereich 13 erkennen kann und über eine Zugänglichkeit des Störungsbereichs 13 durch den Arbeiter informiert wird. Die Toranzeigelampen 33 und 34 sind, von der Mitte des Störungsbereichs 13 aus gesehen, auf der Seite des Tors 26 positioniert.
Jede der Anzeigelampen 31–34 enthält zwei Arten von Licht emittierenden Teilen, die sich in Vertikalrichtungen erstrecken. Jedes Licht emittierende Teil soll sich zumindest in einem Bereich in die Vertikalrichtungen erstrecken, der vom Arbeiter gesehen werden kann, sowohl wenn er eine gebückte Haltung als auch wenn er eine stehende Haltung einnimmt. Die beiden Arten von Licht emittierenden Teilen gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind Blaulicht emittierende Teile und ein Rotlicht emittierendes Teil. Die beiden Arten von Licht emittierenden Teilen können zum Beispiel aus roten Leuchtdioden, die in den Vertikalrichtungen durchgehend angeordnet sind, und blauen Leuchtdioden, die in den Vertikalrichtungen durchgehend angeordnet sind, oder roten Leuchtdioden und blauen Leuchtdioden, die abwechselnd in den Vertikalrichtungen angeordnet sind, bestehen. Als Alternative dazu können die beiden Licht emittierenden Teile außer aus den Leuchtdioden aus mindestens einer Art von Licht emittierenden Vorrichtungen, wie zum Beispiel einer Leuchtstoffleuchte, bestehen.
Der Durchgangsdetektionssensor 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein so genannter "Lichtvorhang". Der Durchgangsdetektionssensor 40 besteht aus einer Flutlichteinheit 41 und einer Fotodetektoreinheit 42. Die Flutlichteinheit 41 weist mehrere Flutlichter auf, die mehrere parallele Lichtstrahlen zu der Fotodetektoreinheit 42 emittieren. Die Flutlichteinheit 41 und die Fotodetektoreinheit 42 sind so in dem Systembereich 10 installiert, dass die mehreren parallelen Lichtstrahlen die Grenze 11 bilden. Die Fotodetektoreinheit 42 weist mehrere Fotodetektoren auf, die die von der Flutlichteinheit 41 emittierten mehreren parallelen Lichtstrahlen jeweils empfangen. Die Fotodetektoreinheit 42 detektiert, basierend darauf, ob die mehreren Fotodetektoren die Lichtstrahlen empfangen oder nicht empfangen, ob ein Objekt in einem Detektionsfeld des Durchgangsdetektionssensors 40 (das heißt, in den Lichtwegen der mehreren parallelen Lichtstrahlen) vorhanden ist. Es sei darauf hingewiesen, dass als Durchgangsdetektionssensor 40 statt des Lichtvorhangs ein Durchgangsdetektionssensor anderer Form verwendet werden kann, der das an der Grenze 11 vorhandene Objekt berührungslos detektiert.
Die Anzeigelampen 31–34, der Durchgangsdetektionssensor 40, die Robotersteuervorrichtung 60, der Torsensor 29, die Verriegelungsvorrichtung 28 usw. sind fest verdrahtet oder drahtlos mit der Steuervorrichtung 30 verbunden. Die Steuervorrichtung 30 ist als ein Computer konfiguriert, der mit einer CPU und einem Speicher versehen ist und das Ein- und Ausschalten der Anzeigelampen 31–34 und Betätigungen der Verriegelungsvorrichtung 28 und des Roboters 20 basierend auf von dem Torsensor 29, dem Durchgangsdetektionssensor 40 und der Robotersteuervorrichtung 60 empfangenen Informationen steuert. Es sei darauf hingewiesen, dass die Steuervorrichtung 30 und die Robotersteuervorrichtung 60 nicht physisch getrennt sein müssen, sondern Funktionen dieser Vorrichtungen zum Beispiel als mehrere funktionale Teile, die in einem Programm bestehen, implementiert sein können.
Hier wird unter Bezugnahme auf 4 der Betrieb des Zugangssteuerungssystems 7 beschrieben. 4 ist eine Tabelle, die den Betrieb des Systems 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13 darstellt.
In dem Zugangssteuerungssystem 7 wird die Grenze zwischen dem Störungsbereich 13 und anderen Bereichen durch Einschalten aller Anzeigelampen 31–34 angezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird (werden) der Perimeterteil (vier Ecken) des Störungsbereichs 13 durch die Anzeigelampen 31–34 beleuchtet. Somit kann der Störungsbereich 13 von dem Arbeiter deutlich erkannt werden. Bei jeder der Anzeigelampen 31–34 wird im Grunde durch Einschalten des Rotlicht emittierenden Teils "verboten", durch Blinken des Rotlicht emittierenden Teils "Vorsicht" und durch Einschalten des Blaulicht emittierenden Teils "gestattet" dargestellt und/oder darüber informiert.
Wenn der Roboter 20 angehalten wird (das heißt, wenn sich der Roboter 20 in einem Zustand befindet, in dem sein Betrieb unmöglich ist, wie zum Beispiel, wenn eine Motorantriebsquelle des Roboters 20 ausgeschaltet ist), wird Eintritt eines Arbeiters in den Störungsbereich 13 gestattet. Wenn der Roboter 20 angehalten ist, schaltet die Steuervorrichtung 30 des Zugangssteuerungssystems 7 somit die Blaulicht emittierenden Teile aller Anzeigelampen 31–34 ein und bewirkt, dass die Verriegelungsvorrichtung 28 die Tür 27 entriegelt. Deshalb kann der Arbeiter die Tür 27 öffnen und den Störungsbereich 13 betreten.
Wenn der Roboter 20 im Störungsbereich 13 eine Arbeit durchführt oder sich ein Werkstück durch den Störungsbereich 13 und den Roboterbereich 12 erstreckt, ist das Eintreten des Arbeiters in den Störungsbereich 13 nicht gestattet oder verboten. Wenn der Roboter 20 das Betriebsprogramm, einschließlich der Arbeit im Störungsbereich 13, ausführt, schaltet die Steuervorrichtung 30 des Zugangssteuerungssystems 7 somit die Rotlicht emittierenden Teile aller Anzeigelampen 31–34 ein und bewirkt, dass die Verriegelungsvorrichtung 28 die Tür 27 verriegelt. Deshalb kann der Arbeiter die Tür 27 nicht öffnen und kann nicht in den Störungsbereich 13 eintreten. Es sei darauf hingewiesen, dass die Arbeit des Roboters 20 im Störungsbereich 13 das Bearbeiten mindestens eines Teils des von dem Roboter 20 gehaltenen Werkstücks W, das in den Störungsbereich 13 gelangt, umfasst.
Wenn der Roboter 20 die Arbeit im Roboterbereich 12 durchführt, ist der Eintritt eines Arbeiters in den Störungsbereich 13 gestattet, während der Arbeiter dazu angestoßen wird (oder seine Aufmerksamkeit erregt wird). Wenn der Roboter 20 das Betriebsprogramm ausführt, das keine Arbeit im Störungsbereich 13 enthält, bewirkt die Steuervorrichtung 30 des Zugangssteuerungssystems 7, dass die Rotlicht emittierenden Teile der Roboteranzeigelampen 31 und 32 blinken, schaltet die Blaulicht emittierenden Teile der Toranzeigelampen 33 und 34 ein und bewirkt, dass die Verriegelungsvorrichtung 28 die Tür 27 entriegelt. Deshalb kann der Arbeiter die Tür 27 öffnen und den Störungsbereich 13 betreten. Der in den Störungsbereich 13 eingetretene Arbeiter erhält durch visuelle Beobachtung des Blinkens der Rotlicht emittierenden Teile der Roboteranzeigelampen 31 und 32 Kenntnis darüber, dass der Roboter 20 in dem Roboterbereich 12 in Betrieb ist oder betrieben werden wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Tür 27 geöffnet bleibt, während sich der Arbeiter in dem Störungsbereich 13 befindet. Während sich der Arbeiter in dem Störungsbereich 13 befindet, detektiert der Torsensor 29 somit eine Öffnung des Tors 26. Während die Öffnung des Tors 26 detektiert wird, sendet die Steuervorrichtung 30 ein Signal, das das Verbieten eines Eintritts in den Störungsbereich 13 anzeigt, an die Robotersteuervorrichtung 60, so dass der Roboter 20 nicht in den Störungsbereich 13 eintritt. Des Weiteren kann, während die Öffnung des Tors 26 detektiert wird, die Steuervorrichtung 30 ein Niedriggeschwindigkeitsbetriebssignal an die Robotersteuervorrichtung 60 senden, um zu bewirken, dass der Roboter 20 mit einer Geschwindigkeit betrieben wird, die geringer als normal ist.
Wenn der Durchgangsdetektionssensor 40 ein die Grenze 11 überquerendes Objekt detektiert, während die Öffnung des Tors 26 detektiert wird, sendet die Steuervorrichtung 30 ferner ein Stoppsignal an die Robotersteuervorrichtung 60, so dass der Roboter 20 angehalten wird. Deshalb kann der Roboter 20 angehalten werden, wenn der Arbeiter die Grenze 11 überquert und in den Roboterbereich 12 eintritt.
Wie oben beschrieben, ist das System 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13 der vorliegenden Ausführungsform ein System, das den Zugang des Arbeiters zum Störungsbereich 13, der der Arbeitsraum ist, den sich der Arbeiter und der Roboter 20 teilen, verwaltet. Das Zugangssteuerungssystems 7 enthält die mehreren Anzeigelampen 31–34, die die Grenze zwischen dem Störungsbereich 13 und anderen Bereichen definieren, die Tür 27 (das Öffnungs- und Schließglied), die (das) das Tor 26 des Störungsbereichs 13 öffnet und schließt, die Verriegelungsvorrichtung 28, die die Tür 27 verriegelt und entriegelt und die Steuervorrichtung 30, die die Anzeigelampen 31–34 und die Verriegelungsvorrichtung 28 entsprechend dem Betrieb des Roboters 20 steuert.
Gemäß dem Zugangssteuerungssystem 7 wird dem Arbeiter die Grenze zwischen dem Störungsbereich 13 und anderen Bereichen durch die Licht emittierenden Teile der Anzeigelampen 31–34 und/oder das davon emittierte Licht angezeigt, so dass der Störungsbereich 13 von dem Arbeiter basierend auf der Grenze erkannt werden kann. Da in dem Zugangssteuerungssystem 7 der Anzeigemodus der Anzeigelampe 31 und das Entriegeln oder Verriegeln der Tür 27 entsprechend dem Betrieb des Roboters 20 gesteuert werden, kann der Arbeiter basierend auf diesen Situationen leicht bestimmen, ob er in dem Störungsbereich 13 arbeiten kann, so dass eine Störung zwischen dem Roboter 20 und dem Arbeiter im Störungsbereich 13 vermieden wird.
Gemäß dem Zugangssteuerungssystem 7 kann der Raum des Weiteren durch die Anzeigelampen 31–34 in den Störungsbereich 13 und andere Bereiche unterteilt werden, ohne dass eine Materie (ein tatsächliches Objekt) an der Grenze zwischen dem Störungsbereich 13 und anderen Bereichen vorgesehen wird. Im Vergleich zu einem Fall, in dem das System 1 mit einem materiellen Zaun versehen ist, werden tote Räume reduziert, eine komplizierte Vorgehensweise beim Zutritt des Arbeiters zum Störungsbereich 13 wird gemindert und eine Beschränkung der Größe des Objekts beim Hinein- und Hinausbefördern des Objekts in den/aus dem Störungsbereich 13 wird gelockert.
In dem System 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13 der vorliegenden Ausführungsform bewirkt die Steuervorrichtung 30, wenn der Roboter 20 das Betriebsprogramm, einschließlich der Arbeit im Störungsbereich 13, ausführt, des Weiteren, dass die Anzeigelampen 31–34 "verboten" anzeigen (das heißt, sie schaltet die Rotlicht emittierenden Teile ein) und steuert die Anzeigelampen 31–34 und die Verriegelungsvorrichtung 28 dahingehend, ein Verriegeln der Tür 27 durch die Verriegelungsvorrichtung 28 zu bewirken.
Wenn der Roboter 20 die Arbeit im Störungsbereich 13 durchführt, kann der Arbeiter somit nicht in den Störungsbereich 13 eintreten, da die Anzeigelampe 31 "verboten" anzeigt und die Tür 27 verriegelt ist. Deshalb kann der Arbeiter leicht bestimmen, dass eine Situation vorliegt, in der der Arbeiter nicht im Störungsbereich 13 arbeiten kann. Infolgedessen wird eine gegenseitige Störung zwischen dem Roboter 20 und dem Arbeiter im Störungsbereich 13 vermieden.
Des Weiteren enthalten im System 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13 der vorliegenden Ausführungsform die mehreren Anzeigelampen 31–34 mindestens eine von Roboteranzeigelampen (31 und 32), die mindestens einen Teil der Grenze zwischen dem Roboterbereich 12, der der Arbeitsraum ist, in dem ausschließlich der Roboter 20 arbeitet, und dem Störungsbereich 13 definieren, und mindestens eine von Toranzeigelampen (33 und 34), die mindestens einen Teil der Grenze zwischen dem Störungsbereich 13 und anderen Bereichen als dem Roboterbereich 12, der das Tor 26 der Grenze enthält, definieren. Wenn der Roboter 20 das Betriebsprogramm ausführt, das keine Arbeit im Störungsbereich 13 enthält, steuert die Steuervorrichtung 30 die Anzeigelampen 31–34 und die Verriegelungsvorrichtung 28 dahingehend, zu bewirken, dass die Roboteranzeigelampen 31 und 32 ein "anstoßen" anzeigen (das heißt, zu bewirken, dass die Rotlicht emittierenden Teile blinken), zu bewirken, dass die Toranzeigelampen 33 und 34 "gestattet" anzeigen (das heißt, die Blaulicht emittierenden Teile einschalten), und zu bewirken, dass die Verriegelungsvorrichtung 28 die Tür 27 entriegelt.
Wenn der Roboter 20 die Arbeit nur im Roboterbereich 12 durchführt, kann der Arbeiter deshalb in den Störungsbereich 13 eintreten, da die Anzeigelampen 33 und 34 "gestattet" anzeigen und die Tür 27 entriegelt ist. Wenn der Arbeiter in den Störungsbereich 13 eintritt, kann er dann visuell erkennen, dass die Anzeigelampen 31 und 32 "anstoßen" anzeigen. Deshalb kann der Arbeiter leicht bestimmen, dass eine Situation vorliegt, in der er im Störungsbereich 13 arbeiten kann, aber vorsichtig sein muss.
Im System 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13 der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuervorrichtung 30 bei angehaltenem Roboter 20 ferner die Anzeigelampen 31–34 und die Verriegelungsvorrichtung 28 dahingehend, zu bewirken, dass die Anzeigelampen 31–34 "gestattet" anzeigen (das heißt, die Blaulicht emittierenden Teile einzuschalten), und zu bewirken, dass die Verriegelungsvorrichtung 28 die Tür 27 entriegelt.
Wenn der Roboter 20 angehalten ist (das heißt, wenn sich der Roboter 20 in einem Zustand befindet, in dem sein Betrieb unmöglich ist, wie zum Beispiel, wenn eine Motorantriebsquelle des Roboters 20 ausgeschaltet ist), kann der Arbeiter deshalb in den Störungsbereich 13 eintreten, da die Anzeigelampen 31–34 "gestattet" anzeigen und die Tür 27 entriegelt ist. Deshalb kann der Arbeiter leicht bestimmen, dass die Situation vorliegt, in der der Arbeiter im Störungsbereich 13 arbeiten kann.
Das System 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13 der vorliegenden Ausführungsform enthält ferner den Torsensor 29, der ein Öffnen und Schließen des Tors 26 detektiert. Darüber hinaus ist die Steuervorrichtung 30 dazu konfiguriert, basierend auf der durch den Torsensor 29 detektierten Öffnung des Tors 26 zu detektieren, dass sich der Arbeiter im Störungsbereich 13 befindet.
Deshalb kann durch eine vergleichsweise einfache Konfiguration detektiert werden, ob sich der Arbeiter im Störungsbereich 13 befindet.
In dem System 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13 der vorliegenden Ausführungsform ist der Roboterbereich 12 des Roboters 20 ferner neben dem Störungsbereich 13 definiert, und das Zugangssteuerungssystem 7 enthält ferner den Durchgangsdetektionssensor 40, der detektiert, dass sich das Objekt an der Grenze 11 zwischen dem Störungsbereich 13 und dem Roboterbereich 12 befindet. Darüber hinaus ist die Steuervorrichtung 30 dazu konfiguriert, wenn sich der Arbeiter im Störungsbereich 13 befindet, das Stoppsignal an den Roboter 20 (die Robotersteuervorrichtung 60) zu senden, wenn der Durchgangsdetektionssensor 40 detektiert, dass sich das Objekt an der Grenze 11 befindet.
Während der Arbeiter im Störungsbereich 13 arbeitet, hält der Roboter 20 somit seinen Betrieb an, wenn der Arbeiter den Roboterbereich 12 betritt. Während der Arbeiter im Störungsbereich 13 arbeitet, hält der Roboter 20 ferner seinen Betrieb an, wenn der Roboter 20 oder das von dem Roboter 20 gehaltene Werkstück W in den Störungsbereich 13 gelangt. Somit kann eine gegenseitige Störung zwischen dem Roboter 20 und dem Arbeiter vermieden werden.
Obgleich die geeignete Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben wird, kann die oben beschriebene Konfiguration beispielsweise wie folgt geändert werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsformen können eine oder mehrere zusätzliche Anzeigelampen 31–34 so angeordnet sein, dass sie den Störungsbereich 13 umgeben, obgleich jede einzelne der Anzeigelampen in den jeweiligen vier Richtungen des Störungsbereichs 13 angeordnet ist. Darüber hinaus können zusätzlich zu den Anzeigelampen eine oder mehrere zusätzliche Anzeigelampen, die synchron mit den Roboteranzeigelampen 31 und 32 eingeschaltet werden, auf der Bodenfläche des Störungsbereichs 13, an der Werkbank 22 usw. vorgesehen sein, damit sie von dem Arbeiter, der in gebückter Haltung arbeitet, leicht sichtbar sind.
Obgleich bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Anzeige "verboten" der Anzeigelampen 31–34 als das Einschalten der Rotlicht emittierenden Teile, die Anzeige "anstoßen" als das Blinken der Rotlicht emittierenden Teile und die Anzeige "gestattet" als das Einschalten der Blaulicht emittierenden Teile definiert ist, ist das Anzeigeverfahren der Anzeigelampen 31–34 nicht darauf beschränkt. Das heißt, solange der Arbeiter daraus die Situation des Störungsbereichs 13 und des Roboters 20 (im Betrieb oder angehalten) erkennen kann, sind die Modi der "verboten"-Anzeige, "anstoßen"-Anzeige und "gestattet"-Anzeige der Anzeigelampen 31–34 nicht eingeschränkt. Die Anzeigelampen 31–34 können zum Beispiel mit oranges Licht emittierenden Teilen statt der Rotlicht emittierenden Teile und mit grünes Licht emittierenden Teilen statt der Blaulicht emittierenden Teile versehen sein, und die "verboten"-Anzeige kann als das Einschalten der oranges Licht emittierenden Teile, die "anstoßen"-Anzeige als das Blinken der oranges Licht emittierenden Teile und die "gestattet"-Anzeige als das Einschalten der grünes Licht emittierenden Teile definiert sein. Des Weiteren können die Anzeigelampen 31–34 ferner beispielsweise mit gelbes Licht emittierenden Teilen versehen sein, und die "anstoßen"-Anzeige kann als das Einschalten der gelbes Licht emittierenden Teile definiert sein. Zusätzlich zu den Anzeigelampen 31–34 kann das Zugangssteuerungssystem 7 zum Beispiel ferner mit einem Alarm versehen sein, der ein Ton- oder Summersignal abgibt, und der Alarm kann den Arbeiter auch über die Situation des Roboters 20 informieren.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform können ähnlich wie ein Robotersystem 1A nach der in 5 dargestellten Modifikation 1 zum Beispiel zwei oder mehr Störungsbereiche 13 pro Roboter 20 definiert sein, obgleich ein einziger Störungsbereich 13 pro Roboter 20 definiert ist. In solch einem Fall ist es wünschenswert, das Zugangssteuerungssystems 7 für jeden Störungsbereich 13 einzurichten.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann des Weiteren ähnlich wie ein Robotersystem 1B nach der in 6 dargestellten Modifikation 2 zum Beispiel ein Störungsbereich 13 für die mehreren (hier zwei) Roboter 20 definiert sein, obgleich ein einziger Störungsbereich 13 pro Roboter 20 definiert ist. In dem in 6 dargestellten Beispiel sind zwei Roboterbereiche 12 pro Störungsbereich 13 definiert, die Roboteranzeigelampen 31 und 32 sind für jede der Grenzen 11 zwischen dem Roboterbereich 12 und dem Störungsbereich 13 vorgesehen, und die Toranzeigelampen 33 und 34 sind auf beiden Seiten des Tors 26 vorgesehen. Darüber hinaus ist jede der Robotersteuervorrichtungen 60 der mehreren Roboter 20 mit einer Steuervorrichtung 30 verbunden, und die Steuervorrichtung 30 ist dahingehend konfiguriert, die Roboteranzeigelampen 31 und 32, die Toranzeigelampen 33 und 34 und die Verriegelungsvorrichtung 28 entsprechend den Betriebssituationen der mehreren Roboter 20 zu steuern.
7 ist eine Tabelle, die den Betrieb des Systems 7 zur Steuerung von Zugang zu dem Störungsbereich 13 darstellt, das auf ein Robotersystem 1B angewandt wird, in dem ein einziger Störungsbereich 13 für die mehreren Roboter 20 definiert ist, wie in 6 dargestellt. Wie in 7 dargestellt, schaltet die Steuervorrichtung 30 des Zugangssteuerungssystems 7, wenn sämtliche der Roboter 20 angehalten sind (das heißt, wenn sie sich in dem Zustand befinden, in dem ihr Betrieb unmöglich ist, wie zum Beispiel, wenn die Motorantriebsquelle des Roboters 20 ausgeschaltet ist), zum Beispiel die Blaulicht emittierenden Teile aller Anzeigelampen 31–34 ein (das heißt, zeigt "gestattet" an) und bewirkt, dass die Verriegelungsvorrichtung 28 die Tür 27 entriegelt, während die Roboter 20 angehalten sind. Wenn mindestens ein Roboter 20 das Betriebsprogramm, das die Arbeit im Störungsbereich 13 enthält, ausführt, schaltet die Steuervorrichtung 30 des Zugangssteuerungssystems 7 des Weiteren zum Beispiel die Rotlicht emittierenden Teile aller Anzeigelampen 31–34 ein (das heißt, zeigt "verboten" an) und bewirkt, dass die Verriegelungsvorrichtung 28 die Tür 27 verriegelt. Während sämtliche der Roboter 20 das Betriebsprogramm ausführen, das keine Arbeit im Störungsbereich 13 enthält, bewirkt die Steuervorrichtung 30 des Zugangssteuerungssystems 7 des Weiteren zum Beispiel, dass die Rotlicht emittierenden Teile der Roboteranzeigelampen 31 und 32 blinken (das heißt, zeigt "anstoßend" an), und schaltet die Blaulicht emittierenden Teile der Toranzeigelampen 33 und 34 ein (das heißt, zeigt "gestattet" an und bewirkt, dass die Verriegelungsvorrichtung 28 die Tür 27 entriegelt.
Anhand der obigen Beschreibung liegt für einen Fachmann auf der Hand, dass viele Verbesserungen und andere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung möglich sind. Deshalb soll die obige Beschreibung nur als Veranschaulichung interpretiert werden und ist dazu vorgesehen, einem Fachmann die beste Art und Weise der Implementierung der vorliegenden Offenbarung zu lehren. Einzelheiten der Strukturen und/oder der Funktionen können im Wesentlichen geändert werden, ohne von dem Wesen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B: Robotersystem
7: Zugangssteuerungssystem
10: Systembereich
11: Grenze
12: Roboterbereich
13: Störungsbereich
20: Roboter
21: Fördereinrichtung
22: Werkbank
24: Werkzeugtisch
26: Tor
27: Tür (Öffnungs- und Schließglied)
28: Verriegelungsvorrichtung
29: Torsensor
30: Steuervorrichtung
31–34: Anzeigelampe
40: Durchgangsdetektionssensor
60: Robotersteuervorrichtung

Claims

Zugangssteuerungssystem, das zur Verwaltung von Zugang eines Arbeiters zu einem Störungsbereich, bei dem es sich um einen Arbeitsraum handelt, den der Arbeiter und ein Roboter teilen, konfiguriert ist, umfassend: mehrere Anzeigelampen, die eine Grenze zwischen dem Störungsbereich und einem anderen Bereich definieren; ein Öffnungs- und Schließglied, das zum Öffnen und Schließen eines Tors des Störungsbereichs konfiguriert ist; eine Verriegelungsvorrichtung, die zum Verriegeln und Entriegeln des Öffnungs- und Schließglieds konfiguriert ist; und eine Steuervorrichtung, die zum Steuern der mehreren Anzeigelampen und der Verriegelungsvorrichtung entsprechend dem Betrieb des Roboters konfiguriert ist.
Zugangssteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die mehreren Anzeigelampen mindestens eine Roboteranzeigelampe, die dazu konfiguriert ist, mindestens einen Teil einer Grenze zwischen einem Roboterbereich, der ein Arbeitsraum ist, in dem ausschließlich der Roboter arbeitet, und dem Störungsbereich zu definieren, und mindestens eine Toranzeigelampe, die dazu konfiguriert ist, mindestens einen Teil einer Grenze zwischen dem Störungsbereich und anderen Bereichen als dem Roboterbereich, wobei der mindestens eine Teil der Grenze das Tor enthält, zu definieren, enthalten, und wobei die Steuervorrichtung, wenn der Roboter ein Betriebsprogramm, das keine Arbeit im Störungsbereich enthält, ausführt, die mehreren Anzeigelampen und die Verriegelungsvorrichtung dahingehend steuert, zu bewirken, dass die Roboteranzeigelampe "anstoßen" anzeigt, zu bewirken, dass die Toranzeigelampe "gestattet" anzeigt, und zu bewirken, dass die Verriegelungsvorrichtung das Öffnungs- und Schließglied entriegelt.
Zugangssteuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung, wenn der Roboter ein Betriebsprogramm, das eine Arbeit im Störungsbereich enthält, ausführt, die mehreren Anzeigelampen und die Verriegelungsvorrichtung dahingehend steuert, zu bewirken, dass die mehreren Anzeigelampen "verboten" anzeigen, und zu bewirken, dass die Verriegelungsvorrichtung das Öffnungs- und Schließglied verriegelt.
Zugangssteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung, wenn der Roboter angehalten ist, die mehreren Anzeigelampen und die Verriegelungsvorrichtung dahingehend steuert, zu bewirken, dass die mehreren Anzeigelampen "gestattet" anzeigen, und zu bewirken, dass die Verriegelungsvorrichtung das Öffnungs- und Schließglied entriegelt.
Zugangssteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend einen Torsensor, der dazu konfiguriert ist, ein Öffnen und Schließen des Tors zu detektieren, und wobei die Steuervorrichtung basierend auf einer durch den Torsensor detektierten Öffnung des Tors detektiert, dass sich der Arbeiter im Störungsbereich befindet.
Zugangssteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend einen Durchgangsdetektionssensor, der dazu konfiguriert ist, ein Objekt zu detektieren, das die Grenze zwischen dem Roboterbereich, der ein Arbeitsbereich ist, in dem ausschließlich der Roboter arbeitet, und dem Störungsbereich überquert, und wobei die Steuervorrichtung, während sich der Arbeiter im Störungsbereich befindet, ein Stoppsignal an den Roboter sendet, wenn das die Grenze zwischen dem Roboterbereich und dem Störungsbereich überquerende Objekt durch den Durchgangsdetektionssensor detektiert wird.