FI75111C

FI75111C - OVER APPARATUS FOR OIL OEVERVAKNING AV FAROMRAODET AV EN MOBIL ANORDNING.

Info

Publication number: FI75111C
Application number: FI862319A
Authority: FI
Inventors: Risto Kuivanen; Timo Malm; Juhani Viitaniemi
Original assignee: Valtion Teknillinen
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1988-05-09
Also published as: FI862319A0; FI862319L; FI75111B

Description

7511175111

Menetelmä ja laitteisto liikkuvan toimilaitteen vaara-alueen valvomiseksi - Förfarande ooh apparatur för övervakning av faromrädet av en mobil anordningMethod and apparatus for monitoring the danger area of a mobile actuator - Förfarande ooh apparatur för övervakning av faromrädet av en Mobil anordning

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitettyyn menetelmään liikkuvan toimilaitteen, kuten teollisuuus-robotin vaara-alueen valvomiseksi. Keksintö kohdistuu lisäksi laitteistoon edellämainitun menetelmän toteuttamiseksi.The invention relates to a method for monitoring the danger area of a mobile actuator, such as an industrial robot, set out in the preamble of claim 1. The invention further relates to an apparatus for carrying out the above-mentioned method.

5 Teollisuudessa käytettävät liikkuvat toimilaitteet muodostavat ympärilleen ns. vaara-alueen, jolla oleskelu sisältää aina työ-tapaturmariskin. Liikkuvilla toimilaitteilla tarkoitetaan tässä joko paikasta toiseen, esimerkiksi kiskoja pitkin liikkuvia laitteita, kuten nostureita tai robotteja tai kiinteästi pai-10 kalleen asetettuja laitteita, kuten esimerkiksi pystysuoran akselin ympäri pyöriviksi järjestettyjä teollisuusrobotteja, joiden nivelöity varsi on ohjelmoitu suorittamaan eri työliikkeitä. Em. toimilaitteiden vaara-alueella ymmärretään niiden työ-aluetta, jossa niiden työturvallisuusvaaran aiheuttama osa, 15 kuten esim. teollisuusrobotin varsi liikkuu. Tämä on kolmiulotteinen alue, mutta käytännössä sen avulla voidaan määrittää teollisuuslaitoksen lattiatasoon tietty alue, jolle meneminen tulisi olla valvottua.5 Mobile actuators used in industry form a so-called a danger area where the stay always involves a risk of an accident at work. By mobile actuators is meant here either devices moving from one place to another, for example along rails, such as cranes or robots, or fixedly positioned devices, such as industrial robots arranged to rotate about a vertical axis, the articulated arm of which is programmed to perform various work movements. Em. the danger area of the actuators is understood to be their work area where the part caused by their occupational safety hazard, such as the arm of an industrial robot, moves. This is a three-dimensional area, but in practice it can be used to determine a certain area at the floor level of an industrial plant to which access should be controlled.

Vaara-alueen valvomiseeen on perinteisesti käytetty monia tur-20 valaiteratkaisuja. Nämä joko estävät kokonaan henkilön pääsyn vaara-alueelle tai pysäyttävät toimilaitteen vaara-alueelle mentäessä. Työtehtävät vaativat kuitenkin usein toimilaitteen toimimista myös henkilön ollessa vaara-alueella. Tällaisia tilanteita tulee esimerkiksi robottihitsauksessa,jossa ensim-25 mäistä työkiertoa on seurattava aivan läheltä mahdollisten törmäysten eliminoimiseksi. Perinteisten suoja- ja turvalaitteiden yhteydessä tämä ei joko ole mahdollista tai työntekijän turvallisuutta ei voida varmistaa tässä yhteydessä. Perinteisiä turvalaitteita ovat esimerkiksi turvamatot ja valokennot,jotka 30 antavat tiedon henkilön mennessä vaara-alueelle. Vaara-alue voidaan ympäröidä myös portilla varustetulla aidalla ja portin 751 1 1 2 aukaisu antaa em. tiedon. Perinteisissä turvajärjestelmissä on em. tieto järjestetty aiheuttamaan koko toimilaitteen hätäpy-säytyksen. Hätäpysäytyksen jälkeen täytyy suorittaa aina järjestelmän ylösajo, joka tavallisesti on työlästä ja kallista.Many tur-20 lighting solutions have traditionally been used to monitor the danger area. These either completely prevent the person from entering the danger area or stop the actuator when entering the danger area. However, work tasks often require the actuator to operate even when the person is in the danger area. Such situations occur, for example, in robotic welding, where the first 25 cycles must be monitored very closely to eliminate possible collisions. In the case of traditional protective and safety devices, this is either not possible or the safety of the worker cannot be ensured in this context. Traditional safety devices include, for example, safety mats and photocells, which provide information 30 when a person reaches a danger area. The danger area can also be surrounded by a fence with a gate and the opening of gate 751 1 1 2 gives the above information. In traditional safety systems, the above information is arranged to cause an emergency stop of the entire actuator. After an emergency stop, you must always start up the system, which is usually laborious and expensive.

5 Kuitenkaan suurin osa tilanteista, joissa em. hälytys saadaan, ei ole työntekijän kannalta vaaratilanne. Täten turvalaitteen työlle aiheuttamat vaikeudet johtavat helposti turvalaitteen poistamiseen, mikä taas on jo aiheuttanut tapaturmia teollisuusrobottien yhteydessä.5 However, most of the situations in which the above alarm is received are not a dangerous situation for the employee. Thus, the difficulties caused by the operation of the safety device easily lead to the removal of the safety device, which in turn has already caused accidents in connection with industrial robots.

10 Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laittestolla saadaan aikaan ratkaiseva parannus edellä esitetyissä epäkohdissa. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista pääasiassa se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Laitteistolla, jolla on patenttivaatimuksen 15 5 tunnusmerkkiosassa esitetyt piirteet voidaan edellämainittu menetelmä toteuttaa. Ottamalla huomioon sekä toimilaitteen työ-tapaturmariskin aiheuttaman osan paikka vaara-alueella että henkilön paikka vaara-alueella voidaan toimilaitteen toimintoja ohjata joustavasti ja turvallisesti toimilaitteen toiminnan ja 20 työturvallisuuden siitä kärsimättä. Oheisissa alivaatimuksissa on esitetty useita edullisia suoritusmuotoja sekä menetelmän että laitteiston osalta. Toimilaitteen toimintaa voidaan ohjata sen mukaisesti, kuinka lähellä henkilö on toimilaitteen vaarallista osaa. Menetelmä voidaan yksinkertaisesti toteuttaa jaka-25 maila vaara-alue osa-alueisiin ja valvomalla kutakin osa-aluetta. Laitteisto em. menetelmän toteuttamiseksi voi käsittää esimerkiksi kullakin osa-alueella henkilön painon havaitsevan elimen sekä itse toimilaitteessa toimilaitteen vaarallisen osan paikan havaitsevan paikan elimen, joka voi olla esimerkiksi 30 kontaktiperiaatteella toimiva toimilaitteen niveleen tai kul-kukiskoon järjestetty anturi. Nykyinen automaatiotekniikka tarjoaa monia mahdollisuuksia em. tuntoelimiltä saatujen tietojen yhdistelemiseen ja niiden käyttämiseen toimilaitteen ohjaamiseen .The method and apparatus according to the invention provide a decisive improvement in the above drawbacks. To achieve this, the method according to the invention is characterized mainly by what is set forth in the characterizing part of claim 1. With the apparatus having the features set forth in the characterizing part of claim 15, the above-mentioned method can be implemented. By taking into account both the position of the part of the actuator caused by the risk of an accident at work and the position of the person in the danger area, the actuator functions can be controlled flexibly and safely without compromising the operation and safety of the actuator. The appended subclaims set out a number of preferred embodiments in terms of both method and apparatus. The operation of the actuator can be controlled according to how close a person is to the dangerous part of the actuator. The method can be implemented simply by dividing the 25-rack danger zone into sub-areas and monitoring each sub-area. The apparatus for carrying out the above method may comprise, for example, a means for detecting the weight of a person in each area and a means for detecting the location of a dangerous part of the actuator in the actuator itself. Current automation technology offers many possibilities for combining data from the above-mentioned sensors and using them to control the actuator.

3 751 1 13 751 1 1

Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää keksinnön mukaisen menetelmän ja siinä käytettävän laitteiston periaatetta, 5 kuvat 2 ja 3 esittävät keksinnön mukaista menetelmää sovellettuna kiinteästi asennettuun teollisuusrobottiin, kuva 4 esittää erästä vaihtoehtoista tapaa menetelmän käyttämiseksi kiinteästi asennetun teollisuurobotin yhteydessä, 10 kuva 5 esittää laitteistossa käytettävän kontaktimaton toimintaperiaatetta, kuva 6 esittää laitteistossa käytettävän robotin varren paikan havaitsevan anturin toimintaperiaatetta ja kuvat 7 ja 8 esittävät toimilaitteen ohjaukseen käytettävien 15 liitäntöjen toimintaperiaatetta.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows the principle of the method and equipment used therein, Figures 2 and 3 show the method according to the invention applied to a fixed industrial robot, Figure 4 shows an alternative way of using the method in a fixed industrial robot, Fig. 5 shows the principle of operation of a non-contact mat used in the apparatus, Fig. 6 shows the principle of operation of a sensor for detecting the position of a robot arm used in the apparatus, and Figs. 7 and 8 show the principle of operation of the connections used to control the actuator.

Kuvissa 2 ja 3 on esitetty kiinteästi asennetun, pystysuoran akselin suhteen pyörivän teollisuusrobotin ympärillä oleva vaara-alue. Teollisuusrobotti 1 käsittää nivelöidyn, työliikkeet suorittavan varren 2. Robotin kääntymiskulma on 300° ja vaara-20 alue 3 on tällöin hieman yli 300° suuruinen ympyrän sektori.Figures 2 and 3 show the danger area around a permanently mounted industrial robot rotating with respect to a vertical axis. The industrial robot 1 comprises an articulated arm 2 performing work movements. The turning angle of the robot is 300 ° and the danger area 20 is then a sector of a circle slightly more than 300 °.

Vaara-alueen kulmaleveyden ja säteen määrittelyssä voidaan luonnollisesti ottaa huomioon tietyt turvaetäisyydet.Naturally, certain safety distances can be taken into account when determining the angular width and radius of the danger area.

Vaara-alue 3 on jaettu kuuteen n. 45-60° levyiseen sektoriin, joista kukin muodostaa vaara-alueen osa-alueen 4. Eri osa-25 alueet on kuvissa merkitty kirjaimin. Kutakin osa-aluetta peittää kontaktimatto, joka on järjestetty antamaan ilmoituksen henkilön astuessa matolle. Robotin pystysuoran kääntöakselin (akseli suora kuvissa merkitty viitenumerolla 5) ympärille on järjestetty varren 2 paikan ilmaiseva anturi 6. Anturi käsittää 75111 4 kunkin osa-alueen 4 keskikohdalle asennetun koskettimen 7, jotka on järjestetty toimimaan kontaktiperiaatteella yhteistoiminnassa akselin 5 mukana pyörivän nokan 8 kanssa. Nokka 8 on asennettu robottiin varren 2 kohdalle. Varren 2 ollessa tietyl-5 lä osa-alueella 4, nokka koskettaa osa-alueen kohdalla olevaa kosketinta, joka antaa tällöin ilmoituksen varren sijainnista. Osa-alueiden ollessa leveitä voidaan kunkin osa-alueen kohdalle asentaa useampi kuin yksi kosketin.Danger area 3 is divided into six sectors of approx. 45-60 ° width, each of which forms sub-area 4 of the danger area. The different areas of sub-25 are marked in letters in the figures. Each area is covered by a contact mat arranged to give notice when a person steps on the mat. A sensor 6 is arranged around the vertical pivot axis of the robot (axis straight in the figures indicated by reference numeral 5 in the figures). The cam 8 is mounted on the robot at the arm 2. When the arm 2 is in a certain sub-area 4, the cam contacts the contact at the sub-area, which then gives an indication of the position of the arm. When the sections are wide, more than one contact can be installed for each section.

Kuvassa 1 on esitetty kaavamaisesti laitteiston toimintaperiaa-iO te. Kullakin osa-alueella 4 olevan kontaktimaton avulla saadaan tieto henkilön paikasta. Robotissa olevan anturin 6 avulla saadaan taas tieto robotin varren 2 paikasta. Nämä tiedot käsitellään keskusyksikön 9 avulla ja keskusyksikkö antaa tietojen perusteella käskyn robotin ohjausyksikölle 10. Järjestelmää voi-15 daan lisäksi valvoa palautetietojen avulla, jotka ilmoittavat, onko käsky vastaanotettu.Figure 1 schematically shows the operating principle of the equipment. The contact mat in each sub-area 4 provides information about the person's location. The sensor 6 in the robot again provides information on the position of the robot arm 2. This information is processed by the central processing unit 9 and the central processing unit issues a command to the robot control unit 10 on the basis of the data. The system can also be monitored by means of feedback data indicating whether the command has been received.

Laitteisto voidaan järjestää toimimaan seuraavasti: Kun saadaan tieto henkilön sijainnista millä tahansa vaara-alueen sektorilla, annetaan robotille käsky turvanopeuteen siirtymisestä. Tur-20 vanopeudessa ollessaan robotti suorittaa normaalisti pika-liikkeinä suoritettavat liikkeet tavalliselle nopeudella. Kun henkilö on samalla tai viereisellä osa-alueella kuin robotin nokka 8, aiheuttaa tämä tilanne pysäytyskäskyn. Nämä tilanteet on esitetty kuvissa 2 ja 3, joissa henkilö on merkitty viitenu-25 merolla 11. Esimerkissä nokka 8 on leveydeltään n. 100°, joten se on aina vähintään kahden vierekkäisen osa-alueen 4 kohdalla. Laitteistoon voidaan yhdistää lisäksi erityinen henkilön mukanaan kantama ohjauslaite, jonka avulla on mahdollista päästä lähemmäksi robotin vartta kuin turvalaitteisto antaa mahdolli-20 suuden. Ohjauslaitteessa on tällöin painonappi, jota jatkuvasti painamalla henkilö tiedostaa olevansa vaara-alueella ja tällöin robotti pysähtyy vasta, kun henkilö 11 on samalla osa-alueella 4 kuin nokka 8. Tämä tilanne on esitetty kuvassa 2. Ohjauseli-meen voidaan järjestää myös mahdollisuus antaa robotille pysäy-25 tyskäsky, esim. painamalla nappi kokonaan pohjaan. Nokan leveyden avulla voidaan lisäksi vaikuttaa turvaetäisyyteen, t.s., 7511 1 5 mitä leveämpi nokka on, sitä useamman osa-alueen kohdalla olevaan koskettimeen se on yhteydessä ja näin varren kohdalla olevan osa-alueen kummallakin puolella voidaan pitää yksi tai useampi osa-alue varattuna.The equipment can be arranged to operate as follows: When the location of a person in any sector of the danger area is obtained, the robot is instructed to switch to the safety speed. At Tur-20 speed, the robot normally performs fast-moving movements at normal speed. When a person is in the same or adjacent area as the robot cam 8, this situation causes a stop command. These situations are shown in Figures 2 and 3, in which the person is indicated by reference numeral 11. In the example, the cam 8 has a width of about 100 °, so it is always at least at two adjacent sections 4. In addition, a special control device carried by the person can be connected to the equipment, which makes it possible to get closer to the robot arm than the safety equipment allows. The control device then has a pushbutton, which by pressing it continuously the person realizes that he is in the danger area and then the robot stops only when the person 11 is in the same area 4 as the cam 8. This situation is shown in Figure 2. The control element can also be arranged to stop -25 command, eg by pressing the button all the way down. In addition, the width of the cam can affect the safety distance, i.e. the wider the cam, the more contacts it communicates with the contact and thus one or more components can be kept on each side of the arm.

5 Kuvassa 4 on esitetty eräs keksinnön mukaisen menetelmän toteutusvaihtoehto. Tässä vaara-alue on jaettu eri suuruisiin sektorin muotoisiin osa-alueisiin 4, joihin on järjestetty kontakti-matot. Robotin ympärillä on lisäksi eri oheislaitteita 12. Tätä työturvallisuuden kannalta vaarallista oheislaitetta on merkit-10 ty viitenumerolla 12' ja sen ympärillä olevaa vaara-alueen osa-aluetta viitenumerolla 4'. Laitteiston toiminta voidaan järjestää siten, että mainitulle osa-alueelle 4’ mentäessä laitteisto antaa aina pysäytyskäskyn riippumatta robotin varren 2 sijainnista. Näin laitteistolla voidaan ottaa huomioon myös muut kuin 15 robotin varren liikkeistä aiheutuvat työturvallisuustekijät.Figure 4 shows an alternative implementation of the method according to the invention. Here, the danger area is divided into sector-shaped sub-areas 4 of different sizes, in which contact mats are arranged. There are also various peripheral devices 12 around the robot. This peripheral device, which is dangerous from the point of view of occupational safety, is marked with the reference number 12 'and the surrounding area of the danger area with the reference number 4'. The operation of the apparatus can be arranged so that when going to said sub-area 4 ', the apparatus always gives a stop command regardless of the position of the robot arm 2. In this way, the equipment can also take into account occupational safety factors other than those caused by the movements of the robot arm.

Laitteiston keskusyksikön 9 toiminta voidaan järjestää relelo-giikan ja ohjelmoitavan logiikan avulla. Relelogiikan toimintaperiaate on esitetty turvanopeusliitännän osalta kuvassa 7 ja pysäytysliitännän osalta kuvassa 8. Kuhunkin kontaktimattoon 20 yhteydessä olevaa kosketinta on kuvissa merkitty viitenumeroilla 14a, 14b jne, joissa kirjain ilmaisee osa-aluetta, jolla kontaktimatto sijaitsee. Pysäytyskäskyn aiheuttavan kontaktima-ton kosketin on merkitty viitenumerolla 15. Järjestelmään kuuluvat lisäksi ohjelmoitavan logiikan ohjaama rele 16 ja henki- 25 lön mukanaan kantaman ohjauselimen painonapin ohjaama rele 17.The operation of the hardware central unit 9 can be arranged by means of relay logic and programmable logic. The principle of operation of the relay logic is shown in Fig. 7 for the safety speed connection and in Fig. 8 for the stop connection. The contact connected to each contact mat 20 is indicated in the figures by reference numerals 14a, 14b, etc., where the letter indicates the area where the contact mat is located. The contact of the contact mat causing the stop command is denoted by the reference number 15. The system further comprises a relay 16 controlled by programmable logic and a relay 17 controlled by a pushbutton of a control element carried by a person.

Pysäytysliitäntää esittävässä kuvassa 8 on esitetty lisäksi robotin varren paikan ilmaisevan anturin koskettimet 7a, 7b jne., joiden viitenumeroissa kirjaimet ilmaisevat osa-aluetta, jonka kohdalla kosketin on, sekä ohjelmointirele 18, joka asettuu, 30 kun robotti on ohjelmointitilassa. Tämä mahdollistaa kosketti-mien 7 ja kytkimien 14 ja 15 valvoman järjestelmän ohittamisen robotin työliikkeitä ohjelmoitaessa.Fig. 8, which shows a stop connection, further shows the contacts 7a, 7b, etc. of the sensor indicating the position of the robot arm, in the reference numerals of which the letters indicate the part at which the contact is located, and the programming relay 18, which is set 30 when the robot is in programming mode. This allows the system monitored by contacts 7 and switches 14 and 15 to be bypassed when programming robot work movements.

6 7511 16 7511 1

Relelogiikka on järjestetty antamaan turvanopeuskäskyn, kun henkilö on jollakin kontaktimatolla tai painonappi on turva-nopeusasennossa. Pysäytyskäsky annetaan taas, kun henkilö ja robotin varsi ovat samalla osa-alueella, henkilö on pysäytyksen 5 aiheuttavalla osa-alueella, releessä on vika tai painonappi on pysäytysasennossa.The relay logic is arranged to give a safety speed command when the person is on a contact mat or the pushbutton is in the safety speed position. The stop command is issued again when the person and the robot arm are in the same sub-area, the person is in the sub-area causing the stop 5, there is a fault in the relay or the pushbutton is in the stop position.

Seuraavassa on esitetty relelogiikan toimintakaavio.The following is a diagram of the relay logic.

IHMISEN TOIMINTA_ RFIHOMIKKA ROBOT IN TOIMIMAHUMAN ACTIVITY_ RFIHOMIKIKA ROBOT IN ACTION

PAINONAPPI ON PYSAY TYSASCNNOSSA j — -THE PUSH BUTTON IS STAYED IN THE WORK j - -

VIKA KONTAKTIMATOSSAFAULT IN CONTACT MAT

IHMINEN on SAMALLA SEKTORILLAMAN IS IN THE SAME SECTOR

KUIN ROBOTTI TAI IHMINEN ON PY- /--— \ f SAYTYSALUEELLA OHEISLAITTEEN --/ ONKO OHJELMOINTITILANNE V-| -AS A ROBOT OR HUMAN IS PY- /—— \ f IN THE AREA OF ACCESS TO THE PERIPHERAL - / IS THE PROGRAMMING SITUATION V- | -

ViERESSA N--/ LL. PYSAYTYSNEXT TO N - / LL. STOP

Vt_ _ PAINONAPPI ON TURVANOPEUSASEN· ---Vt_ _ PUSH BUTTON IS SAFETY SPEED · ---

NOSSA | IHMINEN El OLE SAMALLA ____________ TURVANOPEUSNOSSA MAN EL ELLE AT THE SAME ____________ SAFETY SPEED

EIKÄ VIEREISELLÄ SEKTORILLA KUIN |_____ ROBOTTI | IHMINEN ON KONTAKTIMATOLLA (PAINONAPPIA tl PAINETA JA IHMINEN El OLE SAMALLA EIKÄ VIEREISELLÄ SEKTORILLA KUIN ROBOTTI)AND NOT IN AN ADJACENT SECTOR OTHER THAN | _____ ROBOT | THE MAN IS ON A CONTACT MAT (PRESS BUTTON TON PRESS AND THE MAN IS NOT IN THE SAME AND NON-ADJACENT SECTOR AS A ROBOT)

IHMINEN El OLE KONTAKTIMATOLLA -—--- N0RMAAU TOIMINTAHUMAN EL NOT ON A CONTACT MAT -—--- N0RMAAU ACTIVITIES

I PAINONAPPIA El PAINETA) -- 7 75111I PRESS BUTTON El PRINETA) - 7 75111

Ohjelmoitava logiikka voidaan järjestää saamaan anturitietoja kontaktimatoilta, robottia valvovalta anturilta, painonapin asennosta ja robotin tilasta. Logiikka voi antaa turvanopeus-, pysäytys- tai hätäpysäytyskäskyn. Ohjelmoitava logiikka päättää 5 robotin tilasta kertovan tiedon ja painonapin asennon perusteella, kuinka lähelle robottia henkilö voi päästä robotin pysähtymättä. Logiikan avulla voidaan valvoa myös annettujen käskyjen toimintaan. Esimerkiksi mikäli robotti ei ole totellut turvanopeuskäskyä, logiikka antaa pysäytyskäskyn ja jos pysäy--0 tyskäsky ei toimi, logiikka antaa hätäpysäytyskäskyn. Logiikka voidaan järjestää myös pitämään muistissaan eri tietoja. Esimerkiksi tieto "henkilö kontaktimatolla" voidaan pitää muistissa tietyn aikaa, esim 2 sek. Näin varmistetaan se, että henkilön asema tiedetään, vaikka tietoa ei hetkellisesti tulisi-.5 kaan, esim. siinä tapauksessa, että henkilö hyppää tai ottaa juoksuaskelia. Ohjelmoitava logiikka lisäksi muita lukuisia vaihtoehtoja, joiden soveltaminen käytäntöön voi tapahtua alan ammattimiehen tietämyksen perusteella. Ohjelmoitavan logiikan toiminta voidaan järjestää esim. seuraavan toimintakaavion mu-!0 kaiseksi.The programmable logic can be arranged to receive sensor information from the contact mats, the sensor monitoring the robot, the position of the pushbutton and the status of the robot. The logic can issue a safety speed, stop, or emergency stop command. Based on the information about the status of the 5 robots and the position of the pushbutton, the programmable logic decides how close a person can get to the robot without stopping the robot. Logic can also be used to control the operation of given commands. For example, if the robot has not obeyed the safety speed command, the logic issues a stop command, and if the stop-0 command does not work, the logic issues an emergency stop command. Logic can also be arranged to store different information. For example, the information "person on the contact mat" can be kept in memory for a certain time, e.g. 2 sec. This ensures that the person's position is known, even if the information does not momentarily become-.5, e.g., in the event that the person jumps or takes running steps. In addition to programmable logic, there are numerous other options that can be applied in practice based on the knowledge of a person skilled in the art. The operation of the programmable logic can be arranged, for example, according to the following operating diagram.

IHMISEN TOIMINTA PAAT TELY YKSIKKÖ (OHJELMOITAVA LOGIIKKA) ROBOTIN TOIMINTAHUMAN ACTIVITY DECLARATION UNIT (PROGRAMMABLE LOGIC) ROBOT OPERATION

OHJELMOITAVA LOGIIKKA El OLE TOIMINNASSA -PROGRAMMABLE LOGIC El OLE IN ACTION -

PYSAYTYSKASKY El TOIMINUT -L_—« HATAPYSAYTYSSTOPPING CASH I WORKED -L_— «HATAPYSYSTYS

PAINONAPPI ON PYSAYTYSASENNOSSa|.........—j- - VIKA KONTAKTIMATOSSA TURVANOPEUS El TOIMINUT —PUSH BUTTON IS IN STOP POSITION | .........— j- - FAULT IN CONTACT MAT SAFETY SPEED EL WORKED -

IHMINEN ON SAMALLA SEKTORILLATHE MAN IS IN THE SAME SECTOR

KUIN ROBOTTI TAI IHMINEN ON PY- /- -\ .AS A ROBOT OR HUMAN IS PY- / - - \.

SAYTYSALUEELLA OHEISLAITTEEN --—<f ONKO OHJELMOINTITILANNE -IN THE AREA OF ACCESS TO THE PERIPHERAL --— <f IS THE PROGRAMMING SITUATION -

VltRESSA_ '-' * PYSÄYTYSVltRESSA_ '-' * STOP

E ΐ- - - -Λ- IHMI«N JA ROBOTTI OVAT VIEREI- -/ 0NK0 PAINONAPPI TURVANOPEUS ASENNOSSA — SULA SEKTORcilLA X / - -v- PAINONAPPI ON TURVANOPEUSASEN· -E ΐ- - - -Λ- HUMAN «N AND ROBOT ARE NEXT --- / 0NK0 PUSH BUTTON SAFETY SPEED POSITION - MEL SECTOR X / - -v- PUSH BUTTON IS SAFETY SPEED · -

NOSSA (IHMINEN El OLE SAHALLA __ 2 r tmrvanOPFUSNOSSA (HUMAN EL OLE SAW __ 2 r tmrvanOPFUS

EIKÄ VIEREISELLÄ SEKTORILLA KUIN S H U ° LUb ROBOTTI!AND NOT IN AN ADJACENT SECTOR AS S H U ° LUb ROBOT!

EE

IHMINEN ON KONTAKTIMATOLLA \°NK0 VIKAA ROBOTIN SEURANNASSA - (PAINONAPPIA El PAINETA JA IHMINEN N-v,-'HUMAN IS ON CONTACT MAT \ ° NK0 FAULT IN ROBOT MONITORING - (BUTTONS EL PRESSURE AND HUMAN N-v, - '

El OLE SAMALLA EIKÄ VIEREISELLÄ SEKTORILLA KUIN ROBOTTI)El OLE IN THE SAME AND NOT ADJACENT SECTOR AS ROBOT)

WMINEN El OLE KONTAKTIMATOLLA --- NORMAALI TOIMINTAWMINEN El OLE CONTACT MATTER --- NORMAL OPERATION

(PAINONAPPIA El PAINETA) - 8 751 1 1(PRESS BUTTON El PRINETA) - 8 751 1 1

Kuvissa 5 ja 6 on esitetty henkilön valvontalaitteen ja robotin valvontalaitteen mekaaninen rakenne ja toimintaperiaate kaavamaisesti. Kuvassa 5 on esitetty vaara-alueen lattiatasoon asennettava kontaktimatto 13. Kontaktimatto käsittää jäykän lattia-5 levyn 19, joka on jousien, kumipallojen tai muiden vastaavien elastisten elimien 20 kannattamana. Henkilön astuessa levyn 19 päälle, painuu lattialevy 19 alaspäin ja avaa alapuolellaan olevat rajakytkimet 21. Rajakytkimet voivat olla kytkettyinä kuvan mukaisesti sarjaan, jolloin ainakin yhden rajakytkimen 10 avautuminen riittää antamaan tiedon henkilöstä kontaktimatolla, esim. siinä tapauksessa, että henkilö seisoo kontaktimaton reunalla. Kontaktimatto voidaan asentaa siten, että se peittää riittävän hyvin koko osa-alueen.Figures 5 and 6 show schematically the mechanical structure and operating principle of the personal monitoring device and the robot monitoring device. Figure 5 shows a contact mat 13 to be installed at floor level in the danger area. The contact mat comprises a rigid floor plate 5 19 supported by springs, rubber balls or other similar elastic members 20. When a person steps on the plate 19, the floor plate 19 is pushed down and opens the limit switches 21 below. The limit switches can be connected in series as shown, whereby opening of at least one limit switch 10 is sufficient to inform the person on the contact mat, e.g. The contact mat can be installed in such a way that it sufficiently covers the entire area.

Kuvassa 6 on esitetty robotin nokan 8 vaikutuksesta avautuvien 15 ja sulkeutuvien koskettimien 7 toimintaperiaate. Kosketin kuuluu ns. mekaaniseen, pakkotoimiseen rajakytkimeen. Nokan 8 painaessa käyttövipua 22 (nuoli A), avautuu jousien 23 varassa liikkuva kosketin kohdasta B ja tällöin saadaan tieto nokasta tietyn koskettimen ja täten tietyn osa-alueen kohdalla.Figure 6 shows the principle of operation of the contacts 7 opening and closing under the action of the robot nose 8. The contact belongs to the so-called to a mechanical, forced limit switch. When the cam 8 presses the operating lever 22 (arrow A), a contact movable on the springs 23 opens from point B and then information about the cam is obtained at a certain contact and thus at a certain part.

20 Mainittujen kontaktimattojen ja kytkimien toteuttamiseksi on olemassa myös muita vaihtoehtoja. Kontaktimattoon sopivia tuntoelimiä ovat lisäksi hydraulinen, nestepatja- ja paineanturi tai pneumaattinen kontaktimatto. Kontaktimatto voidaan järjestää toimimaan myös sähkömekaanisesti siten, että sille astut-25 taessa johtavat pinnat koskettavat pinnat koskettavat toisiaan. Vaihtoehtoja robotin yhteydessä oleviksi kytkimiksi on myös useita. Kytkin voidaan järjestää toimimaan esim. induktiivises-ti. Eräs toinen vaihtoehto on rakentaa robotin ympärille sektoreihin jaettu kuparikiekko, johon on yhteydessä robotin mukana 30 pyörivä hiiliharja tai pyörä. Virta pääsee kulkemaan jännitteisten hiiliharjojen tai pyörien kautta aina siihen sektoriin, missä varsi on. Turvalaitekäytössä ovat kuitenkin mekaaniset kytkimet tähän mennessä osoittautuneet luotettavammiksi.20 There are other options for implementing these contact mats and switches. Sensors suitable for the contact mat also include a hydraulic, fluid mattress and pressure sensor or a pneumatic contact mat. The contact mat can also be arranged to operate electromechanically so that the surfaces leading to it are in contact with each other when stepping on it. There are also several options for switches connected to the robot. The switch can be arranged to operate e.g. inductively. Another option is to build a copper disk divided into sectors around the robot, which is connected to a rotating carbon brush or wheel with the robot. Current can pass through live carbon brushes or wheels all the way to the sector where the arm is. In the use of safety devices, however, mechanical switches have so far proved to be more reliable.

7511 1 97511 1 9

Keksintöä voidaan soveltaan kiinteästi asennetun teollisuusrobotin ohella myös muihin teollisuudessa käytettäviin toimilaitteisiin, kuten kiskoja pitkin kulkeviin robotteihin tai erilaisiin nostureihin, esim. siltanostureihin. Vaara-alueen osa-5 alueitten valvonta voidaan järjestää tällöin samalla tavoin kuin kontaktimatoilla ja toimilaitteen paikan havaitseva elin voidaan asentaa esim. toimilaitteen kulkukiskostoon ja se voi tällöin käsittää edellä esitetyn kaltaisia toimilaitteen osan vaikutuksesta mekaanisesti avautuvia kytkimiä. Toimilaitteen 10 ohjauslogiikka voidaan luonnollisesti kussakin tapauksessa järjestää paikallisten turvallisuusvaatimusten mukaisesti.In addition to a permanently installed industrial robot, the invention can also be applied to other actuators used in industry, such as robots running along rails or to various cranes, e.g. overhead cranes. The monitoring of the danger area sub-areas 5 can then be arranged in the same way as with contact mats, and the actuator position detecting member can be mounted e.g. on the actuator busbar and can then comprise switches which open mechanically under the action of the actuator part. The control logic of the actuator 10 can, of course, in each case be arranged according to local safety requirements.

Anturitekniikka tarjoaa myös monia muita vaihtoehtoja sekä henkilön, että toimilaitteen valvomiseksi. Osa-alueita voidaan 15 valvoa esim. optisesti valokennoilla, infrapunailmaisimin, ultraäänianturein tai mikroaaltoanturein. Tämä kaikki voidaan järjestää havaitsemaan vaara-alueen osa-alueella oleva henkilö. Myös toimilaitteen vaarallisen osan aseman paikantamiseen voidaan käyttää optisia antureita. Turvakäytössä ovat kuitenkin 20 mekaanisella periaatteella toimivat valvontalaitteet edullisimpia sekä hintansa että käyttövarmuutensa puolesta.Sensor technology also offers many other options for monitoring both the person and the actuator. The sub-areas can be monitored, for example, optically with photocells, infrared detectors, ultrasonic sensors or microwave sensors. All of this can be arranged to detect a person in a sub-area of danger. Optical sensors can also be used to locate the position of the hazardous part of the actuator. In safe use, however, 20 mechanical monitoring devices are the most affordable in terms of both price and reliability.

Claims

A method for monitoring the danger area (3) by a mobile work machine (1), such as an industrial robot, in which method the danger area is monitored by a device (13) for observing the human, with which device the operation of the work machine is affected, when the human (11) is within the danger area, characterized in that in the method a device (6, 8) is further used for observing the working machine and that information about the position of the human (11) within the danger area (3) is produced by said device (13). for observing the human being and information on the location of the dangerous part (2) of the working machine within the danger area (3) is produced by means of said device (6, 8) for observing the working machine, the combination of said information being used for controlling the working machine (1). Operation.

2. A method according to claim 1, characterized in that changes in the operation of the working machine (1) are arranged to occur to varying degrees, such as transition to a safety speed and work machine stop depending on the position of the human (11) within the danger area (3). with regard to the dangerous part of the work machine (2).

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the danger area (3) is distributed in different subareas (4), a particular subarea (4) being identified by the device (13) for observing the human when the human (11) is located within said sub-area (4) and a particular sub-area (4) is identified by the device (6, 8) for observing the work machine when the dangerous part (2) of the work machine is within said part 5 area (4).

4. A method according to claim 3, characterized in that the method is used for monitoring the danger area (3) of a rotary working machine rotating about a stationary installed vertical shaft (5), such as an industrial robot (1), 4) are circular sectors formed at floor level, said work machine (1) as their center.

Apparatus for automatically realizing the method according to claim 1, characterized in that it comprises a device (13) for observing the human for determining the position of the human (11) within the danger area (3), a device ( 6, 8) for observing the working machine for determining the position of the dangerous part of the work machine (2) within the danger area (3) and couplings from said observing devices for a device (10) which controls movements of the dangerous part of the working machine, to provide instructions due to the information obtained by the observing devices in the device (10), which controls movements of the dangerous part of the working machine.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the device (13) for human service consists of means arranged at floor level in the danger area of the working machine and which sense the weight of the human, as well as of contact mats, of which is arranged to monitor a particular sub-area (4) in the danger area (3) and that the device (6, 751 1 1 8. for observing the working machine comprises a member (8) which is movable together with the movement of the dangerous part of the working machine (1) (2) in relation to said sub-areas (4), and a sensor (6) for identifying the position of said means.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the working machine (1) is an industrial robot arranged to rotate about a stationary vertical shaft (5), comprises an arm (2), and forms around a danger area (3), which includes the working area of the arm (2) and which at floor level is essentially the shape of a circle or of a circular part, the device for observing the human comprising radially positioned contact mats (13) forming around the robot, which form the subareas (4) of the danger zone in the form of a circular sector or a portion of a circular sector, the device (6, 8) for observing the working machine comprising a member (8) movable about said vertical axis (5) along the path , which is essentially in the form of a circumference of a circle, as well as said path surrounding sensor (6) for identifying the position of said member (8).

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the member (8) movable about the vertical shaft is a cam or the like, which is stationary installed in a rotating part about the shaft and controls the position (6) of the cam identifying the sensor. The opening and closing contacts (7) which operate according to the contact principle operate around the shaft and that the core (8) and the contacts (7) are positioned relative to each other such that the core (8) always stays in communication with at least one contact (7) to produce information about the location of the comb.