WO2015040071A1 - Arbeitsstation - Google Patents

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WO2015040071A1
WO2015040071A1 PCT/EP2014/069821 EP2014069821W WO2015040071A1 WO 2015040071 A1 WO2015040071 A1 WO 2015040071A1 EP 2014069821 W EP2014069821 W EP 2014069821W WO 2015040071 A1 WO2015040071 A1 WO 2015040071A1
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WO
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workstation
industrial robot
zone
robot
worker
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PCT/EP2014/069821
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Haman
Richard ZUNKE
Willi Klumpp
Michael ZÜRN
Ralf Kühnemann
Otmar Honsberg
Matthias Reichenbach
Simon Klumpp
Andreas Domke
Konrad Wirth
Christian Eberdt
Kurt Strauss
Alexander Gürtler
Reinhard NEUREITER
Thomas Rau
Julian STOCKSCHLÄDER
Original Assignee
Kuka Systems Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1674—Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • B25J9/1676—Avoiding collision or forbidden zones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
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    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • F16P3/12—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine
    • F16P3/14—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact
    • F16P3/148—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact using capacitive technology
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40196—Projecting light on floor to delimit danger zone around robot
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40198—Contact with human allowed if under pain tolerance limit
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    • G05B2219/40478—Graphic display of work area of robot, forbidden, permitted zone
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45067—Assembly

Definitions

  • the invention relates to a workstation with a
  • Workstations with one or more robots are known in practice in various forms. As a rule, they are designed as fully automatic stations and for the accident safety of workers with
  • Suitable tactile articulated arm industrial robots for this purpose are e.g. from DE 10 2007 063 099 AI, DE 10 2007 014 023 AI and DE 10 2007 028 758 B4 known.
  • the workstation is designed for a human-robot cooperation (MRK), whereby the workspaces of
  • the workstation is in several
  • the industrial robot is suitable for a MRK.
  • a color scale similar to a
  • Traffic light signals the hazard levels from green to red. This has several advantages. On the one hand there is a fast and clear MRK and plant visualization. Further, the application of a dynamic or static
  • the zoning and zoning are simple and unique implementations of
  • the visual display e.g. can be in printed form or as a screen display, this facilitates
  • the planner becomes one
  • the latitude of the MRK applications is large and covers e.g. Non-fungal montages, the work of a human next to or with the robot, the guidance of a robot by humans, etc.
  • the visual display provides clarity and a visualizing tool to assess the rollout potential of the MRK in a workstation and a whole system.
  • the invention offers new employees in a company the opportunity to properly assess and use MRI workstation and / or equipment. Such an employee in the
  • On-site workstation is clearly indicated at which points he may enter into the workstation, where a robot contact without pain is possible and where he may not close because here a contact with pain or even with injuries is possible. Due to the zone division according to the invention and its marking can also be hedged with mechanical
  • the industrial robot itself has MRK capability and if it is designed in particular as a tactile robot.
  • the MRK fitness can be made in other ways, e.g. by entrained or external optical or other non-contact monitoring systems, an external on
  • Industrial robots or tool-mounted sensors e.g. with capacitive sensors or the like.
  • the MRK-compatible industrial robot in particular a tactile industrial robot, can show a behavior corresponding to the hazardous zones and the accessibility or risk of collision for a human. This may relate in particular to the reaction threshold, speed and acceleration. His range of motion can be limited. Special mechanical and the
  • Process flow possibly disturbing protective measures can thereby be dispensable or at least reduced.
  • a particularly sensitive robot behavior may be too
  • a tactile robot has the advantage that, contrary to the prior art mentioned above, no additional tool for monitoring the assigned MRK functionalities is required. Furthermore, in tactile robots with integrated sensors, it is possible to dispense with external monitoring systems and / or at least reduce their use. A tactile robot with integrated sensors no longer has those from the
  • the invention also relates to a design of an MRK workstation or an optical display, in particular in particular a layout, in printed form or as a display screen for such a workstation with a programmable industrial robot, wherein the
  • Workstation has a manual workstation for a worker in the vicinity of the industrial robot.
  • Figure 2 an optical display of the workstation of
  • Figure 3 a tactile industrial robot in
  • the invention relates to a workstation (1), a system (2) and an optical display (3) of
  • FIG. 1 shows a workstation (1) which is used as a singular station or as part of a system (2)
  • FIG. 2 shows an optical display (3) of this workstation (1).
  • Assembly process wherein on a workpiece (8) one or more components (9), in particular small parts are mounted, or even such components (9) a workpiece (8) is formed.
  • Other possible types of processes relate to joining processes, forming processes, order processes,
  • the workstation (1) has a programmable
  • Industrial robot (4) is located.
  • the work spaces of industrial robots (4) and workers (5) may overlap.
  • Within a workstation (1) can also be several industrial robots (4) and / or more
  • the industrial robot (4) carries a tool (15) for the respective process, e.g. is designed as a gripping tool.
  • the tool (15) can be fixed or by means of a
  • the workstation (1) may also include one or more manually operable or automatic and possibly powered auxiliary devices (not shown).
  • the industrial robot (4) is suitable for human-robot cooperation (MRK). Preferably, it is a tactile multi-axis
  • the tactile industrial robot (4) detects a touch contact as an external load occurring at an unexpected robot position.
  • Reaction to a touch contact may be
  • the industrial robot (4) may e.g. according to DE 10 2007
  • the workstation (1) is subdivided into several different zones (17, 18, 19, 20), whereby in the zones (17, 18, 19, 20) different heights and from the industrial robot (4)
  • the marks (21,22,23,24) are arbitrary for a worker (5) or a planner
  • Way preferably optically or visually, detectable. They are e.g. designed as color markers.
  • the markings (21, 22, 23, 24) for the respective zone (17, 18, 19, 20) signal the danger level existing in the zone for the worker (5).
  • Color mark may be formed differently, e.g. as a larger and possibly zone-wide, contiguous marking area, in particular color area.
  • Marking may also be stripe-shaped or linear, e.g. as edge marking at the edge of the zone, in particular as a colored rim, as a line of
  • a marking (21, 22, 23, 24) may appear as a colored background area or as a translucent color fringe, whereby the structural structures of the work station (1) remain recognizable.
  • Figure 2 shows an optical display (3) or a layout of the aforementioned workstation (1).
  • the display (3) is eg as a screen display on a monitor (25) educated.
  • an optical display (3) can also be designed as an expression of the station or plant plan on paper or film.
  • the invention is also a software tool for planning or designing workstations (1).
  • the optical means for planning or designing workstations (1).
  • Display (3) or a layout formed thereof can be used as an optical and visually recordable output format of the
  • the working device (1) is shown in FIG.
  • Embodiment divided into four hazard zones (17,18,19,20). The number of zone and
  • Hazard degree divisions may also be smaller or larger and may be e.g. be three or five. Furthermore, it is possible for several zones with the same degree of danger to be present in the workstation (1). Within the hazard zones (17,18,19,20), the
  • TCP Tool Center Point
  • the industrial robot (4) is controlled accordingly by the robot controller (not shown).
  • a zone (17) is e.g. as free and for a worker (5) safe zone trained.
  • a free zone (17) is not accessible to the industrial robot (4) and / or has a safeguard (6), in particular one
  • a free zone (17) is present twice in FIGS. 1 and 2.
  • a free zone (17) is for example characterized by a green color marking (21). If a free zone (17) intersects with the working space of the industrial robot (4), there are no restrictions on robot behavior due to personal safety and performance-reducing restrictions.
  • Another zone (18) is designed as an MRK zone, in which the work spaces of the worker (5) and industrial robots (4) overlap as intended.
  • MRK zone there is a physical contact between workers (5) and
  • An MRK zone (18) is e.g. by a yellow color mark (22)
  • Reaction threshold of the industrial robot (4) particularly low and allow the aforementioned robot behavior in contact.
  • the working space of the industrial robot (4) can also be programmed or mechanically
  • Another zone (19) is formed as a process zone, located in the working space of the industrial robot (4)
  • the process zone (19) can be reached by a worker (5) if the behavior is not as intended.
  • a physical contact between the worker (5) and the industrial robot (4) is possible without any injuries, with possibly larger ones
  • a process zone is e.g. indicated by an orange color mark (23).
  • Another zone (20) is designed as a risk zone, which is located in the working space of the industrial robot and for a worker (5) if not intended
  • the industrial robot (4) here executes the automatic process, e.g. the assembly process, through and equipped the workpiece (8) with the components (9).
  • a physical contact between the worker (5) and industrial robot (4) is possible in the risk zone (20), with threats of injury.
  • An additional hedge (6) can be used for the
  • This can e.g. be formed as a light barrier or the like detection means for the penetration of a body part in the risk zone (20).
  • a risk zone (20) is e.g.
  • Reaction threshold of the tactile industrial robot (4) be even higher than in the MRK and process zone (18,19). Its efficiency can be maximized.
  • the workstation (1) has, for example, a work table (7) with the manual workstation (16) and laterally adjacent protective partitions (6), eg fences, barriers or the like, for forming the free zone (17).
  • the workstation (1) can also have an outer housing, eg a housing, a fence or the like, which separates the free zone (17) from the environment.
  • an outer housing eg a housing, a fence or the like, which separates the free zone (17) from the environment.
  • another form of protection (6) for example by means of light barriers, contact mats on the floor or the like, may be present.
  • the MRK zone (18) On the work table (7), at the edge and in the area of the manual workstation (16), the MRK zone (18)
  • This may be a feed area in which a worker (5) feeds one or more components (9) and provides them to the industrial robot (4). Possibly. can he
  • the risk zone (20) adjoins the MRK zone (17) on the side facing away from the operator (5), in which the
  • Industrial robots (4) the actual process, e.g. the automatic component assembly on or to the workpiece (8), performs.
  • the MRK zone (18) and the risk zone (20) may be laterally surrounded by the process zone (19).
  • industrial robots (4) can be arranged in the process zone (19).
  • process zone (19) can also be an automatic supply of components (9).
  • the feeder is not for the sake of clarity
  • FIG. 3 a preferred embodiment of the tactile indicated schematically in FIGS. 1 and 2 is shown
  • the industrial robot (4) has a plurality, preferably three or more, movable and interconnected links (10, 11, 12, 13).
  • the e.g. four links (10,11,12,13) are preferably articulated and connected to each other via rotating robot axes I-VII. Im shown
  • Embodiment he has a connected to the ground base member (13) and an end member (10) and two intermediate members (11,12).
  • the intermediate links (11,12) are multipart and rotatable by means of axes (III) and (V) is formed.
  • Intermediate links (11, 12) can alternatively be smaller or to be taller.
  • individual or all intermediate links (11, 12) can be designed to be non-rotatable and without an additional axle.
  • (10,11,12,13) may have a straight or in accordance with Figure 3 angled shape.
  • the industrial robot (4) can be arranged in a standing or alternatively hanging manner according to FIGS. 1 and 2.
  • the industrial robot (4) is designed as Gelenkarm- or articulated robot and has seven driven axes or axes of motion I-VII.
  • the axes I-VII are connected to a robot controller and can be controlled and possibly regulated.
  • the output side end member (10) of the industrial robot (4) is e.g. designed as a robot hand and has a rotatable about an axis of rotation output element, e.g. one
  • Output flange for mounting the tool (15) or a removable coupling on.
  • the axis of rotation forms the last robot axis VII.
  • the robot axes I-VII each have an axle bearing, e.g. Swivel or a joint, and a here associated and integrated controllable, possibly adjustable final drive, e.g. Rotary drive, up.
  • the robot axes I-VII may have a control or shiftable brake and possibly redundant sensors (14), which is indicated in FIG. 3 only with an arrow.
  • the sensor (14) can
  • These sensors can be the same or different
  • Robot controller connected to the industrial robot (4) be mounted externally, eg on the output element or on Tool (15).
  • the aforementioned force control or force control of the robot axes refers to the effect on the outside of the output element of the end member (10) and on the reaction forces acting there.
  • Robot internal finds one on the rotating axes or axle drives
  • the industrial robot (4) can be one or more resilient axles (I-VII) for the MRK-fitness or
  • the compliance rule can be a pure
  • the resilient evasion capability of the industrial robot (4) can be used for manual teaching and programming.
  • Load detection with the robot sensors on the axles (I - VII) can also help to find and find the working position and facilitate it.
  • Angular errors in the relative position of the links (10, 11, 12, 13) can also be detected and, if necessary, detected
  • One or more compliant axes are also for tracking the tool (15)
  • Industrial robot (4) can also apply as needed a defined pressing or pulling force.
  • the illustrated industrial robot (4) can as
  • Industrial robot (4) with its tool (15) is lightweight as a result and can be transported without much effort and moved from one location to another.
  • the weight of industrial robot (4) and tool (15) can be less than 50 kg, in particular about 30 kg. Due to the possibility of manual teaching, it can be quickly and easily programmed, put into operation and adapted to different processes.
  • the industrial robot (4) is programmable, wherein the robot controller, a computing unit, one or more memory for data or programs and input and
  • the tool (15) may be connected to the robot controller or other common controller and may be e.g. as controlled axis in the
  • the robot controller may process relevant data, e.g. Sensor data, store and for quality control and assurance
  • Embodiments are arbitrarily combined with each other, in particular also be reversed.
  • the MRK capability can be produced in other ways, for example, by an optical monitoring system, which detects the movements of the worker and possibly dangerous situations and the industrial robot (4) is controlled accordingly.
  • the industrial robot (4) does not have its own sensitive or tactile properties to have. However, it can have the aforementioned zone-specific speed and acceleration behavior.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine MRK-Arbeitsstation mit einem programmierbaren Industrieroboter (4), wobei die Arbeitsstation (1) einen manuellen Arbeitsplatz (14) für einen Werker (5) in der Umgebung des Industrieroboters (4) aufweist. In der MRK-Arbeitsstation (1) überschneiden sich die Arbeitsräume von Industrieroboter (4) und Werker (5), wobei ein Berührungskontakt zwischen dem Werker (5) und dem Industrieroboter (4) möglich ist. Die Arbeitsstation (1) ist in mehrere verschiedene Zonen (17,18,19,20) mit unterschiedlich hohen, vom Industrieroboter (4) ausgehenden Gefährdungsgraden für den Werker (5) unterteilt. Der Industrieroboter (4) ist für eine Mensch- Roboter-Kollaboration tauglich ausgebildet.

Description

BESCHREIBUNG
Arbeitsstation
Die Erfindung betrifft eine Arbeitsstation mit einem
Industrieroboter mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs .
Arbeitsstationen mit einem oder mehreren Robotern sind aus der Praxis in verschiedenen Ausprägungen bekannt. In der Regel sind sie als vollautomatische Stationen ausgebildet und zur Unfallsicherheit von Werkern mit
Schutzabtrennungen ausgerüstet, die mechanisch den
Werkerzutritt verhindern oder den Industrieroboter
abschalten .
Ferner gibt es Bestrebungen, Menschen mit
Industrierobotern, insbesondere taktilen Robotern,
kooperieren oder kollaborieren zu lassen. Dies wird als Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) bezeichnet. Hierfür geeignete taktile Gelenkarm-Industrieroboter sind z.B. aus der DE 10 2007 063 099 AI, DE 10 2007 014 023 AI und DE 10 2007 028 758 B4 bekannt.
Andererseits ist aus der DE 10 2007 059 481 AI eine
Sicherheitsüberwachung an einem Industrieroboter durch Sollwerte bekannt. Die DE 10 2005 027 522 B4 offenbart einen Industrieroboter mit einem bewegten
Überwachungsbereich um das Werkzeug bzw. den
Gefahrenbereich herum durch kapazitive Sensorik. Für die Auslegung von ArbeitStationen ist eine Risikobeurteilung nach DIN EN ISO 12100 durchzuführen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Arbeitsstation und eine verbesserte
Auslegungsmöglichkeit für eine Arbeitsstation aufzuzeigen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen in den selbst ständigen Ansprüchen.
Die Arbeitsstation ist für eine Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) ausgebildet ist, wobei sich die Arbeitsräume von
Industrieroboter und Werker überschneiden und ein
Berührungskontakt zwischen Industrieroboter und Werker möglich ist. Die Arbeitsstation ist in mehrere
verschiedene Zonen mit unterschiedlich hohen, vom
Industrieroboter ausgehenden Gefährdungsgraden für den
Werker unterteilt. Der Industrieroboter ist für eine MRK tauglich ausgebildet.
Die beanspruchte Arbeitsstation, Anlage und optische
Anzeige haben den Vorteil, dass die Arbeitsstation in Realitas und in der optischen Anzeige in mehrere
unterschiedliche Gefährdungszonen unterteilt ist und eine dementsprechend klare und sichere Stationsauslegung und Ansteuerung bzw. Programmierung des Industrieroboters erlaubt.
Von besonderem Vorteil ist, dass die verschiedenen Zonen nach ihrem Gefährdungsgrad unterschiedlich markiert sind und somit klar, eindeutig und schnell unterscheidbar sind. Farbmarkierungen sind hierfür besonders gut geeignet.
Günstig ist eine Farbstaffelung, die ähnlich einer
Verkehrsampel die Gefährdungsstufen von grün nach rot signalisiert . Dies hat verschiedene Vorteile. Zum einen ergibt sich eine schnelle und klare MRK-und Anlagen-Visualisierung. Ferner wird die Anwendung eines dynamischen oder statischen
Kräftekatalogs bei der Auslegung vereinfacht. Hierfür ist es insbesondere von Vorteil, wenn eine Unterteilung in eine MRK-Zone mit schmerzfreien Kontakten von Mensch und Roboter und in eine Prozesszone mit zwar nicht
schmerzfreien, aber verletzungsfreien Kontakten erfolgt. Durch die Zonenunterteilung und die Zonenabgrenzung sind einfache und eindeutige Implementierungen von
Geschwindigkeitsgrenzen für Industrieroboter im MRK- Betrieb in den Zonen möglich. Weitere Vorteile sind vereinfachte Risikobeurteilungen und Risikodarstellungen.
Die optische Anzeige, die z.B. in gedruckter Form oder als Bildschirmanzeige vorliegen kann, erleichtert das
Ausrollen der Mensch-Roboter-Kooperation in einer
Arbeitsstation und in einer Anlage. Den Planer wird ein
Hilfsmittel an die Hand gegeben, um die unterschiedlichen Ausprägungsformen der MRK darstellen zu können (z.B. für Lieferantenanfragen, Sachmittelgenehmigungen etc.) . Der Spielraum der MRK-Anwendungen ist groß und erfasst z.B. schutzzaunlose Montagen, die Arbeit eines Menschen neben oder mit dem Roboter, die Führung eines Roboters durch den Menschen etc.. Die optische Anzeige bietet hierzu Klarheit und ein visualisierendes Werkzeug, um das Ausrollpotenzial der MRK in einer Arbeitsstation und einer ganzen Anlage beurteilen zu können.
Wegen der Neuartigkeit von MRK-Arbeit sstat ionen und des beschränkten Erfahrungsschatzes bietet die Erfindung neuen Mitarbeitern in einem Unternehmen die Möglichkeit, eine MRK-Arbeit Station bzw. -anläge richtig einschätzen und nutzen zu können. Einem solchen Mitarbeiter im
Planungsbereich, aber auch einem Werker an der
Arbeitsstation vor Ort wird klar angegeben, an welchen Stellen er in die Arbeitsstation hineinfassen darf, wobei ein Roboterkontakt ohne Schmerzen möglich ist und wo er nicht hinfassen darf, weil hier ein Kontakt mit Schmerzen oder gar auch mit Verletzungen möglich ist. Durch die erfindungsgemäße Zonenunterteilung und deren Markierung kann auch der Absicherungsaufwand mit mechanischen
Schutzabtrennungen und den damit verbundenen Behinderungen reduziert werden. Gegenüber der Risikobeurteilung nach DIN EN ISO 12100 mit der dortigen bloßen Bestimmung von Maschinengrenzen bietet die Erfindung eine bessere Unterteilung für die
Risikobeurteilung innerhalb der Maschinengrenzen, wobei insbesondere unterschiedliche Zuweisung von MRK-
Funktionalität möglich sind.
Für die Zonenunterscheidung nach einem
Gefährdungspotenzial des Industrieroboters ist es von besonderem Vorteil, wenn der Industrieroboter selbst eine MRK-Tauglichkeit besitzt und wenn er insbesondere als taktiler Roboter ausgebildet ist. Alternativ kann die MRK- Tauglichkeit auch auf andere Weise hergestellt werden, z.B. durch mitgeführte oder externe optische oder andere berührungslose Überwachungssysteme, eine extern am
Industrieroboter oder am Werkzeug angebaute Sensorik, z.B. mit kapazitiven Sensoren oder dgl .
Der MRK-taugliche Industrieroboter, insbesondere ein taktiler Industrieroboter, kann ein den Gefährdungs zonen und der Erreichbarkeit bzw. Kollisionsgefahr für einen Menschen entsprechendes Verhalten zeigen. Dies kann insbesondere die Reaktionsschwelle, Geschwindigkeit und Beschleunigung betreffen. Auch sein Bewegungsbereich kann eingeschränkt sein. Besondere mechanische und den
Prozessablauf evtl. störende Schutzmaßnahmen können dadurch entbehrlich oder zumindest reduziert sein.
Ein besonders sensitives Roboterverhalten kann zu
Einschränkungen der Prozess-Leistungsfähigkeit des
Industrieroboters führen. Durch die Zonenunterteilung und ein zonenspezifisches Roboterverhalten kann eine
Ausgewogenheit und ein Optimum zwischen Personenschutz und Leistungsfähigkeit im Prozess erzielt werden. Ein taktiler Roboter hat den Vorteil, dass entgegen des Eingangs genannten Standes der Technik kein zusätzliches Werkzeug zur Überwachung der zugewiesenen MRK- Funktionalitäten erforderlich ist. Ferner ist es beim taktilen Roboter mit integrierter Sensorik möglich, auf externe Überwachungssystem zu verzichten und/oder deren Einsatz zumindest zu verringern. Ein taktiler Roboter mit integrierter Sensorik hat nicht mehr die aus der
DE 10 2005 027 522 B4 vorgegebene Abhängigkeit von der jeweiligen Applikation bzw. vom Prozess und von der
Vorgabe eines spezifischen Lösungswegs zur Erzeugung eines Sicherheitsbereichs. Ein Sicherheitsbereich muss auch nicht mehr als Input für eine Sicherheitsüberwachung in deren MRK-Zonen eingegeben werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Auslegung einer MRK- Arbeitsstation oder einer optischen Anzeige, insbesondere insbesondere einem Layout, in gedruckter Form oder als Bildschirmanzeige für eine solche Arbeitsstation mit einem programmierbaren Industrieroboter, wobei die
Arbeitsstation einen manuellen Arbeitsplatz für einen Werker in der Umgebung des Industrieroboters aufweist.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen
Figur 1: eine Arbeitsstation mit einem Industrieroboter, einem Werker und verschiedenen Gefährdungszonen mit unterschiedlichen Zonenmarkierungen,
Figur 2: eine optische Anzeige der Arbeitsstation von
Figur 1 und
Figur 3: einen taktilen Industrieroboter in
Streckstellung .
Die Erfindung betrifft eine Arbeitsstation (1), eine Anlage (2) und eine optische Anzeige (3) der
Arbeitsstation (1) sowie deren Auslegung. Figur 1 zeigt eine Arbeitsstation (1), die als singuläre Station oder als Bestandteil einer Anlage (2),
insbesondere einer Fertigungsanlage, ausgebildet sein kann. Innerhalb einer Anlage (2) kann eine Arbeitsstation (1) auch mehrfach vorhanden sein, wobei hier gleiche oder unterschiedliche Prozesse ausgeführt werden. Figur 2 zeigt eine optische Anzeige (3) dieser Arbeitsstation (1) .
Innerhalb einer Arbeitsstation (1) können ein oder mehrere Prozesse beliebiger Art ausgeführt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen
Montageprozess , wobei an einem Werkstück (8) ein oder mehrere Bauteile (9), insbesondere Kleinteile, montiert werden oder auch solchen Bauteilen (9) ein Werkstück (8) gebildet wird. Andere mögliche Prozessarten betreffen Fügeprozesse, Umformprozesse, Auftrageprozesse,
Prüfprozesse oder dergleichen. Die Arbeitsstation (1) weist einen programmierbaren
Industrieroboter (4) und einen manuellen Arbeitsplatz (16) für einen Werker (5) auf, der in der Umgebung des
Industrieroboters (4) angesiedelt ist. Die Arbeitsräume von Industrieroboter (4) und Werker (5) können sich dabei überschneiden. Innerhalb einer Arbeitsstation (1) können auch mehrere Industrieroboter (4) und/oder mehrere
manuelle Arbeitsplätze (16) vorhanden sein. Der Industrieroboter (4) trägt ein Werkzeug (15) für den jeweiligen Prozess, das z.B. als GreifWerkzeug ausgebildet ist. Das Werkzeug (15) kann fest oder mittels einer
Wechselkupplung automatisch wechselbar am Industrieroboter (4) montiert sein. Die Arbeitsstation (1) kann außerdem eine oder mehrere manuell bedienbare oder automatische und ggf. angetriebene Hilfsvorrichtungen (nicht dargestellt) aufweisen .
Der Industrieroboter (4) ist für eine Mensch-Roboter- Kooperation (MRK) tauglich ausgebildet. Vorzugsweise handelt es sich um einen taktilen mehrachsigen
Industrieroboter (4) mit bevorzugt integrierter Sensorik (14), der sensitive Eigenschaften hat und selbst einen Berührungskontakte mit dem menschlichen Körper oder anderen Hindernissen detektieren und hierauf reagieren kann. Er kann dabei z.B. stehen bleiben oder sich ggf. auch von der Kontaktstelle entfernen, insbesondere
zurückbewegen. Der taktile Industrieroboter (4) detektiert einen Berührungskontakt als äußere Belastung, die an einer nicht erwarteten Roboterposition auftritt. Für die
Reaktion auf einen Berührungskontakt kann es
unterschiedlich hohe Belastungs- und Reaktionsschwellen geben . Der Industrieroboter (4) kann z.B. gemäß der DE 10 2007
063 099 AI, DE 10 2007 014 023 AI und/oder DE 10 2007 028 758 B4 ausgebildet sein. Eine bevorzugte Ausführungsform wird nachstehend erläutert.
Die Arbeitsstation (1) ist in mehrere verschiedene Zonen (17,18,19,20) unterteilt, wobei in den Zonen (17,18,19,20) unterschiedlich hohe und vom Industrieroboter (4)
ausgehende Gefährdungsgrade für den Werker (5) bestehen. Die verschiedenen Zonen (17,18,19,20) weisen
unterschiedliche Markierungen (21,22,23,24) zu ihrer
Unterscheidung auf. Die Markierungen (21,22,23,24) sind für einen Werker (5) oder einen Planer in beliebiger
Weise, bevorzugt optisch bzw. visuell, erfassbar. Sie sind z.B. als Farbmarkierungen ausgebildet.
Die Markierungen (21,22,23,24) für die jeweilige Zone (17,18,19,20) signalisieren den in der Zone bestehenden Gefährdungsgrad für den Werker (5) . Die Markierungen
(21,22,23,24) signalisieren die räumliche Erstreckung der jeweils zugehörigen Zone (17,18,19,20) . Damit werden auch die Grenzen der bevorzugt voneinander getrennten Zonen (17, 18, 19, 20) signalisiert und insbesondere visualisiert .
Eine Markierung (21,22,23,24), insbesondere
Farbmarkierung, kann unterschiedlich ausgebildet sein, z.B. als größere und evtl. zonenweite, zusammenhängende Markierungsfläche, insbesondere Farbfläche. Eine
Markierung (21,22,23,24) kann auch streifenförmig oder linienförmig, z.B. als Randmarkierung am Zonenrand, insbesondere als farbiger Randsaum, als Linie von
Markierungspunkten oder dgl . , ausgebildet sein. In einer optischen Anzeige (3) kann eine Markierung (21,22,23,24) als farbige Hintergrundfläche oder als durchscheinender Farbsaum erscheinen, wobei die konstruktiven Strukturen der Arbeitsstation (1) erkennbar bleiben. Figur 2 zeigt eine optische Anzeige (3) bzw. ein Layout der vorgenannten Arbeitsstation (1) . Die Anzeige (3) ist z.B. als Bildschirmanzeige auf einem Monitor (25) ausgebildet. Alternativ kann eine optische Anzeige (3) auch als Ausdruck des Stations- oder Anlagenplans auf Papier oder Folie ausgebildet sein. Bestandteil der
Erfindung ist außerdem ein Softwaretool für die Planung oder Auslegung von Arbeitsstationen (1) . Die optische
Anzeige (3) oder ein hiervon gebildetes Layout, kann als optisches und visuell erfassbares Ausgabeformat des
Softwaretools vorhanden sein. Die Markierungen
(21,22,23,24) werden in Figur 2 durch unterschiedliche Flächenmuster oder Schraffüren symbolisiert.
Die Arbeitsvorrichtung (1) ist im gezeigten
Ausführungsbeispiel in vier Gefährdungszonen (17,18,19,20) unterteilt. Die Zahl der Zonen- und
Gefährdungsgradunterteilungen kann auch kleiner oder größer sein und kann z.B. drei oder fünf betragen. Ferner ist es möglich, dass in der der Arbeitsstation (1) mehrere Zonen mit gleichem Gefährdungsgrad vorhanden sind. Innerhalb der Gefährdungszonen (17,18,19,20) kann der
Industrieroboter (4), insbesondere taktile Roboter, ein unterschiedliches Verhalten, insbesondere hinsichtlich Belastungs- und Reaktionsschwelle, Geschwindigkeit und Beschleunigung, zeigen. Dies richtet sich nach der
aktuellen Position der Roboterreferenz, insbesondere des Tool-Center-Points (TCP) , bezüglich einer Zone
(17,18,19,20). Der Industrieroboter (4) wird hierfür von der Robotersteuerung (nicht dargestellt) entsprechend angesteuert .
Eine Zone (17) ist z.B. als freie und für einen Werker (5) ungefährliche Zone ausgebildet. Eine freie Zone (17) ist für den Industrieroboter (4) nicht erreichbar und/oder weist eine Absicherung (6), insbesondere eine
Schutzabtrennung, auf. Eine freie Zone (17) ist in Figur 1 und 2 zweifach vorhanden. Eine freie Zone (17) ist z.B. durch eine grüne Farbmarkierung (21) gekennzeichnet. Sofern eine freie Zone (17) sich mit dem Arbeitsraum des Industrieroboters (4) überschneidet, bestehen hier keine durch Personenschutz bedingten und leistungsmindernden Einschränkungen im Roboterverhalten.
Eine andere Zone (18) ist als MRK-Zone ausgebildet, in der sich die Arbeitsräume von Werker (5) und Industrieroboter (4) bestimmungsgemäß Überschneiden. Innerhalb der MRK-Zone ist ein Berührungskontakt von Werker (5) und
Industrieroboter (4) ohne Verletzungen für den Werker (5) möglich. Falls ein Berührungskontakt erfolgt, verursacht dieser keine oder nur geringer Schmerzen. Eine MRK-Zone (18) ist z.B. durch eine gelbe Farbmarkierung (22)
gekennzeichnet.
In der MRK-Zone (18) sind die Geschwindigkeiten und
Beschleunigungen sowie die Belastungs- und
Reaktionsschwelle des Industrieroboters (4) besonders niedrig und gestatten das vorgenannten Roboterverhalten im Kontaktfall. Der Arbeitsraum des Industrieroboters (4) kann außerdem durch Programmierung oder mechanisch
eingeschränkt sein. Eine weitere Zone (19) ist als Prozesszone ausgebildet, die sich im Arbeitsraum des Industrieroboters (4)
befindet. Die Prozesszone (19) ist für einen Werker (5) bei nicht bestimmungsgemäßen Verhalten erreichbar. Ein Berührungskontakt von Werker (5) und Industrieroboter (4) ist ohne Verletzungen möglich, wobei ggf. größere
Schmerzen in Kauf zu nehmen sind. Eine Prozesszone wird z.B. durch eine orange Farbmarkierung (23) gekennzeichnet.
In der Prozesszone (19) können die Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sowie die Belastungs- und
Reaktionsschwelle des taktilen Industrieroboters (4) höher als in der MRK-Zone (18) sein. Dies erhöht anderseits seine Leistungsfähigkeit.
Eine weitere Zone (20) ist als Risikozone ausgebildet, die sich im Arbeitsraum des Industrieroboters befindet und die für einen Werker (5) bei nicht bestimmungsgemäßen
Verhalten erreichbar ist. Der Industrieroboter (4) führt hier den automatischen Prozess, z.B. den Montageprozess, durch und bestückt das Werkstück (8) mit den Bauteilen (9) .
Ein Berührungskontakt von Werker (5) und Industrieroboter (4) ist in der Risikozone (20) möglich, wobei Verletzungen drohen. Eine zusätzliche Absicherung (6) kann für den
Werker (5) erforderlich oder vorgesehen sein. Diese kann z.B. als Lichtschranke oder dergleichen Detektionsmittel für das Eindringen eines Körperteils in die Risikozone (20) ausgebildet sein. Eine Risikozone (20) wird z.B.
durch eine rote Farbmarkierung (24) gekennzeichnet. in der Risikozone (20) können die Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sowie die Belastungs- und
Reaktionsschwelle des taktilen Industrieroboters (4) noch höher als in der MRK-und Prozesszone (18,19) sein. Seine Leistungsfähigkeit kann maximiert werden.
In konstruktiver Hinsicht weist die Arbeitsstation (1) z.B. einen Arbeitstisch (7) mit dem manuellen Arbeitsplatz (16) und seitlich angrenzenden Schutzabtrennungen (6), z.B. Zäunen, Schranken oder dgl. zur Bildung der freien Zone (17) auf. Die Arbeitsstation (1) kann außerdem eine äußere Einhausung, z.B. ein Gehäuse, einen Zaun oder dergleichen aufweisen, der die freie Zone (17) von der Umgebung trennt. Statt einer mechanischen Schutzabtrennung kann auch eine andere Form einer Absicherung (6), z.B. durch Lichtschranken, Kontaktmatten am Fußboden oder dgl. andere Detektionsmittel vorliegen. Auf dem Arbeitstisch (7) wird randseitig und im Bereich der manuellen Arbeitsstelle (16) die MRK-Zone (18)
gebildet. Dies kann ein Zuführbereich sein, in dem ein Werker (5) ein oder mehrere Bauteile (9) zuführt und für den Industrieroboter (4) bereitstellt. Evtl. kann der
Werker (5) hier auch manuelle Montagearbeiten durchführen.
An die MRK-Zone (17) schließt sich an der vom Werker (5) abgewandten Seite die Risikozone (20) an, in der der
Industrieroboter (4) den eigentlichen Prozess, z.B. die automatische Bauteilmontage am oder zum Werkstück (8), durchführt .
Die MRK-Zone (18) und die Risikozone (20) können seitlich von der Prozesszone (19) umgeben sein. Der
Industrieroboter (4) kann ggf. in der Prozesszone (19) angeordnet sein. In Prozesszone (19) kann außerdem eine automatische Zuführung von Bauteilen (9) erfolgen. Die Zuführeinrichtung ist der Übersicht halber nicht
dargestellt.
In Figur 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform des in Figur 1 und 2 schematisch angedeuteten taktilen
Industrieroboters (4) in Streckstellung und ohne Werkzeug (15) dargestellt.
Der Industrieroboter (4) weist mehrere, bevorzugt drei oder mehr, bewegliche und miteinander verbundene Glieder (10,11,12,13) auf. Die z.B. vier Glieder (10,11,12,13) sind vorzugsweise gelenkig und über drehende Roboterachsen I-VII miteinander verbunden. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel weist er ein mit dem Untergrund verbundenes Basisglied (13) und ein Endglied (10) sowie zwei Zwischenglieder (11,12) auf. Die Zwischenglieder (11,12) sind mehrteilig und in sich verdrehbar mittels Achsen (III) und (V) ausgebildet. Die Zahl der
Zwischenglieder (11,12) kann alternativ kleiner oder größer sein. In weiterer Abwandlung können einzelne oder alle Zwischenglieder (11,12) in sich drehfest und ohne zusätzliche Achse ausgebildet sein. Die Glieder
(10,11,12,13) können eine gerade oder gemäß Figur 3 abgewinkelte Form haben. Der Industrieroboter (4) kann gemäß Figur 1 und 2 stehend oder alternativ hängend angeordnet sein.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Industrieroboter (4) als Gelenkarm- oder Knickarmroboter ausgebildet und weist sieben angetriebene Achsen bzw. Bewegungsachsen I- VII auf. Die Achsen I-VII sind mit einer Robotersteuerung verbunden und können gesteuert und ggf. geregelt werden. Das abtriebsseitige Endglied (10) des Industrieroboters (4) ist z.B. als Roboterhand ausgebildet und weist ein um eine Drehachse drehbares Abtriebselement, z.B. einen
Abtriebsflansch, für die Montage des Werkzeugs (15) oder einer Wechselkupplung auf. Die Drehachse bildet die letzte Roboterachse VII.
Die Roboterachsen I-VII weisen jeweils ein Achslager, z.B. Drehlager bzw. ein Gelenk, und einen hier zugeordneten und integrierten steuerbaren, ggf. regelbaren Achsantrieb, z.B. Drehantrieb, auf. Außerdem können die Roboterachsen I-VII eine Steuer- oder schaltbare Bremse und die ggf. redundante Sensorik (14) haben, die in Figur 3 nur mit einem Pfeil angedeutet ist. Die Sensorik (14) kann
integriert sein und kann z.B. einen oder mehrere Sensoren an einer oder mehreren Roboterachsen I-VII aufweisen.
Diese Sensoren können gleiche oder unterschiedliche
Funktionen haben. Sie können insbesondere zum Erfassen von äußeren einwirkenden Belastungen, insbesondere von
Momenten, ausgebildet sein. Sie können ferner
Drehbewegungen und ggf. Drehpositionen detektieren. In einer anderen Ausführungsform kann ein solche mit der
Robotersteuerung verbundene Sensorik am Industrieroboter (4) extern angebaut sein, z.B. am Abtriebselement oder am Werkzeug ( 15 ) .
Die vorgenannte Kraftsteuerung oder Kraftregelung der Roboterachsen (I-VII) bezieht sich auf die Wirkung nach außen am Abtriebselement des Endglieds (10) sowie auf die dort einwirkenden Reaktionskräfte. Roboterintern findet an den drehenden Achsen oder Achsantrieben eine
Momentensteuerung oder Momentenregelung statt. Der Industrieroboter (4) kann für die MRK-Tauglichkeit eine oder mehrere nachgiebige Achsen (I - VII) bzw.
nachgiebige Achsantriebe mit einer Nachgiebigkeitsregelung haben. Die Nachgiebigkeitsregelung kann eine reine
Kraftregelung oder eine Kombination aus einer Positions- und einer Kraftregelung sein. Eine solche nachgiebige Achse vermeidet Unfälle mit Personen und Crashs mit
Gegenständen im Arbeitsbereich durch Kraftbegrenzung und ggf. Stillstand oder federndes Ausweichen im Fall
unverhergesehener Kollisionen.
Sie kann andererseits in verschiedener Hinsicht für den Arbeitsprozess vorteilhaft genutzt werden. Einerseits kann die federnde Ausweichfähigkeit des Industrieroboters (4) zum manuellen Teachen und Programmieren benutzt werden. Über eine Belastungserfassung mit der Robotersensorik an den Achsen (I - VII) kann außerdem das Suchen und Finden der Arbeitsposition unterstützt und erleichtert werden. Auch Winkelfehler in der Relativstellung der Glieder (10,11,12,13) können detektiert und bedarfsweise
korrigiert werden. Eine oder mehrere nachgiebige Achsen sind außerdem zum Nachführen des Werkzeugs (15)
entsprechend des Vorschubs vorteilhaft. Der
Industrieroboter (4) kann außerdem bedarfsweise eine definierte Andrück- oder Zugkraft aufbringen. Der dargestellte Industrieroboter (4) kann als
Leichtbauroboter ausgebildet sein und aus
leichtgewichtigen Materialien, z.B. Leichtmetallen und Kunststoff bestehen. Er hat auch eine kleine Baugröße. Das in seiner Konstruktion und Funktion vereinfachte Werkzeug
(15) hat ebenfalls ein geringes Gewicht. Der
Industrieroboter (4) mit seinem Werkzeug (15) ist dadurch insgesamt leichtgewichtig und kann ohne größeren Aufwand transportiert und von einem Einsatzort zum anderen verlegt werden. Das Gewicht von Industrieroboter (4) und Werkzeug (15) kann unter 50 kg, insbesondere bei ca. 30 kg, liegen. Durch die Möglichkeit des manuellen Teachens kann er schnell und einfach programmiert, in Betrieb genommen und an unterschiedliche Prozesse angepasst werden.
Der Industrieroboter (4) ist programmierbar, wobei die Robotersteuerung eine Recheneinheit, einen oder mehrere Speicher für Daten oder Programme sowie Eingabe- und
Ausgabeeinheiten aufweist. Das Werkzeug (15) kann mit der Robotersteuerung oder einer anderen gemeinsamen Steuerung verbunden und kann z.B. als gesteuerte Achse in der
Robotersteuerung implementiert sein. Die Robotersteuerung kann prozessrelevante Daten, z.B. Sensordaten, speichern und für eine Qualitätskontrolle und -Sicherung
protokollieren.
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen
Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere könne die Merkmale der verschiedenen
Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert, insbesondere auch vertauscht werden.
Die MRK-Tauglichkeit kann auf andere Weise hergestellt werden, z.B. durch ein optisches Überwachungssystem, welches die Werkerbewegungen und evtl. Gefahrensituationen detektiert und der Industrieroboter (4) entsprechend angesteuert wird. Der Industrieroboter (4) muss hierbei keine eigenen sensitiven oder taktilen Eigenschaften haben. Er kann allerdings das vorgenannte zonenspezifische Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverhalten haben.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Arbeitsstation, Montagestation
2 Anlage
3 optische Anzeige
4 Industrieroboter, Leichtbauroboter
5 Werker
6 Absicherung, Schutzabtrennung
7 Arbeitstisch
8 Werkstück
9 Bauteil
10 Glied, Endglied, Hand
11 Glied, Zwischenglied
12 Glied, Zwischenglied
13 Glied, Basisglied
14 Sensorik
15 Werkzeug, GreifWerkzeug
16 Arbeitsplatz manuell
17 Zone, freie Zone
18 Zone, MRK-Zone
19 Zone, Prozesszone
20 Zone, Risikozone
21 Markierung freie Zone, grüne Farbe
22 Markierung MRK-Zone, gelbe Farbe
23 Markierung Prozesszone, orange Farbe
24 Markierung Risikozone, rote Farbe
25 Monitor
I - VII Achse von Roboter

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Arbeitsstation mit einem programmierbaren
Industrieroboter (4), wobei die Arbeitsstation (1) einen manuellen Arbeitsplatz (14) für einen Werker (5) in der Umgebung des Industrieroboters (4) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Arbeitsstation (1) für eine Mensch-Roboter- Kooperation (MRK) ausgebildet ist, wobei sich die Arbeitsräume von Industrieroboter (4) und Werker (5) überschneiden und ein Berührungskontakt zwischen Industrieroboter (4) und Werker (5) möglich ist, wobei die Arbeitsstation (1) in mehrere verschiedene Zonen (17,18,19,20) mit unterschiedlich hohen, vom Industrieroboter (4) ausgehenden Gefährdungsgraden für den Werker (5) unterteilt ist und wobei der Industrieroboter (4) für eine MRK tauglich
ausgebildet ist.
Arbeitsstation nach Anspruch 1, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass die Arbeitsstation (1) an den verschiedenen Zonen (17,18,19,20)
unterschiedliche Markierungen (21,22,23,24),
insbesondere Farbmarkierungen, aufweist.
Arbeitsstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Industrieroboter (4) als taktiler Industrieroboter ausgebildet ist.
Arbeitsstation nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Industrieroboter (4) mehrere beweglich, insbesondere drehbar, miteinander verbundene Glieder
(10,11,12,13) und eine oder mehrere kraftgesteuerte oder kraftgeregelte Roboterachsen (I - VII) sowie eine zugeordnete, einwirkende Belastungen erfassende Sensorik (14) aufweist.
Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Industrieroboter (4) mindestens eine nachgiebige Roboterachse (I - VII) mit einer
Nachgiebigkeitsregelung, insbesondere einer reinen Kraftregelung oder einer Kombination aus Positionsund Kraftregelung, aufweist.
Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Arbeitsstation (1) als Montagestation
ausgebildet ist.
Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Industrieroboter (4) ein Werkzeug (15),
insbesondere ein GreifWerkzeug, trägt.
Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Markierung (21,22,23,24) für eine Zone
(17,18,19,20) deren Gefährdungsgrad für den Werker (5) und/oder deren räumliche Erstreckung
signalisiert .
Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Zone (17) als freie und für einen Werker (5) ungefährliche Zone ausgebildet ist. Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine freie Zone (17) für den Industrieroboter (4) nicht erreichbar ist und/oder eine Absicherung (6), insbesondere eine Schutzabtrennung, aufweist. Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Zone (18) als MRK-Zone ausgebildet ist, in der sich die Arbeitsräume von Werker (5) und
Industrieroboter (4) bestimmungsgemäß überschneiden, wobei ein Berührungskontakt von Werker (5) und
Industrieroboter (4) ohne Verletzungen und
schmerzfrei oder mit nur geringen Schmerzen möglich ist .
12. ) Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Zone (19) als Prozesszone ausgebildet ist, die sich im Arbeitsraum des Industrieroboters (4) befindet und für einen Werker (5) bei nicht
bestimmungsgemäßem Verhalten erreichbar ist, wobei ein Berührungskontakt von Werker (5) und
Industrieroboter (4) ohne Verletzungen und größeren Schmerzen möglich ist.
13. ) Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Zone (19) als Risikozone ausgebildet ist, die sich im Arbeitsraum des Industrieroboters (4) befindet und für einen Werker (5) bei nicht
bestimmungsgemäßem Verhalten erreichbar ist, wobei ein Berührungskontakt von Werker (5) und
Industrieroboter (4) mit Verletzungen möglich ist und eine zusätzliche Absicherung (6) erforderlich oder vorgesehen ist.
14.) Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine freie Zone (17) eine grüne Farbmarkierung (21) aufweist .
15. ) Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine MRK-Zone (18) eine gelbe Farbmarkierung (22) aufweist .
16. ) Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Prozesszone (19) eine orange Farbmarkierung (23) aufweist.
17. ) Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Risikozone (20) eine rote Farbmarkierung (24) aufweist .
18. ) Arbeitsstation nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der MRK-taugliche Industrieroboter (4), insbesondere taktile Industrieroboter, innerhalb der
Gefährdungszonen (17,18,19,20) ein unterschiedliches
Verhalten, insbesondere hinsichtlich Belastungs- und Reaktionsschwelle, Geschwindigkeit und
Beschleunigung, aufweist. 19.) Anlage mit einer oder mehreren Arbeitsstation (1) mit jeweils einem Industrieroboter (4), dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Arbeitsstation (en) (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18 ausgebildet ist/sind.
20.) Verfahren zum Auslegen einer Arbeitsstation oder
einer optischen Anzeige, insbesondere einem Layout, in gedruckter Form oder als Bildschirmanzeige für eine Arbeitsstation (1) mit einem programmierbaren Industrieroboter (4), wobei die Arbeitsstation (1) einen manuellen Arbeitsplatz (14) für einen Werker (5) in der Umgebung des Industrieroboters (4) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Arbeitsstation (1) für eine Mensch-Roboter- Kooperation (MRK) ausgebildet ist, wobei sich die Arbeitsräume von Industrieroboter (4) und Werker (5) überschneiden und ein Berührungskontakt zwischen
Industrieroboter (4) und Werker (5) möglich ist, wobei die Arbeitsstation (1) in mehrere verschiedene Zonen (17,18,19,20) mit unterschiedlich hohen, vom Industrieroboter (4) ausgehenden Gefährdungsgraden für den Werker (5) unterteilt wird und wobei der
Industrieroboter (4) für eine MRK tauglich
ausgebildet ist.
21. ) Verfahren nach Anspruch 20, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass die Arbeitsstation
(1) oder die optische Anzeige an den verschiedenen Zonen (17,18,19,20) mit unterschiedlichen
Markierungen (21,22,23,24), insbesondere
Farbmarkierungen, versehen werden.
22. ) Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass mittels der
Zonenunterteilung und Zonenabgrenzung
Geschwindigkeitsgrenzen für den Industrieroboter (4) im MRK-Betrieb in den Zonen implementiert werden.
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US15/022,628 US9981394B2 (en) 2013-09-18 2014-09-17 Workstation
EP14781093.1A EP3046735A1 (de) 2013-09-18 2014-09-17 Arbeitsstation

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WO (1) WO2015040071A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108367441A (zh) * 2015-12-01 2018-08-03 川崎重工业株式会社 机器人系统的监视装置

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015002197B4 (de) * 2015-02-20 2024-02-01 Audi Ag Verfahren zum Betrieb eines Roboters und Werkeinrichtung
DE102015114463A1 (de) * 2015-08-31 2017-03-02 Kuka Systems Gmbh Sicherheitseinrichtung und Sicherheitsverfahren
EP3189947A1 (de) * 2016-01-07 2017-07-12 Sick Ag Verfahren zum konfigurieren und zum betreiben einer überwachten automatisierten arbeitszelle und konfigurationsvorrichtung
US10924881B2 (en) * 2016-03-03 2021-02-16 Husqvarna Ab Device for determining construction device and worker position
DE102016206480B4 (de) * 2016-04-18 2019-07-25 Kuka Systems Gmbh Prüfen einer Sicherheitseigenschaft eines Manipulators
DE102016004902A1 (de) * 2016-04-22 2017-10-26 Kuka Roboter Gmbh Überwachung eines Roboters
CN107378941B (zh) 2016-05-16 2022-02-18 精工爱普生株式会社 机器人、控制装置以及机器人系统
DE102016007520A1 (de) * 2016-06-20 2017-12-21 Kuka Roboter Gmbh Überwachung einer Roboteranordnung
JP6470235B2 (ja) * 2016-07-27 2019-02-13 ファナック株式会社 安全管理方法および安全管理システム
DE102016216441B3 (de) * 2016-08-31 2018-01-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Mensch-Roboter Kooperation
JP6585574B2 (ja) 2016-09-30 2019-10-02 ファナック株式会社 作業者とロボットとの協働作業を行う生産システム
CN106406312B (zh) * 2016-10-14 2017-12-26 平安科技（深圳）有限公司 导览机器人及其移动区域标定方法
CN108656103B (zh) * 2017-03-28 2020-09-15 达明机器人股份有限公司 机器人工作区域的划设方法
BR112019024221A8 (pt) * 2017-05-16 2023-04-18 Grey Orange Pte Ltd Aparelho, e, método para operar um espaço de trabalho de uma instalação por um conjunto de circuitos
CN107813308A (zh) * 2017-10-20 2018-03-20 高井云 一种机器人的人机协作系统
DE102017010718A1 (de) * 2017-11-17 2019-05-23 Kuka Deutschland Gmbh Verfahren und Mittel zum Betreiben einer Roboteranordnung
CN108032089A (zh) * 2017-12-21 2018-05-15 江苏海德工业机器人有限公司 一种机器人柔性化生产工作站
KR102499576B1 (ko) * 2018-01-08 2023-02-15 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그 제어 방법
EP3569366B1 (de) * 2018-05-17 2023-06-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur robotersteuerung
DE102018114156B3 (de) * 2018-06-13 2019-11-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Steuerung eines Roboters, insbesondere eines Industrieroboters, sowie Vorrichtung zur Steuerung des Roboters
CN112384333A (zh) * 2018-07-10 2021-02-19 海拉有限双合股份公司 具有桌下机械手的工作设备
US10875177B2 (en) * 2018-10-02 2020-12-29 Techman Robot Inc. Partitioning method for a work space of a robot
JP6647640B1 (ja) * 2019-04-15 2020-02-14 日本金銭機械株式会社 表示制御システム、表示制御方法、および、プログラム
DE112021002361T5 (de) * 2020-07-07 2023-11-30 Fanuc Corporation Vorrichtung und verfahren zur anleitung der risikobeurteilung eines kollaborativen roboters
DE102021208279B4 (de) 2021-07-30 2023-03-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Integration einer Risikobeurteilung einer Kollision zwischen einem robotischen Gerät und einer menschlichen Bedienperson
DE102021130535B3 (de) 2021-11-22 2023-05-17 Helmut Gutzmann System und Verfahren zur Positionierung einer bewegbaren Manipulatoreinheit
CN116638515A (zh) * 2023-05-31 2023-08-25 重庆日联科技有限公司 一种用于铅房内机器人x光检测系统的防撞保护方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007085330A1 (en) * 2006-01-30 2007-08-02 Abb Ab A method and a system for supervising a work area including an industrial robot
DE102007014023A1 (de) 2007-03-23 2008-09-25 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Roboter-Manipulatorarm-Gelenkantrieb
DE102007028758B4 (de) 2007-06-22 2009-04-02 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Roboter-Manipulator-Gelenkantrieb
DE102007059481A1 (de) 2007-12-11 2009-06-18 Kuka Roboter Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bereichsüberwachung eines Manipulators
DE102007063099A1 (de) 2007-12-28 2009-07-02 Kuka Roboter Gmbh Roboter und Verfahren zum Überwachen der Momente an einem solchen
US20100191372A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Fanuc Ltd Production system having cooperating process area between human and robot
DE102005027522B4 (de) 2005-06-15 2013-01-17 Peter Heiligensetzer Auswertverfahren
DE202012101121U1 (de) * 2012-03-29 2013-07-16 Kuka Systems Gmbh Trenneinrichtung

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4842475A (en) * 1984-12-27 1989-06-27 Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island Computer controlled adaptive compliance assembly workstation
JP3505006B2 (ja) * 1995-05-25 2004-03-08 澁谷工業株式会社 搬送物品に対する外表面作業方法及び装置
DE10152543A1 (de) * 2001-10-24 2003-05-08 Sick Ag Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer sicherheitsrelevanten Funktion einer Maschine
DE102004043515A1 (de) 2004-09-08 2006-03-09 Sick Ag Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen eines Objekts
DE102004043514A1 (de) * 2004-09-08 2006-03-09 Sick Ag Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer sicherheitsrelevanten Funktion einer Maschine
DE102005003827B4 (de) * 2005-01-26 2007-01-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Interaktion zwischen einem Menschen und einer Robotereinheit an einem Roboterarbeitsplatz
DE102006046759B4 (de) 2006-09-29 2018-05-17 Abb Ag Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit beim Betrieb eines Roboters
DE102007006708A1 (de) 2007-02-10 2008-08-14 Abb Research Ltd. Verfahren zur Sicherung eines Handhabungsgeräts
DE102007028390A1 (de) 2007-06-15 2008-12-18 Abb Research Ltd. Prozesssteuerung, System und Verfahren zur automatisierten Anpassung von Prozessparametern wenigstens einer Handhabungsvorrichtung
DE102007037404B4 (de) 2007-08-06 2009-06-18 Symax Systemtechnik Sondermaschinen Gmbh Verfahren zum maschinellen Verarbeiten und/oder Transfer von Bauteilen
DE102010007025A1 (de) * 2010-02-05 2011-08-11 KUKA Laboratories GmbH, 86165 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Manipulatorraumes
JP4938118B2 (ja) 2010-08-17 2012-05-23 ファナック株式会社 人間協調ロボットシステム
US9043025B2 (en) * 2012-08-31 2015-05-26 Rethink Robotics, Inc. Systems and methods for safe robot operation
CN103170973B (zh) * 2013-03-28 2015-03-11 上海理工大学 人机协作装置及实现人机协作的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005027522B4 (de) 2005-06-15 2013-01-17 Peter Heiligensetzer Auswertverfahren
WO2007085330A1 (en) * 2006-01-30 2007-08-02 Abb Ab A method and a system for supervising a work area including an industrial robot
DE102007014023A1 (de) 2007-03-23 2008-09-25 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Roboter-Manipulatorarm-Gelenkantrieb
DE102007028758B4 (de) 2007-06-22 2009-04-02 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Roboter-Manipulator-Gelenkantrieb
DE102007059481A1 (de) 2007-12-11 2009-06-18 Kuka Roboter Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bereichsüberwachung eines Manipulators
DE102007063099A1 (de) 2007-12-28 2009-07-02 Kuka Roboter Gmbh Roboter und Verfahren zum Überwachen der Momente an einem solchen
US20100191372A1 (en) * 2009-01-26 2010-07-29 Fanuc Ltd Production system having cooperating process area between human and robot
DE202012101121U1 (de) * 2012-03-29 2013-07-16 Kuka Systems Gmbh Trenneinrichtung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108367441A (zh) * 2015-12-01 2018-08-03 川崎重工业株式会社 机器人系统的监视装置
EP3385040A4 (de) * 2015-12-01 2019-12-18 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Robotersystemüberwachungsvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US9981394B2 (en) 2018-05-29
CN105555490A (zh) 2016-05-04
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CN105555490B (zh) 2019-01-08

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