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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft Robotersysteme.
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Stand der Technik
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Ein wie in Druckschrift
JP 4 556 802 B2 offenbarter herkömmlicher Industrieroboter ist in einem Zustand betrieben worden, in dem er von Personen abgetrennt ist, indem er mit einem Sicherheitszaun bzw. einer Sicherheitsabsperrung umgeben ist. Wenn ein Anlernen (Teaching) durchgeführt wird, führt ein Operator/Bediener, der ein tragbares Bedienfeld/Bediengerät hält, Anlernarbeiten im Inneren des Sicherheitszaunes durch, und wenn eine automatische Inbetriebnahme durchgeführt wird, nachdem die Personen aus dem Inneren des Sicherheitszaunes evakuiert sind, wird das angelernte Programm ausgeführt.
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Mittlerweile finden Robotersysteme, die mit Personen ohne Sicherheitszäune nebeneinander bestehen können, indem eine Funktion zum Überwachen des Vorhandenseins eines Objekts innerhalb des Betriebsbereichs eines Roboters (Überwachungsfunktion) verwendet wird, zunehmend Verbreitung. Beispielsweise sind eine Technik, bei der eine auf einen Roboter ausgeübte externe Kraft mit einem Kraftsensor oder einem Kontaktsensor erfasst wird und der Roboter gestoppt wird, wenn die externe Kraft zunimmt, und eine Technik, bei der der Abstand zwischen einer Person und einem Roboter mit einem Bereichssensor überwacht wird und der Roboter gestoppt wird, wenn sich die Person dem Roboter nähert, bekannt.
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Aus dem Stand der Technik ist weiterhin Druckschrift
DE 10 2011 109 908 A1 bekannt, welche ein interaktives Mensch-Roboter-System offenbart, wobei ein Roboter und ein Mensch sich einen Bereich zum Ausführen einer interaktiven Arbeit teilen, umfassend einen Kraftsensor, der an einem Endeffektor angebracht ist, der an einem vorderen Ende des Roboters befestigt ist oder der an dem Roboter angebracht ist und den Roboter anhält oder eine Tätigkeit des Roboters steuert, sodass ein ermittelter Wert des Kraftsensors kleiner wird, wenn der ermittelte Wert des Kraftsensors einen Sollwert überschreitet, und umfassend einen Roboter mit einem ersten Roboterabschnitt, der weiter von dem Menschen als einer vorgegebenen Position des Kraftsensors entfernt angebracht ist, und mit einem zweiten Roboterabschnitt, der näher an dem Menschen als der vorgegebenen Position des Kraftsensors angebracht ist. Weiterhin weist das Robotersystem einen Begrenzer auf, der einen Arbeitsbereich des Menschen begrenzt, sodass der Kontakt durch den Menschen mit dem ersten Roboterabschnitt des Roboters während der Tätigkeit verhindert wird, auch dann, wenn der Roboter dem Menschen sehr nahe kommt.
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Druckschrift
DE 10 2010 047 641 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Roboters sowohl mit einer Automatikbetriebsart, in der eine Schutzüberwachung durchgeführt wird, und mit einer Einrichtbetriebsart, in der eine manuelle Steuereingabe vorgesehen ist, als auch mit einer Fernzugriffsbetriebsart, in der die Schutzüberwachung durchgeführt wird und eine manuelle Steuereingabe vorgesehen ist.
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Druckschrift
DE 10 2010 006 397 A1 offenbart einen photoelektrischen Schalter zur optischen Abtastung mit einer von einem Benutzer einstellbaren Unterdrückungsfunktion, welche eine Funktion des temporären Außerkraftsetzens der sensorischen Erfassung eines Teils oder des gesamten Schutzbereichs ist, und mit zwei Ausgabesystemen, wobei die Unterdrückungsfunktion in Bezug auf jedes der Systeme einstellbar ist und wobei jeder ihrer Ausgaben ein Inspektionssignal zu unterschiedlichen Zeiten in Zeitteilung überlagert ist.
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Druckschrift
EP 1 817 141 B1 offenbart ein Industrierobotersystem mit mindestens einem Industrieroboter mit einem oder mehreren Manipulatoren und einer Steuereinheit zum Steuern der Manipulatoren, und eine tragbare Bedienvorrichtung TPU, die eine Sicherheitsausrüstung mit Freigabefunktion umfasst, die bei Aktivierung den manuellen Betrieb des Roboters mittels der TPU ermöglicht.
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Druckschrift
EP 1 785 237 B1 offenbart eine Robotersteuervorrichtung, die in der Lage ist, in eine erste Betriebsart zu schalten, um zu verhindern, dass sich ein Bediener einem Roboterarbeitsbereich nähert, wenn ein Antriebsmotor zum Antreiben des Roboters mit Strom versorgt wird, und in eine zweite Betriebsart zu schalten, die es einem Bediener ermöglicht, sich dem Roboterarbeitsbereich zu nähern, auch wenn dem Antriebsmotor Strom zugeführt wird.
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Druckschrift
JP 2003-019 688 A offenbart eine Sicherheitsvorrichtung eines Roboters, mit welcher die Erfassungsbreite eines Bereichssensors reduziert wird. Die Sicherheitsvorrichtung des Roboters ist mit einem Bereichssensor für eine Erfassungsbreite versehen, der aus einem Projektor und einem Fotodetektor besteht, der am Außenumfang eines beweglichen Bereichs eines Roboterarms angeordnet ist, und einem Vorhang, der außerhalb des Bereichssensors angeordnet ist. Ein versehentliches Eindringen in den beweglichen Bereich eines aktiven Schweißroboters löst ein Drücken des Vorhangs an den beweglichen Bereich zum Abfangen eines Lichtstrahls des Bereichssensors ab, so dass der Roboter gestoppt wird.
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Technisches Problem
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In einem typischen Robotersystem wird, wenn die Überwachungsfunktion ausfällt oder in einer ähnlichen Situation, der Roboter gestoppt. In einem solchen Fall wird die Überwachungsfunktion vorübergehend deaktiviert, so dass der gestoppte Roboter die Wartungsarbeiten nicht beeinträchtigt, und dann betritt ein Operator den Betriebsbereich des Roboters, um den Roboter unter Verwendung eines tragbaren Bedienfeldes zu betreiben/bedienen.
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Nach Beendigung der Wartungsarbeiten oder dergleichen, die während der vorübergehenden Deaktivierung der Überwachungsfunktion durchgeführt werden, kann der Operator jedoch möglicherweise vergessen, die Überwachungsfunktion wieder zu aktivieren.
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Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben beschriebenen Gegebenheiten gemacht worden, und eine Aufgabe derselben besteht darin, ein Robotersystem bereitzustellen, das verhindern kann, dass ein automatischer Betrieb gestartet wird, während sich die Überwachungsfunktion in einem deaktivierten Zustand befindet.
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Lösung des Problems
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit.
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Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt ein Robotersystem gemäß Anspruch 1 bereit.
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Gemäß dieser Ausgestaltung wird durch Umschalten des Betriebsmodus in den automatischen Betriebsmodus mittels des an der Steuereinheit vorgesehenen Modus-Umschalters mit der aktivierten Überwachungsfunktion der Betriebsüberwachungseinheit der Roboter auf der Grundlage des gespeicherten Betriebsprogramms betrieben. Während des Betriebs des Roboters wird ein Kontakt oder die Möglichkeit eines Kontakts zwischen dem Roboter und einem peripheren Objekt überwacht, und wenn ein Kontakt oder die Möglichkeit eines Kontakts erfasst/detektiert wird, wird der Roboter gestoppt oder verlangsamt, um den Kontakt oder eine Fortsetzung/Weiterführung des Kontakts zu vermeiden. Weiterhin wird in einem Zustand, in dem die Überwachungsfunktion der Betriebsüberwachungseinheit aktiviert ist, auch wenn der Betriebsmodus auf den manuellen Betriebsmodus mit dem an der Steuereinheit vorgesehenen Modus-Umschalter eingestellt ist, wenn ein Operator den Betriebsbereich des Roboters betritt und ein Kontakt oder die Möglichkeit eines Kontakts zwischen dem Roboter und einem peripheren Objekt erfasst wird, der Roboter gestoppt.
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In diesem Fall, wenn der gestoppte Roboter die nachfolgenden Wartungsarbeiten oder dergleichen verhindert, deaktiviert der Operator die Überwachungsfunktion mittels des Überwachungsumschalters und stellt den Betriebsmodus auf den manuellen Betriebsmodus mittels des an der Steuereinheit vorgesehenen Modus-Umschalters ein. Auf diese Weise kann der Operator den Betriebsbereich des Roboters betreten und den Roboter unter Verwendung des tragbaren Bedienfeldes betreiben.
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Gemäß dieser Ausgestaltung kann in einem Zustand, in dem der Operator vergisst, die Überwachungsfunktion mittels des Überwachungsumschalters nach Beendigung der Wartungsarbeiten oder dergleichen wieder zu aktivieren, selbst wenn der Betriebsmodus auf den automatischen Betriebsmodus mit dem an der Steuereinheit vorgesehenen Modus-Umschalter eingestellt ist, weil die Steuereinheit die Steuerung durchführt, um den Betrieb des Roboters zu verhindern, ein Kontakt oder eine Weiterführung eines Kontakts zwischen dem Roboter und einem peripheren Objekt zuverlässig vermieden werden.
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In der oben beschriebenen Ausgestaltung umfasst die Betriebsüberwachungseinheit einen Sensor, der ein normales Signal in einem Zustand ausgibt, in dem einen Kontakt oder eine Nähe zu einem peripheren Objekt nicht erfasst, und die Steuereinheit kann eine Steuerung durchführen, um den Roboter zu stoppen, wenn das normale Signal von dem Sensor gestoppt ist, in einem Zustand, in dem die Überwachungsfunktion mit dem Überwachungsumschalter aktiviert ist.
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Bei dieser Konfiguration kann in einem Zustand, in dem die Überwachungsfunktion mit dem Überwachungsumschalter aktiviert ist, solange der Sensor das normale Signal ausgibt, der Roboter betrieben werden. In einem Zustand, in dem die Überwachungsfunktion deaktiviert ist, kann der Roboter nur in einem Zustand betrieben werden, in dem der Betriebsmodus auf den manuellen Betriebsmodus mit dem Modus-Umschalter eingestellt ist, unabhängig von dem Vorhandensein/der Abwesenheit des normalen Signals von dem Sensor.
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Weiterhin kann in der oben beschriebenen Ausgestaltung der Sensor eine Fehlererfassungsfunktion aufweisen und kann die Ausgabe des normalen Signals stoppen, wenn eine Schaltung des Sensors unterbrochen/getrennt wird.
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Mit dieser Konfiguration kann der Roboter durch Stoppen der Ausgabe des normalen Signals auch dann gestoppt werden, wenn es nicht möglich ist, ein peripheres Objekt aufgrund eines Bruchs einer Schaltung bzw. Schaltkreises des Sensors zu erfassen.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bietet insofern einen Vorteil, dass es möglich ist, zu verhindern, dass ein automatischer Betrieb gestartet wird, während sich die Überwachungsfunktion in einem deaktivierten Zustand befindet.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Robotersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Ein Robotersystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Das Robotersystem 1 gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht es Personen und einem Roboter 2, einen Betriebsbereich durch Überwachen mittels einer Überwachungsfunktion gemeinsam zu nutzen, ohne dass der Roboter 2 von einem Sicherheitszaunes umgeben ist.
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Das Robotersystem 1 gemäß dieser Ausführungsform umfasst den Mehrachsen-Roboter 2, der innerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereichs arbeitet, eine Steuereinheit 3, die den Roboter 2 steuert, und eine Betriebsüberwachungseinheit 4, die eine Überwachungsfunktion zum Überwachen eines Kontakts oder der Möglichkeit eines Kontakts zwischen dem Roboter 2 und einem peripheren Objekt (nicht gezeigt), das sich in der Nähe des selben befindet, aufweist.
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Die Steuereinheit 3 umfasst ein festes Bedienfeld/Bedien-Paneel 5a, das an der Außenseite des Betriebsbereichs des Roboters 2 angeordnet ist, und ein tragbares Bedienfeld/Bedien-Paneel 5b, das mit dem festen Bedienfeld 5a verbunden ist/wird und von einem Operator getragen werden kann.
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Zumindest eines des festen Bedienfeldes 5a und des tragbaren Bedienfeldes 5b ist mit einem Modus-Umschalter 7 versehen, der zwischen einem manuellen Betriebsmodus, in dem ein Operator den Roboter 2 unter Verwendung des tragbaren bedient Feldes 5b betreibt, und einem automatischen Betriebsmodus, in dem ein Betriebsprogramm, das in einem Speicherabschnitt 6 des festen Bedienfeld 5a gespeichert ist, ausgeführt wird, um den Roboter 2 zu betreiben, umschaltet.
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Beim Anlernen der Betriebsposition/Arbeitsposition des Roboters 2 in einem Betriebsprogramm oder beim manuellen Betreiben des Roboters 2 schaltet ein Operator den Betriebsmodus in den manuellen Betriebsmodus durch Betätigen des Modus-Umschalters 7 und betreibt dann den Roboter 2 manuell, während er das tragbare Bedienfeld 5b hält. Beim Ausführen des Betriebsprogramms gemäß der angelernten Betriebsposition schaltet der Operator den Betriebsmodus in den automatischen Betriebsmodus durch Betätigen des Modus-Umschalters 7 und betreibt dann den Roboter 2 automatisch mittels einer Ausführt-Taste/Enter-Taste (nicht gezeigt).
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Das feste Bedienfeld 5a umfasst den Speicherabschnitt 6, der das Betriebsprogramm speichert, einen Betriebssteuerabschnitt 8, der ein Befehlssignal/Anweisungssignal ausgibt, um den Roboter 2 zu betreiben, und einen Achsenantriebsabschnitt 9, der dem Roboter 2 Antriebsströme zum Bewegen der jeweiligen Achsen des Roboters 2 auf der Grundlage des Befehlssignal von dem Betriebssteuerabschnitt 8 zuführt.
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Der Speicherabschnitt 6 speichert das Betriebsprogramm, das von einem externen Betriebsprogramm-Eingabeabschnitt 10 eingegeben wird, und speichert in Verbindung mit dem Betriebsprogramm Betriebspositionsinformationen und dergleichen, die durch das tragbare Bedienfeld 5b eingegeben werden.
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Die Betriebsüberwachungseinheit 4 umfasst z.B. einen Bereichssensor (Sensor) 11, der die Position eines peripheren Objekts erfasst/detektiert. Der Bereichssensor 11 ist eingerichtet, dass er in der Lage ist, Objekte mit einer Höhe von mindestens einigen Zentimetern von dem Boden zu erfassen, und die Positionen des Roboters 2 und der peripheren Vorrichtungen (nicht gezeigt) werden dazu im Voraus eingegebenen. In einem Zustand, in dem kein anderes Objekt als das voreingestellte Objekt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von dem Roboter 2 erfasst wird, gibt der Bereichssensor 11 ein normales Signal aus, und in einem Zustand, in dem ein anderes Objekt als das voreingestellte Objekt erfasst wird, gibt der Bereichssensor 11 das normale Signal nicht aus.
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Die Betriebsüberwachungseinheit 4 umfasst einen Überwachungssteuerabschnitt 12, der Befehlssignale an den Betriebssteuerabschnitt 8 und den Achsenantriebsabschnitt 9 auf der Grundlage des Signals von dem Bereichssensor 11 überträgt, und einen Überwachungsumschalter 13, der zwischen einem Aktivieren und einem Deaktivieren der Überwachungsfunktion umschaltet. In dem in 1 gezeigten Beispiel sind der Überwachungssteuerabschnitt 12 und der Überwachungsumschalter 13 an dem festen Bedienfeld 5a vorgesehen.
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In dem Fall, bei dem die Überwachungsfunktion mit dem Überwachungsumschalter 13 aktiviert ist, wenn das normale Signal von dem Bereichssensor 11 eingegeben wird, betreibt der Überwachungssteuerabschnitt 12 den Roboter 2 automatisch, wenn der Operator dem Betriebsmodus in den automatischen Betriebsmodus mittels des Modus-Umschalters 7 umschaltet und die Ausführ-Taste drückt. In diesem Fall, wenn ein Zustand, in dem das normale Signal von dem Bereichssensor 11 nicht eingegeben wird, eingenommen wird, überträgt der Überwachungssteuerabschnitt 12 ein Befehlssignal zum Stoppen des Betriebs des Roboters 2 an dem Betriebssteuerabschnitt 8 und den Achsenantriebsabschnitt 9.
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In dem Fall, bei dem die Überwachungsfunktion mit dem Überwachungsumschalter 13 deaktiviert ist, überträgt der Überwachungssteuerabschnitt 12 Befehlssignale zum Stoppen des Betriebs des Roboters 2 an den Betriebssteuerabschnitt 8 und den Achsenantriebsabschnitt 9 unabhängig von dem Vorhandensein/der Abwesenheit des normalen Signals von dem Bereichssensor 11.
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Weiterhin weist der Bereichssensor 11 eine Fehlererfassungsfunktion auf und in dem Fall, bei dem ein Teil einer Schaltung, die den Bereichssensor 11 bildet, getrennt/unterbrochen wird oder in einer ähnlichen Situation, weil der Bereichssensor 11 das Vorhandensein/die Abwesenheit eines Objektes nicht erfassen kann, stoppt er die Ausgabe des normalen Signals.
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Die Wirkung des derart eingerichteten Robotersystems 1 gemäß dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.
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Wenn das Robotersystem 1 gemäß dieser Ausführungsform in dem automatischen Betriebsmodus betrieben wird, wird der Überwachungsumschalter 13 auf Aktivieren eingestellt/gesetzt. Wenn kein anderes Objekt als das voreingestellte Objekt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von dem Roboter 2 erfasst wird, wird das normale Signal von dem Bereichssensor 11 übertragen bzw. ausgesendet. Somit ist es durch Einstellen des Betriebsmodus auf den automatischen Betriebsmodus durch die Betätigung des Modus-Umschalters 7, der an dem festen Bedienfeld 5a oder dem tragbaren Bedienfeld 5b vorgesehen ist, und Drücken der Ausführ-Taste möglich, den Roboter 2 gemäß dem in dem Speicherabschnitt 6 gespeicherten Betriebsprogramm zu betreiben.
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In diesem Fall wird, wenn ein anderes Objekt als das voreingestellte Objekt durch den Bereichssensor 11 erfasst wird, die Ausgabe des normalen Signals von dem Bereichssensor 11 gestoppt. Als Ergebnis überträgt der Überwachungssteuerabschnitt 12 Befehlssignale zum Stoppen des Roboters 2 an den Betriebssteuerabschnitt 8 und den Achsenantriebsabschnitt 9. Als Ergebnis wird der Roboter 2 gestoppt und somit wird ein Kontakt zwischen dem Roboter 2 und einem peripheren Objekt oder einer ähnlichen Situation vermieden.
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Wenn der Bereichssensor 11 ausfällt bzw. eine Fehlfunktion aufweist, wird der Roboter 2 in einen gestoppten Zustand gebracht. In einem Zustand, in dem der Roboter 2 gestoppt wird, wird die Überwachungsfunktion vorübergehend deaktiviert, so dass der gestoppte Roboter 2 die nachfolgenden Wartungsarbeiten oder dergleichen nicht behindert, und dann betritt der Operator den Betriebsbereich des Roboters 2 und betreibt den Roboter 2 unter Verwendung des tragbaren Bedienfeldes 5b.
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Insbesondere deaktiviert der Operator die Überwachungsfunktion mittels des Überwachungsumschalters 13 und wählt den manuellen Betriebsmodus mittels des Modus-Umschalters 7 aus, der an dem festen Bedienfeld 5a oder dem tragbaren Bedienfeld 5b vorgesehen ist. Auf diese Weise kann der Operator den Roboter 2 unter Verwendung des tragbaren Bedienfeldes 5b auch innerhalb des Betriebsbereichs des Roboters 2 betreiben.
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Das tragbare Bedienfeld 5b wird üblicherweise mit einem Totmannschalter (nicht gezeigt) und einer Not-Aus-Taste (nicht gezeigt) versehen und kann nur in einem Zustand bedient/betätigt werden, in dem der Totmannschalter gegriffen wird. In einer anormalen Situation kann der Roboter 2 durch festes Greifen oder Loslassen/Lösen des Totmannschalters oder durch Drücken der Not-Aus-Taste gestoppt werden.
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Nachdem der Roboter 2 in eine gewünschte Position bewegt und Wartungsarbeiten unterzogen wurde, wird es manchmal vergessen, die Überwachungsfunktion mit dem Überwachungsumschalter 13 wieder zu aktivieren. In diesem Fall gibt der Bereichssensor 11 das normale Signal aus. Wenn die Überwachungsfunktion jedoch mit dem Überwachungsumschalter 13 deaktiviert ist, werden Befehlssignale zum Stoppen des Betriebs des Roboters 2 von dem Überwachungssteuerabschnitt 12 an den Betriebssteuerabschnitt 8 und den Achsenantriebsabschnitt 9 unabhängig von dem Vorhandensein/der Abwesenheit des normalen Signals von dem Bereichssensor 11 übertragen.
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Als ein Ergebnis kann der Roboter 2 in einen gestoppten Zustand gehalten werden, auch wenn der Operator den Betriebsmodus in den automatischen Betriebsmodus mittels des Modus-Umschalters 7 umschaltet und das Betriebsprogramm ausführt.
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Wie oben beschrieben worden ist, weist das Robotersystem 1 gemäß dieser Ausführungsform dadurch einen Vorteil auf, dass es, auch wenn der Roboter 2 von den Personen mit einem Sicherheitszaunes nicht klar getrennt ist, möglich ist, zu verhindern, dass ein automatischer Betrieb gestattet wird, während sich die Überwachungsfunktion in einem deaktivierten Zustand befindet.
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In dieser Ausführungsform kann, obwohl die Betriebsüberwachungseinheit 4 den Bereichssensor 11 aufweist, der die Position eines peripheren Objektes erfasst, stattdessen ein Kraftsensor, ein Drehmomentsensor, ein Kontaktsensors/Berührungssensor, Näherungssensor oder dergleichen an dem Roboter 2 angebracht sein, um eine Situation zu erfassen/detektieren, bei der ein peripheres Objekt mit dem Roboter 2 in Kontakt kommt oder in die Nähe desselben kommt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Robotersystem
- 2
- Roboter
- 3
- Steuereinheit
- 4
- Betriebsüberwachungseinheit
- 5b
- tragbares Bedienfeld
- 7
- Modus-Umschalter
- 11
- Bereichssensor (Sensor)
- 13
- Überwachungsumschalter
