WO2006126591A1 - 作業ステーション - Google Patents

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WO2006126591A1
WO2006126591A1 PCT/JP2006/310362 JP2006310362W WO2006126591A1 WO 2006126591 A1 WO2006126591 A1 WO 2006126591A1 JP 2006310362 W JP2006310362 W JP 2006310362W WO 2006126591 A1 WO2006126591 A1 WO 2006126591A1
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WO
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robot
monitoring area
sensor
detection
area
Prior art date
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PCT/JP2006/310362
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yoshiharu Sakai
Tetsuya Ozawa
Kazuyoshi Fukuzawa
Yoshito Ohtake
Hiroki Baba
Original Assignee
Honda Motor Co., Ltd.
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Publication date
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Priority to US11/915,289 priority patent/US8024067B2/en
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    • 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
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    • G05B2219/49138—Adapt working envelop, limit, allowed zone to speed of tool

Definitions

  • the present invention relates to a safety system for a work station in which an apparatus such as a robot and an operator coexist.
  • a safety fence is provided around the apparatus so that the worker does not enter the safety fence while the apparatus is in operation. . Since the safety fence is fixed and encloses the movable range of the equipment, the work station area that occupies the work area of the worker has inevitably increased, leading to an increase in the floor area of the workplace.
  • Japanese Patent No. 3419313 discloses a safety system instead of a safety fence in order to effectively use a work station area.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of the safety system of Japanese Patent No. 3419313.
  • the robot 101 moves along the running path 102 and works on the equipment 103.
  • the detection range around the robot 101 is shown in FIG. When A1 is set and the worker M comes into contact with this detection range A1, the robot 101 stops moving.
  • the detection range A1 moves with the robot 101, the work station area can be used more effectively than a fixed safety fence.
  • the detection range A1 should be large considering the safety of worker M.
  • the detection range A1 is increased, the work station area inevitably increases, leading to a decrease in productivity, such as an increase in the movement distance of the robot 101.
  • One or more embodiments of the present invention provide a safety system that can ensure the safety of an operator without expanding the work station area.
  • the workpiece carried by the carriage is processed, measured, or part-attached by an operator on the carriage and a device such as a robot that moves in synchronization with the carriage.
  • a safety system is established in the work station that performs the above work to ensure safety by setting a monitoring area to monitor the presence or absence of obstacles around the equipment.
  • the safety system uses the monitoring area as the moving direction and moving speed of the equipment. It is equipped with a monitoring area controller that changes according to the situation.
  • the monitoring area control unit may perform control to expand and contract the monitoring area in front of the apparatus according to the moving speed.
  • the monitoring area control unit can set a monitoring area according to the operation of the apparatus.
  • the monitoring area is set on the high speed side for safety.
  • the work station area including the monitoring area is expanded.
  • the monitoring area is expanded when the apparatus moves at a high speed, and the monitoring area is contracted when the apparatus moves at a low speed, so that the work station area is not unnecessarily enlarged. That is, according to the present invention, it is possible to ensure the safety of the operator without expanding the work station area.
  • the monitoring area control unit performs control to expand and contract the monitoring area in front of the device according to the moving speed
  • the monitoring area can be expanded forward when the device moves at high speed. Can be secured.
  • FIG. 1 is a plan view of a safety system for a work station according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view taken along arrow 2 in FIG.
  • FIG. 3 (b) is an explanatory diagram of scanning.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of detection surfaces of a first sensor and a second sensor.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a detection surface of a third sensor.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a detection surface of a fourth sensor.
  • FIG. 7 (a) is an explanatory diagram of detection surfaces of the fifth sensor and the eighth sensor during normal movement (operation) of the robot.
  • FIG. 7 (b) is an explanatory diagram of the detection surfaces of the fifth sensor and the eighth sensor when the robot moves at high speed (when returning).
  • FIG. 8 (a) is an explanatory diagram of detection surfaces of the sixth sensor and the seventh sensor during normal movement (operation) of the robot.
  • FIG. 8 (b) is an explanatory diagram of detection surfaces of the sixth sensor and the seventh sensor when the robot moves at high speed (when returning).
  • FIG. 10 (a) is an explanatory diagram of a monitoring area before the start of work during normal robot movement.
  • FIG. 10 (b) is an explanatory diagram of the monitoring area before the start of work when the work is completed during normal movement of the robot
  • FIG. 11 (a) is an explanatory diagram of a monitoring area immediately before the robot moves at high speed.
  • FIG. 11 (b) is an explanatory diagram of a monitoring area during high-speed movement of the robot.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional safety system.
  • FIG. 1 is a plan view of a work station safety system according to an exemplary embodiment of the present invention. It is.
  • the work station 10 includes a pallet 12 on which the workpiece 11 is placed, a conveyor 13 (cart 13) that conveys the pallet 12, a rail mount 14 installed on the floor of the work station 10, and the rail mount 14. It comprises a rail 15 and a robot 20 (device 20) that moves on the rail 15 in synchronism with the conveyor 13.
  • the robot 20 includes robot arms 21 and 21, a pulse encoder 22, and a robot support 23.
  • 24 is a parts feeder, 25, 26 ⁇ fence, 27, 28 ⁇ sensor support.
  • a first sensor 31 and a second sensor 32 are installed at the left and right ends of the gantry 29 provided in the robot 20 in the figure.
  • 33 is the third sensor
  • 34 is the fourth sensor
  • 35 is the fifth sensor
  • 36 is the sixth sensor
  • 37 is the seventh sensor
  • 38 is the eighth sensor
  • 41 is the robot controller
  • 42 is the monitoring area.
  • Control unit 43 is a detection unit
  • 44 is an alarm issuing unit
  • Ml is a sending worker
  • M2 is a receiving worker.
  • the robot control unit 41 outputs signals of position information, speed information, and direction information of the robot 20 as the robot 20 is operated.
  • the position information outputs the position of the robot 20 obtained from the pulse encoder 22 provided in the robot 20, and the speed information is a normal movement according to the movement speed of the robot 20 (during operation) Z stop (when operation is completed) Z high-speed movement ( In the state of return), one of the deviations is output, and the direction information outputs either the work direction Z or the return direction according to the moving direction of the robot 20.
  • the direction in which the robot 20 moves in the transfer direction of the workpiece 11 is defined as the work direction, and the direction opposite to the work direction is defined as the return direction (the same applies hereinafter).
  • the monitoring area control unit 42 is configured to monitor the monitoring area (reference numeral 53 in FIGS. 9 (a) to 9 (c), details will be described later) based on the signal input of position information, speed information, and direction information. Take control.
  • the detection unit 43 outputs a detection signal by detecting an obstacle in the monitoring area (FIG. 9 (a) to FIG. 9 (c) reference numeral 53) configured by the first sensor 31 to the eighth sensor 38.
  • the alarm issuing unit 44 receives the input of the detection signal, and receives a detection area (Fig. 9 (a) to Fig. 9 (c), reference numeral 51) or a warning area (Fig. 9 (a) to Fig. 9 (c)).
  • the force which is the input of 52
  • the force is discriminated and a warning action is performed. For example, during normal movement, if a detection signal is input from the defense area 51, the warning sound or warning light alerts the workers Ml and M2 and the robot 20 and the conveyor 13 are stopped. If a detection signal is input, alert the workers Ml and M2 with a warning sound or warning light.
  • the defensive area Fig. 9 (a) to Fig.
  • FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow 2 in FIG. The figure shows that an L-shaped robot column 23 is set up on the gantry 29, and an eighth sensor 38 is installed on the robot column 23.
  • the eighth sensor 38 has a polygonal detection surface S8.
  • the third sensor 33 is installed on the top of the sensor column 27, the detection surface of the third sensor 33 is S3, the fourth sensor 34 is installed on the top of the sensor column 28, and the detection surface of the fourth sensor 34 is Indicates S4. Details of the detection surfaces S3, S4, and S8 will be described later.
  • FIGS. 3A to 3C are explanatory diagrams of the detection range of the laser scanner sensor according to the present invention.
  • Figure 3 (a) shows the detection principle of the laser scanner sensor 46.
  • the laser scanner sensor 46 irradiates the laser beam L from the projector 47 and reflects it to an obstacle.
  • the reflected laser beam L is received by the light receiver 48 to generate an electromotive force. Is detected.
  • the detection time of an obstacle at a distance D1 from the laser scanner sensor 46 is Tl
  • the detection time of an obstacle at a distance D2 is ⁇ 2
  • if the distance D1 ⁇ D2 the detection time T1 ⁇ T2.
  • the detection time is the time from when the light beam 47 is irradiated from the projector 47 to when the laser beam L reflected by the obstacle is received by the light receiver 48.
  • a threshold (threshold time) is set between time T1 and time ⁇ 2, and the time exceeding the threshold is set to be cut. Then, the presence / absence of the object can be determined only for the time within the threshold.
  • the effective detection distance can be arbitrarily set.
  • Fig. 3 (b) is an explanatory diagram of scan jung. Radial detection surface at a distance D1 from the projector 47 by performing the operation corresponding to the swinging of the projector 47 electrically or mechanically at high speed and irradiating the laser beam L and continuously detecting at equal intervals. To form.
  • a single laser scanner sensor 46 can detect the surface.
  • Fig. 3 (c) shows the process of forming a radial detection surface, and when the head is swung at high speed and the detection distance is expanded and contracted as D3, D4, D5, the polygonal detection surface SO To form.
  • the laser scanner sensor 46 can be applied to the first sensor 31 to the eighth sensor 38 in FIG. 1, and obstacles such as the workers Ml and M2 and the robot arms 21 and 21 are detected on the detection surface SO. Obstacles can be detected if they enter.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the detection surfaces of the first sensor and the second sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the detection surface S1 is set by the first sensor 31 installed in the robot 20, and the detection surface S2 is set by the second sensor 32.
  • the detection surfaces SI and S2 are set so as to detect the entry of the workers Ml and M2 into the vicinity of the robot 20 in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the detection surface of the third sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the detection surface S3 is set by the third sensor 33.
  • the detection surface S3 is set so as to detect the entry of other workers and workers Ml and M2 approaching the vicinity of the workpiece 11 on which the robot 20 performs work from outside the fence 25 in FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the detection surface of the fourth sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the sensing surface S4 is set by the fourth sensor 34.
  • the detection surface S4 is set with a fixed detection range so as to detect the entry of other workers and workers Ml and M2 approaching the vicinity of the robot 20 from the outside of the fence 26 in FIG.
  • FIGS. 7 (a) and 7 (b) are explanatory views of detection surfaces of the fifth sensor and the eighth sensor according to the present invention.
  • FIG. 7 (a) is an explanatory diagram of the detection surface during normal movement (operation) of the robot 20.
  • the detection surface S5 is set by the fifth sensor 35 provided on the robot post 23, and the detection surface is detected by the eighth sensor 38. Indicates to set S8.
  • the detection surfaces S5 and S8 are set by providing notches S5a and S8a so as not to interfere with the parts feeder (reference numeral 24 in FIG. 2).
  • Fig. 7 (b) is an explanatory diagram of the detection surface when the robot 20 is moving at high speed (returning). To prevent interference with the workpiece (reference numeral 11 in Fig. 2) during high-speed movement, Fig. 7 (a) The detection surfaces S5A and S8A are provided in which the notched portions S5b and S8b are provided in the detection surfaces S5 and S8 shown.
  • FIGS. 8 (a) and 8 (b) are explanatory diagrams of detection surfaces of the sixth sensor and the seventh sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 (a) is an explanatory diagram of the detection surface during normal movement (operation) of the robot 20.
  • the detection surface S6 is set by the sixth sensor 36 provided on the robot post 23, and the detection surface S7 by the seventh sensor 37. Indicates setting.
  • the detection surfaces S6 and S7 are provided with notches S6a and S7a so as not to interfere with the parts feeder (reference numeral 24 in FIG. 2). Set.
  • Fig. 8 (b) is an explanatory diagram of the detection surface when the robot 20 moves at high speed (when returning).
  • Fig. 8 (a) shows that the robot 20 does not interfere with the workpiece (Fig. 2, reference numeral 11).
  • the detection surfaces S6A and S7A are provided in which the notched portions S6b and S7b are provided in the detection surfaces S6 and S7 shown.
  • FIGS. 9 (a) to 9 (c) are basic configuration diagrams of a monitoring area according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • this figure demonstrates as an example the time of a normal movement.
  • the detection surface is set in the front and back direction of the drawing, it is indicated by a one-dot chain line for convenience (the same applies hereinafter).
  • Fig. 9 (a) shows a defensive area 51 composed of detection surfaces S6 and S7.
  • This defense area 51 is an area in which the operation of the robot 20 and the conveyor 13 is stopped by detecting the operator (Fig. 1, reference numerals M1 and M2) and the intrusion of the robot arms 21 and 21 during runaway.
  • FIG. 9 (b) shows a warning area 52 constituted by the detection surfaces S1 to S5, S8.
  • the warning area 52 detects the intrusion of the worker (reference numeral Ml, M2 in Fig. 1), generates a warning sound and warning light by the alarm issuing unit (reference numeral 44 in Fig. 1), and pays attention to the workers Ml, M2. This is an area that encourages
  • Fig. 9 (c) shows a monitoring area 53, which is a combination of the defense area 51 shown in Fig. 9 (a) and the warning area 52 shown in Fig. 9 (b). Consists of detection surfaces S1 to S8.
  • This monitoring area 53 is an area for monitoring the presence or absence of obstacles such as workers (reference numerals M1 and M2 in FIG. 1) and robot arms 21 and 21.
  • the safety system is a monitoring area that monitors the movement range of the robot arms 21 and 21 when the robot 20 runs out of control and the presence of workers Ml and M2 around the robot 20 Set Fig. 9 (c) code 53) to ensure safety.
  • the monitoring area 53 shown in FIGS. 9 (a) to 9 (c) has a force constituted by a combination of a plurality of detection surfaces in this example.
  • the warning area 52 is a reflective infrared sensor. May be fixed above the robot 20 and set as a conical detection area having this sensor as the apex, and the shape of the monitoring area 53 is arbitrary. [0040] Further, from the viewpoint of safety, the larger the monitoring area 53 is, the better the smaller the monitoring station 53 is from the viewpoint of effective utilization of the work station area. Therefore, the monitoring area 53 should be set considering safety and effective use of the work station area!
  • FIGS. 10 (a) and 10 (b) are explanatory diagrams of a monitoring area during normal robot movement according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 (a) shows the monitoring area 53 when the robot 20 starts working.
  • This monitoring area 53 is set according to the robot work area 61, and is composed of detection surfaces S4 to S8 and detection surfaces S1 to S3 having a width W with respect to the working direction X.
  • the monitoring area 53 having the detection surfaces S1 to S3 having a width W in the vicinity of the robot 20 is always set by causing the detection surface S3 to follow the position of the robot 20. Set.
  • control of the monitoring area 53 includes position information output from the robot control section (reference numeral 41 in FIG. 1) by the monitoring area control section (reference numeral 42 in FIG. 1), speed information for “normal movement”, and , Based on the direction information as “work direction”.
  • FIG. 10 (b) shows the monitoring area 53 when the work of the robot 20 is completed.
  • the robot 20 stops moving with the monitoring area 53 having the detection surfaces S1 to S3 having a width W set.
  • the monitoring area 53 is controlled by the position information output from the robot control section (reference numeral 41 in FIG. 1) by the monitoring area control section (reference numeral 42 in FIG. 1), the speed information to be “stopped”, and the “work direction”. And based on direction information.
  • FIGS. 11 (a) and 11 (b) are explanatory diagrams of the monitoring area when the robot moves at high speed according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Fig. 11 (a) shows the monitoring area 53 immediately before the robot 20 moves at high speed.
  • the monitoring area 53 is set by extending the detection surfaces S1 and S3 in the return direction Y according to the robot work area 61, and the detection unit (Fig. After confirming that there are no obstacles in the monitoring area 53 according to 1 code 43), perform high-speed movement.
  • the monitoring area 53 is controlled by positional information that outputs the force of the robot control unit (reference numeral 41 in FIG. 1) by the monitoring area control section (reference numeral 42 in FIG. 1), speed information to be “stopped”, and “return” This is performed based on the direction information “direction”.
  • FIG. 11 (b) shows a monitoring area 53 when the robot 20 is moving at high speed, and the robot 20 moves in the return direction Y at high speed.
  • the monitoring area 53 is set by reducing the detection surfaces S1 and S3 according to the work area 61 of the robot.
  • the monitoring area 53 is controlled by the monitoring area control unit ( This is performed based on position information that also outputs the force of the robot control unit (41 in FIG. 1), speed information that is “high-speed movement”, and direction information that is “return direction”.
  • the monitoring area control unit moves the monitoring area 53 in accordance with the movement of the robot 20 as shown in FIGS. 10 (a), 10 (b), 11 (a), 11 ( It is characterized by changing as shown in b).
  • the work station area can be effectively used by setting a monitoring area according to the operation of the device.
  • control is performed to expand the monitoring area 53 in front of the apparatus according to the moving speed (see FIG. 11 (a)) and Z contraction (see FIG. 11 (b)).
  • moving speed see FIG. 11 (a)
  • Z contraction see FIG. 11 (b)
  • the monitoring area is changed according to the moving direction and moving speed of the robot. However, even when the robot stops working at a specific place and performs work, it depends on the operation of the robot. It is preferable to change the monitoring area.
  • the present invention is suitable for a work station in which an apparatus such as a robot and an operator coexist.

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Description

明 細 書
作業ステーション
技術分野
[0001] 本発明は、ロボットなどの装置と作業者とが共存する作業ステーションの安全システ ムに関する。
背景技術
[0002] 従来は、ロボットなどの装置と作業者とが共存する作業ステーションでは、装置の周 囲に安全柵を巡らせ、装置が稼働中には作業者が安全柵内へ入らぬようにしていた 。安全柵は固定であり、装置の可動範囲を大きく囲うため、作業者の作業エリアをカロ えた作業ステーションエリアは必然的に大きくなり、作業場の床面積の増大を招いて きた。
[0003] 特許第 3419313号公報は、作業ステーションエリアの有効活用を図るために、安 全柵に代わる安全システムを開示する。
[0004] 図 12は特許第 3419313号公報の安全システムの説明図であり、ロボット 101は走 行路 102に従って移動して設備 103に対して作業を行うものであり、ロボット 101の周 囲に検知範囲 A1を設定し、この検知範囲 A1に作業者 Mが接触すると、ロボット 101 の動作を停止すると 、うものである。
[0005] 検知範囲 A1はロボット 101と共に移動するため、固定の安全柵に比較して作業ス テーシヨンエリアを有効に利用することが可能となる。検知範囲 A1は、作業者 Mの安 全を考慮すると大きい方がよい。しかし、検知範囲 A1を大きくすると、作業ステーショ ンエリアは必然的に大きくなり、ロボット 101の移動距離が延びるなど、生産性の低下 を招く。
[0006] そこで、生産性を向上させるに際し、作業ステーションエリアを拡大しないで作業者 の安全を確保することができる技術が求められる。
発明の開示
[0007] 本発明の一または一以上の実施例は、作業ステーションエリアを拡大しないで作業 者の安全を確保することができる安全システムを提供する。 [0008] 本発明の一または一以上の実施例によれば、台車に乗る作業者及び台車に同期 して移動するロボットなどの装置により、台車で搬送させたワークに加工、測定、部品 取付けなどの作業を行う作業ステーションに、装置の周囲に障害物の有無を監視す る監視エリアを設定して安全を確保する安全システムが設けられ、安全システムは、 監視エリアを装置の移動方向及び移動速度に応じて変更する監視エリア制御部を備 える。
[0009] また、本発明の一または一以上の実施例によれば、監視エリア制御部は、移動速 度に応じて装置前方の監視エリアを拡張 Z収縮する制御を実施してもよい。
[0010] 本発明の一または一以上の実施例によれば、監視エリア制御部は、装置の動作に 応じた監視エリアを設定することができる。
従来では、監視エリアの大きさが一定である場合で且つ装置の移動速度が高速ま たは低速である場合、監視エリアは安全上高速側で設定される。この結果、監視エリ ァを含む作業ステーションエリアは拡大する。
[0011] 一方、本発明では装置が高速移動するときに監視エリアを拡張し、低速移動すると きに監視エリアを収縮させるようにしたので、作業ステーションエリアが不必要に拡大 することがない。すなわち、本発明によれば、作業ステーションエリアを拡大しないで も、作業者の安全を確保することができる。
[0012] また、監視エリア制御部が移動速度に応じて装置前方の監視エリアを拡張 Z収縮 する制御を実施する場合は、装置の高速移動時に監視エリアを前方に拡張すること ができ、作業者の安全を確保することができる。
[0013] その他の特徴および効果は、実施例の記載および添付のクレームより明白である。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の典型的実施例に係る作業ステーションの安全システムの平面図である [図 2]図 1の 2矢視図である。
[図 3(a)]レーザースキャナセンサの検知原理を示す。
[図 3(b)]スキャンニングの説明図である。
[図 3(c)]多角形形状の検知面を示す。 [図 4]第 1センサと第 2センサの検知面の説明図である。
[図 5]第 3センサの検知面の説明図である。
[図 6]第 4センサの検知面の説明図である。
[図 7(a)]ロボットの通常移動時 (作業時）における第 5センサと第 8センサの検知面の 説明図である。
[図 7(b)]ロボットの高速移動時 (戻り時）における第 5センサと第 8センサの検知面の説 明図である。
[図 8(a)]ロボットの通常移動時 (作業時）における第 6センサと第 7センサの検知面の 説明図である。
[図 8(b)]ロボットの高速移動時 (戻り時）における第 6センサと第 7センサの検知面の説 明図である。
[図 9(a)]防御エリアを示す。
[図 9(b)]警告エリアを示す。
[図 9(c)]防御エリアと警告エリアを合成した監視エリアを示す。
[図 10(a)]ロボット通常移動時の作業開始前の監視エリア説明図である。
[図 10(b)]ロボット通常移動時の作業完了時の作業開始前の監視エリア説明図である
[図 11(a)]ロボット高速移動直前の監視エリア説明図である。
[図 11(b)]ロボット高速移動中の監視エリア説明図である。
[図 12]従来の安全システムの説明図である。
符号の説明
[0015] 10…作業ステーションの安全システム、 11 · · ·ワーク、 13…コンベア、 20· · ·ロボット、 42…監視エリア制御部、 53…監視エリア、 Μ1 · · ·送り側作業者、 Μ2· · ·受け側作業 者。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、図面に従って、本発明の典型的な実施例に関して説明する。なお、図面は 符号の向きに見るものとする。
[0017] 図 1は本発明の典型的な実施例に係る作業ステーションの安全システムの平面図 である。作業ステーション 10は、ワーク 11を載置するパレット 12と、このパレット 12を 搬送するコンベア 13 (台車 13)と、作業ステーション 10の床に設置したレール架台 1 4と、このレール架台 14に設けたレール 15と、このレール 15上をコンベア 13と同期し て移動するロボット 20 (装置 20)とからなる。このロボット 20にはロボットアーム 21, 21 と、パルスエンコーダ 22と、ロボット支柱 23を備える。なお、 24はパーツフィーダ、 25 , 26ίま柵、 27, 28ίまセンサ支柱である。
[0018] また、このロボット 20に備える架台部 29の図左右端に第 1センサ 31、第 2センサ 32 を設置する。そして、図中 33は第 3センサ、 34は第 4センサ、 35は第 5センサ、 36は 第 6センサ、 37は第 7センサ、 38は第 8センサ、 41はロボット制御部、 42は監視エリ ァ制御部、 43は検知部、 44は警報発令部、 Mlは送り側作業者、 M2は受け側作業 者を示す。
[0019] ロボット制御部 41は、ロボット 20の操作に伴い、このロボット 20の位置情報、速度情 報、方向情報の信号を出力する。位置情報はロボット 20に備えるパルスエンコーダ 2 2より取得したロボット 20の位置を出力し、速度情報はロボット 20の移動速度に応じ て通常移動 (作業時) Z停止 (作業完了時) Z高速移動 (戻り時)状態の 、ずれか 1 つを出力し、方向情報はロボット 20の移動方向に応じて作業方向 Z戻り方向のいず れか一方を出力する。なお、ロボット 20がワーク 11の搬送方向に移動する方向を作 業方向とし、この作業方向と反対の方向を戻り方向とする (以下同様)。
[0020] 監視エリア制御部 42は、位置情報、速度情報、方向情報の信号入力に基づ 、て 監視エリア（図 9 (a)〜図 9 (c)符号 53、詳細は後述する。）の制御を行う。検知部 43 は、第 1センサ 31〜第 8センサ 38によって構成される監視エリア（図 9 (a)〜図 9 (c) 符号 53)内に障害物を検知することで検知信号を出力する。
[0021] 警報発令部 44は、検知信号の入力を受信し、防御エリア（図 9 (a)〜図 9 (c)符号 5 1)又は警告エリア（図 9 (a)〜図 9 (c)符号 52)の入力である力判別し、警告動作を行 う。たとえば、通常移動時において、防御エリア 51による検知信号の入力があれば、 警告音や警告光で作業者 Ml, M2に注意を促すと共にロボット 20及びコンベア 13 の動作を停止し、警告エリア 52による検知信号の入力があれば、警告音や警告光で 作業者 Ml, M2に注意を促す。 [0022] また、高速移動時において、防御エリア（図 9 (a)〜図 9 (c)符号 51)及び警告エリア (図 9 (a)〜図 9 (c)符号 52)力もなる監視エリア（図 9 (a)〜図 9 (c)符号 53)による検 知信号の入力があれば、警告音や警告光で作業者 Ml, M2に注意を促すと共に口 ボット 20及びコンベア 13の動作を停止する。
[0023] 図 2は図 1の 2矢視図である。架台部 29に L字状のロボット支柱 23を立て、このロボ ット支柱 23に第 8センサ 38を設置し、この第 8センサ 38は多角形形状の検知面 S8を 設定したことを示す。また、センサ支柱 27の頂部に第 3センサ 33を設置し、この第 3 センサ 33の検知面を S3とし、センサ支柱 28の頂部に第 4センサ 34を設置し、この第 4センサ 34の検知面を S4とすることを示す。検知面 S3, S4, S8の詳細は後述する。
[0024] 以上に述べた安全システムの作用を次に説明する。図 3 (a)〜（c)は本発明に係る レーザースキャナセンサの検知範囲の説明図である。図 3 (a)はレーザースキャナセ ンサ 46の検知原理を示す。レーザースキャナセンサ 46は、投光器 47からレーザー 光線 Lを照射して障害物に反射させ、その反射したレーザー光線 Lを受光器 48で受 光することで起電力を発生し、この起電力の有無によって物体を検知する。レーザー スキャナセンサ 46から距離 D1をおいた障害物の検知時間を Tl、距離 D2をおいた 障害物の検知時間を Τ2とし、距離 D1 < D2であれば、検知時間が T1 <T2となる。 なお、検知時間とは投光器 47からレーザー光線 Lを照射した後、障害物により反射 したレーザー光線 Lを受光器 48で受光するまでの時間とする。
[0025] 時間 T1と時間 Τ2との間に閾値（閾時間）を設定し、閾値を超える時間をカットする ように設定する。すると、閾値以内の時間についてだけ物体の有無の判断が可能と なる。この手法により、検知有効距離を任意に設定することができる。
[0026] 図 3 (b)はスキャンユングの説明図である。投光器 47を電気的又は機械的に高速 で首振りに相当する動作を行うと共にレーザー光線 Lを照射し、等間隔に連続して検 知を行うことで、投光器 47から距離 D1とする放射状の検知面を形成することを示す 。スキャンユングにより 1台のレーザースキャナセンサ 46で、面としての検知を行うこと 力できる。図 3 (c)は放射状の検知面を形成する過程で、高速で首振り動作を行うと 共に検知距離を D3, D4, D5の如く伸縮して設定することで、多角形形状の検知面 SOを形成することを示す。 [0027] このように、レーザースキャナセンサ 46は、図 1における第 1センサ 31〜第 8センサ 38に適用可能であり、作業者 Ml, M2やロボットアーム 21, 21等の障害物が検知 面 SOに侵入すれば、障害物を検知することができる。
[0028] 図 4は本発明の典型的実施例に係る第 1センサと第 2センサの検知面の説明図で ある。ロボット 20に設置する第 1センサ 31によって検知面 S1を設定し、第 2センサ 32 によって検知面 S2を設定する。なお、検知面 SI, S2は図 1におけるロボット 20近傍 への作業員 Ml, M2の侵入を検知するように設定する。
[0029] 図 5は本発明の典型的実施例に係る第 3センサの検知面の説明図である。第 3セン サ 33によって検知面 S3を設定する。なお、検知面 S3は図 1における柵 25の外側か らロボット 20が作業を行うワーク 11近傍に近づく他の作業者及び作業員 Ml, M2の 侵入を検知するように設定する。
[0030] 図 6は本発明の典型的実施例に係る第 4センサの検知面の説明図である。第 4セン サ 34によって検知面 S4を設定する。なお、検知面 S4は図 1における柵 26の外側か らロボット 20近傍に近づく他の作業者及び作業員 Ml, M2の侵入を検知するように 検知範囲を固定して設定する。
[0031] 図 7 (a)および図 7 (b)は、本発明に係る第 5センサと第 8センサの検知面の説明図 である。図 7 (a)はロボット 20の通常移動時 (作業時）における検知面の説明図であり 、ロボット支柱 23に設ける第 5センサ 35によって検知面 S5を設定し、第 8センサ 38に よって検知面 S8を設定することを示す。なお、検知面 S5, S8はパーツフィーダ（図 2 符号 24)に干渉しないようにそれぞれ切り欠き部 S5a, S8aを設けて設定する。
[0032] 図 7 (b)はロボット 20の高速移動時 (戻り時）における検知面の説明図であり、高速 移動時にワーク（図 2符号 11)に干渉しないように、図 7 (a)に示す検知面 S5, S8に それぞれ切り欠き部 S5b, S8bを設ける検知面 S5A, S8Aを設定する。
[0033] 図 8 (a)および図 8 (b)は、本発明の典型的実施例に係る第 6センサと第 7センサの 検知面の説明図である。図 8 (a)はロボット 20の通常移動時 (作業時）における検知 面の説明図であり、ロボット支柱 23に設ける第 6センサ 36によって検知面 S6を設定 し、第 7センサ 37によって検知面 S7を設定することを示す。なお、検知面 S6, S7は パーツフィーダ（図 2符号 24)に干渉しないようにそれぞれ切り欠き部 S6a, S7aを設 けて設定する。
[0034] 図 8 (b)はロボット 20の高速移動時 (戻り時）における検知面の説明図であり、高速 移動時にワーク（図 2符号 11)に干渉しないように、図 8 (a)に示す検知面 S6, S7に それぞれ切り欠き部 S6b, S7bを設ける検知面 S6A, S7Aを設定する。
[0035] 図 9 (a)〜図 9 (c)は本発明の典型的実施例に係る監視エリアの基本構成図である 。なお、本図では通常移動時を例として説明する。また、図面の表裏方向に検知面 を設定するものについては、便宜上一点鎖線で記載する（以下同様)。図 9 (a)は、 検知面 S6, S7によって構成する防御エリア 51を示す。この防御エリア 51は、作業者 (図 1符号 Ml, M2)及び暴走時のロボットアーム 21、 21の侵入を検知することにより ロボット 20及びコンベア 13の動作を停止させるエリアである。
[0036] 図 9 (b)は、検知面 S1〜S5, S8によって構成する警告エリア 52を示す。この警告 エリア 52は、作業者（図 1符号 Ml, M2)の侵入を検知することで、警報発令部（図 1 符号 44)によって警告音や警告光を発生して作業者 Ml, M2に注意を促すエリアで ある。
[0037] 図 9 (c)は、監視エリア 53を示し、この監視エリア 53は図 9 (a)に示す防御エリア 51 と図 9 (b)に示す警告エリア 52とを合成したエリアであり、検知面 S1〜S8によって構 成する。この監視エリア 53は、作業者（図 1符号 Ml, M2)やロボットアーム 21, 21な どの障害物の有無を監視するエリアである。
[0038] 図 1においてコンベア 13に乗る作業者 Ml, M2及びコンベア 13に同期して移動す るロボット 20などの装置により、コンベア 13で搬送させたワーク 11に力卩ェ、測定、部 品取付けなどの作業を行う作業ステーション 10を対象に、安全システムは、ロボット 2 0の周囲に作業者 Ml, M2の有無およびロボット 20の暴走時におけるロボットアーム 21, 21の動作範囲を監視する監視エリア（図 9 (c)符号 53)を設定して安全を確保 する。
[0039] なお、図 9 (a)〜図 9 (c)に示す監視エリア 53は、本例では複数の検知面の組合わ せによって構成した力 例えば、警告エリア 52を、反射型の赤外線センサをロボット 2 0の上方に固定して設置し、このセンサを頂点とする円錐状の検知エリアとして設定 してもよく、監視エリア 53の形状は任意である。 [0040] また、監視エリア 53は安全性の点からは大きいほどよぐ作業ステーションエリアの 有効活用の点では小さいほどよい。したがって、監視エリア 53は安全性と作業ステー シヨンエリアの有効活用とを考慮して設定すればよ!、。
[0041] 図 10 (a)および図 10 (b)は本発明の典型的実施例に係るロボット通常移動時の監 視エリア説明図である。図 10 (a)はロボット 20の作業開始時の監視エリア 53を示す。 この監視エリア 53は、ロボットの作業エリア 61に従って設定し、検知面 S4〜S8と、作 業方向 Xに対して幅 Wとする検知面 S1〜S3によって構成する。また、ロボット 20が 作業方向 Xに移動するときは、検知面 S3をロボット 20の位置に追従させることで、常 にロボット 20の近傍に幅 Wとする検知面 S1〜S3を有する監視エリア 53を設定する。
[0042] なお、この監視エリア 53の制御は、監視エリア制御部（図 1符号 42)によりロボット制 御部（図 1符号 41)から出力する位置情報と、「通常移動」とする速度情報と、「作業 方向」とする方向情報とに基づ 、て行われる。
[0043] 図 10 (b)はロボット 20の作業完了時の監視エリア 53を示し、幅 Wとする検知面 S1 〜S3を有する監視エリア 53を設定した状態でロボット 20の移動を停止し、図 10 (a) に示す検知面 S5〜S8をそれぞれ検知面 S5A〜S8Aに切換えて設定する。なお、 この監視エリア 53の制御は、監視エリア制御部（図 1符号 42)によりロボット制御部（ 図 1符号 41)から出力する位置情報と、「停止」とする速度情報と、「作業方向」とする 方向情報とに基づいて行われる。
[0044] 図 11 (a)および図 11 (b)は本発明の典型的実施例に係るロボット高速移動時の監 視エリア説明図である。図 11 (a)はロボット 20の高速移動直前の監視エリア 53を示し 、監視エリア 53はロボットの作業エリア 61に従って検知面 S1, S3を戻り方向 Yに拡 張して設定し、検知部（図 1符号 43)によって監視エリア 53内に障害物がないことを 確認した後、高速移動を実施する。なお、この監視エリア 53の制御は、監視エリア制 御部（図 1符号 42)によりロボット制御部（図 1符号 41)力も出力する位置情報と、「停 止」とする速度情報と、「戻り方向」とする方向情報とに基づいて行われる。
[0045] 図 11 (b)はロボット 20の高速移動中の監視エリア 53を示し、ロボット 20が戻り方向 Yへ高速移動する。このとき監視エリア 53はロボットの作業エリア 61に従って検知面 S1, S3を縮小して設定する。なお、この監視エリア 53の制御は、監視エリア制御部（ 図 1符号 42)によりロボット制御部（図 1符号 41)力も出力する位置情報と、「高速移 動」とする速度情報と、「戻り方向」とする方向情報とに基づいて行われる。
[0046] すなわち、監視エリア制御部（図 1符号 42)により、監視エリア 53をロボット 20の移 動に応じて図 10 (a)、図 10 (b)、図 11 (a)、図 11 (b)のように変更することを特徴とす る。この構成により、装置の動作に応じた監視エリアを設定することで、作業ステーシ ヨンエリアを有効活用することができる。
[0047] 好ましくは、移動速度に応じて装置前方の監視エリア 53を拡張 (図 11 (a)参照) Z 縮小（図 11 (b)参照)する制御を実施する。装置の高速移動時に監視エリアを前方 に拡張することで、作業者の安全を確保し、生産性の向上を図ることができる。
[0048] 尚、本実施例においては、監視エリアはロボットの移動方向や移動速度に応じて変 更したが、ロボットが特定の場所に停止して作業を行う場合でも、このロボットの動作 に応じて監視エリアを変更することは好ましいことである。
[0049] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。
[0050] 本出願は、 2005年 5月 24日出願の日本特許出願 (特願 2005— 151299)に基づくも のであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
産業上の利用可能性
[0051] 本発明は、ロボットなどの装置と作業者とが共存する作業ステーションに好適である

Claims

請求の範囲
[1] 作業者が乗り、かつ、ワークを搬送する、台車と、
前記台車に同期して移動し、前記ワークに作業を行う装置と、
前記装置の周囲に障害物の有無を監視する監視エリアを設定し、前記監視エリア を前記装置の移動方向及び移動速度に応じて変更する監視エリア制御部と、 を備えた、作業ステーション。
[2] 前記監視エリア制御部は、移動速度に応じて装置前方の監視エリアを拡張 Z収縮 する、請求項 1記載の作業ステーション。
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