專利名稱：工作站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人等裝置和工作者共存的工作站的安全系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以往，在機(jī)器人等裝置和工作者共存的工作站中，在裝置的周圍包圍 安全柵，裝置運(yùn)行中，工作者不向安全柵內(nèi)進(jìn)入。安全柵是固定的，大幅 度包圍裝置的可動(dòng)范圍，加上工作者的工作區(qū)的工作站區(qū)必然增大，引起 工作場的占地面積的增大。
專利第3419313號公報(bào)提出為了謀求工作站區(qū)的有效利用，代替安全 柵的安全系統(tǒng)。
圖12是專利第3419313號公報(bào)的安全系統(tǒng)的說明圖，機(jī)器人101按 照移動(dòng)路線102移動(dòng)，對設(shè)備103進(jìn)行工作，在機(jī)器人101的周圍設(shè)定檢 測范圍Al ，如果工作者M(jìn)接觸該檢測范圍Al ，就停止機(jī)器人101的動(dòng)作。
檢測范圍Al與機(jī)器人101—起移動(dòng)，與固定的安全柵相比，更能有 效利用工作站區(qū)。如果考慮工作者M(jìn)的安全，檢測范圍A1越大越好?？?是，如果增大檢測范圍Al，工作站區(qū)必然增大，招致機(jī)器人101的移動(dòng) 距離延長等生產(chǎn)率的下降。
因此，要求在提高生產(chǎn)率時(shí)，不擴(kuò)大工作站區(qū)，就能確保工作者安全 的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)施例提供不擴(kuò)大工作站區(qū)，能確保工作 者的安全的安全系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)施例，在通過乘坐臺(tái)車的工作者和 與臺(tái)車同步移動(dòng)的機(jī)器人等裝置，對用臺(tái)車輸送的工件進(jìn)行加工、測定、
零件安裝等工作的工作站中，在裝置的周圍設(shè)定監(jiān)視有無障礙物的監(jiān)視 區(qū)，設(shè)置確保安全的安全系統(tǒng)，安全系統(tǒng)具有根據(jù)裝置的移動(dòng)方向和移動(dòng) 速度變更監(jiān)視區(qū)的監(jiān)視區(qū)控制部。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)施例，監(jiān)視區(qū)控制部可實(shí)施 根據(jù)移動(dòng)速度擴(kuò)張/收縮裝置前方的監(jiān)視區(qū)的控制。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)施例，監(jiān)視區(qū)控制部能夠設(shè)定與裝 置的動(dòng)作對應(yīng)的監(jiān)視區(qū)。
在以往，監(jiān)視區(qū)的大小一定時(shí)，并且裝置的移動(dòng)速度是高速或低速時(shí)， 監(jiān)視區(qū)在安全上設(shè)定在高速側(cè)。結(jié)果，包含監(jiān)視區(qū)的工作站區(qū)擴(kuò)大。
而在本發(fā)明中，在裝置高速移動(dòng)時(shí)擴(kuò)張監(jiān)視區(qū)，在低速移動(dòng)時(shí)使監(jiān)視 區(qū)收縮，所以工作站區(qū)不會(huì)不必要地?cái)U(kuò)大。即，根據(jù)本發(fā)明，即使不擴(kuò)大 工作站區(qū)，也能確保工作者的安全。
此外，監(jiān)視區(qū)控制部實(shí)施根據(jù)移動(dòng)速度擴(kuò)張/收縮裝置前方的監(jiān)視區(qū)的 控制時(shí)，在裝置的高速移動(dòng)時(shí)，能夠向前方擴(kuò)張監(jiān)視區(qū)，能確保工作者的 安全。
從實(shí)施例的記載和附帶的權(quán)利要求書，可明確其他特征和效果。


圖1是本發(fā)明典型的實(shí)施例的工作站的安全系統(tǒng)的俯視圖。
圖2是圖1的2向視圖。
圖3 (a)表示激光掃描傳感器的檢測原理。
圖3 (b)是掃描的說明圖。
圖3 (c)表示多邊形形狀的檢測面。
圖4是第一傳感器和第二傳感器的檢測面的說明圖。
圖5是第三傳感器的檢測面的說明圖。
圖6是第四傳感器的檢測面的說明圖。
圖7 (a)是機(jī)器人的通常移動(dòng)時(shí)(工作時(shí))的第五傳感器和第八傳感 器的檢測面的說明圖。
圖7 (b)是機(jī)器人的高速移動(dòng)時(shí)(返回時(shí))的第五傳感器和第八傳感 器的檢測面的說明圖。
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圖8 (a)是機(jī)器人的通常移動(dòng)時(shí)(工作時(shí))的第六傳感器和第七傳感 器的檢測面的說明圖。
圖8 (b)是機(jī)器人的高速移動(dòng)時(shí)(返回時(shí))的第六傳感器和第七傳感 器的檢測面的說明圖。
圖9 (a)表示防御區(qū)。
圖9 (b)表示警告區(qū)。
圖9 (c)表示合成防御區(qū)和警告區(qū)的監(jiān)視區(qū)。 圖10 (a)是機(jī)器人通常移動(dòng)時(shí)的工作開始前的監(jiān)視區(qū)說明圖。 圖10 (b)是機(jī)器人通常移動(dòng)時(shí)的工作結(jié)束時(shí)的工作開始前的監(jiān)視區(qū) 說明圖。
圖ll (a)是機(jī)器人即將高速移動(dòng)之前的監(jiān)視區(qū)說明圖。 圖11 (b)是機(jī)器人高速移動(dòng)中的監(jiān)視區(qū)說明圖。 圖12是以往的安全系統(tǒng)的說明圖。 符號的說明。
IO—工作站的安全系統(tǒng)；ll一工件；13—輸送機(jī)；20—機(jī)器人；42— 監(jiān)視區(qū)控制部；53—監(jiān)視區(qū)；Ml—輸送側(cè)工作者；M2—接收側(cè)工作者。
具體實(shí)施例方式
以下，按照附圖，說明本發(fā)明的典型的實(shí)施例。再有，附圖是沿符號 的方向觀察的圖。
圖1是本發(fā)明典型的實(shí)施例的工作站的安全系統(tǒng)的俯視圖。工作站10 由載置工件11的托盤12、輸送該托盤12的輸送機(jī)13 (臺(tái)車13)、設(shè)置在 工作站10的地板上的軌道架臺(tái)14、設(shè)置在該軌道架臺(tái)14上的軌道15、 在該軌道15上與輸送機(jī)13同步移動(dòng)的機(jī)器人20 (裝置20)構(gòu)成。該機(jī) 器人20具有機(jī)械手21、 21、脈沖編碼器22、機(jī)器人支柱23。再有，24 是零件輸送器，25、 26是柵，27、 28是傳感器支柱。
此外，在設(shè)置在機(jī)器人20上的架臺(tái)部29的圖左右端設(shè)置第一傳感器 31、第二傳感器32。而且，圖中33是第三傳感器，34是第四傳感器，35 是第五傳感器，36是第六傳感器，37是第七傳感器，38是第八傳感器， 41是機(jī)器人控制部，42是監(jiān)視區(qū)控制部，43是檢測部，44是警報(bào)發(fā)出部，
Ml是輸送側(cè)工作者，M2是接收側(cè)工作者。
機(jī)器人控制部41伴隨著機(jī)器人20的操作，輸出該機(jī)器人20的位置 信息、速度信息、方向信息的信號。作為位置信息輸出從設(shè)置在機(jī)器人20 上的脈沖編碼器22取得的機(jī)器人20的位置，作為速度信息按照機(jī)器人20 的移動(dòng)速度，輸出通常移動(dòng)(工作時(shí))/停止(工作結(jié)束時(shí))/高速移動(dòng)(返 回時(shí))狀態(tài)中的任意一個(gè)，作為方向信息按照機(jī)器人20的移動(dòng)方向，輸 出工作方向/返回方向中的任意一方。再有，將機(jī)器人20向工件11的輸送 方向移動(dòng)的方向作為工作方向，將與該工作方向相反的方向作為返回方向 (以下，同樣)。
監(jiān)視區(qū)控制部42根據(jù)位置信息、速度信息、方向信息的信號輸入， 進(jìn)行監(jiān)視區(qū)(圖9 (a) ~圖9 (c)符號53，后面描述細(xì)節(jié))的控制。檢測 部43通過在由第一傳感器31 第八傳感器38構(gòu)成的監(jiān)視區(qū)(圖9 (a) 圖9 (c)符號53)內(nèi)檢測障礙物，輸出檢測信號。
警報(bào)發(fā)出部44接收檢測信號的輸入，判別是否為防御區(qū)(圖9 (a) 圖9 (c)符號51)或警告區(qū)(圖9 (a) 圖9 (c)符號52)的輸入，進(jìn) 行警告動(dòng)作。例如，在通常移動(dòng)時(shí)，如果有基于防御區(qū)51的檢測信號的 輸入，就用警告音或警告光催促工作者M(jìn)l、 M2注意，并且停止機(jī)器人 20和輸送機(jī)13的動(dòng)作，如果有基于警告區(qū)52的檢測信號的輸入，就用警 告音或警告光催促工作者M(jìn)1、 M2注意。
此外，在高速移動(dòng)時(shí)，如果有基于由防御區(qū)(圖9 (a) 圖9 (c)符 號51)和警告區(qū)(圖9 (a) ~圖9 (c)符號52)構(gòu)成的監(jiān)視區(qū)(圖9 (a) ~圖9 (c)符號53)的檢測信號的輸入，就用警告音或警告光催促工作者 Ml、 M2注意，并且停止機(jī)器人20和輸送機(jī)13的動(dòng)作。
圖2是圖1的2向視圖。在架臺(tái)部29上立起L字狀的機(jī)器人支柱23， 在該機(jī)器人支柱23上設(shè)置第八傳感器38，該第八傳感器38表示設(shè)定多邊 形形狀的檢測面S8。此外，在傳感器支柱27的頂部設(shè)置第三傳感器33， 該第三傳感器33的檢測面為S3，在傳感器支柱28的頂部設(shè)置第四傳感器 34，該第四傳感器34的檢測面為S4。檢測面S3、 S4、 S8的細(xì)節(jié)后面描 述。
下面，說明以上所述的安全系統(tǒng)的作用。圖3 (a) (c)是本發(fā)明的
激光掃描傳感器的檢測范圍的說明圖。圖3 (a)表示激光掃描傳感器46 的檢測原理。激光掃描傳感器46從投光器47照射激光光線L，由障礙物 反射，用受光器48將該反射的激光光線L受光，產(chǎn)生電動(dòng)勢，根據(jù)該電 動(dòng)勢的有無來檢測物體。從激光掃描傳感器46隔開距離Dl的障礙物的檢 測時(shí)間為T1，隔開距離D2的障礙物的檢測時(shí)間為T2，如果距離DKD2， 則檢測時(shí)間TKT2。再有，檢測時(shí)間為從投光器47照射激光光線L后， 直到用受光器48將由障礙物反射的激光光線L受光的時(shí)間。
在時(shí)間T1和時(shí)間T2之間設(shè)定閾值(閾時(shí)間)，設(shè)定成去掉超過閾值 的時(shí)間。于是，只有閾值以內(nèi)的時(shí)間能判斷物體的有無。根據(jù)該手法，能 任意設(shè)定檢測有效距離。
圖3 (b)是掃描的說明圖。表示將投光器47電性或機(jī)械性高速地進(jìn) 行相當(dāng)于搖頭的動(dòng)作，并且照射激光光線L，以等間隔連續(xù)進(jìn)行檢測，形 成從投光器47為距離D1的放射狀的檢測面。通過掃描，用1臺(tái)激光掃描 傳感器46能進(jìn)行作為面的檢測。圖3 (c)表示在形成放射狀的檢測面的 過程中，高速地進(jìn)行搖頭動(dòng)作的同時(shí)，將檢測距離如D3、 D4、 D5那樣伸 縮設(shè)定，形成多邊形形狀的檢測面SO。
如此，激光掃描傳感器46能應(yīng)用于圖1的第一傳感器31 第八傳感器 38，如果工作者M(jìn)1、 M2或機(jī)械手21、 21等障礙物侵入檢測面S0，就能 檢測障礙物。
圖4是本發(fā)明的典型的實(shí)施例的第一傳感器和第二傳感器的檢測面的 說明圖。通過在機(jī)器人20上設(shè)置的第一傳感器31，設(shè)定檢測面S1，通過 第二傳感器32，設(shè)定檢測面S2。再有，檢測面S1、 S2設(shè)定為檢測工作者 Ml、 M2向圖1的機(jī)器人20附近的侵入。
圖5是本發(fā)明的典型的實(shí)施例的第三傳感器的檢測面的說明圖。通過 第三傳感器33，設(shè)定檢測面S3。再有，檢測面S3設(shè)定為檢測從圖1的柵 25的外側(cè)接近機(jī)器人20進(jìn)行工作的工件11附近的其他工作者和工作者 Ml、 M2的侵入。
圖6是本發(fā)明的典型的實(shí)施例的第四傳感器的檢測面的說明圖。通過 第四傳感器34，設(shè)定檢測面S4。再有，以檢測從圖1的柵26的外側(cè)接近 機(jī)器人20附近的其他工作者和工作者M(jìn)1、 M2的侵入的方式，固定檢測
范圍設(shè)定檢測面S4。
圖7 (a)和圖7 (b)是本發(fā)明的第五傳感器和第八傳感器的檢測面 的說明圖。圖7 (a)是機(jī)器人20的通常移動(dòng)時(shí)(工作時(shí))的檢測面的說 明圖，表示通過在機(jī)器人支柱23上設(shè)置的第五傳感器35設(shè)定檢測面S5， 由第八傳感器38設(shè)定檢測面S8。再有，與零件輸送器(圖2符號24)不 干涉地分別設(shè)置缺口部S5a、 S8a，設(shè)定檢測面S5、 S8。
圖7 (b)是機(jī)器人20的高速移動(dòng)時(shí)(返回時(shí))的檢測面的說明圖， 在高速移動(dòng)時(shí)與工件(圖2符號11)不干涉地設(shè)定在圖7 (a)所示的檢 測面S5、 S8上分別設(shè)置缺口部S5b、 S8b的檢測面S5A、 S8A。
圖8 (a)和圖8 (b)是本發(fā)明的典型的實(shí)施例的第六傳感器和第七 傳感器的檢測面的說明圖。圖8 (a)是機(jī)器人20的通常移動(dòng)時(shí)(工作時(shí)) 的檢測面的說明圖，表示通過在機(jī)器人支柱23上設(shè)置的第六傳感器36設(shè) 定檢測面S6，由第七傳感器37設(shè)定檢測面S7。再有，與零件輸送器(圖 2符號24)不干涉地分別設(shè)置缺口部S6a、 S7a，設(shè)定檢測面S6、 S7。
圖8 (b)是機(jī)器人20的高速移動(dòng)時(shí)(返回時(shí))的檢測面的說明圖， 表示在高速移動(dòng)時(shí)與工件(圖2符號11)不干涉地設(shè)定在圖8 (a)所示 的檢測面S6、 S7上分別設(shè)置缺口部S6b、 S7b的檢測面S6A、 S7A。
圖9 (a) ~圖9 (c)是本發(fā)明的典型的實(shí)施例的監(jiān)視區(qū)的基本結(jié)構(gòu)圖。 再有，在本圖中，將通常移動(dòng)時(shí)作為例子進(jìn)行說明。此外，關(guān)于在圖面的 表里方向設(shè)定檢測面，為了方便，用單點(diǎn)劃線記載(以下同樣)。圖9 (a) 表示由檢測面S6、 S7構(gòu)成的防御區(qū)51。該防御區(qū)51是通過檢測工作者 (圖1符號M1、 M2)和失控時(shí)的機(jī)械手21、 21的侵入，使機(jī)器人20和 輸送機(jī)13的動(dòng)作停止的區(qū)。
圖9 (b)表示由檢測面S1 S5、 S8構(gòu)成的警告區(qū)52。該警告區(qū)52 是通過檢測工作者(圖1符號M1、 M2)的侵入，由警報(bào)發(fā)出部(圖1符 號44)產(chǎn)生警告音或警告光，催促工作者M(jìn)1、 M2注意的區(qū)。
圖9 (c)表示監(jiān)視區(qū)53，該監(jiān)視區(qū)53是合成圖9 (a)所示的防御區(qū) 51和圖9 (b)所示的警告區(qū)52的區(qū)，由檢測面S1 S8構(gòu)成。該監(jiān)視區(qū) 53是監(jiān)視工作者(圖1符號M1、 M2)或機(jī)械手21、 21等障礙物的有無 的區(qū)。
在圖1中，以通過乘坐輸送機(jī)13的工作者M(jìn)l、 M2和與輸送機(jī)13 同步移動(dòng)的機(jī)器人20等裝置，對由輸送機(jī)13輸送的工件11進(jìn)行加工、 測定、零件安裝等工作的工作站IO為對象，安全系統(tǒng)在機(jī)器人20的周圍 設(shè)定監(jiān)視工作者M(jìn)l、 M2的有無和機(jī)器人20的失控時(shí)的機(jī)械手21、 21 的動(dòng)作范圍的監(jiān)視區(qū)(圖9 (c)符號53)，確保安全。
再有，圖9 (a) ~圖9 (c)所示的監(jiān)視區(qū)53在本例子中由多個(gè)檢測 面的組合構(gòu)成，但是，也可以在機(jī)器人20的上方固定設(shè)置反射型的紅外 線傳感器，作為以該傳感器為頂點(diǎn)的圓錐狀的檢測區(qū)設(shè)定警告區(qū)52，監(jiān)視 區(qū)53的形狀是任意的。
另外，監(jiān)視區(qū)53從安全性方面出發(fā)越大越好，在工作站區(qū)的有效利 用方面越小越好。因此，可以考慮安全性和工作站區(qū)的有效利用，設(shè)定監(jiān) 視區(qū)53。
圖10 (a)和圖10 (b)是本發(fā)明的典型實(shí)施例的機(jī)器人通常移動(dòng)時(shí) 的監(jiān)視區(qū)說明圖。圖10 (a)表示機(jī)器人20的工作開始時(shí)的監(jiān)視區(qū)53。 該監(jiān)視區(qū)53按照機(jī)器人的工作區(qū)61設(shè)定，由檢測面S4 S8、相對于工作 方向X為寬度W的檢測面S1 S3構(gòu)成。此外，機(jī)器人20在工作方向X 移動(dòng)時(shí)，通過使檢測面S3跟蹤機(jī)器人20的位置，始終在機(jī)器人20的附 近設(shè)定具有寬度W的檢測面S1 S3的監(jiān)視區(qū)53。
再有，由監(jiān)視區(qū)控制部(圖1符號42)，根據(jù)從機(jī)器人控制部(圖1 符號41)輸出的位置信息、作為"通常移動(dòng)"的速度信息、作為"工作方 向"的方向信息，進(jìn)行該監(jiān)視區(qū)53的控制。
圖10 (b)表示機(jī)器人20的工作結(jié)束時(shí)的監(jiān)視區(qū)53，在設(shè)定具有寬 度W的檢測面S1 S3的監(jiān)視區(qū)53的狀態(tài)下，停止機(jī)器人20的移動(dòng)，將 圖10 (a)所示的檢測面S5 S8分別切換設(shè)定為檢測面S5A S8A。再有， 由監(jiān)視區(qū)控制部(圖1符號42)，根據(jù)從機(jī)器人控制部(圖1符號41)輸 出的位置信息、作為"停止"的速度信息、作為"工作方向"的方向信息， 進(jìn)行該監(jiān)視區(qū)53的控制。
圖11 (a)和圖11 (b)是本發(fā)明的典型的實(shí)施例的機(jī)器人高速移動(dòng) 時(shí)的監(jiān)視區(qū)說明圖。圖11 (a)表示機(jī)器人20的即將高速移動(dòng)之前的監(jiān)視 區(qū)53，監(jiān)視區(qū)53按照機(jī)器人的工作區(qū)61，將檢測面S1、 S3在返回方向Y擴(kuò)張?jiān)O(shè)定，由檢測部(圖1符號43)確認(rèn)在監(jiān)視區(qū)53內(nèi)沒有障礙物后， 實(shí)施高速移動(dòng)。再有，由監(jiān)視區(qū)控制部(圖1符號42)，根據(jù)從機(jī)器人控 制部(圖1符號41)輸出的位置信息、作為"停止"的速度信息、作為"返 回方向"的方向信息，進(jìn)行該監(jiān)視區(qū)53的控制。
圖11 (b)表示機(jī)器人20的高速移動(dòng)中的監(jiān)視區(qū)53，機(jī)器人20向返 回方向Y高速移動(dòng)。這時(shí)，監(jiān)視區(qū)53按照機(jī)器人的工作區(qū)61，縮小設(shè)定 檢測面S1、 S3。再有，由監(jiān)視區(qū)控制部(圖1符號42)，根據(jù)從機(jī)器人控 制部(圖1符號41)輸出的位置信息、作為"高速移動(dòng)"的速度信息、作 為"返回方向"的方向信息，進(jìn)行該監(jiān)視區(qū)53的控制。
艮口，特征在于，通過監(jiān)視區(qū)控制部(圖1符號42)，按照機(jī)器人20 的移動(dòng)，將監(jiān)視區(qū)53如圖10 (a)、圖10 (b)、圖11 (a)、圖11 (b)那 樣變更。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過設(shè)定與裝置的動(dòng)作對應(yīng)的監(jiān)視區(qū)，能有效利用 工作站區(qū)。
優(yōu)選實(shí)施按照移動(dòng)速度擴(kuò)張(參照圖11 (a)) /縮小(參照圖11 (b)) 裝置前方的監(jiān)視區(qū)53的控制。在裝置的高速移動(dòng)時(shí)，通過向前方擴(kuò)張監(jiān) 視區(qū)，能夠確保工作者的安全，提高生產(chǎn)率。
再有，在本實(shí)施例中，監(jiān)視區(qū)按照機(jī)器人的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度變更， 但是機(jī)器人在特定的地方停止進(jìn)行工作時(shí)，優(yōu)選按照該機(jī)器人的動(dòng)作變更 監(jiān)視區(qū)。
參照詳細(xì)、特定的實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域人員而言， 知道不脫離本發(fā)明的精神和范圍，能進(jìn)行各種變更或修正。
本申請根據(jù)2005年5月24日申請的日本專利申請(特愿 2005-151299)，其內(nèi)容作為參照取入這里。
工業(yè)上的可利用性
本發(fā)明適合于機(jī)器人等裝置和工作者共存的工作站。
權(quán)利要求
1.一種工作站，包括工作者乘坐且輸送工件的臺(tái)車；與所述臺(tái)車同步移動(dòng)且對所述工件進(jìn)行工作的裝置；在所述裝置的周圍設(shè)定監(jiān)視有無障礙物的監(jiān)視區(qū)，根據(jù)所述裝置的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度變更所述監(jiān)視區(qū)的監(jiān)視區(qū)控制部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作站，其中所述監(jiān)視區(qū)控制部根據(jù)移動(dòng)速度擴(kuò)張/收縮裝置前方的監(jiān)視區(qū)。
全文摘要
在機(jī)器人的周圍，設(shè)置通過傳感器確認(rèn)不存在工作者等障礙物的監(jiān)視區(qū)，在機(jī)器人的高速移動(dòng)時(shí)，向所述高速移動(dòng)的移動(dòng)方向擴(kuò)大基于傳感器的監(jiān)視區(qū)。
文檔編號F16P3/14GK101180494SQ200680017720
公開日2008年5月14日 申請日期2006年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者坂井義治, 大竹義人, 小澤哲也, 福澤和義, 馬場大樹 申請人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社