具有機器人和機床的動作限制功能的加工系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種具有機器人和機床的動作限制功能的加工系統，當檢測到在系統內的危險區域存在作業者時，由控制機器人的機器人控制裝置決定機床的動作限制，并將該主旨向控制機床的數值控制裝置進行通知。數值控制裝置根據該通知的動作限制來限制機床的動作。
【專利說明】
具有機器人和機床的動作限制功能的加工系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種加工系統，尤其是涉及一種在由包含機床和機器人的要素所構成的加工系統中可高效地確保作業者的安全的加工系統。
【背景技術】
[0002]在包含作為構成要素的機器人和機床的加工系統中，以往為了確立生產率高的加工系統，以作業者不進入系統內為前提，加快機器人的動作速度、機床的門開關速度和軸進給速度。但是近年來，正在開發無需停止機器人，作業者能夠進行托盤更換和工件補充等作業的“不需要安全欄的機器人”。
[0003]這些機器人使用傳感器，根據作業者和機器人的距離對動作進行限制。在將這些機器人應用于機器人系統的情況下，作業者還可訪問相同加工系統內的機床，因此例如像日本特開2003-107170號公報和日本特開2002-054791號公報所示那樣，需要新追加機床的動作限制用傳感器。
[0004]另外，日本特開2007-283450號公報公開了使用傳感器和安全控制器可隨時變更機器人的運轉范圍和作業者的禁止侵入區域，在機器人和作業者接近的環境中也可進行安全高效的作業的技術。并且，日本特開2006-043862號公報公開了對機器人安裝接收器，對作業者安裝發送器，根據其信息檢測作業者相對于機器人的位置，通過設定作業者的動作區域來限制機器人的動作范圍的技術。
[0005]但是，為了導入上述專利文獻公開的技術，為確保作業者的安全，必須對每個機器人和每個機床設置用于動作限制用傳感器的傳感器，因此會有成本方面的問題。另一方面，重視成本而不設置傳感器，與以往一樣，在重視效率從而提升機床的動作速度的情況下，當作業者進行托盤更換或補充工件等作業時或誤進入機床附近時，在門的開關、工作臺或立柱或主軸高速動作的情況下，存在切肩或沒有充分固定的工件等被拋出機床外等危及作業者的可能。反之，在為了確保作業者的安全對機床的動作施加了限制的情況下，由于在作業者不在的情況下也對動作施加限制，因此效率差。
【發明內容】
[0006]因此，本發明的目的在于提供一種在由包含機床和機器人的要素構成的加工系統中，無需對機床新追加傳感器以及配線，可高效地確保作業者的安全的加工系統。
[0007]本發明的第一方式的加工系統具有通過數值控制裝置控制的機床、通過機器人控制裝置控制的進行作業的機器人，并且具備作業者檢測裝置，其檢測在所述加工系統內的危及作業者的區域中是否存在作業者。并且，所述機器人控制裝置具有:動作決定部，其根據所述作業者檢測裝置的檢測結果決定所述機床的動作限制；以及通知部，其將所述動作決定部決定的動作限制通知給所述數值控制裝置。另一方面，所述數值控制裝置被構成為按照所述通知的動作限制對所述機床的動作進行限制。
[0008]可使所述動作決定部具有作業者位置計算部，其根據所述作業者檢測裝置的檢測結果，計算所述機床和所述作業者之間的距離，所述動作決定部根據所述作業者位置計算部的作業者位置計算結果來決定所述機床的動作限制。
[0009]本發明的第二方式的加工系統具有通過數值控制裝置控制的機床、通過機器人控制裝置控制的進行作業的機器人，并且具備作業者檢測裝置，其檢測在所述加工系統內的危及作業者的區域中是否存在作業者。并且，所述數值控制裝置具有:動作決定部，其根據所述作業者檢測裝置的檢測結果決定所述機器人的動作限制；以及通知部，其將所述動作決定部決定的動作限制通知給所述機器人控制裝置。另一方面，所述機器人控制裝置被構成為按照所述通知的動作限制對所述機器人的動作進行限制。
[0010]可使所述動作決定部具有作業者位置計算裝置，其根據所述作業者檢測裝置的檢測結果，計算所述機器人和所述作業者之間的距離，所述動作決定部根據所述作業者位置計算裝置的作業者位置計算結果來決定所述機器人的動作限制。
[0011]可使所述動作決定部具有至少兩個動作限制等級，并且具有存儲與所述動作限制等級對應的動作限制的內容以及設定的存儲器，通過選擇所述動作限制等級，設定所述存儲器中存儲的動作限制。
[0012]根據本發明，可提供一種在由包含機床和機器人的要素構成的加工系統中，無需對機床新追加傳感器以及配線，可高效地確保作業者的安全的加工系統。
【附圖說明】
[0013]通過參照附圖對以下的實施例進行說明，本發明的上述以及其他的目的和特征會變得明確。在這些附圖中:
[0014]圖1是本發明一實施方式的加工系統的主要部位框圖。
[0015]圖2是表示在圖1所示的加工系統上執行的處理的流程的流程圖。
[0016]圖3表示在機器人上設置用于檢測有無作業者的兩個傳感器，根據各個傳感器的作業者檢測狀況來變更動作限制等級的加工系統的一個例子。
[0017]圖4是表示在圖3的加工系統中根據多個傳感器的測定結果，由機器人控制器決定動作限制等級的算法(圖2的步驟SA02中的處理)的流程圖。
[0018]圖5表示了根據傳感器檢測到的作業者的位置，變更機床的動作限制等級的加工系統的一個例子，傳感器輸出從機器人觀察的作業者的位置。
[0019]圖6是表示在圖5的加工系統中根據傳感器的測定結果，由機器人控制器決定機床的動作限制等級的算法(圖2的步驟SA02中的處理)的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]在本發明中，在由包含機床和機器人的要素所構成的加工系統中，無需對機床新追加傳感器以及配線，當機床和作業者的距離近時，對機床的門開關速度、門打開時的工作臺進給速度和主軸旋轉速度施加限制來確保作業者的安全，另一方面，在機床和作業者的距離足夠遠時，使門打開時的工作臺進給速度以及主軸旋轉速度的限制無效，通過使工作臺進給和主軸旋轉的加減速與門的開關相重疊等方法來加速機床的動作。
[0021]具體來說，根據安全對策用傳感器針對機器人的檢測結果，計算作業者和機床之間的距離，根據該計算出的作業者的位置來決定門開關速度、各軸進給速度以及主軸旋轉速度。然后，根據該決定的設定內容來設定機床的動作速度。
[0022]因為使用原本針對機器人的安全對策用傳感器，因此不需要追加針對機床的傳感器以及配線，通過一邊監視作業者的位置一邊一同變更機器人和機床的動作速度，能夠實現可高效地確保作業者安全的加工系統。
[0023]使用圖1來說明本發明的一個實施方式的加工系統的概要。
[0024]如圖1所示，本實施方式的加工系統I由機器人10和機床20構成，并且，對機器人10連接了機器人控制器30，對機床20連接了數值控制裝置40。
[0025]作業者檢測裝置50具備針對機器人10的安全對策用的測定作業者的位置的傳感器(未圖示)，根據該傳感器輸出的測定結果檢測作業區域內的作業者位置，并將檢測結果輸出到機器人控制器30。然后，機器人控制器30使用從作業者檢測裝置50輸出的檢測結果來進行機器人10的動作限制。
[0026]圖2的流程圖表示本實施方式的加工系統I的整個動作的流程。
[0027]本實施方式中，針對機床20設定最少兩個動作限制等級L，并將與各個動作限制等級對應的動作限制(門開關時最大速度限制、門打開時最大工作臺進給速度限制、最大主軸旋轉速度限制、通過警告音和警告燈進行的通報等)登記在機床20中。將各動作限制等級表現為L^Ls、...，設為腳標的數字越大限制就越強。另外，準備了在減弱動作限制等級時使用的計數器N和在減弱動作限制的判斷時使用的閾值X。另外，L’是存儲了當前針對機床20設定的動作限制等級的機器人控制器30內的內部變量。另外，按照每個預定時間周期性地執行圖2的處理。
[0028][步驟SA01]作業者檢測裝置50根據針對機器人10的安全對策用傳感器的測定結果檢測作業者的位置，并將該檢測結果輸出給機器人控制器30。
[0029][步驟SA02]機器人控制器30根據在步驟SAOl檢測出的作業者的位置，按照一定的算法(后述)決定動作限制等級L。
[0030][步驟SA03]機器人控制器30判定當前對機床20設定的動作限制等級L’與在步驟SA02決定的動作限制等級L是否一致。在動作限制等級L ’與動作限制等級L不一致時向步驟SA04前進，在一致時向步驟SA07前進。
[0031][步驟SA04]機器人控制器30比較當前對機床20設定的動作限制等級L’與在步驟SA02決定的動作限制等級L的強度。當動作限制等級L’弱于動作限制等級L(L’ <L)時向步驟SA08前進，當動作限制等級L’不弱于動作限制等級L時向步驟SA05前進。
[0032][步驟SA05]機器人控制器30使計數器N增加1(N—N+1)。在該步驟中，由于在步驟SA02決定的動作限制等級L比當前對機床20設定的動作限制等級L’弱，因為會成為向危險方向的變更所以不立即發送動作限制等級。
[0033][步驟SA06]機器人控制器30比較計數器N和預先設定的確認周期的閾值X。當計數器N比閾值X大時向步驟SA08前進，在不大時結束本周期的本處理。
[0034][步驟SA07]機器人控制器30清除計數器N后結束本周期的本處理。
[0035][步驟SA08]機器人控制器30清除計數器N。
[0036][步驟SA09]機器人控制器30將對機床20設定的動作限制等級L更新為L’(L’—L)。
[0037][步驟SA10]機器人控制器30將在步驟SA09更新后的動作限制等級L’發送給機床
20 ο
[0038][步驟SA11]機床20接收更新后的動作限制等級L’。
[0039][步驟SA12]機床20根據接收到的動作限制等級L’將預先被分配的動作限制的設定反映在加工動作和周圍設備等的動作中。
[0040]另外，在上述的處理流程中，作為動作限制，預先在機床20中設定了動作限制等級，并針對各個動作限制等級分配了機床20的動作限制，當機器人控制器30接收到決定的動作限制等級時，將對該接收到的動作限制等級分配的動作限制的設定反映在加工動作和周圍設備等的動作中，但也可以不設定動作限制等級，采用在機器人10—側直接決定機床20的動作限制，并進行發送的方法。
[0041]圖3表示了作為作業者檢測裝置50在機器人10中設置了兩個區域傳感器等檢測有沒有作業者的傳感器51、52，根據各個傳感器51、52的作業者的檢測狀況變更動作限制等級的加工系統的一個例子。
[0042]機器人10具備第一傳感器51和第二傳感器52，預先進行設定以便在作業者進入第一傳感器51側的區域時將動作限制等級決定為U，在作業者進入第二傳感器52側的區域時將動作限制等級決定為L2,在第一傳感器51和第二傳感器52都沒有檢測到時將動作限制等級決定為L3。
[0043]圖4是表示在如圖3那樣構成的加工系統中，根據第一傳感器51和第二傳感器52的測定結果，機器人控制器30決定動作限制等級的算法(圖2的步驟SA02中的處理)的流程圖。
[0044][步驟SB01]第一傳感器51判定是否檢測到作業者。當檢測到作業者時向步驟SB02前進，在沒有檢測到時向步驟SB03前進。
[0045][步驟SB02]將動作限制等級L決定為U。
[0046][步驟SB03]判定第二傳感器52是否檢測到作業者。當檢測到作業者時向步驟SB04前進，在沒有檢測到時向步驟SB05前進。
[0047][步驟SB04]將動作限制等級L決定為L2。
[0048][步驟SB05]將動作限制等級L決定為L3。
[0049]另外，在圖3和圖4的例子中使用了兩個傳感器，只要使用I個以上的傳感器，可以為任意的傳感器的數量。另外，也可以設置多個不同種類的檢測方法的傳感器，通過這些傳感器的組合來決定動作限制等級。
[0050]圖5表示作為作業者檢測裝置50在機器人10中設置用于輸出從機器人觀察的作業者的位置的傳感器(未圖示)，根據該傳感器檢測出的作業者的位置來變更機床20的動作限制等級的加工系統的一個例子。
[0051]在本實施例中，機器人控制器30(未圖示)使用從作業者檢測裝置50輸出的檢測結果來計算機器人10和作業者之間的距離，并根據該計算出的距離進行機器人10的動作限制。
[0052]另外，在機器人控制器30的存儲器中預先登記了機器人10和機床20的距離和配置，根據該登記的距離和配置計算機床20和作業者之間的距離。
[0053]在機器人控制器30的存儲器中，預先進行了設定，從而在作業者在機床20的1丄范圍內時將動作限制等級決定為U，在作業者在機床20的I2范圍內時將動作限制等級決定為L2，在更遠地離開機床時將動作限制等級決定為L3，通過與計算出的機床20和作業者之間的距離進行比較來決定機床20的動作限制等級。
[0054]圖6是表示在如圖5那樣構成的加工系統中，根據傳感器的測定結果，機器人控制器30決定機床20的動作限制等級的算法(圖2的步驟SA02中的處理)的流程圖。
[0055][步驟SC01]通過機器人10具備的傳感器檢測作業者的位置，并根據該檢測出的作業者位置和存儲在存儲器中的機床20的位置來計算作業者和機床20之間的距離。
[0056][步驟SC02]判定在步驟SCOl計算出的距離是否小于I1。當小于1!時向步驟SC03前進，當不小于時向SC04前進。
[0057][步驟SC03]將動作限制等級L決定為U。
[0058][步驟SC04]判定在步驟SCOl中計算出的距離是否小于12。當小于I2時向步驟SC05前進，當不小于時向SC06前進。
[0059][步驟SC05]將動作限制等級L決定為L2。
[0060][步驟SC06]將動作限制等級L決定為L3。
[0061]另外，圖5和圖6的例子中將動作限制等級設為三個，只要為兩個以上可以是任意數量的動作限制等級。
[0062]以上，對本發明的實施方式進行了說明，但是本發明并不限于上述實施方式的例子，通過施加適當的變更能夠以各種各樣的方式進行實施。
[0063]例如，在上述的實施方式中構成為使用了針對機器人10的安全對策用傳感器的檢測結果，由機器人控制器30決定機床20的動作限制等級，但相反，也可構成為使用針對機床20的安全對策用傳感器的檢測結果，由數值控制裝置40決定機器人10的動作限制等級，此時，交換上述說明中的機器人10側和機床20側的作用即可。
【主權項】
1.一種加工系統，其具有通過數值控制裝置控制的機床、通過機器人控制裝置控制的進行作業的機器人，其特征在于， 具備作業者檢測裝置，其檢測在所述加工系統內的危及作業者的區域中是否存在作業者， 所述機器人控制裝置具有: 動作決定部，其根據所述作業者檢測裝置的檢測結果決定所述機床的動作限制；以及 通知部，其將所述動作決定部決定的動作限制通知給所述數值控制裝置， 所述數值控制裝置被構成為按照所述通知的動作限制對所述機床的動作進行限制。2.根據權利要求1所述的加工系統，其特征在于， 所述動作決定部具有作業者位置計算部，其根據所述作業者檢測裝置的檢測結果，計算所述機床和所述作業者之間的距離， 所述動作決定部根據所述作業者位置計算部的作業者位置計算結果來決定所述機床的動作限制。3.—種加工系統，其具有通過數值控制裝置控制的機床、通過機器人控制裝置控制的進行作業的機器人，其特征在于， 具備作業者檢測裝置，其檢測在所述加工系統內的危及作業者的區域中是否存在作業者， 所述數值控制裝置具有: 動作決定部，其根據所述作業者檢測裝置的檢測結果決定所述機器人的動作限制；以及 通知部，其將所述動作決定部決定的動作限制通知給所述機器人控制裝置， 所述機器人控制裝置被構成為按照所述通知的動作限制對所述機器人的動作進行限制。4.根據權利要求3所述的加工系統，其特征在于， 所述動作決定部具有作業者位置計算裝置，其根據所述作業者檢測裝置的檢測結果，計算所述機器人和所述作業者之間的距離， 所述動作決定部根據所述作業者位置計算裝置的作業者位置計算結果來決定所述機器人的動作限制。5.根據權利要求1至4中的任意一項所述的加工系統，其特征在于， 所述動作決定部具有至少兩個動作限制等級，并且具有存儲與所述動作限制等級對應的動作限制的內容以及設定的存儲器，通過選擇所述動作限制等級，設定所述存儲器中存儲的動作限制。
【文檔編號】B23Q11/00GK105834822SQ201610073601
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月2日
【發明人】遠藤高弘
【申請人】發那科株式會社