具有机器人和机床的动作限制功能的加工系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种具有机器人和机床的动作限制功能的加工系统，当检测到在系统内的危险区域存在作业者时，由控制机器人的机器人控制装置决定机床的动作限制，并将该主旨向控制机床的数值控制装置进行通知。数值控制装置根据该通知的动作限制来限制机床的动作。
【专利说明】
具有机器人和机床的动作限制功能的加工系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种加工系统，尤其是涉及一种在由包含机床和机器人的要素所构成的加工系统中可高效地确保作业者的安全的加工系统。
【背景技术】
[0002]在包含作为构成要素的机器人和机床的加工系统中，以往为了确立生产率高的加工系统，以作业者不进入系统内为前提，加快机器人的动作速度、机床的门开关速度和轴进给速度。但是近年来，正在开发无需停止机器人，作业者能够进行托盘更换和工件补充等作业的“不需要安全栏的机器人”。
[0003]这些机器人使用传感器，根据作业者和机器人的距离对动作进行限制。在将这些机器人应用于机器人系统的情况下，作业者还可访问相同加工系统内的机床，因此例如像日本特开2003-107170号公报和日本特开2002-054791号公报所示那样，需要新追加机床的动作限制用传感器。
[0004]另外，日本特开2007-283450号公报公开了使用传感器和安全控制器可随时变更机器人的运转范围和作业者的禁止侵入区域，在机器人和作业者接近的环境中也可进行安全高效的作业的技术。并且，日本特开2006-043862号公报公开了对机器人安装接收器，对作业者安装发送器，根据其信息检测作业者相对于机器人的位置，通过设定作业者的动作区域来限制机器人的动作范围的技术。
[0005]但是，为了导入上述专利文献公开的技术，为确保作业者的安全，必须对每个机器人和每个机床设置用于动作限制用传感器的传感器，因此会有成本方面的问题。另一方面，重视成本而不设置传感器，与以往一样，在重视效率从而提升机床的动作速度的情况下，当作业者进行托盘更换或补充工件等作业时或误进入机床附近时，在门的开关、工作台或立柱或主轴高速动作的情况下，存在切肩或没有充分固定的工件等被抛出机床外等危及作业者的可能。反之，在为了确保作业者的安全对机床的动作施加了限制的情况下，由于在作业者不在的情况下也对动作施加限制，因此效率差。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的在于提供一种在由包含机床和机器人的要素构成的加工系统中，无需对机床新追加传感器以及配线，可高效地确保作业者的安全的加工系统。
[0007]本发明的第一方式的加工系统具有通过数值控制装置控制的机床、通过机器人控制装置控制的进行作业的机器人，并且具备作业者检测装置，其检测在所述加工系统内的危及作业者的区域中是否存在作业者。并且，所述机器人控制装置具有:动作决定部，其根据所述作业者检测装置的检测结果决定所述机床的动作限制；以及通知部，其将所述动作决定部决定的动作限制通知给所述数值控制装置。另一方面，所述数值控制装置被构成为按照所述通知的动作限制对所述机床的动作进行限制。
[0008]可使所述动作决定部具有作业者位置计算部，其根据所述作业者检测装置的检测结果，计算所述机床和所述作业者之间的距离，所述动作决定部根据所述作业者位置计算部的作业者位置计算结果来决定所述机床的动作限制。
[0009]本发明的第二方式的加工系统具有通过数值控制装置控制的机床、通过机器人控制装置控制的进行作业的机器人，并且具备作业者检测装置，其检测在所述加工系统内的危及作业者的区域中是否存在作业者。并且，所述数值控制装置具有:动作决定部，其根据所述作业者检测装置的检测结果决定所述机器人的动作限制；以及通知部，其将所述动作决定部决定的动作限制通知给所述机器人控制装置。另一方面，所述机器人控制装置被构成为按照所述通知的动作限制对所述机器人的动作进行限制。
[0010]可使所述动作决定部具有作业者位置计算装置，其根据所述作业者检测装置的检测结果，计算所述机器人和所述作业者之间的距离，所述动作决定部根据所述作业者位置计算装置的作业者位置计算结果来决定所述机器人的动作限制。
[0011]可使所述动作决定部具有至少两个动作限制等级，并且具有存储与所述动作限制等级对应的动作限制的内容以及设定的存储器，通过选择所述动作限制等级，设定所述存储器中存储的动作限制。
[0012]根据本发明，可提供一种在由包含机床和机器人的要素构成的加工系统中，无需对机床新追加传感器以及配线，可高效地确保作业者的安全的加工系统。
【附图说明】
[0013]通过参照附图对以下的实施例进行说明，本发明的上述以及其他的目的和特征会变得明确。在这些附图中:
[0014]图1是本发明一实施方式的加工系统的主要部位框图。
[0015]图2是表示在图1所示的加工系统上执行的处理的流程的流程图。
[0016]图3表示在机器人上设置用于检测有无作业者的两个传感器，根据各个传感器的作业者检测状况来变更动作限制等级的加工系统的一个例子。
[0017]图4是表示在图3的加工系统中根据多个传感器的测定结果，由机器人控制器决定动作限制等级的算法(图2的步骤SA02中的处理)的流程图。
[0018]图5表示了根据传感器检测到的作业者的位置，变更机床的动作限制等级的加工系统的一个例子，传感器输出从机器人观察的作业者的位置。
[0019]图6是表示在图5的加工系统中根据传感器的测定结果，由机器人控制器决定机床的动作限制等级的算法(图2的步骤SA02中的处理)的流程图。
【具体实施方式】
[0020]在本发明中，在由包含机床和机器人的要素所构成的加工系统中，无需对机床新追加传感器以及配线，当机床和作业者的距离近时，对机床的门开关速度、门打开时的工作台进给速度和主轴旋转速度施加限制来确保作业者的安全，另一方面，在机床和作业者的距离足够远时，使门打开时的工作台进给速度以及主轴旋转速度的限制无效，通过使工作台进给和主轴旋转的加减速与门的开关相重叠等方法来加速机床的动作。
[0021]具体来说，根据安全对策用传感器针对机器人的检测结果，计算作业者和机床之间的距离，根据该计算出的作业者的位置来决定门开关速度、各轴进给速度以及主轴旋转速度。然后，根据该决定的设定内容来设定机床的动作速度。
[0022]因为使用原本针对机器人的安全对策用传感器，因此不需要追加针对机床的传感器以及配线，通过一边监视作业者的位置一边一同变更机器人和机床的动作速度，能够实现可高效地确保作业者安全的加工系统。
[0023]使用图1来说明本发明的一个实施方式的加工系统的概要。
[0024]如图1所示，本实施方式的加工系统I由机器人10和机床20构成，并且，对机器人10连接了机器人控制器30，对机床20连接了数值控制装置40。
[0025]作业者检测装置50具备针对机器人10的安全对策用的测定作业者的位置的传感器(未图示)，根据该传感器输出的测定结果检测作业区域内的作业者位置，并将检测结果输出到机器人控制器30。然后，机器人控制器30使用从作业者检测装置50输出的检测结果来进行机器人10的动作限制。
[0026]图2的流程图表示本实施方式的加工系统I的整个动作的流程。
[0027]本实施方式中，针对机床20设定最少两个动作限制等级L，并将与各个动作限制等级对应的动作限制(门开关时最大速度限制、门打开时最大工作台进给速度限制、最大主轴旋转速度限制、通过警告音和警告灯进行的通报等)登记在机床20中。将各动作限制等级表现为L^Ls、...，设为脚标的数字越大限制就越强。另外，准备了在减弱动作限制等级时使用的计数器N和在减弱动作限制的判断时使用的阈值X。另外，L’是存储了当前针对机床20设定的动作限制等级的机器人控制器30内的内部变量。另外，按照每个预定时间周期性地执行图2的处理。
[0028][步骤SA01]作业者检测装置50根据针对机器人10的安全对策用传感器的测定结果检测作业者的位置，并将该检测结果输出给机器人控制器30。
[0029][步骤SA02]机器人控制器30根据在步骤SAOl检测出的作业者的位置，按照一定的算法(后述)决定动作限制等级L。
[0030][步骤SA03]机器人控制器30判定当前对机床20设定的动作限制等级L’与在步骤SA02决定的动作限制等级L是否一致。在动作限制等级L ’与动作限制等级L不一致时向步骤SA04前进，在一致时向步骤SA07前进。
[0031][步骤SA04]机器人控制器30比较当前对机床20设定的动作限制等级L’与在步骤SA02决定的动作限制等级L的强度。当动作限制等级L’弱于动作限制等级L(L’ <L)时向步骤SA08前进，当动作限制等级L’不弱于动作限制等级L时向步骤SA05前进。
[0032][步骤SA05]机器人控制器30使计数器N增加1(N—N+1)。在该步骤中，由于在步骤SA02决定的动作限制等级L比当前对机床20设定的动作限制等级L’弱，因为会成为向危险方向的变更所以不立即发送动作限制等级。
[0033][步骤SA06]机器人控制器30比较计数器N和预先设定的确认周期的阈值X。当计数器N比阈值X大时向步骤SA08前进，在不大时结束本周期的本处理。
[0034][步骤SA07]机器人控制器30清除计数器N后结束本周期的本处理。
[0035][步骤SA08]机器人控制器30清除计数器N。
[0036][步骤SA09]机器人控制器30将对机床20设定的动作限制等级L更新为L’(L’—L)。
[0037][步骤SA10]机器人控制器30将在步骤SA09更新后的动作限制等级L’发送给机床
20 ο
[0038][步骤SA11]机床20接收更新后的动作限制等级L’。
[0039][步骤SA12]机床20根据接收到的动作限制等级L’将预先被分配的动作限制的设定反映在加工动作和周围设备等的动作中。
[0040]另外，在上述的处理流程中，作为动作限制，预先在机床20中设定了动作限制等级，并针对各个动作限制等级分配了机床20的动作限制，当机器人控制器30接收到决定的动作限制等级时，将对该接收到的动作限制等级分配的动作限制的设定反映在加工动作和周围设备等的动作中，但也可以不设定动作限制等级，采用在机器人10—侧直接决定机床20的动作限制，并进行发送的方法。
[0041]图3表示了作为作业者检测装置50在机器人10中设置了两个区域传感器等检测有没有作业者的传感器51、52，根据各个传感器51、52的作业者的检测状况变更动作限制等级的加工系统的一个例子。
[0042]机器人10具备第一传感器51和第二传感器52，预先进行设定以便在作业者进入第一传感器51侧的区域时将动作限制等级决定为U，在作业者进入第二传感器52侧的区域时将动作限制等级决定为L2,在第一传感器51和第二传感器52都没有检测到时将动作限制等级决定为L3。
[0043]图4是表示在如图3那样构成的加工系统中，根据第一传感器51和第二传感器52的测定结果，机器人控制器30决定动作限制等级的算法(图2的步骤SA02中的处理)的流程图。
[0044][步骤SB01]第一传感器51判定是否检测到作业者。当检测到作业者时向步骤SB02前进，在没有检测到时向步骤SB03前进。
[0045][步骤SB02]将动作限制等级L决定为U。
[0046][步骤SB03]判定第二传感器52是否检测到作业者。当检测到作业者时向步骤SB04前进，在没有检测到时向步骤SB05前进。
[0047][步骤SB04]将动作限制等级L决定为L2。
[0048][步骤SB05]将动作限制等级L决定为L3。
[0049]另外，在图3和图4的例子中使用了两个传感器，只要使用I个以上的传感器，可以为任意的传感器的数量。另外，也可以设置多个不同种类的检测方法的传感器，通过这些传感器的组合来决定动作限制等级。
[0050]图5表示作为作业者检测装置50在机器人10中设置用于输出从机器人观察的作业者的位置的传感器(未图示)，根据该传感器检测出的作业者的位置来变更机床20的动作限制等级的加工系统的一个例子。
[0051]在本实施例中，机器人控制器30(未图示)使用从作业者检测装置50输出的检测结果来计算机器人10和作业者之间的距离，并根据该计算出的距离进行机器人10的动作限制。
[0052]另外，在机器人控制器30的存储器中预先登记了机器人10和机床20的距离和配置，根据该登记的距离和配置计算机床20和作业者之间的距离。
[0053]在机器人控制器30的存储器中，预先进行了设定，从而在作业者在机床20的1丄范围内时将动作限制等级决定为U，在作业者在机床20的I2范围内时将动作限制等级决定为L2，在更远地离开机床时将动作限制等级决定为L3，通过与计算出的机床20和作业者之间的距离进行比较来决定机床20的动作限制等级。
[0054]图6是表示在如图5那样构成的加工系统中，根据传感器的测定结果，机器人控制器30决定机床20的动作限制等级的算法(图2的步骤SA02中的处理)的流程图。
[0055][步骤SC01]通过机器人10具备的传感器检测作业者的位置，并根据该检测出的作业者位置和存储在存储器中的机床20的位置来计算作业者和机床20之间的距离。
[0056][步骤SC02]判定在步骤SCOl计算出的距离是否小于I1。当小于1!时向步骤SC03前进，当不小于时向SC04前进。
[0057][步骤SC03]将动作限制等级L决定为U。
[0058][步骤SC04]判定在步骤SCOl中计算出的距离是否小于12。当小于I2时向步骤SC05前进，当不小于时向SC06前进。
[0059][步骤SC05]将动作限制等级L决定为L2。
[0060][步骤SC06]将动作限制等级L决定为L3。
[0061]另外，图5和图6的例子中将动作限制等级设为三个，只要为两个以上可以是任意数量的动作限制等级。
[0062]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限于上述实施方式的例子，通过施加适当的变更能够以各种各样的方式进行实施。
[0063]例如，在上述的实施方式中构成为使用了针对机器人10的安全对策用传感器的检测结果，由机器人控制器30决定机床20的动作限制等级，但相反，也可构成为使用针对机床20的安全对策用传感器的检测结果，由数值控制装置40决定机器人10的动作限制等级，此时，交换上述说明中的机器人10侧和机床20侧的作用即可。
【主权项】
1.一种加工系统，其具有通过数值控制装置控制的机床、通过机器人控制装置控制的进行作业的机器人，其特征在于， 具备作业者检测装置，其检测在所述加工系统内的危及作业者的区域中是否存在作业者， 所述机器人控制装置具有: 动作决定部，其根据所述作业者检测装置的检测结果决定所述机床的动作限制；以及 通知部，其将所述动作决定部决定的动作限制通知给所述数值控制装置， 所述数值控制装置被构成为按照所述通知的动作限制对所述机床的动作进行限制。2.根据权利要求1所述的加工系统，其特征在于， 所述动作决定部具有作业者位置计算部，其根据所述作业者检测装置的检测结果，计算所述机床和所述作业者之间的距离， 所述动作决定部根据所述作业者位置计算部的作业者位置计算结果来决定所述机床的动作限制。3.—种加工系统，其具有通过数值控制装置控制的机床、通过机器人控制装置控制的进行作业的机器人，其特征在于， 具备作业者检测装置，其检测在所述加工系统内的危及作业者的区域中是否存在作业者， 所述数值控制装置具有: 动作决定部，其根据所述作业者检测装置的检测结果决定所述机器人的动作限制；以及 通知部，其将所述动作决定部决定的动作限制通知给所述机器人控制装置， 所述机器人控制装置被构成为按照所述通知的动作限制对所述机器人的动作进行限制。4.根据权利要求3所述的加工系统，其特征在于， 所述动作决定部具有作业者位置计算装置，其根据所述作业者检测装置的检测结果，计算所述机器人和所述作业者之间的距离， 所述动作决定部根据所述作业者位置计算装置的作业者位置计算结果来决定所述机器人的动作限制。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的加工系统，其特征在于， 所述动作决定部具有至少两个动作限制等级，并且具有存储与所述动作限制等级对应的动作限制的内容以及设定的存储器，通过选择所述动作限制等级，设定所述存储器中存储的动作限制。
【文档编号】B23Q11/00GK105834822SQ201610073601
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】远藤高弘
【申请人】发那科株式会社