用于塑料空心体生产中的工作站的制作方法

本实用新型涉及一种用于塑料空心体生产中的工作站，该塑料空心体例如为用于机动车的燃料箱、尿素箱、加油管。

背景技术：

在生产塑料空心体(例如用于机动车的燃料箱、尿素箱、加油管)的过程中，在其成型之后往往会涉及对该空心体进行后续加工的步骤。例如，在机动车燃料箱的生产过程中，会对其进行打孔、焊接附件等操作。根据图1所示现有技术中一种典型的方案，操作员3进入到包含各种加工设备的工作区4中，将待加工的燃料箱加载到这些设备上或者将加工完毕的燃料箱从这些设备上卸载下来搬运到别处，进行加载或卸载操作时，加工设备停止运行，以保证操作员的安全。另外，为了更好地保证操作员3的安全，通常会在距离工作区4入口一定距离D处设置一道光栅1，该光栅由光栅柱2发出。这样，当操作员非法闯过(即未得到许可，工作区4中可能有潜在危险)光栅1而进入工作区4时，该工作区中所有的加工设备会立刻停止运行。

现在为了提高生产效率，使用一台或数台机器人来完成操作员的部分工作。在这种方案中，除了加工设备有伤害操作员的风险之外，高速运行且自由移动的机器人也存在这样的风险。由于机器人的可移动性，该风险甚至比加工设备带来的风险更大些。因此，需要一种能够最大程度地保证操作员人身安全的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，在塑料空心体生产中引入机器人的情况下，如何保证操作员的人身安全，使其不会被机器人伤害。

为此，本实用新型提供了一种用于塑料空心体生产中的工作站，其包括具有第一入口和第二入口的作业区，操作员能够穿过第二入口进入作业区，机器人能够穿过第一入口进入作业区，并且工作站包括安全系统，该安全系统包括设置在第一入口处的第一光栅和设置在第二入口处的第二光栅。

在上述方案中，设置了一个操作员和机器人都可以进入的作业区，但是由于第一光栅和第二光栅的存在，正常情况下操作员和机器人只能够在不同的时间进入作业区完成各自的任务，而不可以同时出现在作业区中，这样，机器人就没有机会触碰到操作员，从而保证了操作员的人身安全。另外，在操作员进入作业区进行相关操作时，加工设备无需停止而是可以正常运行，这样提高了生产效率。

上述工作站还可以包括以下特征中的一个或多个，单独使用或组合使用：

-安全系统被配置成当检测到机器人和操作员分别穿过第一光栅和第二光栅而同时进入作业区时，使机器人停止运行。这样，在机器人和/或操作员合法或非法地穿过相应光栅而同时进入作业区的情况下，由于机器人立刻停止了运行，操作员也不会受到伤害，从而保证了他的人身安全。

-安全系统被配置成当第一光栅授权触发而允许机器人合法穿过第一光栅并且操作员非法穿过第二光栅而使第二光栅非法触发时，使机器人停止运行。这样，在机器人得到授权合法进入作业区而操作员非法闯过第二光栅也进入作业区时，由于机器人立刻停止了运行，操作员也不会受到伤害，从而保证了他的人身安全。

-安全系统被配置成当第二光栅授权触发而允许操作员合法穿过第二光栅并且机器人非法穿过第一光栅而使第一光栅非法触发时，使机器人停止运行。这样，在操作员得到授权合法进入作业区而机器人非法闯过第一光栅也进入作业区时，由于机器人立刻停止了运行，操作员也不会受到伤害，从而保证了他的人身安全。

-安全系统被配置成当机器人非法穿过第一光栅而使第一光栅非法触发并且操作员非法穿过第二光栅而使第二光栅非法触发时，使机器人停止运行。这样，在机器人和操作员同时非法闯入作业区时，由于机器人立刻停止了运行，操作员也不会受到伤害，从而保证了他的人身安全。

-安全系统被配置成当检测到第一光栅和第二光栅中的任何一者被非法穿过而非法触发时，使机器人停止运行。这样，在机器人和操作员同时非法闯入作业区时，或者机器人和操作员中的一者非法闯入作业区时，由于机器人立刻停止了运行，无论操作员身在何处，都不会受到机器人的伤害，从而更好地保证了他的人身安全。

-安全系统被配置成第一光栅和第二光栅不同时授权触发，使得机器人和操作员不能同时合法穿过各自侧的光栅而进入作业区。这样，避免了同时授权机器人和操作员进入作业区，降低了操作员受到机器人伤害的风险。

-第一光栅和第二光栅为红外光栅。可以理解的是，第一光栅和第二光栅也可以是任何其它类型的光栅或者具有类似安全功能的装置。

-作业区还包括位于该作业区内的第三入口，第二入口和第三入口限定位于它们之间的缓冲区，机器人正常情况下不得进入该缓冲区。由于在第二入口和第三入口之间设置了机器人不能进入的缓冲区，更进一步保证了操作员的人身安全，即使控制系统或机器人出现故障而导致机器人冲向缓冲区，操作员也有一定的反应时间逃离危险区。

第二入口和第三入口之间的距离大于30厘米。这样，缓冲区足够大，能够有效地起到缓冲的作用。

在本申请中，术语“授权触发”是指光栅因检测到有物体在授权时段穿过光栅而被触发，在授权时段中，允许物体穿过光栅，此时的穿过即为合法穿过。

在本申请中，术语“非法触发”是指光栅因检测到有物体在非授权时段穿过而被触发，在非授权时段中，不允许物体穿过光栅，此时若强行穿过即为非法穿过。

在本申请中，术语“未触发”是指光栅没有检测到有物体穿过而未被触发。

在本申请中，术语“操作员”是指所有可能进入到作业区中的人，包括实际要到作业区中进行操作的人员以及由于各种原因主动或被动进入作业区的人。

附图说明

下面将参照附图对本实用新型作进一步的详细说明。本领域技术人员容易理解的是，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中相同的附图标记表示相同或相似的部件。为了说明的目的，这些图并非完全按比例绘制。

图1是现有技术中一种典型无机器人工作站的俯视示意图。

图2是根据本实用新型一种实施方式的工作站的俯视示意图。

具体实施方式

图1已经在背景技术部分中进行了描述，这里不再赘述。

图2示意性地示出了根据本实用新型一种实施方式的用于塑料空心体生产过程中的工作站。在该实施方式中，塑料空心体为用于机动车的塑料燃料箱，但本领域技术人员应当理解，该工作站也可以适用于其它塑料空心体(例如机动车加油管、用于机动车的氨前体箱，比如尿素箱)的生产过程。如图2所示，该工作站包括具有第一入口和第二入口的作业区70，机器人30能够穿过第一入口进入作业区70，操作员50能够穿过第二入口进入作业区70。在作业区70中，通常设置有燃料箱定位工装60，用于机器人和操作员取放燃料箱。该燃料箱定位工装60例如可以实现为双层支架的形式。作业区70在图2中被示意性地示出为矩形，但应当理解，它可以具有任何合适的形状。

此外，该工作站还包括安全系统，该安全系统包括设置在第一入口处的第一光栅10和设置在第二入口处的第二光栅20，在本例中它们均为红外光栅，但本领域技术人员应当理解，它们也可以是任何其它类型的光栅或者具有类似安全功能的其它装置。第一光栅10由第一光栅柱12发出，第二光栅20由第二光栅柱22发出。在本例中，第一和第二光栅沿着大致相互平行的方向延伸。在一个变型中，第一和第二光栅沿着基本相互垂直的方向延伸，即它们分别位于矩形作业区70的两条相邻的边处。

由于第一光栅和第二光栅的存在，正常情况下操作员和机器人只能够在不同的时间进入作业区完成各自的任务，而不可以同时出现在作业区中，这样，机器人就没有机会触碰到操作员，从而保证了操作员的人身安全。另外，在操作员进入作业区进行相关操作时，位于区域40中的加工设备无需停止而是可以正常运行，这样提高了生产效率。

有利地，还可以在作业区70内设置第三入口，该第三入口与第二入口相隔一定距离D，优选地该距离D大于30厘米。因此，第二入口和第三入口在它们之间限定了一缓冲区，机器人正常情况不得进入该缓冲区。这样，让操作员的人身安全得到更好的保障，因为即使由于控制系统或机器人出现故障而导致机器人意外地冲向缓冲区，操作员也有一定的反应时间逃离危险区。

在图2所示的实施方式中，第一光栅10和第二光栅20都被设置成具有三种状态，即“授权触发”、“非法触发”、“未触发”。下表列出了每种状态所对应的情形。

在上表中，“设备”是指该工作站中的机器人，但更优选地，还包括该工作站中的加工设备，例如燃料箱打孔、焊接设备，这样能够保证操作员的绝对安全。

由上表可知，安全系统被配置成当检测到机器人30和操作员50分别穿过第一光栅10和第二光栅20而同时进入作业区70时，使设备(尤其是机器人30)停止运行，无论机器人和操作员的穿过是合法的(即得到授权的)还是非法的(即未得到授权的)。具体来说，当第一光栅10授权触发而允许机器人30合法穿过第一光栅10并且操作员50非法穿过第二光栅20而使第二光栅20非法触发时，使设备(尤其是机器人30)停止运行；当第二光栅20授权触发而允许操作员50合法穿过第二光栅20并且机器人30非法穿过第一光栅10而使第一光栅10非法触发时，使设备(尤其是机器人30)停止运行；当机器人30非法穿过第一光栅10而使第一光栅10非法触发并且操作员50非法穿过第二光栅20而使第二光栅20非法触发时，使设备(尤其是机器人30)停止运行。

从上表还可以看出，不存在第一光栅10和第二光栅20同时授权触发的状态，即不可能同时允许机器人30和操作员50合法进入作业区70。

另外，为了更好地保证操作员的人身安全，安全系统可以被配置成当检测到第一光栅10和第二光栅20中的任何一者被非法穿过而非法触发时，就使设备(尤其是机器人30)停止运行。这样，相关人员能够及时排查危险源，让操作员的人身安全得到绝对的保障。

下面结合上表描述该工作站是如何运行的。

正常情况下，在第一时间T1，第一光栅10处于未触发状态，第二光栅20处于授权触发状态，即操作员50合法穿过第二光栅20进入作业区70，以便将待加工的燃料箱加载到定位工装60上或者在燃料箱上加载待焊接的附件或者将已经加工完毕的燃料箱取走。当操作员50完成了在作业区70中的任务后，他穿过第二光栅20而退出作业区70。在第二时间T2，第二光栅20处于未触发状态，第一光栅10处于授权触发状态，即机器人30合法穿过第一光栅10进入作业区70，以便将待加工的燃料箱取走送到位于区域40中的加工设备上或者将已经加工完毕的燃料箱放在定位工装60上。当机器人30完成了在作业区70中的任务后，它穿过第一光栅10而退出作业区70。上述过程循环往复，机器人和操作员在各自的授权时段内轮流进入作业区70进行相关操作。

当控制系统检测到由于各种原因(例如，操作员记错了时间，机器人出现了故障)第一光栅10和第二光栅20中的任何一者被非法穿过而非法触发时，使设备(尤其是机器人30)停止运行。这样，操作员不会受到设备(尤其是机器人30)的伤害，相关人员能够及时排查危险源，让操作员的人身安全得到绝对的保障。

附图和以上说明描述了本实用新型的非限制性特定实施例。为了教导发明原理，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施例的变型落在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解上述特征能够以各种方式结合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于上述特定实施例，而仅由权利要求和它们的等同物限定。