MÉTODO PARA CONTROLAR UNA PLURALIDAD DE EJES EN UN SISTEMA DE ROBOT INDUSTRIAL Y SISTEMA DE ROBOT INDUSTRIAL.

Un sistema de robot industrial que comprende: una celda de trabajo que incluye un área de carga y un área de proceso (9a,

9b; 28,30,26; 36,37; 38,39), al menos un detector (6,6a-b) que detecta cuando una persona ingresa al área de carga de la celda de trabajo, un manipulador (1) ubicado en la celda de trabajo y adaptado para procesar una pieza de trabajo, al menos un posicionador (4,5; 10a-d; 2,24; 32,34) adaptado para sostener la pieza de trabajo y cambiar la orientación de la pieza de trabajo respecto de al menos un eje mientras el manipulador procesa la pieza de trabajo, un intercambiador de estación (7;1) que se puede mover alrededor de un eje y adaptado para mover, en respuesta a una orden recibida, el manipulador o el posicionador entre dicha área de carga y un área de proceso de una celda de trabajo, un controlador de ejes (50) adaptado para controlar los movimientos de dichos al menos dos ejes, y un controlador de seguridad (58) adaptado para supervisar la celda de trabajo y generar señales de parada para los ejes, caracterizado porque cada uno de dichos ejes está provisto de un motor (M1 - M3) y una unidad de mando (53 - 55), el controlador de ejes está adaptado para conmutar entre la ejecución de al menos dos tareas: una primera tarea en la cual se ordena la detención de los ejes del posicionador y el intercambiador de estación, y una segunda tarea en la cual se permite que los ejes del posicionador y el intercambiador de estación se muevan, y dicho controlador de seguridad está adaptado para recibir continuamente información sobre la posición del posicionador y el intercambiador de estación, e información de dicho detector, y al detectar que una persona está ingresando al área de carga de la celda de trabajo: supervisar de manera continua, al menos durante el tiempo en que la persona se encuentre dentro del área de carga, si el intercambiador de estación o el posicionador están en movimiento, y generar una señal que desactive la unidad de mando del eje que está en movimiento si se detecta que cualquiera de los ejes supervisados está en movimiento, y mantener las unidades de mando de los ejes supervisados activadas si se decide que los ejes supervisados no están en movimiento

ÁMBITO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de robot industrial que comprende una celda de trabajo que incluye un área de carga y un área de proceso, un manipulador ubicado en la celda de trabajo y adaptado para procesar una pieza de trabajo, al menos un posicionador adaptado para sostener la pieza de trabajo y cambiar la orientación de la pieza de trabajo al menos alrededor de un eje mientras el manipulador procesa la pieza de trabajo, y un intercambiador de estación que se puede mover alrededor de un eje y que está adaptado para mover, en respuesta a una orden recibida, el manipulador o el posicionador entre el área de carga y el área de proceso. En DE 35 32 305 A1 se describe un sistema de robot industrial como este.

La invención también se refiere a un método para controlar los ejes del posicionador y del intercambiador de estación en dicho sistema de robot industrial.

Un intercambiador de estación es, por ejemplo, uno de los ejes del manipulador, un recorrido lineal a lo largo del cual el manipulador se puede mover linealmente entre los posicionadores, o un dispositivo que lleva los posicionadores y que puede girar alrededor de un eje dispuesto entre los posicionadores.

TÉCNICA ANTERIOR

En general, en un sistema de robot que utiliza un manipulador para procesar una pieza de trabajo, con el manipulador se combina un posicionador para cambiar la posición de la pieza de trabajo durante el procesamiento. El posicionador está adaptado para sostener la pieza de trabajo y cambiar la orientación de la pieza de trabajo girándola alrededor de uno o más ejes. Tal posicionador se describe, por ejemplo, en EP 1 731 259. El proceso es, por ejemplo, soldadura por arco, soldadura por puntos, pintura, molienda, sellado, corte con chorro de agua y pegado.

En ciertas aplicaciones la pieza de trabajo se carga manualmente en los posicionadores, lo cual es muy exigente desde el punto de vista de la seguridad personal de las personas que cargan el posicionador. Por motivos de seguridad, el manipulador y los posicionadores se colocan dentro de una celda de trabajo. Generalmente la celda de trabajo es un área cerrada; por ejemplo, la celda de trabajo está rodeada por un cerco con una abertura provista de un portón o de un dispositivo de activación fotoeléctrico. El operador debe ingresar a la celda de trabajo y salir de la misma a través de la abertura. Con frecuencia la celda de trabajo está equipada con un detector que detecta cuando alguien ingresa a la celda de trabajo a través de la abertura. La celda de trabajo comprende al menos dos áreas: un área de carga a la cual se permite que ingrese el operador del robot durante la carga del posicionador, y un área de proceso que incluye el manipulador y a la cual no se permite que ingrese el operador del robot durante el funcionamiento normal. Solo se permite que el operador ingrese al área de proceso si el manipulador se coloca en estado de parada segura. En respuesta a una orden recibida, un intercambiador de estación mueve el manipulador o el posicionador entre el área de carga y el área de proceso de la celda de trabajo.

Para reducir el tiempo del ciclo se pueden usar dos o más posicionadores. En uno o más de los posicionadores se carga una nueva pieza de trabajo mientras el manipulador está procesando otra pieza de trabajo. El intercambiador de estación está adaptado para cambiar, en respuesta a una orden recibida, sobre cuál de los posicionadores está trabajando el manipulador y realizar el cambio moviendo el manipulador o los posicionadores alrededor de un eje.

Las figuras 1-5 muestran diferentes tipos de celdas de trabajo provistas de un manipulador, al menos un posicionador y un intercambiador de estación.

La figura 1 muestra un primer tipo de celda de trabajo que incluye un manipulador 1 adaptado para procesar una pieza de trabajo 2, un primer posicionador 4 adaptado para sostener la pieza de trabajo 2 y cambiar la orientación de la pieza de trabajo girándola alrededor de un eje A1, un segundo posicionador 5 adaptado para recibir una nueva pieza de trabajo y cambiar la orientación de la pieza de trabajo girándola alrededor de un eje A2, y un intercambiador de estación 7 adaptado para llevar los posicionadores 4,5. El intercambiador de estación 7 se puede mover alrededor de un eje A3 y está adaptado para cambiar, en respuesta a una orden recibida, sobre cuál de los posicionadores 4,5 está trabajando el manipulador. En este tipo de celda de trabajo el intercambiador de estación es un dispositivo separado del manipulador. La celda de trabajo está dividida en dos áreas: un área de carga 9a y un área de proceso 9b que incluye el manipulador 1. El intercambiador de estación está dispuesto de manera tal que cuando uno de los posicionadores está ubicado en la zona de proceso el otro posicionador está ubicado en el área de carga. El intercambiador de estación está adaptado para cambiar cuál de los posicionadores está ubicado en el área de proceso y cuál en el área de carga, moviendo los posicionadores entre el área de proceso y el área de carga.

Está permitido que el operador del robot ingrese al área de carga para cargar una nueva pieza de trabajo en el posicionador que se encuentra en el área de carga mientras el robot está procesando una pieza de trabajo sostenida por el posicionador ubicado en el área de proceso. Cuando el robot termina de procesar la pieza de trabajo, el intercambiador de estación gira alrededor de su eje y los posicionadores cambian de lugar de modo que el posicionador que sostiene la pieza de trabajo procesada se encuentra en el área de carga y la nueva pieza de trabajo se encuentra en el área de proceso.

El área de carga tiene una abertura 11. La única forma en que una persona puede ingresar al área de carga es a través de esta abertura. Es peligroso que una persona ingrese a la celda de trabajo mientras cualquiera de los ejes del intercambiador de estación, o los ejes del posicionador ubicado en el área de carga, se encuentran en movimiento. Estos ejes se desactivan antes de permitir que el operador ingrese al área de carga. Por motivos de seguridad, la abertura 11 está equipada con un sensor 6 que detecta cuando una persona ingresa al área de carga. El sistema también comprende un botón de activación 8 ubicado fuera de la celda de trabajo. Al abandonar el área de carga, el operador presiona el botón de activación para activar nuevamente los ejes.

La figura 2 muestra el mismo tipo de celda de trabajo ilustrada en la figura 1, la cual incluye un intercambiador de estación 20 que tiene cuatro posicionadores 10a-d, cada uno de los cuales está adaptado para sostener una pieza de trabajo y cambiar la orientación de la pieza de trabajo girándola alrededor de un eje A4-A7.

La figura 3 muestra otro tipo de celda de trabajo que incluye un manipulador 1, un primer posicionador 22 adaptado para sostener una pieza de trabajo y cambiar la orientación de la pieza de trabajo girándola alrededor de un eje A8 y un segundo posicionador 24 adaptado para recibir una nueva pieza de trabajo y cambiar la orientación de la pieza de trabajo girándola alrededor de un eje A9. Los posicionadores están dispuestos de manera fija dentro de la sala, y un primer eje A10 del manipulador funciona como intercambiador de estación. Cuando el manipulador termina de procesar una pieza de trabajo, el manipulador gira alrededor de su primer eje hasta llegar al otro posicionador y luego comienza a procesar la siguiente pieza de trabajo. El manipulador y los posicionadores están ubicados dentro de una celda de trabajo. La celda de trabajo está dividida en tres áreas, un área de proceso 26 y dos áreas de carga 28, 30. Para garantizar la seguridad de la persona que carga los posicionadores, el eje del intercambiador de estación, es decir, el primer eje del manipulador, y el eje del posicionador ubicado en el área de carga se desactivan antes de permitir que la persona ingrese al área de carga. Los ejes se activan nuevamente una vez que la persona abandona el área de carga. Cada área de carga tiene una abertura 11a, 11b para que el operador ingrese a dicha área de carga. Cada abertura 11a-b está equipada con un sensor 6a-b que detecta cuando una persona ingresa al área de carga.

La figura 4 muestra una celda de trabajo que incluye un manipulador 1 adaptado para procesar una pieza de trabajo 2, un primer posicionador 32 adaptado para sostener la pieza de trabajo 2 y cambiar la orientación de la pieza de trabajo girándola alrededor de un eje A11, un segundo posicionador... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de robot industrial que comprende:

una celda de trabajo que incluye un área de carga y un área de proceso (9a,9b; 28,30,26; 36,37; 38,39), al menos un detector (6,6a-b) que detecta cuando una persona ingresa al área de carga de la celda de trabajo, un manipulador (1) ubicado en la celda de trabajo y adaptado para procesar una pieza de trabajo, al menos un posicionador (4,5; 10a-d; 2,24; 32,34) adaptado para sostener la pieza de trabajo y cambiar la orientación de la pieza de trabajo respecto de al menos un eje mientras el manipulador procesa la pieza de trabajo, un intercambiador de estación (7;1) que se puede mover alrededor de un eje y adaptado para mover, en respuesta a una orden recibida, el manipulador o el posicionador entre dicha área de carga y un área de proceso de una celda de trabajo, un controlador de ejes (50) adaptado para controlar los movimientos de dichos al menos dos ejes, y un controlador de seguridad (58) adaptado para supervisar la celda de trabajo y generar señales de parada para los ejes, caracterizado porque cada uno de dichos ejes está provisto de un motor (M1 - M3) y una

unidad de mando (53 - 55), el controlador de ejes está adaptado para conmutar entre la ejecución de al menos dos tareas: una primera tarea en la cual se ordena la detención de los ejes del posicionador y el intercambiador de estación, y una segunda tarea en la cual se permite que los ejes del posicionador y el intercambiador de estación se muevan, y dicho controlador de seguridad está adaptado para recibir continuamente información sobre la posición del posicionador y el intercambiador de estación, e información de dicho detector, y al detectar que una persona está ingresando al área de carga de la celda de trabajo:

supervisar de manera continua, al menos durante el tiempo en que la persona se encuentre dentro del área de carga, si el intercambiador de estación o el posicionador están en movimiento, y generar una señal que desactive la unidad de mando del eje que está en movimiento si se detecta que cualquiera de los ejes supervisados está en movimiento, y mantener las unidades de mando de los ejes supervisados activadas si se decide que los ejes supervisados no están en movimiento.

2. El sistema de robot industrial según la reivindicación 1, donde dicho sistema comprende un segundo posicionador adaptado para sostener una pieza de trabajo y cambiar la orientación de la pieza de trabajo alrededor de al menos un eje, el intercambiador de estación está adaptado para cambiar, en respuesta a una orden recibida, sobre cuál de los posicionadores está trabajando el manipulador, y dicho controlador de seguridad está adaptado para recibir continuamente información sobre la posición de un segundo posicionador, y, al detectar que una persona está ingresando al área de carga de la celda de trabajo, determinar qué posicionador está dentro del área de carga, y detectar continuamente, al menos durante el tiempo en que una persona se encuentre dentro del área de carga, si el intercambiador de estación o el posicionador que se determinó que se encuentra dentro del área de carga están en movimiento, y, si se detecta que el intercambiador de estación o el posicionador que se determinó que se encuentra dentro de dicha área de carga están en movimiento, generar una señal que desactive la unidad de mando del eje que está en movimiento.

3. El sistema de robot industrial según la reivindicación 2, donde el controlador de seguridad está adaptado para determinar cuál de los posicionadores se encuentra dentro del área de proceso, y el controlador de ejes está adaptado para controlar los movimientos de dichos tres ejes conmutando entre al menos dos tareas: una primera tarea en la cual se ordena la detención de los ejes del intercambiador de estación y el posicionador que se determina se encuentra dentro del área de carga y se permite el movimiento del eje del posicionador que se determina se encuentra dentro del área de proceso, y una segunda tarea en la cual se permite el movimiento de los ejes del intercambiador de estación y los posicionadores.

4. El sistema de robot industrial según las reivindicaciones 2 ó 3, donde dicho controlador de seguridad está adaptado para determinar qué posicionador está dentro del área de carga y qué posicionador está dentro del área de proceso en base a la posición del eje del intercambiador de estación.

5. El sistema de robot industrial según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el sistema comprende un medio de activación ubicado fuera de la celda de trabajo y el medio de activación está adaptado para generar una señal de "operador listo" al ser activado por una persona, y dicho controlador de ejes está adaptado para recibir la señal de "operador listo" y conmutar a dicha segunda tarea al recibir esta señal.

6. El sistema de robot industrial según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, donde el área de carga incluye dicho primer posicionador y dicha área de proceso incluye dicho segundo posicionador, cada área de carga está provista de un detector que detecta cuando una persona ingresa al área de carga, y el intercambiador de estación está adaptado para mover el manipulador entre el área de carga y el área de proceso, y dicho controlador de

seguridad está adaptado para determinar, al detectar que una persona está ingresando a cualquiera de las áreas de carga, si el manipulador se encuentra o no dentro del área de proceso correspondiente al área de carga a la cual está ingresando la persona, y generar una señal de parada para el manipulador si el manipulador se encuentra dentro del área de proceso correspondiente.

7. Un método para controlar una pluralidad de ejes en un sistema de robot industrial que comprende: una celda de trabajo que incluye un área de carga y un área de proceso, al menos un detector que detecta cuando una persona ingresa al área de carga de la celda de trabajo, un manipulador ubicado en la celda de trabajo y adaptado para procesar una pieza de trabajo, al menos un posicionador adaptado para sostener la pieza de trabajo y cambiar la orientación de la pieza de trabajo alrededor de al menos un eje mientras el manipulador procesa la pieza de trabajo, un intercambiador de estación que se puede mover alrededor de un eje y adaptado para mover, en respuesta a una orden recibida, el manipulador o el posicionador entre dicha área de carga y dicha área de proceso, caracterizado porque el método comprende:

conmutar entre la ejecución de al menos dos tareas: una primera tarea en la cual se ordena la detención de los ejes del posicionador y el intercambiador de estación, y una segunda tarea en la cual se permite que los ejes del posicionador y el intercambiador de estación se muevan, recibir continuamente información sobre la posición del posicionador y el intercambiador de estación, y recibir continuamente información de dicho detector, y al detectar que una persona está ingresando al área de carga de la celda de trabajo, supervisar continuamente, al menos durante el tiempo en que la persona se encuentre dentro del área de carga, si el intercambiador de estación o el posicionador están en movimiento, desactivar la unidad de mando del eje que está en movimiento si se detecta que alguno de los ejes supervisados está en movimiento, y mantener las unidades de mando de los ejes supervisados activadas si se decide que los ejes supervisados no están en movimiento.

8. El método según la reivindicación 7, donde el sistema de robot industrial comprende un segundo posicionador adaptado para sostener una pieza de trabajo y cambiar la orientación de la pieza de trabajo al menos alrededor de un eje, y el intercambiador de estación está adaptado para cambiar, en respuesta a una orden recibida, sobre cuál de los posicionadores está trabajando el manipulador, donde el método comprende:

recibir continuamente información sobre la posición del segundo posicionador, y al detectar que una persona está ingresando a dicha área de carga de la celda de trabajo, determinar cuál de los posicionadores se encuentra dentro del área de carga, detectar continuamente, al menos durante el tiempo en que una persona se encuentre dentro del área de carga, si el intercambiador de estación o el posicionador que se determinó se encuentra dentro del área de carga están en movimiento, y, si se detecta que el intercambiador de estación o el posicionador que se determinó se encuentra dentro de dicha área de carga está en movimiento, generar una señal que desactive la unidad de mando del eje que está en movimiento.

9. El método según la reivindicación 8 , donde el método comprende:

determinar cuál de los posicionadores está dentro del área de proceso, y conmutar entre al menos dos tareas: una primera tarea en la cual se ordena la detención de los ejes del intercambiador de estación y el posicionador que se determina se encuentra dentro del área de carga y se permite el movimiento del eje del posicionador que se determina se encuentra dentro del área de proceso, y una segunda tarea en la cual se permite el movimiento de los ejes del intercambiador de estación y los posicionadores.

10. El método según las reivindicaciones 8 ó 9, donde se determina qué posicionador está dentro del área de trabajo y qué posicionador está dentro del área de proceso en base a la posición del eje del intercambiador de estación.

11. El método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, donde el sistema de robot comprende medios de activación ubicados fuera de la celda de trabajo y adaptados para generar una señal de "operador listo" al ser activado por una persona, y la conmutación a dicha segunda tarea se realiza al recibir dicha señal de "operador listo".