JP7177301B1 - 数値制御装置、及び数値制御システム - Google Patents

Abstract

数値制御装置５は、数値制御プログラムに基づいて、工作機械２の動作を制御するとともに、ロボット３及びこのロボット３を移動させる移動装置４の動作を制御するロボット制御装置６に対し、ロボット３の制御軸を移動させるためのロボット指令及び移動装置４の走行軸を移動させるための走行軸指令を生成し、ロボット制御装置６へ入力する。数値制御装置５は、ロボット制御装置６において取得されるロボット３の制御軸及び移動装置４の走行軸の座標値をそれぞれロボット基準座標値及び付加軸基準座標値として取得する座標値管理部５５と、数値制御プログラム、ロボット基準座標値、及び走行軸基準座標値に基づいてロボット指令及び走行軸指令を生成する指令生成部５６と、を備える。

Description

本開示は、数値制御装置、及び数値制御システムに関する。

近年、加工現場の自動化を促進するため、ワークを加工する工作機械の動作とこの工作機械の近傍に設けられたロボットの動作とを連動して制御する数値制御システムが望まれている（例えば、特許文献１参照）。

一般的に、工作機械を制御するための数値制御プログラムとロボットを制御するためのロボットプログラムとは、プログラム言語が異なる。このため工作機械の動作とロボットの動作とを連動させるためには、オペレータは数値制御プログラムとロボットプログラムとの両方に習熟する必要がある。

特許文献１には、数値制御プログラムによって工作機械とロボットとの両方を制御する数値制御装置が示されている。より具体的には、特許文献１に示された数値制御システムでは、数値制御装置において数値制御プログラムに従ってロボット指令を生成し、ロボット制御装置において上記ロボット指令に基づいてロボットプログラムを生成し、このロボットプログラムに従ってロボットの動作を制御するためのロボット制御信号を生成する。特許文献１に示された数値制御システムによれば、数値制御プログラムに慣れ親しんだユーザであれば、ロボットプログラムを習熟することなくロボットも制御できる。

特許第６６４７４７２号

ところで加工現場でロボットを使用する場合、ロボットの動作範囲を広げるため、走行軸や回転軸等の付加軸を備える移動装置にロボットを搭載し、この移動装置の付加軸上でロボットを移動自在とする場合がある。そこでロボットの動作を制御するためのロボット指令だけでなく、このロボットを移動させる移動装置の付加軸を制御するための指令も共通の数値制御プログラムに従って、数値制御装置において生成するよう、特許文献１に示すような数値制御装置の機能を拡張することが考えられる。

しかしながらロボットを移動装置に搭載すると、付加軸の移動によってロボットの座標値も変わってしまう。このため、数値制御装置側でロボットと移動装置の両方の指令を生成しようとすると、ロボットの制御軸の座標値が定義されるロボット座標系と付加軸の座標値が定義される付加軸座標系との間の座標変換処理を適宜数値制御装置側で実行する必要があり、数値制御装置における処理負荷が増加し、ひいては工作機械及びロボットの加工性能も低下するおそれがある。

本開示は、小さな処理負荷でロボット及びこのロボットを移動させる移動装置に対する指令を生成できる数値制御装置及び数値制御システムを提供する。

本開示の一態様は、数値制御プログラムに基づいて、工作機械の動作を制御するとともに、ロボット及び当該ロボットを移動させる移動装置の動作を制御するロボット制御装置に対し、前記ロボットのロボット制御軸を移動させるためのロボット指令及び前記移動装置の付加軸を移動させるための付加軸指令を生成し、前記ロボット制御装置へ入力するものにおいて、前記ロボット制御装置において取得される前記ロボット制御軸及び前記付加軸の座標値をそれぞれロボット基準座標値及び付加軸基準座標値として取得する座標値管理部と、前記数値制御プログラム、前記ロボット基準座標値、及び前記付加軸基準座標値に基づいて前記ロボット指令及び前記付加軸指令を生成する指令生成部と、を備える、数値制御装置を提供する。

本開示の一態様は、数値制御プログラムに基づいて、工作機械の動作を制御するとともに、ロボットの制御軸を移動させるためのロボット指令及び当該ロボットを移動させる移動装置の付加軸を移動させるための付加軸指令を生成する数値制御装置と、前記数値制御装置と通信可能であり前記数値制御装置から送信されるロボット指令及び付加軸指令に基づいて前記ロボット及び前記移動装置の動作を制御するロボット制御装置と、を備えるものにおいて、前記ロボット制御装置は、前記数値制御装置から送信される座標値取得要求に応じて、前記ロボット制御軸の座標値及び前記付加軸の座標値を取得し、前記数値制御装置へ送信する座標値制御部と、前記ロボット指令及び前記付加軸指令に基づいて前記ロボット及び前記移動装置の動作を制御する動作制御部と、を備え、前記数値制御装置は、前記ロボット制御装置から送信される前記ロボット制御軸の座標値及び前記付加軸の座標値をそれぞれロボット基準座標値及び付加軸基準座標値として取得する座標値管理部と、前記数値制御プログラム、前記ロボット基準座標値、及び前記付加軸基準座標値に基づいて前記ロボット指令及び前記付加軸指令を生成する指令生成部と、を備える、数値制御システムを提供する。

本開示の一態様によれば、数値制御装置は、座標値管理部及び指令生成部を備える。座標値管理部は、ロボット制御装置から送信されるロボット制御軸及び移動装置の付加軸の座標値をそれぞれロボット基準座標値及び付加軸基準座標値として取得する。また指令生成部は、数値制御プログラムと、ロボット制御装置から取得したロボット基準座標値及び付加軸基準座標値と、に基づいてロボット制御軸を移動させるためのロボット指令及び付加軸を移動させるための付加軸指令を生成し、これらロボット指令及び付加軸指令をロボット制御装置へ入力する。本開示の一態様によれば、数値制御装置は、ロボット及びこのロボットそのものを移動させる移動装置の動作を直接的に制御するロボット制御装置からロボット基準座標値及び付加軸基準座標値を取得し、これら基準座標値と数値制御プログラムとに基づいてロボット指令及び付加軸指令を生成することにより、数値制御装置では、ロボット制御軸の座標値が定義される座標系と付加軸の座標値が定義される座標系との間の座標変換処理を行うことなくロボット指令及び付加軸指令を生成できるので、小さな処理負荷でロボット指令及び付加軸指令を生成できる。

本開示の一実施形態に係る数値制御システムの概略図である。 数値制御装置及びロボット制御装置の機能ブロック図である。 座標値取得要求生成処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 座標値更新処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 ロボット用プログラムの一例である。 図５に例示するロボット用プログラムに基づいて数値制御装置を作動させた場合における数値制御装置とロボット制御装置との間の信号や情報の流れを示すシーケンス図である。

以下、図面を参照して、本開示の一実施形態に係る数値制御システム１について説明する。

図１は、本実施形態に係る数値制御システム１の概略図である。

数値制御システム１は、工作機械２と、この工作機械２を制御する数値制御装置（ＣＮＣ）５と、工作機械２の近傍に設けられたロボット３と、このロボット３を移動させる移動装置４と、数値制御装置５と通信可能に接続されたロボット制御装置６と、を備える。数値制御装置５は、所定の数値制御プログラムに基づいて、工作機械２の動作を制御するとともに、ロボット３及び移動装置４の動作を制御するためのロボット制御装置６に対する指令を生成し、ロボット制御装置６へ送信する。ロボット制御装置６は、数値制御装置５から送信される指令に応じてロボット３及び移動装置４の動作を制御する。

工作機械２は、数値制御装置５から送信される工作機械制御信号に応じて図示しないワークを加工する。ここで工作機械２は、例えば、旋盤、ボール盤、フライス盤、研削盤、レーザ加工機、及び射出成形機等であるが、これに限らない。

ロボット３は、ロボット制御装置６による制御下において動作し、例えば工作機械２によって加工されるワークに対し所定の作業を行う。ロボット３は、例えば多関節ロボットであり、そのアーム先端部３１にはワークを把持したり、加工したり、検査したりするためのツール３２が取り付けられている。以下では、ロボット３は、６軸の多関節ロボットとした場合について説明するが、これに限らない。また以下では、ロボット３は、６軸の多関節ロボットとした場合について説明するが、軸数はこれに限らない。

移動装置４は、床面Ｆに設置された基台４１と、この基台４１に対し水平方向に沿って摺動自在に設けられたスライダ４２と、基台４１に対しスライダ４２を移動させる図示しないアクチュエータと、を備える。基台４１は、水平面と並行な走行軸に沿って摺動自在にスライダ４２を支持する。スライダ４２には、ロボット３が固定されている。移動装置４は、ロボット制御装置６による制御下において動作し、スライダ４２の走行軸を移動させることにより、ロボット３を移動させる。なお本実施形態では、付加軸として１軸の走行軸を備える移動装置４、すなわちスライダ４２及びロボット３は１本の走行軸に沿ってのみ移動可能な移動装置４を例に説明するが、本開示はこれに限らない。走行軸の軸数は２軸以上としてもよいし、付加軸として回転軸を用いてもよい。

数値制御装置５及びロボット制御装置６は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理手段、各種プログラムを格納したＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の補助記憶手段、演算処理手段がプログラムを実行する上で一時的に必要とされるデータを格納するためのＲＡＭ（Random Access Memory）といった主記憶手段、オペレータが各種操作を行うキーボードといった操作手段、及びオペレータに各種情報を表示するディスプレイといった表示手段等のハードウェアによって構成されるコンピュータである。これらロボット制御装置６及び数値制御装置５は、例えばイーサネット（登録商標）によって相互に各種信号を送受信することが可能となっている。

図２は、数値制御装置５及びロボット制御装置６の機能ブロック図である。

数値制御装置５は、以下で説明する手順に従って、ロボット３及びこのロボット３に取り付けられたツール３２や移動装置４（以下、ロボット３、ツール３２、及び移動装置４をまとめて「ロボット３等」ともいう）の動作を制御するための各種指令を生成し、生成した指令をロボット制御装置６へ送信する。ロボット制御装置６は、数値制御装置５から送信される指令に基づいて、以下で説明する手順に従ってロボット３の動作を制御するためのロボット制御信号を生成したり、ツール３２の動作を制御するためのＩ／Ｏ信号を生成したりし、移動装置４の動作を制御するための移動装置制御信号を生成したりし、これら生成した信号をロボット３等に入力する。これによりロボット制御装置６は、ロボット３等の動作を制御する。

先ず、数値制御装置５の詳細な構成について説明する。図２に示すように数値制御装置５には、上記ハードウェア構成によって、工作機械２の制御系統としての工作機械制御モジュール５０、ロボット３等の制御系統としてのロボット制御モジュール５１、及び記憶部５２等の各種機能が実現される。

記憶部５２には、例えばオペレータによる操作に基づいて作成された複数の数値制御プログラムが格納されている。より具体的には、記憶部５２には、主として工作機械２に対する複数の指令ブロックによって構成される工作機械用の数値制御プログラム（以下、「工作機械用プログラム」ともいう）や、ロボット３等に対する複数の指令ブロックによって構成されるロボット用の数値制御プログラム（以下、「ロボット用プログラム」ともいう）等が格納されている。これら工作機械用プログラム及びロボット用プログラムは、共通のプログラミング言語（例えば、ＧコードやＭコード等）で記述されている。

工作機械用プログラムは、工作機械２上又は工作機械２の近傍の任意の位置に定められた基準点を原点とする工作機械座標系に基づいて記述されている。すなわち工作機械用プログラムにおいて、工作機械２の制御点の位置及び姿勢は、工作機械座標系によって定義される座標値によって記述される。

ロボット用プログラムは、工作機械座標系とは異なるロボット座標系及び走行軸座標系に基づいて記述されている。すなわちロボット用プログラムにおいて、ロボット３の制御点（例えば、ロボット３のアーム先端部３１）の位置及び姿勢、換言すればロボット３の各制御軸の位置は、ロボット座標系によって定義される座標値によって記述される。またロボット用プログラムにおいて、移動装置４の走行軸の位置は、走行軸座標系によって定義される座標値によって記述される。

ロボット座標系は、ロボット３上又はロボット３の近傍の任意の位置に定められた基準点を原点とする座標系である。なお以下では、ロボット座標系は工作機械座標系と異なる場合について説明するが、これに限らない。ロボット座標系は工作機械座標系と一致させてもよい。換言すれば、ロボット座標系の原点や座標軸方向を工作機械座標系の原点や座標軸方向と一致させてもよい。

またこのロボット用プログラムにおいて、ロボット座標系は、制御軸が異なる２以上の座標形式の間で切替可能となっている。より具体的には、ロボット用プログラムにおいてロボット３の制御点の位置及び姿勢は、直交座標形式又は各軸座標形式によって指定可能である。

各軸座標形式では、ロボット３の制御点の位置及び姿勢は、ロボット３の６つの関節の回転角度値（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６）を成分とした計６つの実数の座標値によって指定される。

直交座標形式では、ロボット３の制御点の位置及び姿勢は、３つの直交座標軸に沿った３つの座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、各直交座標軸周りの３つの回転角度値（Ａ，Ｂ，Ｃ）と、を成分とした計６つの実数の座標値によって指定される。

ここで各軸座標形式の下では、ロボット３の各関節の回転角度を直接的に指定するため、ロボット３の各アームや手首の軸配置や、３６０度以上回転可能な関節の回転数（以下、これらを総称して「ロボット３の形態」という）も一意的に定まる。これに対し直交座標形式の下では、６つの座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ）によってロボット３の制御点の位置及び姿勢を指定するため、ロボット３の形態は一意的に定めることができない。そこでロボット用の数値制御プログラムでは、ロボット３の形態を、所定の桁数の整数値である形態値Ｐによって指定することが可能となっている。従ってロボット３の制御点の位置及び姿勢並びにロボット３の形態は、各軸座標形式の下では６つの座標値（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６）によって表され、直交座標形式の下では６つの座標値及び１つの形態値（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｐ）によって表される。なお以下では、便宜上形態値Ｐも座標値という。

ロボット用プログラムでは、ロボット座標系の座標形式切替指令であるＧコード“Ｇ６８．８”及び“Ｇ６８．９”によってロボット座標系の座標形式を直交座標形式と各軸座標形式とで切り替えることが可能となっている。より具体的には、Ｇコード“Ｇ６８．８”を入力することにより、ロボット座標系の座標形式は各軸座標形式に設定され、Ｇコード“Ｇ６８．９”を入力することにより、ロボット座標系の座標形式は直交座標形式に設定される。これら座標形式を設定するためのＧコード“Ｇ６８．８”及び“Ｇ６８．９”は、モーダルである。従って座標形式は、これらＧコードによって座標形式を各軸座標形式又は直交座標形式に設定した後は、再びこれらＧコードによって座標形式が変更されるまで維持される。なお本実施形態では、ロボット用プログラムにこれらロボット座標系の座標形式を設定するためのＧコードが記載されていない場合、座標形式は自動的に直交座標形式に設定されるものとするが、これに限らない。

走行軸座標系は、移動装置４上又は移動装置４の近傍の任意の位置に定められた基準点を原点とする走行軸の数と同次元の座標系である。本実施形態では、走行軸を１本とした場合、すなわち走行軸座標系を１次元とした場合について説明するが、これに限らない。また本実施形態では、走行軸と上記直交座標形式におけるＹ軸とを平行とした場合について説明するが、これに限らない。すなわち本実施形態では、移動装置４の走行軸の位置は、１つの座標値（Ｙ２）によって表され、また走行軸の移動によりロボットの直交座標形式におけるＹ軸の座標値が変化する場合について説明するが、これに限らない。

ロボット用プログラムでは、座標系切替指令であるＧコード“Ｇ１７．８”及び“Ｇ１７．９”によって座標系を走行軸座標系とロボット座標系とで切り替えることが可能となっている。より具体的には、Ｇコード“Ｇ１７．９”を入力することにより、座標系は走行軸座標系に設定され、Ｇコード“Ｇ１７．８”を入力することにより、座標系はロボット座標系に設定される。これら座標系を設定するためのＧコード“Ｇ１７．８”及び“Ｇ１７．９”は、モーダルである。従って座標系は、これらＧコードによって座標系をロボット座標系又は走行軸座標系に設定した後は、再びこれらＧコードによって座標系が変更されるまで維持される。なお本実施形態では、ロボット用プログラムにこれら座標系を設定するためのＧコードが記載されていない場合、座標系は自動的にロボット座標系に設定されるものとするが、これに限らない。

工作機械制御モジュール５０は、工作機械用プログラムに従って、主として工作機械２の動作を制御するための工作機械制御信号を生成し、工作機械２の図示しないアクチュエータへ入力する。より具体的には、工作機械制御モジュール５０は、記憶部５２に格納された工作機械用プログラムを読み出し、当該数値制御プログラムに基づく指令種別を解析することによって工作機械制御信号を生成する。工作機械２は、工作機械制御モジュール５０から送信される工作機械制御信号に応じて動作し、図示しないワークを加工する。

ロボット制御モジュール５１は、ロボット用プログラムに従って、ロボット３等の動作を制御するための各種指令を生成し、ロボット制御装置６へ送信する。より具体的には、ロボット制御モジュール５１は、プログラム入力部５３と、入力解析部５４と、座標値管理部５５と、指令生成部５６と、データ送受信部５９と、を備える。

プログラム入力部５３は、ロボット用プログラムを記憶部５２から読み出し、これを逐次入力解析部５４へ入力する。

入力解析部５４は、プログラム入力部５３から入力されるロボット用プログラムに基づく指令種別を指令ブロック毎に解析し、その解析結果を座標値管理部５５及び指令生成部５６へ送信する。

座標値管理部５５は、記憶媒体である座標値メモリ５７を備え、この座標値メモリ５７を用いることによってロボット３の６つの制御軸の現在の座標値であるロボット現在座標値及び移動装置４の走行軸の現在の座標値である走行軸現在座標値を管理する。

図２に示すように、座標値メモリ５７は、ロボット現在座標値を格納するロボット座標値格納領域５７ａと、走行軸現在座標値を格納する走行軸座標値格納領域５７ｂと、を備える。

上述のようにロボット３の６つの制御軸の位置は、ロボット座標系の下で定義される。また本実施形態では、ロボット座標系は、直交座標形式と各軸座標形式とで切り替えることが可能となっている。ロボット３の６つの制御軸の位置は、直交座標形式の下では７つの座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｐ）によって表され、各軸座標形式の下では６つの座標値（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６）によって表される。座標値メモリ５７のロボット座標値格納領域５７ａには、ロボット用プログラムに基づいて設定されている座標形式である指定座標形式が直交座標形式である場合には、ロボット現在座標値として７つの座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｐ）が格納され、指定座標形式が各軸座標形式である場合には、ロボット現在座標値として６つの座標値（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６）が格納される。ロボット座標値格納領域５７ａに格納される座標値は、常に最新の座標値に維持されるように、座標値管理部５５及び指令生成部５６によって後に説明する手順に従って適宜更新される。

上述のように移動装置４の走行軸の位置は、１次元の走行軸座標系の下において、１つの座標値（Ｙ２）によって表される。座標値メモリ５７の走行軸座標値格納領域５７ｂには、走行軸現在座標値として１つの座標値（Ｙ２）が格納される。走行軸座標値格納領域５７ｂに格納される座標値は、常に最新の座標値に維持されるように、座標値管理部５５及び指令生成部５６によって後に説明する手順に従って適宜更新される。

座標値管理部５５は、後に図３を参照して説明するように、入力解析部５４から送信される解析結果に基づいて、座標値メモリ５７に格納されている現在座標値の更新の要否を判定し、現在座標値を更新する必要があると判断した場合には、ロボット制御装置６から現在の座標値を取得するべく座標値取得要求を生成し、この座標値取得要求をデータ送受信５９に書き込む。後に説明するように、ロボット制御装置６は、数値制御装置５から送信される座標値取得要求を受信したことに応じて、ロボット３の制御軸の座標値及び移動装置４の走行軸の座標値を取得し、これら座標値を数値制御装置５へ送信する。

また座標値管理部５５は、後に図４を参照して説明するように、ロボット制御装置６から送信されるロボット３の制御軸の座標値及び移動装置４の走行軸の座標値をそれぞれロボット基準座標値及び走行軸基準座標値として取得し、これらロボット基準座標値及び走行軸基準座標値によって座標値メモリ５７に格納されている現在座標値を更新する。

図３は、座標値取得要求生成処理の具体的な手順を示すフローチャートである。座標値管理部５５は、ロボット用プログラムに基づく指令が座標系切替指令（Ｇ１７．８又はＧ１７．９）や座標形式切替指令（Ｇ６８．８又はＧ６８．９）である場合（ステップＳＴ１，ＳＴ３，ＳＴ７，ＳＴ８）、図３に示す各種処理（ステップＳＴ２，ＳＴ４～ＳＴ６）を実行する。

ステップＳＴ１では、座標値管理部５５は、ロボット用プログラムに基づく指令が座標系を走行軸座標系に切り替える座標系切替指令（すなわち、Ｇコード“Ｇ１７．９”）であるか否かを判定する。座標値管理部５５は、ステップＳＴ１における判定結果がＮＯである場合、ステップＳＴ３に移る。

座標値管理部５５は、ステップＳＴ１における判定結果がＹＥＳである場合、座標値メモリ５７の走行軸座標値格納領域５７ｂに格納されている現在座標値を更新する必要があると判断し、ステップＳＴ２に移る。ステップＳＴ２では、座標値管理部５５は、ロボット制御装置６から移動装置４の走行軸の現在の座標値を要求するべく走行軸座標値取得要求を生成し、この走行軸座標値取得要求をデータ送受信部５９に書き込み、図３に示す処理を終了する。これによりデータ送受信部５９は、走行軸座標値取得要求をロボット制御装置６へ送信する。

ステップＳＴ３では、座標値管理部５５は、ロボット用プログラムに基づく指令が座標系をロボット座標系に切り替える座標系切替指令（すなわち、Ｇコード“Ｇ１７．８”）であるか否かを判定する。座標値管理部５５は、ステップＳＴ３における判定結果がＮＯである場合、ステップＳＴ７に移る。

座標値管理部５５は、ステップＳＴ３における判定結果がＹＥＳである場合、座標値メモリ５７のロボット座標値格納領域５７ａに格納されている現在座標値を更新する必要があると判断し、ステップＳＴ４に移る。ステップＳＴ４では、座標値管理部５５は、現在の指定座標形式は直交座標形式であるか否かを判定する。

座標値管理部５５は、ステップＳＴ４における判定結果がＹＥＳである場合、ステップＳＴ５に移る。ステップＳＴ５では、座標値管理部５５は、ロボット制御装置６からロボット３の現在の制御軸の直交座標形式の下での座標値を要求するべく直交座標値取得要求を生成し、この直交座標値取得要求をデータ送受信部５９に書き込み、図３に示す処理を終了する。これによりデータ送受信部５９は、直交座標値取得要求をロボット制御装置６へ送信する。

座標値管理部５５は、ステップＳＴ４における判定結果がＮＯである場合、ステップＳＴ６に移る。ステップＳＴ６では、座標値管理部５５は、ロボット制御装置６からロボット３の現在の制御軸の各軸座標形式の下での座標値を要求するべく各軸座標値取得要求を生成し、この各軸座標値取得要求をデータ送受信部５９に書き込み、図３に示す処理を終了する。これによりデータ送受信部５９は、各軸座標値取得要求をロボット制御装置６へ送信する。

ステップＳＴ７では、座標値管理部５５は、ロボット用プログラムに基づく指令がロボット座標系の座標形式を直交座標形式に切り替える座標形式切替指令（すなわち、Ｇコード“Ｇ６８．９”）であるか否かを判定する。座標値管理部５５は、ステップＳＴ７における判定結果がＮＯである場合、ステップＳＴ８に移る。

座標値管理部５５は、ステップＳＴ７における判定結果がＹＥＳである場合、座標値メモリ５７のロボット座標値格納領域５７ａに格納されている現在座標値を更新する必要があると判断し、上述のステップＳＴ５に移る。これによりデータ送受信部５９は、直交座標値取得要求をロボット制御装置６へ送信する。

ステップＳＴ８では、座標値管理部５５は、ロボット用プログラムに基づく指令がロボット座標系の座標形式を各軸座標形式に切り替える座標形式切替指令（すなわち、Ｇコード“Ｇ６８．８”）であるか否かを判定する。座標値管理部５５は、ステップＳＴ８における判定結果がＮＯである場合、図３に示す処理を終了する。

座標値管理部５５は、ステップＳＴ８における判定結果がＹＥＳである場合、座標値メモリ５７のロボット座標値格納領域５７ａに格納されている現在座標値を更新する必要があると判断し、上述のステップＳＴ６に移る。これによりデータ送受信部５９は、各軸座標値取得要求をロボット制御装置６へ送信する。

座標値管理部５５は、以上の手順によって座標値メモリ５７に格納されている現在座標値の更新の要否を判定し、現在座標値を更新する必要があると判断した場合には、走行軸座標値取得要求、直交座標値取得要求、及び各軸座標値取得要求をロボット制御装置６へ送信する。後に説明するように、ロボット制御装置６は、これら座標値取得要求を受信したことに応じて移動装置４の走行軸の座標値やロボット３の制御軸の座標値を取得し、これら座標値を数値制御装置５へ送信する。

図４は、座標値更新処理の具体的な手順を示すフローチャートである。座標値管理部５５は、上述の手順によってロボット制御装置６へ座標値取得要求を送信した後、図４に示す座標値更新処理を実行する。

ステップＳＴ１１では、座標値管理部５５は、ロボット制御装置６から座標値を受信したか否かを判定する。ステップＳＴ１１では、座標値管理部５５は、先に送信した座標値取得要求に基づいてロボット制御装置６から送信される座標値を受信するまで待機し、座標値を受信した場合（ステップＳＴ１１の判定結果がＹＥＳである場合）、ステップＳＴ１２に移る。ステップＳＴ１２では、座標値管理部５５は、ロボット制御装置６から受信した座標値は、走行軸の座標値であるか否かを判定する。

座標値管理部５５は、ステップＳＴ１２における判定結果がＹＥＳである場合、すなわち受信した座標値が移動装置４の走行軸の座標値である場合、受信した座標値を走行軸基準座標値として取得し、ステップＳＴ１３に移る。ステップＳＴ１３では、座標値管理部５５は、取得した走行軸基準座標値によって座標値メモリ５７の走行軸座標値格納領域５７ｂに格納されている現在座標値を更新し、図４に示す処理を終了する。

座標値管理部５５は、ステップＳＴ１２における判定結果がＮＯである場合、すなわち受信した座標値がロボット３の制御軸の座標値である場合、受信した座標値をロボット基準座標値として取得し、ステップＳＴ１４に移る。ステップＳＴ１４では、座標値管理部５５は、取得したロボット基準座標値によって座標値メモリ５７のロボット座標値格納領域５７ａに格納されている現在座標値を更新し、図４に示す処理を終了する。

座標値管理部５５は、図４を参照して説明した手順によってこのロボット制御装置６から送信される座標値を基準座標値として取得し、この基準座標値によって座標値メモリ５７に格納されている現在座標値を更新する。

図２に戻り、指令生成部５６は、座標値メモリ５７に格納されている現在座標値と入力解析部５４から送信されるロボット用プログラムの解析結果とに基づいて、ロボット３の制御軸を移動させるためのロボット指令及び移動装置４の走行軸を移動させるための走行軸指令を生成し、生成したロボット指令や走行軸指令をデータ送受信部５９に書き込み、これら指令をロボット制御装置６へ送信する。

より具体的には、指令生成部５６は、座標系がロボット座標系に設定されている状態でありかつロボット用プログラムに基づく指令種別が座標値の変化を伴うものである場合（具体的には、例えばＧコードが、位置決め（早送り）に相当する“Ｇ００”である場合や、直線保管に相当する“Ｇ０１”である場合等）、以下の手順によってロボット指令を生成する。この場合、指令生成部５６は、座標値メモリ５７のロボット座標値格納領域５７ａに格納されている現在座標値をロボット３の制御軸の始点とした場合におけるロボット３の制御軸の終点及び速度を指定座標形式の下でロボット用プログラムに基づいて算出し、これら指定座標形式、終点、及び速度に関する情報を含むロボット指令を生成し、データ送受信部５９に書き込む。また指令生成部５６は、以上のようにしてロボット３の制御軸の終点の座標値を算出した後、座標値メモリ５７のロボット座標値格納領域５７ａに格納されている現在座標値を、ロボット用プログラムに基づいて算出した終点座標値によって更新する。

また指令生成部５６は、座標系が走行軸座標系に設定されている状態でありかつロボット用プログラムに基づく指令種別が座標値の変化を伴うものである場合（具体的には、例えばＧコードが、位置決め（早送り）に相当する“Ｇ００”である場合や、直線保管に相当する“Ｇ０１”である場合等）、以下の手順によって走行軸指令を生成する。この場合、指令生成部５６は、座標値メモリ５７の走行軸座標値格納領域５７ｂに格納されている現在座標値を移動装置４の走行軸の始点とした場合における移動装置４の走行軸の終点及び速度をロボット用プログラムに基づいて算出し、これら終点、及び速度に関する情報を含む走行軸指令を生成し、データ送受信部５９に書き込む。また指令生成部５６は、以上のようにして移動装置４の走行軸の終点の座標値を算出した後、座標値メモリ５７の走行軸座標値格納領域５７ｂに格納されている現在座標値を、ロボット用プログラムに基づいて算出した終点座標値によって更新する。

データ送受信部５９は、指令生成部５６によってロボット指令や走行軸指令が書き込まれると、これらロボット指令や走行軸指令をロボット制御装置６のデータ送受信部６９へ送信する。またデータ送受信部５９は、図３を参照して説明した手順に従って座標値管理部５５によって走行軸座標値取得要求、直交座標値取得要求、及び各軸座標値取得要求が書き込まれると、これら走行軸座標値取得要求、直交座標値取得要求、及び各軸座標値取得要求をロボット制御装置６のデータ送受信部６９へ送信する。

データ送受信部５９は、後に説明する手順に従ってロボット制御装置６のデータ送受信部６９から送信される座標値を受信すると、受信した座標値を座標値管理部５５へ送信する。

次に、図２を参照しながらロボット制御装置６の構成について説明する。図２に示すように、ロボット制御装置６には、上記ハードウェア構成によって、入力解析部６０、座標値制御部６１、ロボットプログラム生成部６２、動作制御部６３、及びデータ送受信部６９等の各種機能が実現される。

入力解析部６０は、データ送受信部６９を介して数値制御装置５から送信される指令や要求を解析し、解析結果を座標値制御部６１、及びロボットプログラム生成部６２へ送信する。

より具体的には、入力解析部６０は、データ送受信部６９からロボット指令又は走行軸指令が入力されると、これらロボット指令や走行軸指令をロボットプログラム生成部６２へ送信する。また入力解析部６０は、データ送受信部６９から走行軸座標値取得要求、直交座標値取得要求、及び各軸座標値取得要求が入力されると、これら座標値取得要求を座標値制御部６１へ送信する。

座標値制御部６１は、入力解析部６０から送信される座標値取得要求に応じて、ロボット３の現在の制御軸の座標値及び移動装置４の現在の走行軸の座標値を取得し、取得した座標値をデータ送受信部６９に書き込む。

より具体的には、座標値制御部６１は、入力解析部６０から走行軸座標値取得要求が入力されると、移動装置４の現在の走行軸の座標値を取得し、取得した座標値をデータ送受信部６９に書き込む。座標値制御部６１は、入力解析部６０から直交座標値取得要求が入力されると、ロボット３の現在の制御軸の座標値を直交座標形式の下で取得し、取得した座標値をデータ送受信部６９に書き込む。また座標値制御部６１は、入力解析部６０から各軸座標値取得要求が入力されると、ロボット３の現在の制御軸の座標値を各軸座標形式の下で取得し、取得した座標値をデータ送受信部６９に書き込む。

ロボットプログラム生成部６２は、入力解析部６０から送信されるロボット指令又は走行軸指令に応じたロボットプログラムを生成する。より具体的には、ロボットプログラム生成部６２は、入力解析部６０からロボット指令が入力されると、このロボット指令に対応するロボット命令を図示しない記憶部に格納されているロボットプログラムに追加する。またロボットプログラム生成部６２は、入力解析部６０から走行軸指令が入力されると、この走行軸指令に対応する走行軸命令を上記ロボットプログラムに追加する。

動作制御部６３は、ロボットプログラム生成部６２によって生成されたロボットプログラムを起動するとともに、起動したロボットプログラム内に記述されたロボット命令や走行軸命令を逐次実行することによりロボット３及び移動装置４の動作を制御する。より具体的には、動作制御部６３は、ロボット命令を実行することによってロボット３の各制御軸の目標位置を算出するとともに、算出した目標位置が実現するように、ロボット３の各サーボモータをフィードバック制御することによってロボット３に対するロボット制御信号を生成し、ロボット３のサーボモータへ入力する。また動作制御部６３は、走行軸命令を実行することによって移動装置４の走行軸の目標位置を算出するとともに、算出した目標位置が実現するように、移動装置４のアクチュエータをフィードバック制御することによって移動装置４に対する走行軸制御信号を生成し、移動装置４のアクチュエータへ入力する。

データ送受信部６９は、数値制御装置５のデータ送受信部５９から送信されるロボット指令、走行軸指令、走行軸座標値取得要求、直交座標値取得要求、及び各軸座標値取得要求を受信すると、受信した指令及び要求を入力解析部６０へ送信する。またデータ送受信部６９は、座標値制御部６１によって上述の手順に従って座標値が書き込まれると、書き込まれた座標値を数値制御装置５のデータ送受信部５９へ送信する。

次に、以上のように構成された数値制御システム１における各種信号や情報の流れについて図５及び図６を参照しながら説明する。

図５は、ロボット用プログラムの一例である。
図６は、図５に例示するロボット用プログラムに基づいて数値制御装置５を作動させた場合における数値制御装置５とロボット制御装置６との間の信号や情報の流れを示すシーケンス図である。

始めにシーケンス番号“Ｎ１０”に示すブロックにおいて、数値制御装置５の座標値管理部５５にはコマンド“Ｇ６８．８”が入力される。これにより数値制御装置５のロボット制御モジュール５１における座標系の指定座標形式は各軸座標形式に設定される。次にシーケンス番号“Ｎ１１”～“Ｎ１９”に示すブロックにおいて、数値制御装置５の指令生成部５６には、座標系がロボット座標系に設定された状態で各軸座標形式に基づくコマンド“Ｇ００ Ｊ１＿Ｊ２＿Ｊ３＿Ｊ４＿Ｊ５＿Ｊ６”が入力される。なおコマンド中のアンダーバーの部分には、ロボット３の制御軸の終点の座標値が入力されている。指令生成部５６は、座標値メモリ５７のロボット座標値格納領域５７ａに格納されている現在座標値と、入力されたコマンドと、に基づいて、ロボット指令を生成し、ロボット制御装置６へ送信する。ロボット制御装置６は、受信したロボット指令に基づいてロボット３の動作を制御する。

次にシーケンス番号“Ｎ２０”に示すブロックにおいて、数値制御装置５の座標値管理部５５にはコマンド“Ｇ１７．９”が入力される。これにより数値制御装置５のロボット制御モジュール５１における座標系は、それまでのロボット座標系から走行軸座標系に切り替わる。また座標値管理部５５は、このブロックにおいて座標系を切り替えたことに応じて、ロボット制御装置６の座標値制御部６１へ走行軸座標値取得要求を送信する。ロボット制御装置６の座標値制御部６１は、走行軸座標値取得要求を受信したことに応じて、移動装置４の現在の走行軸の座標値（Ｙ２）を取得し、この座標値を数値制御装置５の座標値管理部５５へ送信する。また数値制御装置５の座標値管理部５５は、ロボット制御装置６から送信される座標値を走行軸基準座標値として取得し、この走行軸基準座標値によって座標値メモリ５７の走行軸座標値格納領域５７ｂに格納されている現在座標値を更新する。

次にシーケンス番号“Ｎ２１”に示すブロックにおいて、数値制御装置５の指令生成部５６には、座標系が走行軸座標系に設定された状態で走行軸座標系に基づくコマンド“Ｇ０１ Ｙ２＿Ｆ＿”が入力される。なおコマンド中のアンダーバーの部分には、移動装置４の走行軸の終点の座標値や速度値が入力されている。指令生成部５６は、座標値メモリ５７の走行軸座標値格納領域５７ｂに格納されている現在座標値と、入力されたコマンドと、に基づいて、走行軸指令を生成し、ロボット制御装置６へ送信する。ロボット制御装置６は、受信した走行軸指令に基づいて移動装置４の動作を制御する。

次にシーケンス番号“Ｎ２２”及び“Ｎ２３”に示すブロックにおいて、数値制御装置５の座標値管理部５５にはコマンド“Ｇ１７．８”及び“Ｇ６８．９”が入力される。これにより数値制御装置５のロボット制御モジュール５１における座標系は、それまでの走行軸座標系からロボット座標系に切り替わり、指定座標形式は直交座標形式に設定される。また座標値管理部５５は、これらブロックにおいて座標系及び指定座標形式を切り替えたことに応じて、ロボット制御装置６の座標値制御部６１へ直交座標値取得要求を送信する。ロボット制御装置６の座標値制御部６１は、直交座標値取得要求を受信したことに応じて、現在のロボット３、すなわちシーケンス番号“Ｎ２１”における走行軸移動後のロボット３の制御軸の直交座標形式の下における座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ）を取得し、この座標値を数値制御装置５の座標値管理部５５へ送信する。また数値制御装置５の座標値管理部５５は、ロボット制御装置６から送信される座標値をロボット基準座標値として取得し、このロボット基準座標値によって座標値メモリ５７のロボット座標値格納領域５７ａに格納されている現在座標値を更新する。

次にシーケンス番号“Ｎ２４”に示すブロックにおいて、数値制御装置５の指令生成部５６には、座標系がロボット座標系に設定された状態で直交座標形式に基づくコマンド“Ｇ０１ Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿Ｐ＿Ｆ＿”が入力される。なおコマンド中のアンダーバーの部分には、ロボット３の制御軸の終点の座標値や速度値が入力されている。指令生成部５６は、座標値メモリ５７のロボット座標値格納領域５７ａに格納されている現在座標値と、入力されたコマンドと、に基づいて、ロボット指令を生成し、ロボット制御装置６へ送信する。ロボット制御装置６は、受信したロボット指令に基づいてロボット３の動作を制御する。

本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び変形が可能である。

１…数値制御システム
２…工作機械
３…ロボット
４…移動装置
５…数値制御装置
５０…工作機械制御モジュール
５１…ロボット制御モジュール
５２…記憶部
５３…プログラム入力部
５４…入力解析部
５５…座標値管理部
５６…指令生成部
５７…座標値メモリ
５７ａ…ロボット座標値格納領域
５７ｂ…走行軸座標値格納領域
５９…データ送受信部
６…ロボット制御装置
６０…入力解析部
６１…座標値制御部
６２…ロボットプログラム生成部
６３…動作制御部
６９…データ送受信部

Claims (6)

1. 数値制御プログラムに基づいて、工作機械の動作を制御するとともに、ロボット及び当該ロボットを移動させる移動装置の動作を制御するロボット制御装置に対し、前記ロボットのロボット制御軸を移動させるためのロボット指令及び前記移動装置の付加軸を移動させるための付加軸指令を生成し、前記ロボット制御装置へ入力する数値制御装置において、
   前記ロボット制御装置において取得される前記ロボット制御軸及び前記付加軸の座標値をそれぞれロボット基準座標値及び付加軸基準座標値として取得する座標値管理部と、
   前記数値制御プログラム、前記ロボット基準座標値、及び前記付加軸基準座標値に基づいて前記ロボット指令及び前記付加軸指令を生成する指令生成部と、を備える、数値制御装置。
2. 前記座標値管理部は、前記数値制御プログラムにおける座標系切替指令に基づいて前記ロボット制御装置から前記ロボット基準座標値又は前記付加軸基準座標値を取得する、請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記座標値管理部は、前記ロボット基準座標値及び前記付加軸基準座標値に基づいて、前記ロボット制御軸の現在座標値であるロボット現在座標値及び前記付加軸の現在座標値である付加軸現在座標値を管理する、請求項２に記載の数値制御装置。
4. 数値制御プログラムに基づいて、工作機械の動作を制御するとともに、ロボットのロボット制御軸を移動させるためのロボット指令及び当該ロボットを移動させる移動装置の付加軸を移動させるための付加軸指令を生成する数値制御装置と、
   前記数値制御装置と通信可能であり前記数値制御装置から送信されるロボット指令及び付加軸指令に基づいて前記ロボット及び前記移動装置の動作を制御するロボット制御装置と、を備える数値制御システムにおいて、
   前記ロボット制御装置は、
   前記数値制御装置から送信される座標値取得要求に応じて、前記ロボット制御軸の座標値及び前記付加軸の座標値を取得し、前記数値制御装置へ送信する座標値制御部と、
   前記ロボット指令及び前記付加軸指令に基づいて前記ロボット及び前記移動装置の動作を制御する動作制御部と、を備え、
   前記数値制御装置は、
   前記ロボット制御装置から送信される前記ロボット制御軸の座標値及び前記付加軸の座標値をそれぞれロボット基準座標値及び付加軸基準座標値として取得する座標値管理部と、
   前記数値制御プログラム、前記ロボット基準座標値、及び前記付加軸基準座標値に基づいて前記ロボット指令及び前記付加軸指令を生成する指令生成部と、を備える、数値制御システム。
5. 前記座標値管理部は、前記数値制御プログラムにおける座標系切替指令に基づいて前記座標値取得要求を生成し、前記ロボット制御装置へ送信する、請求項４に記載の数値制御システム。
6. 前記座標値管理部は、前記ロボット基準座標値及び前記付加軸基準座標値に基づいて、前記ロボット制御軸の現在座標値であるロボット現在座標値及び前記付加軸の現在座標値である付加軸現在座標値を管理する、請求項５に記載の数値制御システム。
   

Images