TW202422252A - Numerical control device and numerical control system - Google Patents
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Abstract
提供一種數值控制裝置及數值控制系統,前述數值控制裝置及數值控制系統可在檢測到接觸時繼續機器人的運轉,且工具機的使用者可容易地使用機器人的功能。數值控制裝置具備:解析部;接觸動作指令部;及機器人指令訊號生成部,機器人控制指令包含外力閾值,前述外力閾值是用以在機器人檢測到外力的情況下使前述機器人停止,機器人控制裝置因應前述接觸跳過動作訊號,在前述機器人的移動中,在前述機器人檢測到的外力超過前述外力閾值的情況下,使前述機器人的移動停止,並將前述機器人已停止移動之情形通知前述數值控制裝置,當被前述機器人控制裝置通知前述機器人已停止移動之情形時,前述接觸動作指令部執行前述機器人控制指令的下一個指令區塊。Provided are a numerical control device and a numerical control system, which can continue the operation of a robot when contact is detected, and a user of a machine tool can easily use the functions of the robot. The numerical control device comprises: an analysis unit; a contact action command unit; and a robot command signal generation unit, wherein the robot control command includes an external force threshold, and the external force threshold is used to stop the robot when the robot detects an external force. The robot control device skips the action signal in response to the contact, and during the movement of the robot, when the external force detected by the robot exceeds the external force threshold, the movement of the robot is stopped, and the numerical control device is notified of the fact that the robot has stopped moving. When the robot control device notifies the robot that the robot has stopped moving, the contact action command unit executes the next command block of the robot control command.
Description
發明領域Invention Field
本揭示是有關於一種數值控制裝置及數值控制系統。The present disclosure relates to a numerical control device and a numerical control system.
發明背景Invention Background
以往,揭示有一種關於偵測與人的接觸並停止動作的協同合作機器人的技術。例如,揭示有一種為了正確地計測協同合作機器人的接觸力,而設定要保持之工件的負載資訊的技術。Conventionally, there is a technology for a cooperative robot that detects contact with a person and stops the action. For example, there is a technology for setting the load information of the workpiece to be held in order to accurately measure the contact force of the cooperative robot.
又,揭示有一種關於為了將加工現場自動化,而從工具機操作機器人的系統的技術。例如,揭示有一種使用工具機的使用者所熟悉的數值控制指令,來進行機器人的運轉的技術(參考例如專利文獻1)。 先前技術文獻 專利文獻 In addition, a technology for operating a robot from a machine tool in order to automate a processing site is disclosed. For example, a technology for operating a robot using numerical control instructions familiar to a machine tool user is disclosed (see, for example, Patent Document 1). Prior Art Documents Patent Documents
專利文獻1:日本專利特開2014-241018號公報Patent document 1: Japanese Patent Publication No. 2014-241018
發明概要 發明欲解決之課題 Invention Summary Problem to be solved by the invention
於數值控制裝置中使用數值控制指令來控制機器人時,若機器人一面移動一面檢測對對象物的接觸,機器人控制裝置有時會在檢測到接觸時停止機器人的動作,無法繼續機器人的運轉。又,由於工具機的使用者為了使用機器人的功能而必須使用不習慣之機器人用的教示操作盤,因此對工具機的使用者而言是難易度高的作業。When a robot is controlled by a numerical control command in a numerical control device, if the robot moves while detecting contact with an object, the robot control device may stop the robot's movement when contact is detected, and the robot cannot continue to operate. In addition, since the user of the machine tool must use the robot's teaching operation panel, which he is not used to, in order to use the robot's functions, it is a difficult task for the user of the machine tool.
因此,期望一種數值控制裝置及數值控制系統,前述數值控制裝置及數值控制系統可在檢測到接觸時繼續機器人的運轉,且工具機的使用者可容易地使用機器人的功能。 用以解決課題之手段 Therefore, a numerical control device and a numerical control system are desired, which can continue the operation of the robot when contact is detected, and the user of the machine tool can easily use the function of the robot. Means for solving the problem
本揭示的一態樣為一種數值控制裝置,是使用數值控制程式,透過機器人控制裝置來控制機器人的數值控制裝置,具備:解析部,解析前述數值控制程式中之機器人控制指令;接觸動作指令部,因應藉由前述解析部所解析的前述機器人控制指令,來生成用以使前述機器人控制裝置執行接觸跳過動作的接觸跳過動作訊號;及機器人指令訊號生成部,生成包含前述接觸跳過動作訊號的機器人指令訊號,並發送至前述機器人控制裝置,前述機器人控制指令包含外力閾值,前述外力閾值是用以在前述機器人檢測到外力的情況下使前述機器人停止,前述機器人控制裝置因應前述接觸跳過動作訊號,在前述機器人的移動中,在前述機器人檢測到的外力超過前述外力閾值的情況下,使前述機器人的移動停止,並將前述機器人已停止移動之情形通知前述數值控制裝置,當被前述機器人控制裝置通知前述機器人已停止移動之情形時,前述接觸動作指令部執行前述機器人控制指令的下一個指令區塊。One aspect of the present disclosure is a numerical control device that uses a numerical control program to control a robot through a robot control device, and comprises: an analysis unit that analyzes the robot control instructions in the numerical control program; a contact action instruction unit that generates a contact skip action signal for causing the robot control device to execute a contact skip action in response to the robot control instructions analyzed by the analysis unit; and a robot instruction signal generation unit that generates a robot instruction signal including the contact skip action signal and sends it to the robot control device. The robot control device The control instruction includes an external force threshold, and the external force threshold is used to stop the robot when the robot detects an external force. The robot control device responds to the contact skip action signal. During the movement of the robot, when the external force detected by the robot exceeds the external force threshold, the movement of the robot is stopped and the numerical control device is notified that the robot has stopped moving. When the robot control device notifies the robot that it has stopped moving, the contact action instruction unit executes the next instruction block of the robot control instruction.
本揭示的一態樣為一種數值控制系統,是使用數值控制裝置的數值控制程式,透過機器人控制裝置來控制機器人的數值控制系統,前述數值控制裝置具備:解析部,解析前述數值控制程式中之機器人控制指令;接觸動作指令部,因應藉由前述解析部所解析的前述機器人控制指令,來生成用以使前述機器人控制裝置執行接觸跳過動作的接觸跳過動作訊號;及機器人指令訊號生成部,生成包含前述接觸跳過動作訊號的機器人指令訊號,並發送至前述機器人控制裝置, 前述機器人控制指令包含外力閾值,前述外力閾值是用以在前述機器人檢測到外力的情況下使前述機器人停止,前述機器人控制裝置具備接觸動作執行部,前述接觸動作執行部因應前述接觸跳過動作訊號,在前述機器人的移動中,在前述機器人檢測到的外力超過前述外力閾值的情況下,使前述機器人的移動停止,並將前述機器人已停止移動之情形通知前述數值控制裝置,當被前述機器人控制裝置通知前述機器人已停止移動之情形時,前述接觸動作指令部執行前述機器人控制指令的下一個指令區塊。 One aspect of the present disclosure is a digital control system, which uses a digital control program of a digital control device to control a robot through a robot control device. The digital control device comprises: an analysis unit, which analyzes the robot control instructions in the digital control program; a contact action instruction unit, which generates a contact skip action signal for causing the robot control device to perform a contact skip action in response to the robot control instructions analyzed by the analysis unit; and a robot instruction signal generation unit, which generates a robot instruction signal including the contact skip action signal and sends it to the robot control device. The robot control instruction includes an external force threshold, and the external force threshold is used to stop the robot when the robot detects an external force. The robot control device is equipped with a contact action execution unit. The contact action execution unit responds to the contact skip action signal. During the movement of the robot, when the external force detected by the robot exceeds the external force threshold, the movement of the robot is stopped, and the numerical control device is notified that the robot has stopped moving. When the robot control device notifies the robot that it has stopped moving, the contact action instruction unit executes the next instruction block of the robot control instruction.
用以實施發明之形態The form used to implement the invention
以下,就本揭示之實施形態之一例加以說明。圖1是本實施形態的數值控制系統1的功能方塊圖。An example of an embodiment of the present disclosure is described below. FIG1 is a functional block diagram of a
數值控制系統1具備:工具機2,加工未圖示的工件;數值控制裝置(CNC)4,控制該工具機2的動作;協同合作機器人3,設置於工具機2附近;及機器人控制裝置5,控制協同合作機器人3的動作。數值控制系統1藉由利用相互可通訊地連接的數值控制裝置4及機器人控制裝置5,來將工具機2及協同合作機器人3的動作進行聯動控制。The
工具機2因應從數值控制裝置4發送的工具機控制訊號,來加工未圖示的工件。於此,工具機2是例如車床、鑽床、銑床、磨床、雷射加工機及射出成型機等,但不限於此等。The
協同合作機器人3是在機器人控制裝置5所進行的控制下動作,例如針對藉由工具機2所加工的工件進行預定的作業。協同合作機器人3是例如多關節機器人,於其臂前端部3a安裝有工具3b,前述工具3b用以把持、加工或檢查工件。以下,就協同合作機器人3採用6軸多關節機器人的情況加以說明,但不限於此。又,於以下就協同合作機器人3採用6軸多關節機器人的情況加以說明,但軸數不限於此。The
協同合作機器人3具有接觸停止功能、退開模式功能、反轉動作功能等功能,能與人協同合作來安全地作業。接觸停止功能是在以輕的力(例如10到20N(亦即1到2kgf))與人接觸時立即停止的功能。退開模式功能是藉由人推動協同合作機器人3的臂,而可使臂在各軸下退開的功能。反轉動作功能是在協同合作機器人3接觸到硬的物體的情況下,藉由臂立即反轉來減輕夾入的功能。協同合作機器人3為了檢測與人的接觸等外力,具備藉由外力檢測感測器等來構成的外力檢測部31(參考圖2)。外力檢測感測器是例如扭矩感測器、力感測器等。亦即,協同合作機器人3藉由外力檢測感測器來偵測與人的接觸,機器人控制裝置5因應藉由外力檢測感測器檢測到的外力而停止協同合作機器人3的動作。藉此,協同合作機器人3能與人協同合作來安全地作業。The
數值控制裝置4及機器人控制裝置5是分別藉由以下硬體來構成的電腦:CPU(Central Processing Unit(中央處理單元))等運算處理機構;儲存了各種電腦程式的HDD(Hard Disk Drive(硬碟驅動機))或SSD(Solid State Drive(固態硬碟))等輔助記憶機構;用以儲存運算處理機構執行電腦程式上暫時所需的資料的RAM(Random Access Memory(隨機存取記憶體))等主記憶機構;操作者進行各種操作的鍵盤等操作機構;及對操作者顯示各種資訊的顯示器等顯示機構等。這些數值控制裝置4及機器人控制裝置5可藉由例如乙太網路(註冊商標)來相互收發各種訊號。The
圖2是本實施形態的數值控制裝置4及機器人控制裝置5的功能方塊圖。首先,就數值控制裝置4的詳細構成加以說明。如圖2所示,數值控制裝置4是藉由上述硬體構成,來實現控制工具機2的動作的功能、生成協同合作機器人3的控制軸的動作路徑的功能等各種功能。FIG2 is a functional block diagram of the
數值控制裝置4使用數值控制程式,透過機器人控制裝置5來控制協同合作機器人3。亦即,數值控制裝置4按照機器人用數值控制程式,生成用以控制協同合作機器人3及工具3b的動作的各種指令,並發送至機器人控制裝置5。更具體而言,數值控制裝置4具備程式輸入部41、解析部42、動作控制部43、記憶部44、機器人指令訊號生成部45、資料收發部46及接觸動作指令部47。The
程式輸入部41從記憶部44,讀出藉由複數個機器人指令區塊來構成的機器人用數值控制程式,並逐次將其輸入至解析部42。The
解析部42是就每個指令區塊,解析根據從程式輸入部41輸入的數值控制程式的指令類別,將其解析結果輸出至動作控制部43及機器人指令訊號生成部45。更具體而言,解析部42是在指令區塊的指令類別為針對工具機2的工具機用數值控制指令的情況下,將該工具機用數值控制指令發送至動作控制部43。解析部42是在指令區塊的指令類別為針對協同合作機器人3的機器人用數值控制指令的情況下,將該機器人用數值控制指令(以下亦稱為機器人控制指令)輸出至機器人指令訊號生成部45。The
動作控制部43因應從解析部42發送的解析結果,來生成用以控制工具機2的動作的工具機控制訊號,並輸入至驅動工具機2的各種軸的致動器。工具機2因應從動作控制部43輸入的工具機控制訊號而動作,將未圖示的工件加工。The
記憶部44儲存例如根據藉由操作者的操作所製作的複數個數值控制程式。更具體而言,記憶部44儲存數值控制程式,該數值控制程式是藉由用以控制工具機2的動作之針對工具機2的複數個指令區塊、或用以控制協同合作機器人3的動作之針對協同合作機器人3的複數個指令區塊等來構成。儲存於記憶部44的數值控制程式,是以G代碼或M代碼等用以控制工具機2的動作之已知的程式語言來描述。The
又,記憶部44儲存例如機械座標值,前述機械座標值表示在上述數值控制程式下作動之工具機2的各種軸的位置(亦即工具機2的刀具台或工作台等之位置)。再者,這些機械座標值是在以決定於工具機2上或工具機2附近的任意位置的基準點作為原點之工具機座標系統下定義。於記憶部44,藉由未圖示的處理獲逐次更新,以儲存在數值控制程式下逐次變化的機械座標值的最新值。The
又,記憶部44儲存有例如機器人座標值,前述機器人座標值表示在機器人控制裝置5的控制下作動之協同合作機器人3的控制點(例如協同合作機器人3的臂前端部3a)的位置及姿勢,換言之表示協同合作機器人3的各控制軸的位置。再者,這些機器人座標值是如上述,在與工具機座標系統不同的機器人座標系統下定義。於記憶部44,藉由未圖示的處理而利用從機器人控制裝置5取得的機器人座標值獲逐次更新,以儲存在數值控制程式下逐次變化的機器人座標值的最新值。The
又,記憶部44記憶例如由操作者所輸入之協同合作機器人3的起點及終點等教示位置。具體而言,記憶部44記憶從教導器等輸入之協同合作機器人3的教示位置、從鍵盤等輸入之教示位置等。於協同合作機器人3的教示位置,包含表示協同合作機器人3的各控制軸的位置之機器人座標值,這些機器人座標值是在與工具機座標系統不同的機器人座標系統下定義。The
機器人指令訊號生成部45根據從解析部42輸入的每個機器人指令區塊的解析結果,就每個機器人指令區塊生成機器人指令訊號,並將所生成的機器人指令訊號寫入於資料收發部46。The robot command
具體而言,機器人指令訊號生成部45根據從解析部42輸入的作為解析結果的機器人用數值控制指令,就每個機器人指令區塊生成機器人指令訊號,並將所生成的機器人指令訊號寫入於資料收發部46。Specifically, the robot command
資料收發部46是在與機器人控制裝置5的資料收發部60之間,收發指令及機器人座標值等各種資料。具體而言,資料收發部46將藉由機器人指令訊號生成部45生成的機器人指令訊號,發送至機器人控制裝置5的資料收發部60。The
接觸動作指令部47因應藉由解析部42所解析的機器人控制指令,來生成用以使機器人控制裝置5執行接觸跳過動作的接觸跳過動作訊號。接觸動作指令部47將所生成的接觸跳過動作訊號通知機器人指令訊號生成部45。The contact
具體而言,當從數值控制程式擷取到接觸跳過動作指令時,解析部42將指令通知接觸動作指令部47。接觸動作指令部47因應來自解析部42的指令的通知,來生成接觸跳過動作訊號,並通知機器人指令訊號生成部45。Specifically, when the contact skip action command is captured from the numerical control program, the
機器人指令訊號生成部45生成包含接觸跳過動作訊號的機器人指令訊號,並透過資料收發部46發送至機器人控制裝置5。藉此,機器人控制裝置5因應接觸跳過動作訊號而執行接觸跳過動作。The robot command
於此,接觸跳過動作是表示:協同合作機器人3在協同合作機器人3的移動中,藉由如接觸到對象物等之接觸動作而檢測到外力的情況下,使協同合作機器人3的移動停止,並執行下一個指令區塊。Here, the contact skip action means that when the
接觸跳過動作訊號對機器人控制裝置5命令:在協同合作機器人3檢測到外力的情況下用以使協同合作機器人3停止的外力閾值、協同合作機器人3的動作類別、協同合作機器人3的目標位置、協同合作機器人3的移動速度、協同合作機器人3接觸到對象物的接觸位置等。The contact skip action signal instructs the robot control device 5: the external force threshold used to stop the
接觸跳過動作訊號亦可包含:因應協同合作機器人3的移動方向或移動速度,來指定協同合作機器人3的外力檢測部31檢測外力時之力的分量或扭矩的分量。接觸跳過動作訊號亦可例如在協同合作機器人3往+X方向移動的情況下,在外力檢測部31檢測外力時,指定+X方向的力的分量或扭矩的分量。The touch skip action signal may also include: specifying the force component or torque component when the external force detection unit 31 of the
又,接觸跳過動作訊號亦可包含:相較於協同合作機器人3因為與外部的接觸而停止動作的接觸停止動作的外力檢測閾值,將接觸跳過動作的外力閾值設定得更小。Furthermore, the contact skip action signal may also include: setting the external force threshold of the contact skip action to be smaller than the external force detection threshold of the contact stop action in which the
機器人控制裝置5因應接觸跳過動作訊號,在協同合作機器人3的移動中,在協同合作機器人3檢測到的外力超過外力閾值的情況下,使協同合作機器人3的移動停止。然後,機器人控制裝置5將協同合作機器人3已停止移動之情形通知數值控制裝置4。當被機器人控制裝置5通知協同合作機器人3已停止移動之情形時,接觸動作指令部47執行機器人控制指令的下一個指令區塊。In response to the contact skip action signal, the
機器人控制指令的下一指令區塊亦可包含例如:從機器人控制裝置5取得協同合作機器人3在接觸跳過動作時偵測到接觸的位置,並因應所取得的位置來測定對象物的尺寸。The next instruction block of the robot control instruction may also include, for example: obtaining from the
具體而言,機器人控制指令的下一個指令區塊亦可包含:從機器人控制裝置5取得關於協同合作機器人3在接觸跳過動作時偵測到接觸之二處位置的位置資訊,並因應所取得的二處位置的位置資訊來測定對象物的尺寸。於此,二處位置亦可為例如協同合作機器人3往+X方向移動中檢測到接觸之第1位置、及協同合作機器人3在往-X方向移動中檢測到接觸之第2位置。藉此,機器人控制裝置5可從二處位置測定對象物在X方向上的尺寸。Specifically, the next instruction block of the robot control instruction may also include: obtaining position information about two positions where the
又,機器人控制指令的下一個指令區塊亦可包含例如協同合作機器人3把持尺寸不明的工件、或一面探尋工件的位置一面在協同合作機器人3接觸到工件的位置把持工件。Furthermore, the next instruction block of the robot control instruction may also include, for example, cooperating with the
接著,詳細說明機器人控制裝置5的構成。如圖2所示,於機器人控制裝置5,藉由上述硬體構成來實現記憶部51、解析部52、機器人命令生成部53、程式管理部54、軌跡控制部55、運動學控制部56、伺服控制部57、負載設定選擇部58、動力學控制部59、資料收發部60、接觸動作執行部61及接觸控制部62等之各種功能。機器人控制裝置5藉由使用此等功能部,根據從數值控制裝置4發送的指令,來控制協同合作機器人3的動作。Next, the configuration of the
記憶部51記憶用以控制協同合作機器人3的機器人程式以及各種資訊。又,記憶部51記憶協同合作機器人3的負載設定。再者,於本實施形態,記憶部51雖然是設置於機器人控制裝置5,但記憶部51亦可設置於數值控制裝置4,或亦可設置於數值控制裝置4及機器人控制裝置5外部的電子機器或外部伺服器等。The
資料收發部60接收從數值控制裝置4的資料收發部46發送的機器人指令訊號。又,資料收發部60將接收到的機器人指令訊號逐次輸出至解析部52。The
解析部52解析從資料收發部60輸入之機器人指令訊號。又,解析部52將其解析結果輸出至機器人命令生成部53。The analyzing
機器人命令生成部53根據從解析部52輸入的機器人指令訊號的解析結果,來生成與機器人指令訊號相應的機器人命令。機器人命令生成部53將所生成的機器人命令輸出至程式管理部54。The robot
當從機器人命令生成部53輸入機器人命令時,程式管理部54逐次執行機器人命令,藉此生成與上述機器人指令訊號相應的協同合作機器人3的動作計畫,並輸出至軌跡控制部55。When a robot command is input from the robot
又,當從機器人命令生成部53輸入的機器人命令為區塊機器人命令時,程式管理部54對儲存於記憶部51的機器人程式追加所輸入的區塊機器人命令。藉此,於記憶部51,生成並記憶與從數值控制裝置4發送的機器人指令訊號相應的機器人程式。程式管理部54接受機器人程式啟動指令來作為機器人命令,藉此將已記憶的機器人程式啟動及再生。Furthermore, when the robot command input from the robot
當從程式管理部54輸入動作計畫時,軌跡控制部55算出協同合作機器人3的控制點的時序資料,並輸出至運動學控制部56。When the action plan is input from the
運動學控制部56從輸入的時序資料,算出協同合作機器人3的各關節的目標角度,並輸入至伺服控制部57。The kinematics control
伺服控制部57為了實現從運動學控制部56輸入的目標角度,而將協同合作機器人3的各伺服馬達進行反饋控制,藉此生成針對協同合作機器人3的機器人控制訊號,並輸入至協同合作機器人3的伺服馬達。又,伺服控制部57生成反映了藉由後述的動力學控制部59所計算的扭矩之機器人控制訊號。藉此,機器人控制裝置5可根據負載設定來控制協同合作機器人3。The
負載設定選擇部58因應藉由解析部52所解析的機器人指令訊號,來選擇記憶於記憶部51的負載設定,並將所選擇的負載設定通知動力學控制部59。The load
動力學控制部59根據藉由負載設定選擇部58所選擇的負載設定,藉由逆動力學計算來計算輸入於協同合作機器人3的扭矩。動力學控制部59將藉由計算所取得的扭矩輸出至伺服控制部57。The dynamics control
於此,協同合作機器人3的逆動力學計算是指:根據以協同合作機器人3的動作軌跡計畫來算出的期望的運動(各關節的位置、速度、加速度的時序資料),來考慮施加於協同合作機器人3的指部負載或重力、自重,並計算用以實現該類響應之要給予各馬達的輸入扭矩的手法。關於此類逆動力學計算,揭示有例如計算扭矩法、或牛頓-歐拉法等數值計算方法(例如日本專利特開平8-118275號公報、日本專利特開2015-58520號公報)。Here, the inverse dynamics calculation of the
接觸動作執行部61因應藉由解析部52所解析的機器人指令訊號中之接觸跳過動作訊號,在協同合作機器人3的移動中,在協同合作機器人3檢測到的外力超過外力閾值的情況下,使協同合作機器人3的移動停止,並將協同合作機器人3已停止移動之情形通知數值控制裝置4。In response to the contact skip action signal in the robot command signal analyzed by the analyzing
接觸控制部62因應藉由協同合作機器人3中之外力檢測部31所進行之外力的檢測結果,來控制接觸停止動作。於此,接觸停止動作表示:協同合作機器人3因應來自外部的接觸力而停止協同合作機器人3的動作。The
接著,就接觸跳過動作的具體處理加以說明。接觸動作執行部61因應藉由解析部52所解析的機器人指令訊號中之接觸跳過動作訊號,來將外力閾值通知接觸控制部62,而接觸控制部62開始超過外力閾值之外力的監視。Next, the specific processing of the contact skipping action will be described. The contact
又,接觸動作執行部61因應接觸跳過動作訊號,來將協同合作機器人3的動作類別、移動量以及移動速度通知機器人命令生成部53,而機器人命令生成部53生成與協同合作機器人3的動作類別、移動量以及移動速度相應的機器人命令。之後,機器人控制裝置5進行如上述的控制,而協同合作機器人3開始移動。Furthermore, the contact
接觸控制部62在外力檢測部31檢測到的外力超過外力閾值的情況下,將停止移動之情形通知伺服控制部57,而取得關於外力檢測部31檢測到超過外力閾值之外力的位置的位置資訊。When the external force detected by the external force detection unit 31 exceeds the external force threshold, the
接觸控制部62將所取得的位置資訊及協同合作機器人3已停止之情形通知接觸動作執行部61。接觸動作執行部61將所取得的位置資訊及協同合作機器人3已停止之情形透過資料收發部60通知數值控制裝置4。The
然後,如上述,當被數值控制裝置4通知協同合作機器人3已停止移動之情形時,接觸動作指令部47執行機器人控制指令的下一個指令區塊。又,數值控制裝置4執行例如下一個指令區塊,根據所取得的對象物的位置資訊,來測定對象物的尺寸。Then, as described above, when the
圖3及圖4是表示接觸跳過指令之例的圖。圖3所示之接觸跳過指令是協同合作機器人3在直線動作中進行接觸跳過動作時的指令。圖4所示之接觸跳過指令是協同合作機器人3在各軸的動作中進行接觸跳過動作時的指令。Fig. 3 and Fig. 4 are diagrams showing examples of contact skip instructions. The contact skip instruction shown in Fig. 3 is an instruction when the
圖3所示之接觸跳過指令包含複數個對應指令、及對應於對應指令的停止位置儲存處。各對應指令是G100.1到G100.9的G代碼。停止位置儲存處是對應於X、Y、Z、A、B、及C的各軸的直線動作的6個巨集變數。例如,對應於對應指令G100.1的停止位置儲存處是6個巨集變數#100000至#100005。The touch jump instruction shown in Figure 3 includes a plurality of corresponding instructions and stop position storage locations corresponding to the corresponding instructions. Each corresponding instruction is a G code from G100.1 to G100.9. The stop position storage location is 6 macro variables corresponding to the linear motion of each axis of X, Y, Z, A, B, and C. For example, the stop position storage location corresponding to the corresponding instruction G100.1 is 6 macro variables #100000 to #100005.
圖4所示之接觸跳過指令包含複數個對應指令、及對應於對應指令的停止位置儲存處。各對應指令是G200.1到G200.9的G代碼。 停止位置儲存處是對應於J1、J2、J3、J4、J5及J6的各軸的動作的6個巨集變數。例如,對應於對應指令G200.1的停止位置儲存處是6個巨集變數#100060至#100065。 The contact jump instruction shown in Figure 4 includes multiple corresponding instructions and stop position storage locations corresponding to the corresponding instructions. Each corresponding instruction is a G code from G200.1 to G200.9. The stop position storage location is 6 macro variables corresponding to the actions of each axis of J1, J2, J3, J4, J5 and J6. For example, the stop position storage location corresponding to the corresponding instruction G200.1 is 6 macro variables #100060 to #100065.
圖5是表示本實施形態的數值控制程式之例的圖。圖6是表示執行圖5所示之數值控制程式時,數值控制裝置4與機器人控制裝置5之間的訊號及資訊的流程的循序圖。於圖5及圖6所示之例,數值控制裝置4執行包含接觸跳過動作指令的數值控制程式,藉由協同合作機器人3來測定作為對象物的加工完畢的工件的尺寸。FIG. 5 is a diagram showing an example of a numerical control program of the present embodiment. FIG. 6 is a sequence diagram showing the flow of signals and information between the
首先,被命令"M100",機器人控制裝置5等候藉由工具機2的加工系統所加工的工件的加工完成。接著,被輸入"G68.8",選擇各軸座標系統。當被命令"G7.3 J1=_J2=_J3=_J4=_J5=_J6=_"時,機器人控制裝置5將協同合作機器人3定位在各軸座標系統上的初始位置。再者,於命令中之底線部分,輸入有協同合作機器人3的指定位置的座標值。First, the
接著,被命令"G68.9",選擇正交座標系統。當被命令"G01 X_Y_Z_A_B_C_P_"時,機器人控制裝置5使協同合作機器人3往正交座標系統上的指定位置(工具機2內的指定位置)直線移動並定位。再者,於命令中之底線部分,輸入有協同合作機器人3的指定位置的座標值。Next, the command "G68.9" is issued to select the orthogonal coordinate system. When the command "G01 X_Y_Z_A_B_C_P_" is issued, the
接著,被命令"G53.8 Q2",協同合作機器人3選擇(變更)工具座標系統No.2(接觸用工具)。當被命令"G01 X_Y_Z_A_B_C_P_"時,機器人控制裝置5使協同合作機器人3往正交座標系統上的+X方向的工件尺寸測定開始位置直線移動並定位。Next, when commanded "G53.8 Q2", the
接著,被命令"G100.0 X100.0 Q1.0 F100;",協同合作機器人3及機器人控制裝置5開始接觸跳過動作。此指令使協同合作機器人3往+X方向移動,在外力檢測部31檢測到外力時停止協同合作機器人3的移動。進而,此指令將檢測外力的外力閾值設定為1.0N,將協同合作機器人3的移動速度設定為100mm/min。Next, the
因應此指令,機器人控制裝置5使協同合作機器人3開始藉由直線動作以100mm/min的速度往+X方向移動。然後,機器人控制裝置5在檢測到超過1.0N之外力時,使協同合作機器人3的移動停止,並將檢測到外力的位置的位置資訊通知(發送至)數值控制裝置4。In response to this instruction, the
當被機器人控制裝置5通知協同合作機器人3已停止移動之情形時,接觸動作指令部47執行機器人控制指令的下一個指令區塊,亦即"G01 X_Y_Z_A_B_C_P_"。當被命令"G01 X_Y_Z_A_B_C_P_"時,機器人控制裝置5使協同合作機器人3往正交座標系統上的-X方向的工件尺寸測定開始位置直線移動並定位。When the
接著,被命令"G100.1 X-100.0 Q1.0 F100;",協同合作機器人3及機器人控制裝置5開始接觸跳過動作。此指令使協同合作機器人3往-X方向移動,在外力檢測部31檢測到外力時停止協同合作機器人3的移動。進而,此指令將檢測外力的外力閾值設定為1.0N,將協同合作機器人3的移動速度設定為100mm/min。Next, the
因應此指令,機器人控制裝置5使協同合作機器人3開始藉由直線動作以100mm/min的速度往-X方向移動。然後,機器人控制裝置5在檢測到超過1.0N之外力時,使協同合作機器人3的移動停止,並將檢測到外力的位置的位置資訊通知(發送至)數值控制裝置4。In response to this instruction, the
當被數值控制裝置4通知協同合作機器人3已停止移動之情形時,接觸動作指令部47被命令機器人控制指令的下一個指令區塊,亦即"#100=#100006 - #100000"。#100006是例如作為+X方向的位置資訊的儲存處之巨集變數,#100000是作為-X方向的位置資訊的儲存處之巨集變數。藉此,機器人控制裝置5可從檢測到外力的二處的位置資訊來算出工件的尺寸#100。When the
接著,當被命令"G01 X_Y_Z_A_B_C_P_"時,機器人控制裝置5使協同合作機器人3往正交座標系統上的工具機2外的指定位置直線移動並定位。藉此,協同合作機器人3往工具機2外退開。Next, when the command "G01 X_Y_Z_A_B_C_P_" is received, the
接著,被命令"M101",機器人控制裝置5與加工系統等候工件尺寸測定完成。接著,被命令"M30",數值控制程式結束。Then, the command "M101" is issued, and the
如以上所說明,若依據本實施形態,數值控制裝置4具備:解析部42,解析數值控制程式中之機器人控制指令;接觸動作指令部47,因應藉由解析部42所解析的接觸跳過動作指令,來生成用以使機器人控制裝置5執行接觸跳過動作的接觸跳過動作訊號;及機器人指令訊號生成部45,生成包含接觸跳過動作訊號的機器人指令訊號,並發送至機器人控制裝置5。接觸跳過動作指令包含外力閾值,前述外力閾值是用以在協同合作機器人3檢測到外力的情況下使協同合作機器人3停止。機器人控制裝置5因應接觸跳過動作訊號,在協同合作機器人3的移動中,在協同合作機器人3檢測到的外力超過外力閾值的情況下,使協同合作機器人3的移動停止,並將協同合作機器人3已停止移動之情形通知數值控制裝置4。當被機器人控制裝置5通知協同合作機器人3已停止移動之情形時,接觸動作指令部47執行機器人控制指令的下一個指令區塊。As described above, according to this embodiment, the
藉由此類構成,數值控制裝置4藉由數值控制程式中之指令,來設定施加於協同合作機器人3的外力的閾值,使協同合作機器人3移動,並在檢測到外力時停止協同合作機器人3的移動。藉此,數值控制裝置4可對對象物進行接觸檢測,藉由在檢測到接觸後執行下一個區塊的指令,可執行連續的數值控制程式。進而,由於數值控制裝置4可藉由數值控制程式中之指令,來進行協同合作機器人3的接觸跳過,因此工具機2的使用者可容易地使用協同合作機器人3的功能。With this configuration, the
又,機器人控制指令的下一指令區塊亦可包含:從機器人控制裝置5取得協同合作機器人3在接觸跳過動作時偵測到接觸的位置,並因應所取得的位置來測定對象物的尺寸。藉由此類構成,數值控制裝置4可測定藉由工具機2所加工完畢的工件等對象物的尺寸。Furthermore, the next instruction block of the robot control instruction may also include: obtaining the contact position detected by the
又,接觸跳過動作訊號亦可包含:因應協同合作機器人3的移動方向或移動速度,來指定協同合作機器人3的外力檢測部31檢測外力時之力的分量或扭矩的分量。藉由此類構成,數值控制裝置4可測定關於已指定的分量之對象物的尺寸。Furthermore, the contact skipping action signal may also include specifying the force component or torque component when the external force detection unit 31 of the
又,接觸跳過動作訊號亦可包含:相較於協同合作機器人3因為與外部的接觸而停止動作的接觸停止動作的外力檢測閾值,將接觸跳過動作的外力閾值設定得更小。藉由此類構成,數值控制裝置4可在協同合作機器人3接觸到對象物時不停止動作,測定對象物的尺寸。Furthermore, the contact skipping action signal may also include: setting the external force threshold of the contact skipping action smaller than the external force detection threshold of the contact stop action in which the
又,數值控制系統1具備:數值控制裝置4,具備上述構成;及機器人控制裝置5,具備接觸動作執行部61,前述接觸動作執行部61因應接觸跳過動作訊號,在協同合作機器人3移動中,在協同合作機器人3檢測到的外力超過外力閾值的情況下,使協同合作機器人3的移動停止,並將協同合作機器人3已停止移動之情形通知數值控制裝置4。當被機器人控制裝置5通知協同合作機器人3已停止移動之情形時,接觸動作指令部47執行機器人控制指令的下一個指令區塊。藉此,數值控制系統1可對對象物進行接觸檢測,藉由在檢測到接觸後執行下一個區塊的指令,可執行連續的數值控制程式。進而,由於數值控制系統1可藉由數值控制程式中之指令,來進行協同合作機器人3的接觸跳過,因此工具機2的使用者可容易地使用協同合作機器人3的功能。Furthermore, the
以上,就本發明的實施形態加以說明,而上述數值控制系統1可藉由硬體、軟體或該等的組合來實現。又,藉由上述數值控制系統1所進行的控制方法亦可藉由硬體、軟體或該等的組合來實現。於此,所謂藉由軟體來實現是指藉由電腦讀取程式後執行而實現。The above is an explanation of the implementation form of the present invention, and the
程式可使用各種類型的非暫時性電腦可讀取媒體(non-transitory computer readable medium(非暫態電腦可讀取媒體))來記憶並提供給電腦。非暫時性電腦可讀取媒體包含各種類型的具實體的記錄媒體(tangible storage medium(有形儲存媒體))。非暫時性電腦可讀取媒體之例包含:磁性記錄媒體(例如硬碟)、光磁性記錄媒體(例如磁光碟)、CD-ROM(Read Only Memory(唯讀記憶體))、CD-R、CD-R/W、半導體記憶體(例如遮罩唯讀記憶體、PROM(Programmable ROM,可程式唯讀記憶體)、EPROM(Erasable PROM,可抹除可程式唯讀記憶體)、快閃唯讀記憶體、RAM(random access memory(隨機存取記憶體)))。The program can be stored and provided to a computer using various types of non-transitory computer readable media (non-transitory computer readable media). Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media (tangible storage media). Examples of non-transitory computer-readable media include: magnetic recording media (e.g., hard disks), magneto-optical recording media (e.g., magneto-optical disks), CD-ROM (Read Only Memory), CD-R, CD-R/W, semiconductor memory (e.g., mask read-only memory, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash read-only memory, RAM (random access memory)).
雖詳述了本揭示,但本揭示不限定於上述的各個實施形態。這些實施形態可在不脫離本揭示的要旨的範圍內,或可在不脫離由申請專利範圍所記載的內容及其均等物所導出的本揭示的旨趣的範圍內,進行各種追加、替換、變更、部分刪除等。又,這些實施形態也可以組合實施。例如,於上述的實施形態中,各動作的順序或各處理的順序是作為一例來表示,並不限定於該等順序。又,在上述的實施形態的說明中使用數值或數式的情況亦同。Although the present disclosure is described in detail, the present disclosure is not limited to the above-mentioned embodiments. These embodiments may be subject to various additions, replacements, changes, partial deletions, etc., without departing from the gist of the present disclosure, or without departing from the intent of the present disclosure derived from the contents described in the patent application and its equivalents. Furthermore, these embodiments may also be implemented in combination. For example, in the above-mentioned embodiments, the order of each action or the order of each processing is represented as an example and is not limited to such order. Furthermore, the same applies to the use of numerical values or formulas in the description of the above-mentioned embodiments.
關於上述實施形態及變形例,進一步揭示以下附記。
(附記1)
一種數值控制裝置(4),是使用數值控制程式,透過機器人控制裝置(5)來控制機器人(3)的數值控制裝置,具備:
解析部(42),解析前述數值控制程式中之機器人控制指令;
接觸動作指令部(47),因應藉由前述解析部所解析的前述機器人控制指令,來生成用以使前述機器人控制裝置執行接觸跳過動作的接觸跳過動作訊號;及
機器人指令訊號生成部(45),生成包含前述接觸跳過動作訊號的機器人指令訊號,並發送至前述機器人控制裝置,
前述機器人控制指令包含外力閾值,前述外力閾值是用以在前述機器人檢測到外力的情況下使前述機器人停止,
前述機器人控制裝置因應前述接觸跳過動作訊號,在前述機器人的移動中,在前述機器人檢測到的外力超過前述外力閾值的情況下,使前述機器人的移動停止,並將前述機器人已停止移動之情形通知前述數值控制裝置,
當被前述機器人控制裝置通知前述機器人已停止移動之情形時,前述接觸動作指令部執行前述機器人控制指令的下一個指令區塊。
(附記2)
如附記1之數值控制裝置,其中前述機器人控制指令的下一個指令區塊包含:從前述機器人控制裝置取得前述機器人在前述接觸跳過動作時偵測到接觸的位置,並因應所取得的前述位置來測定對象物的尺寸。
(附記3)
如附記1之數值控制裝置,其中前述接觸跳過動作訊號包含:因應前述機器人的移動方向或移動速度,來指定前述機器人檢測外力時之力或扭矩的分量。
(附記4)
如附記1之數值控制裝置,其中前述機器人是偵測與人的接觸並停止動作的協同合作機器人,
前述接觸跳過動作訊號包含:相較於前述協同合作機器人因為與外部的接觸而停止動作的接觸停止動作的外力檢測閾值,將前述接觸跳過動作的前述外力閾值設定得更小。
(附記5)
一種數值控制系統(1),是使用數值控制裝置(4)的數值控制程式,透過機器人控制裝置(5)來控制機器人(3)的數值控制系統,
前述數值控制裝置具備:
解析部(42),解析前述數值控制程式中之機器人控制指令;
接觸動作指令部(47),因應藉由前述解析部所解析的前述機器人控制指令,來生成用以使前述機器人控制裝置執行接觸跳過動作的接觸跳過動作訊號;及
機器人指令訊號生成部(45),生成包含前述接觸跳過動作訊號的機器人指令訊號,並發送至前述機器人控制裝置,
前述機器人控制指令包含外力閾值,前述外力閾值是用以在前述機器人檢測到外力的情況下使前述機器人停止,
前述機器人控制裝置具備接觸動作執行部,前述接觸動作執行部因應前述接觸跳過動作訊號,在前述機器人移動中,在前述機器人檢測到的外力超過前述外力閾值的情況下,使前述機器人的移動停止,並將前述機器人已停止移動之情形通知前述數值控制裝置,
當被前述機器人控制裝置通知前述機器人已停止移動之情形時,前述接觸動作指令部執行前述機器人控制指令的下一個指令區塊。
(附記6)
如附記5之數值控制系統,其中前述機器人控制指令的下一個指令區塊包含:從前述機器人控制裝置取得前述機器人在前述接觸跳過動作時偵測到接觸的位置,並因應所取得的前述位置來測定對象物的尺寸。
(附記7)
如附記5之數值控制系統,其中前述接觸跳過動作訊號包含:因應前述機器人的移動方向或移動速度,來指定前述機器人檢測外力時之力或扭矩的分量。
(附記8)
如附記5之數值控制系統,其中前述機器人是偵測與人的接觸並停止動作的協同合作機器人,
前述接觸跳過動作訊號包含:相較於前述協同合作機器人因為與外部的接觸而停止動作的接觸停止動作的外力檢測閾值,將前述接觸跳過動作的前述外力閾值設定得更小。
Regarding the above-mentioned implementation forms and variations, the following notes are further disclosed.
(Note 1)
A numerical control device (4) is a numerical control device that uses a numerical control program to control a robot (3) through a robot control device (5), comprising:
an analysis unit (42) for analyzing the robot control instruction in the numerical control program;
a contact action instruction unit (47) for generating a contact skip action signal for causing the robot control device to perform a contact skip action in response to the robot control instruction analyzed by the analysis unit; and
a robot instruction signal generation unit (45) for generating a robot instruction signal including the contact skip action signal and sending it to the robot control device,
the robot control instruction including an external force threshold, the external force threshold being used to stop the robot when the robot detects an external force,
In response to the contact jump action signal, the robot control device stops the movement of the robot when the external force detected by the robot exceeds the external force threshold value during the movement of the robot, and notifies the numerical control device of the fact that the robot has stopped moving.
When the robot control device notifies the robot that the robot has stopped moving, the contact action instruction unit executes the next instruction block of the robot control instruction.
(Note 2)
The numerical control device as in
1:數值控制系統
2:工具機
3:協同合作機器人
4:數值控制裝置(CNC)
5:機器人控制裝置
31:外力檢測部
41:程式輸入部
42,52:解析部
43:動作控制部
44,51:記憶部
45:機器人指令訊號生成部
46,60:資料收發部
47:接觸動作指令部
53:機器人命令生成部
54:程式管理部
55:軌跡控制部
56:運動學控制部
57:伺服控制部
58:負載設定選擇部
59:動力學控制部
61:接觸動作執行部
62:接觸控制部
3a:臂前端部
3b:工具
1: Numerical control system
2: Machine tool
3: Collaborative robot
4: Numerical control device (CNC)
5: Robot control device
31: External force detection unit
41:
圖1是本實施形態的數值控制系統的功能方塊圖。 圖2是本實施形態的數值控制裝置及機器人控制裝置的功能方塊圖。 圖3是表示接觸跳過指令之例的圖。 圖4是表示接觸跳過指令之例的圖。 圖5是表示本實施形態的數值控制程式之例的圖。 圖6是表示執行圖5所示之數值控制程式時,數值控制裝置與機器人控制裝置之間的訊號及資訊的流程的循序圖。 FIG. 1 is a functional block diagram of a numerical control system of the present embodiment. FIG. 2 is a functional block diagram of a numerical control device and a robot control device of the present embodiment. FIG. 3 is a diagram showing an example of a contact skip instruction. FIG. 4 is a diagram showing an example of a contact skip instruction. FIG. 5 is a diagram showing an example of a numerical control program of the present embodiment. FIG. 6 is a sequence diagram showing the flow of signals and information between the numerical control device and the robot control device when executing the numerical control program shown in FIG. 5.
1:數值控制系統 1: Digital control system
2:工具機 2: Machine tools
3:協同合作機器人 3: Collaborative robots
4:數值控制裝置(CNC) 4: Numerical control device (CNC)
5:機器人控制裝置 5:Robot control device
31:外力檢測部 31: External force detection unit
41:程式輸入部 41: Program input section
42,52:解析部 42,52:Analysis Department
43:動作控制部 43: Motion control unit
44,51:記憶部 44,51: Memory Department
45:機器人指令訊號生成部 45: Robot command signal generation unit
46,60:資料收發部 46,60: Data receiving and sending department
47:接觸動作指令部 47: Contact action command unit
53:機器人命令生成部 53:Robot command generation department
54:程式管理部 54: Program Management Department
55:軌跡控制部 55:Trajectory Control Unit
56:運動學控制部 56: Kinematics Control Department
57:伺服控制部 57: Servo control unit
58:負載設定選擇部 58: Load setting selection section
59:動力學控制部 59: Dynamics Control Department
61:接觸動作執行部 61: Contact action execution unit
62:接觸控制部 62: Contact control unit
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
WOPCT/JP2022/043714 | 2022-11-28 |
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Publication Number | Publication Date |
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TW202422252A true TW202422252A (en) | 2024-06-01 |
Family
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