CN104238487B - 控制机床和机器人的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的控制机床和机器人的控制装置具备：保存部，其保存包含输入的机床用指令语句和机器人用指令语句的加工程序；加工程序分配部，其将包含在所保存的加工程序中的机床用指令语句和机器人用指令语句中的机床用指令语句转送到机床控制部，另外将机器人用指令语句转送到机器人控制部。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制机床和机器人的控制装置，特别涉及一种通过一个程序控制机床和机器人的双方的控制装置。
背景技术
以前，在机床中，通常工件的安装或卸下的操作，即所谓的装载(load)/卸载(unload)操作由操作者进行，但为了使机床长时间连续运转，通过机器人进行这些操作增多。这样，在对机床附加机器人而进行操作时，如图12所示，机床100和机器人200分别具备控制部(机床控制部40、机器人控制部50)，分别向各个控制部供给程序(加工程序22、机器人程序52)。
在图12所示的机床100和机器人200的控制系统的第一例子中，在进行机床100和机器人200的关联动作的情况下，用信号线或网络将相互独立的机床控制装置2和机器人控制装置3连接起来，收发动作指令信号以及动作完成信号。在机床的控制装置中，为了将加工程序22和这些信号关联起来而使用了舵程序。具体的控制方法如下。
(1)机床控制装置2根据加工程序22控制机床100。机器人控制装置3根据机器人程序52控制机器人200。
(2)在机床100中，在需要进行机器人200的操作的情况下，在加工程序22中，执行M代码等机器人操作用代码。
(3)在机床控制部40中，如果在加工程序22内执行了机器人操作指示用代码，则将该情况通知舵程序执行部60。
(4)在舵程序执行部60中，如果依照舵程序62的指示，通知了机器人操作指示用代码的执行，则将向机器人的动作指令信号设为开(ON)。动作指令信号包含机器人的动作的种类。
(5)在机器人控制装置3中，如果机器人控制部50检测出动作指令信号为开，则根据机器人程序52中的相应的指示，控制机器人200。如果机器人200的动作完成则将动作完成信号设为开。
(6)在机床控制装置2的舵程序执行部60中，如果依照舵程序62的指示，检测出动作完成信号为开，则通知机床控制部40。机床控制部40接受它而继续执行基于加工程序22的机床100的控制。
图13是表示机床100和机器人200的控制系统的第二例子的图，为了削减操作者记忆机床100和机器人200的2种控制装置的操作的工夫，而通过一个控制装置控制机床100和机器人200的双方。
机床控制装置2对机床100用的加工程序22和机器人200用的机器人程序52的双方进行管理。在控制机器人200时，机床控制装置2的舵程序执行部60根据舵程序62的指示，将机器人程序52变换为对应的动作指令信号。在该动作指令信号中包含机器人200的动作的内容、即机器人200怎样进行动作。在使机床100用的加工程序22和机器人200用的机器人程序52协作时，使用舵程序62。
在日本特开平6-149329号公报中，公开了一种机器人控制装置，其具备控制机床的CPU和控制机器人的CPU，在这两者之间设置共通RAM，上述控制机器人的CPU根据来自外部设备的指令和来自操作面板的指令的双方接受机器人程序。
在日本特开平6-134652号公报中，公开了一种数控机床的机械手的控制方法，其将机械手安装在数控机床的刀具安装部，能够使用NC语言进行机械手的位置的控制以及手的开闭。
在图12所公开的技术中，加工程序和机器人程序独立地动作。因此，为了实现机床和机器人之间的关联动作，在加工程序和机器人程序之间收发动作的种类、动作开始的定时这样的信息。
在收发这样的信息时，使用了舵程序。在舵程序中包含进行机床的基本控制的处理，因此能够对其进行编辑的只限于机床制造商，用户无法进行编辑。因此，机床制造商决定机床和机器人如何进行协作的规格，提供实现该规格的舵程序。
其结果是如果从机床制造商看，则为了使机床和机器人协作动作，必须生成用于协作的舵程序，程序生成的负担增加了。
另外，如果从用户看，则由于通过舵程序来实现协作的方法，所以用户无法追加功能，欠缺扩展性。以M代码等数字的形式进行来自用户的操作指示，但能够从加工程序向机器人程序发出何种操作指示依存于机床制造商所决定的规格，只能依照该规格发出操作指示，用户无法以后追加操作指示的种类。
对于工件的安装/卸下操作等，通常在机床制造商侧预先设想而装载在舵程序中，但除此以外，在用户希望机床和机器人协作地实施与加工关联的各操作的情况下，无法向舵程序追加新的功能。在假设要追加新的功能的情况下，必须向机床制造商委托舵程序的改造，对于用户来说负担增加了。
另外，加工程序和机器人程序相互独立，因此特别在机床和机器人同时动作的情况等下，有时难以根据程序理解机床和机器人怎样动作。如果难以根据程序理解机床和机器人的动作，则动作的确认花费时间，用户进行启动操作的负担增加。
在图13所公开的技术中，也是在机床控制装置2侧管理加工程序22和机器人程序52的双方，但在加工程序和机器人程序的协作中依然使用了舵程序，因此存在与图12所公开的技术相同的问题。
日本特开平6-149329号公报所公开的技术构成为根据来自外部设备的指令和来自操作面板的指令的任意一个接受控制机器人的机器人程序，因此与控制机床的加工程序独立，因此有时难以理解机床和机器人怎样动作。
另一方面，日本特开平6-134652号公报所公开的技术公开了以下的技术，即将机械手安装在机床的刀具安装位置，能够通过NC语言进行机械手的位置的控制和机械手的开闭，但该“机械手”(不是在机器人)被安装在机床的刀具安装部而通过数控机床的控制轴被控制、驱动，自然解释为机床的一部分。另外，该机械手的动作范围限于机床的控制轴的动作范围内，因此，不只是安装/卸下操作，用户还难以通过该机械手实施与加工相关联的各操作。
发明内容
因此，本发明的目的在于：提供一种控制机床和机器人的控制装置，其能够由用户只通过加工程序决定机床和机器人的协作动作。
本发明的控制装置是一种控制至少一台机床和至少一台机器人的控制装置，具备：加工程序输入部，其向上述控制装置输入包含至少一个机床用指令语句和至少一个机器人用指令语句的加工程序；加工程序保存部，其将通过上述加工程序输入部输入的加工程序保存在上述控制装置中；机床控制部，其根据机床用指令语句控制机床；机器人控制部，其根据机器人用指令语句控制机器人；加工程序分配部，其将包含在通过上述加工程序保存部保存的加工程序中的机床用指令语句和机器人用指令语句中的机床用指令语句向上述机床控制部转送，另外将机器人用指令语句向上述机器人控制部转送。
上述加工程序分配部可以构成为具备：顺序执行部，其在从加工程序读取的指令语句的对象从机床变化为机器人、或从机器人变化为机床的情况下，在根据被转送到该变化前的指令语句成为对象的上述机床控制部或上述机器人控制部的指令进行控制而完成后，向变化后的指令语句成为对象的上述机床控制部或上述机器人控制部转送指令语句。
上述加工程序分配部也可以具备：同时开始部，其针对包含在由加工程序预先指定的范围内的指令语句，将机床用指令语句转送到上述机床控制部，将机器人用指令语句转送到上述机器人控制部，然后同时进行根据向上述机床控制部转送的指令语句开始进行控制的指示、根据向上述机器人控制部转送的指令语句开始进行控制的指示，其中，同时对机床和机器人开始控制。
上述加工程序分配部可以具备：等待部，其在上述机床控制部中根据转送的指令语句的控制、和在上述机器人控制部中根据转送的指令语句的控制的双方完成之前进行等待，其中，在等待机床和机器人的双方的控制结束后，能够进行下一个控制。
根据本发明，提供一种控制机床和机器人的控制装置，其能够由用户只通过加工程序决定机床和机器人的协作动作。
附图说明
通过参照附图的以下的实施例的说明，能够了解本发明的上述以及其他目的和特征。
图1是说明本发明的控制装置的第一实施方式的结构的图。
图2是说明图1的控制装置(第一实施方式)的一个变形例子的结构的图。
图3是说明本发明的控制装置的第二实施方式的结构的图。
图4是说明通过图3的控制装置执行的加工程序的第一例子的图。
图5是表示图4的加工程序的动作定时的图。
图6是表示图3的控制装置执行图4的加工程序的处理的流程的流程图。
图7是说明通过图3的控制装置执行的加工程序的第二例子的图。
图8是表示图7的加工程序的动作定时的图。
图9是说明通过图3的控制装置执行的加工程序的第三例子的图。
图10是表示图9的加工程序的动作定时的图。
图11A和图11B是表示图3的控制装置执行图7的加工程序和图9的加工程序的处理的流程的流程图。
图12是表示机床和机器人的控制系统的第一现有例子的图。
图13是表示机床和机器人的控制系统的第二现有例子的图。
具体实施方式
首先，参照图1说明本发明的控制装置的第一实施方式。
控制装置1具备加工程序输入部10、加工程序保存部20、加工程序分配部30、机床控制部40、机器人控制部50。
在加工程序输入部10中，输入包含机床用指令语句和机器人用指令语句的双方的加工程序22。在加工程序保存部20中，保存从加工程序输入部10输入的加工程序22。然后，在实际进行加工时，操作者从通过加工程序保存部20保存的加工程序22中选择使其动作的加工程序22而指示加工。
当由操作者指示了加工时，加工程序分配部30从由加工程序保存部20保存的加工程序22中顺序地读取所指示的加工程序22的内容，如果该读取的内容是机床用指令语句则转送到机床控制部40，另一方面，如果是机器人用指令语句则转送到机器人控制部50。
被转送了机床用指令语句的机床控制部40依照指令语句控制机床100，另一方面，被转送了机器人用指令语句的机器人控制部50依照指令语句控制机器人200。由此，包含机床用指令语句和机器人用指令语句的双方的加工程序22能够控制机床100和机器人200的双方。
参照图2说明第一实施方式(图1)的一个变形例子。
该图2的控制装置1具备加工程序输入部10、加工程序分配部30、机床控制部40、机器人控制部50，但在控制装置1的内部不具有加工程序保存部20这一点上与图1的控制装置不同。在该图2的控制装置中，通过加工程序输入部10从外部输入的加工程序22直接被转送到加工程序分配部30。然后，在加工程序分配部30中，顺序地读取从加工程序输入部10转送的加工程序22的内容，如果该读取的内容是机床用指令语句则转送到机床控制部40，另一方面，如果是机器人用指令语句则转送到机器人控制部50。在该图2的实施方式中，也与图1的实施方式同样地，能够以包含机床用指令语句和机器人用指令语句的双方的加工程序22控制机床100和机器人200的双方。
另外，也可以不通过加工程序输入部10输入加工程序22，而通过连接存储有在外部生成的加工程序22的存储介质并读取来输入，或者经由网络进行读取。
接着，参照图3说明本发明的控制装置的第二实施方式。
图3所示的控制装置1具备加工程序输入部10、加工程序保存部20、加工程序分配部30、机床控制部40、机器人控制部50，这一点与图1(第一实施方式)的控制装置1相同。但是，在该图3的控制装置1中，加工程序分配部30由顺序执行部32、同时开始部34、等待部36构成，这一点与图1的控制装置1不同。
在此，使用图4、图5、以及图6说明通过图3的控制装置执行的加工程序的第一例子。
图4是包含机床用指令语句和机器人用指令语句的双方的加工程序22的例子。在转送来这样的加工程序22的情况下，在加工程序分配部30中，逐次地从上开始逐行地读取加工程序22，如果该读取的内容是机床用指令语句则转送到机床控制部40，指示机床100的控制，另一方面，如果是机器人用指令语句则转送到机器人控制部50，指示机器人200的控制。
在机床用指令语句的下一行记载了机器人用指令语句的情况下，在机床控制部的控制结束后向机器人控制部转送机器人用指令语句，指示机器人的控制。另一方面，在机器人用指令语句的下一行记载了机床用指令语句的情况下，在机器人控制部的控制结束后向机床控制部转送机床用指令语句，指示机床的控制。
由此，如图5的动作定时所示那样，在指令语句的对象从机床变化为机器人的情况下，在机床的动作结束后开始机器人的动作。另一方面，在指令语句的对象从机器人变化为机床的情况下，在机器人的动作结束后开始机床的动作。
在此，使用图6的流程图说明图3的控制装置执行图4的加工程序的处理的流程。以下，依照各步骤进行说明。
(步骤SA1)从加工程序读取一句的指令语句。
(步骤SA2)判定指令语句的读取是否成功。在成功的情况下(是)，前进到步骤SA3，在不成功的情况下(否)，结束该处理。
(步骤SA3)判定所读取的指令语句是否与上一行的指令语句的控制对象相同。在相同的情况下(是)，前进到步骤SA6，在不同的情况下(否)，前进到步骤SA4。
(步骤SA4)判定上一行的控制是否结束。在结束的情况下(是)，前进到步骤SA6，在没有结束的情况下(否)，前进到步骤SA5。
(步骤SA5)等待上一行的控制的结束。
(步骤SA6)判定指令语句的控制的对象是否是机床。在是机床的情况下(是)，前进到步骤SA7，在是机器人的情况下(否)，前进到步骤SA8。
(步骤SA7)向机床控制部转送指令语句，指示机床的控制，返回到步骤SA1。
(步骤SA8)向机器人控制部转送指令语句，指示机器人的控制，返回到步骤SA1。
接着，使用图7和图8说明通过图3的控制装置执行的加工程序的第二例子。
图7表示包含机床用指令语句和机器人用指令语句的双方，并且包含用于同时开始的指令语句的加工程序22的例子。在该加工程序中，在使机床和机器人同时动作的情况下，在加工程序通过中以“指定范围开始”和“指定范围结束”的2个指令语句来夹着地指定使其同时动作的指令语句。
加工程序分配部逐次地从上开始逐行读取加工程序，但如果读取了“指定范围开始”指令语句，则将位于到“指定范围结束”指令语句为止的之间的指令语句转送到机床控制部和机器人控制部。然后，同时指示与机床控制部对应的机床的控制的开始、与机器人控制部对应的机器人的控制的开始。
由此，如图8的动作定时所示，被夹在从“指定范围开始”指令语句到“指定范围结束”为止的之间的指令语句即“机床用指令语句2”以及“机床用指令语句3”被转送到机床控制部，进而“机器人用指令语句1”和“机器人用指令语句2”被转送到机器人控制部。然后，同时开始被转送到机床控制部的最初的指令语句(“机床用指令语句2”)和被转送到机器人控制部的最初的指令语句(“机器人用指令语句1”)的动作，针对指定的范围，机床和机器人同时开始动作。
另外，接着被夹在从“指定范围开始”指令语句到“指定范围结束”为止的之间的指令语句(在图7的例子中，为“机床用指令语句2”、“机床用指令语句3”、“机器人用指令语句1”、“机器人用指令语句2”)后面的下一个指令语句(在图7的例子中，为“机器人用指令语句4”)的动作在“机床用指令语句3”的动作结束后接着开始。
接着，使用图9和图10说明通过图3的控制装置执行的加工程序的第三例子。
图9表示包含机床用指令语句和机器人用指令语句的双方，并且包含用于同时开始的指令语句、用于等待的指令语句的加工程序22的例子。在该加工程序中，用“指定范围开始”和“指定范围结束”的2个指令语句夹着使其同时动作的指令语句这一点与上述第二例子相同，但作为接着被“指定范围开始”和“指定范围结束”的2个指令语句夹着的指令部分后面的下一个指令语句有“等待”指令语句这一点与第二例子不同。
在“指定范围结束”指令语句后面有“等待”指令语句的情况下，等待被夹在从“指定范围开始”到“指定范围结束”为止的机床用指令语句和机器人用指令语句中的动作延迟结束的动作的结束，开始其下一个指令语句。
图10是表示图9的加工程序的动作定时的图，进行被夹在从“指定范围开始”到“指定范围结束”为止的指令语句即“机床用指令语句2”、“机床用指令语句3”、“机器人用指令语句1”、“机器人用指令语句2”的动作，在这些4个指令语句中的动作的结束时刻最晚的指令语句(在图10的例子中，为“机器人用指令语句2”)的动作结束后，开始接着其后的指令语句即“机床用指令语句4”的动作。
在此，使用图11A和图11B的流程图说明图3的控制装置执行图7的加工程序和图9的加工程序的处理的流程。以下，依照各步骤进行说明。
(步骤SB1)从加工程序读取一句的指令语句。
(步骤SB2)判定指令语句的读取是否成功。在成功的情况下(是)，前进到步骤SB3，在不成功的情况下(否)，结束该处理。
(步骤SB3)判定所读取的指令语句是否是“指定范围开始”指令。在是“指定范围开始”指令的情况下(是)，前进到步骤SB10，在除此以外的指令的情况下(否)，前进到步骤SB4。
(步骤SB4)判定指令语句的控制的对象是否与上一行相同。在相同的情况下(是)，前进到步骤SB7，在不同的情况下(否)，前进到步骤SB5。
(步骤SB5)判定上一行的控制是否结束。在结束了的情况下(是)，前进到步骤SB7，在没有结束的情况下(否)，前进到步骤SB6。
(步骤SB6)等待上一行的控制的结束。
(步骤SB7)判定指令语句的控制的对象是否是机床。在是机床的情况下(是)，前进到步骤SB8，在是机器人的情况下(否)，前进到步骤SB9。
(步骤SB8)向机床控制部转送指令语句，指示机床的控制，返回到步骤SB1。
(步骤SB9)向机器人控制部转送指令语句，指示机器人的控制，返回到步骤SB1。
(步骤SB10)从加工程序读取一句的指令语句。
(步骤SB11)判定所读取的指令语句是否是“指定范围结束”指令。在“指定范围结束”指令的情况下(是)，前进到步骤SB15，在除此以外的指令的情况下(否)，前进到步骤SB12。
(步骤SB12)判定指令语句的控制的对象是否是机床。在是机床的情况下(是)，前进到步骤SB13，在是机器人的情况下(否)，前进到步骤SB14。
(步骤SB13)向机床控制部转送指令语句，返回到步骤SB10。
(步骤SB14)向机器人控制部转送指令语句，返回到步骤SB10。
(步骤SB15)针对被转送到机床控制部和机器人控制部的指令，向机床控制功能和机器人控制功能同时指示控制的开始。
(步骤SB16)从加工程序读取一句的指令语句。
(步骤SB17)判定指令语句是否是“等待”指令。在是“等待”指令的情况下(是)，前进到步骤SB18，在除此以外的情况下(否)，前进到步骤SB1。
(步骤SB18)判定机床控制部和机器人控制部的控制是否完成。在完成了的情况下(是)，返回到步骤SB1，在没有完成的情况下(否)，前进到步骤SB19。
(步骤SB19)等待机床控制部和机器人控制部的控制的完成。
在使用图3的控制装置执行图7和图9的加工程序的处理中，用以下的例子进行了说明，即向具备向机床控制部和机器人控制部同时指示控制的开始的“同时开始部”、在有“等待”指令时等待机床控制部和机器人控制部的控制完成而进行下一个指令的控制的“等待部”的双方，但也可以构成为只具备同时开始部、或只具备等待部。
Claims (2)
1.一种控制装置，其控制至少一台机床和至少一台机器人，该控制装置的特征在于，具备：
加工程序输入部，其向上述控制装置输入包含至少一个机床用指令语句和至少一个机器人用指令语句的加工程序；
加工程序保存部，其将通过上述加工程序输入部输入的加工程序保存在上述控制装置中；
机床控制部，其根据机床用指令语句控制机床；
机器人控制部，其根据机器人用指令语句控制机器人；
加工程序分配部，其将包含在通过上述加工程序保存部保存的加工程序中的机床用指令语句转送到上述机床控制部，将机器人用指令语句转送到上述机器人控制部，
上述加工程序分配部通过具备同时开始部同时对机床和机器人开始控制，该同时开始部针对包含在由加工程序预先指定的范围内的指令语句，将机床用指令语句转送到上述机床控制部，将机器人用指令语句转送到上述机器人控制部，然后同时进行根据向上述机床控制部转送的指令语句开始控制的指示、根据向上述机器人控制部转送的指令语句开始控制的指示。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
上述加工程序分配部通过具备等待部在等待机床和机器人的双方的控制结束后，进行下一个控制，该等待部在上述机床控制部中根据转送的指令语句进行的控制和在上述机器人控制部中根据转送的指令语句进行的控制双方完成之前进行等待。
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