CN106292549A - 机床和机器人之间的干扰检查系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机床和机器人之间的干扰检查系统。在数值控制装置和机器人控制器之间共享将机器人的每个插补周期的位置信息和索引关联记录的插补等级移动数据。根据该插补等级移动数据，计算从成为干扰检查的基准的时间起用于计算下一个预行位置的时间(预行时间)后的机器人的预行位置。并且，根据该机器人预行位置和预行时间后机床所具备的轴的预行位置(机械预行位置)进行机械和机器人之间的干扰检查。

Description

机床和机器人之间的干扰检查系统
技术领域
本发明涉及一种机床和机器人之间的干扰检查系统。
背景技术
广泛进行使机床和机器人融合，将机器人用于加工物的装卸等。机器人在加工物的装卸时能够侵入机床内部，因此有想要进行这些机床和机器人之间的干扰检查的要求。
在机床的干扰检查中，使用日本特开2008-27376号公报和日本特开2010-244256号公报中记载的技术，由控制机床的数值控制装置输出预行位置，并根据该输出信息进行干扰检查，由此能够使机床在干扰前停止。
另外在机器人之间的干扰检查中，使用日本特开2006-68857号公报中记载的技术预读机器人的示教程序，由此进行干扰检查。
然而，为了使用这些现有技术进行机床和机器人之间的干扰检查，需要使用用于通过控制机床的数值控制装置输出预行位置的上述日本特开2008-27376号公报和日本特开2010-244256号公报中记载的技术，并且在机器人一侧输出预行位置，根据从数值控制装置和机器人控制器分别输出的预行位置来进行干扰检查。
但是，如果将与机器人之间的干扰检查相关的上述日本特开2006-68857号公报中记载的技术适用于机床和机器人之间的干扰检查(即，将机床视为一台机器人而适用上述技术)，则能够在机器人一侧从控制机床的数值控制装置取得NC程序作为相当于示教程序的信息，但是用于通过在数值控制装置上进行的插补的种类、预读缓冲器内的预读状态、抑制预读的指令等来计算预行位置的预行时间会动态地变动，因此会产生控制机床的NC程序难以计算与机床的预行时间对应的机器人的预行位置的问题，并且不能够进行机床和机器人之间的干扰检查。
另外，相反在控制机床的数值控制装置一侧，即使取得了机器人的示教程序，用于计算预行位置的预行时间也还是会根据插补的种类、预读缓冲器内的预读状态和抑制预读的指令等而动态地变动，因此难以计算与机器人的预行时间匹配的机床的预行位置。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种数值控制装置，具备确保机床一侧的预行时间和机器人的预行时间之间的同步性的干扰检查功能。
本发明中，使用离线编程装置等预先分析机器人一侧或机床一侧的程序，并生成该移动信息作为附有索引的插补等级移动数据，在此基础上，在数值控制装置和机器人控制器之间共享该插补等级移动数据，并且在数值控制装置一侧进行机器人控制器的移动开始指令，或者在机器人控制器一侧进行数值控制装置一侧的移动开始指令，从而解决上述问题。
本发明的干扰检查系统具备根据来自NC程序的指令驱动控制机械所具备的轴的数值控制装置、根据来自示教程序的指令控制机器人的机器人控制器以及检查上述机械和上述机器人之间的干扰的干扰检查装置。
在本发明的干扰检查系统的第一方式中，上述数值控制装置和上述机器人控制器共享将上述机器人的每个插补周期的位置信息与索引关联后记录的插补等级移动数据。并且，上述数值控制装置具备：预读单元，其从上述NC程序读出预读程序块指令数据；预行时间计算部，其计算用于计算下一个预行位置的预行时间；机械预行位置计算部，其根据成为上述干扰检查的基准的时间计算上述预行时间后的上述机械所具备的轴的预行位置即机械预行位置；机器人预行位置计算部，其根据上述插补等级移动数据，计算从成为上述干扰检查的基准的时间起上述预行时间后的上述机器人的预行位置即机器人预行位置。并且，上述干扰检查装置构成为，根据上述机械预行位置和上述机器人预行位置进行上述机械和上述机器人的干扰检查。
上述数值控制装置还具备：机器人移动指令单元，其根据上述NC程序中包括的机器人移动指令对上述机器人指令移动开始，上述机器人预行位置计算部构成为，根据上述机器人移动指令单元针对上述机器人的移动开始指令时刻、上述插补等级移动数据以及上述预行时间来计算上述机器人预行位置。
上述数值控制装置存储包括从上述机器人控制器取得或通知的表示上述机器人的当前位置的索引、上述机器人的移动状态的上述机器人的状态信息，上述机器人预行位置计算部构成为，根据上述状态信息、上述插补等级移动数据以及上述预行时间计算上述机器人预行位置。
在本发明的干扰检查系统的第二方式中，上述数值控制装置和上述机器人控制器共享将上述机械的每个插补周期的位置信息与索引关联后记录的插补等级移动数据。并且，上述机器人控制器具备：预读单元，其从上述示教程序读出预读程序块指令数据；预行时间计算部，其计算用于计算下一个预行位置的预行时间；机器人预行位置计算部，其计算从成为上述干扰检查的基准的时间起上述预行时间后的上述机器人所具备的轴的预行位置即机器人预行位置；以及机械预行位置计算部，其根据上述插补等级移动数据，计算从成为上述干扰检查的基准的时间起上述预行时间后的上述机械的预行位置即机械预行位置。并且，上述干扰检查装置构成为，根据上述机器人预行位置和上述机械预行位置进行上述机器人和上述机械的干扰检查。
上述机器人控制器也可以构成为，还存储包括从上述数值控制装置取得或通知的表示上述机械的当前位置的索引的上述机械的状态信息，上述机械预行位置计算部根据上述状态信息、上述插补等级移动数据以及上述预行时间计算上述机械预行位置。
根据本发明，在数值控制装置或机器人控制器中，即使是在用于计算预行位置的预行时间根据插补的种类、预读缓冲器内的预读状态、抑制预读的每个指令而发生动态变动的状况下，也能够在变动后的预行时间计算出对方一侧的预行位置，因此能够计算机床和机器人之间同步的预行位置。
附图说明
通过参照附图说明以下的实施例，能够更加明确本发明的上述以及其他目的、特征。在这些附图中：
图1是本发明一个实施方式的干扰检查系统的概略图。
图2是图1所示的干扰检查系统的概略的功能框图。
图3是表示在构成图2的干扰检查系统的数值控制装置上执行的处理的第一例的流程图。
图4是表示在构成图2的干扰检查系统的数值控制装置上执行的处理的第二例的流程图。
图5是本发明其他实施方式的干扰检查系统的概略框图。
具体实施方式
参照图1说明本发明的一个实施方式的干扰检查系统。
实施方式的干扰检查系统具备数值控制装置100、机器人控制器300、机器人360、机床400以及干扰检查装置500。
在开始机床400和机器人360的加工控制之前，事先使用离线编程装置600等分析在机器人控制器300上执行的程序，并生成基于该程序的机器人360的移动信息作为附带索引的插补等级移动数据。而且，在数值控制装置100和机器人控制器300之间共享该生成的插补等级移动数据，并在数值控制装置100一侧进行机器人360的移动开始指令。
在基于加工程序的加工控制时，数值控制装置100如果在预行位置的计算中检测出在加工程序内有对机器人360的移动开始指令，则根据在与机器人控制器300之间共享的机器人360的插补等级移动数据，与机床400的预行位置对应地计算机器人360的预行位置。
另一方面，机器人控制器300接收了来自数值控制装置100的移动开始指令后，根据与数值控制装置100共享的机器人360的插补等级移动数据，加上考虑了臂的挠曲的修正、重力修正等，控制机器人360的动作使得成为该插补等级移动数据所表示的位置。因此，能够使在与数值控制装置100之间共享的机器人360的插补等级的位置和实际机器人360的位置一致。
这里，数值控制装置100和机器人控制器300非同步进行动作，因此在通过数值控制装置100计算出的机器人360的预行位置和机床400的预行位置之间产生误差。
为了修正该误差，机器人控制器300将包括附加给表示机器人360的当前位置的插补等级移动数据中的索引、表示机器人360处于停止还是正在动作的移动状态的信息的状态信息反馈给数值控制装置100。接收到从机器人控制器300反馈来的机器人360的状态信息的数值控制装置100根据该状态信息中包括的表示机器人360的当前位置的索引和移动状态的信息，来修正当前计算中的预行位置和实际的机器人360的当前位置之间的误差。另外，机器人360的状态信息也可以由数值控制装置100从机器人控制器300来取得。
另外，在上述的说明中，说明了在数值控制装置100一侧进行机器人360的移动开始指令，但是也可以不在数值控制装置100一侧进行机器人的移动开始指令而在机器人控制器300一侧独立开始动作。
图2是图1所示的干扰检查系统的概略的功能框图。
数值控制装置100执行以下处理，即根据NC程序110控制机床，并且根据预读NC程序110而得到的预读程序块指令数据120、使用离线编程装置600等事先生成并在与机器人控制器300之间共享的机器人360的插补等级移动数据130以及从机器人控制器360通知或取得的机器人360的状态信息140，分别计算机床400的各轴的预行位置和机器人360的预行位置并输出给干扰检查装置500。
数值控制装置100被分为预处理部101和执行部102，在预处理部101生成执行控制所需要的各种数据，并且根据该生成的数据在执行部102中执行机床等的控制。
预处理部101预读NC程序110，并且将预读程序块指令数据120存储在存储器(未图示)中。另外，预处理部101将使用离线编程装置600等事先生成并在与机器人控制器300之间共享的机器人360的插补等级移动数据130存储在存储器(未图示)中，并且管理从机器人控制器300逐个进行通知或取得的机器人360的状态信息140。
执行部102所具备的分配处理部210按照每个程序块读出预读程序块指令数据120，根据通过该读出的程序块进行指令的各轴移动量、各轴速度来执行插补移动指令的分配处理，并生成对每个分配周期的各轴的可动部(机床400所具备的各轴的伺服电动机)进行指令的插补等级的分配数据。
然后，该生成的插补等级的分配数据被输出给移动指令输出部250，经由该移动指令输出部250被输出给加减速处理部260。该加减速处理部260接收来自移动指令输出部250的移动指令并进行加减速处理，将通过该加减速处理260进行了加减速处理的移动量的移动指令输出给控制机床所具备的各轴的伺服电动机的伺服控制部270。
预行时间计算部220根据预读程序块指令数据120和通过分配处理部210生成的插补等级的分配数据以及预先决定的基准预行时间T来计算预行时间t1。该预行时间计算部220使用由分配处理部210进行了分配处理的指令数据的移动距离、速度，在缓冲器内如果累积有到基准预行时间T为止的指令数据则计算基准预行时间T作为预行时间t1，如果没有累积则计算根据缓冲器内的指令数据求出的最大时间作为预行时间t1。另外，基准预行时间T是根据干扰检查装置500进行干扰检查处理所需要的时间、数值控制装置100和干扰检查装置500之间的通信花费的时间以及机床400的轴、机器人360接收停止指令后进行减速停止花费的时间等而预先决定的时间，在上述的日本特开2008-27376号公报等中说明了其细节，所以这里省略说明。
另外，当在计算预行时间t1时在预读程序块指令数据120内有机器人360的移动开始指令时，预行时间计算部220还计算从当前时刻到机器人360的移动开始指令为止的时间t2。在NC程序的处理程序块(用于计算预行时间的基准位置)成为机器人360的移动开始指令的程序块之前，通过预行时间计算部220按照每个处理周期减去该计算出的机器人移动开始时间t2，使得在机器人360的移动开始指令时成为t2＝0，在该时间点机器人360的状态成为正在移动状态。在预读程序块指令数据120内，当没有机器人360的移动开始指令而机器人360正在移动时，设定为t2＝0，当机器人360为处于停止时设定为t2＝t1。因此，机器人移动开始时间t2为0≤t2≤t1的范围。
进一步，在用于计算预行时间的基准位置成为机器人360的移动开始指令的位置的时间点，通过预行时间计算部220从数值控制装置100对机器人控制器300指令机器人360的移动开始。
机床预行位置计算部230根据通过预行时间计算部220计算出的预行时间t1，计算机床400所具备的各轴的预行位置。关于这种机床的各轴的预行位置的计算方法，在上述的日本特开2008-27376号公报等中进行了说明，因此省略其详细说明。
机器人预行位置计算部240首先根据插补等级移动数据130、从机器人控制器300逐次通知或取得的机器人360的状态信息140来求出机器人360的当前位置，根据该求出的机器人360的当前位置和插补等级移动数据130来计算预行时间t1后的机器人360的位置(预行位置)。该机器人360的预行位置的计算方法为，例如在将插补等级移动数据130的各个索引(机器人控制器300的一个插补周期)设为1个单位时，使用以下的公式(1)，根据数值控制装置100和机器人控制器300的插补周期cycle、预行时间t1、到机器人360的移动开始指令为止的时间t2以及当前位置的索引cpos来计算表示预行位置的索引fpos，并能够通过该计算出的fpos和插补等级移动数据130来求出。
fpos＝cpos+(t1+t2)/cycle……(1)
另外，当数值控制装置100和机器人控制器360的各自插补周期不同时，有时不存在与预行时间对应的插补等级移动数据130的适当的索引。这种情况下，可以将插补等级移动数据130中与预行时间对应的位置之前的索引所指示的位置信息设为机器人360的预行位置，或者也可以代替其而将后面的索引所指示的位置信息设为机器人360的预行位置。进而，将之前的索引所指示的位置信息和之后的索引所指示的位置信息之间的中间位置、或根据预行时间将之前的索引所指示的位置信息和之后的索引所指示的位置信息进行了线性插补的位置信息设为机器人360的预行位置。
此时，当从机器人控制器300取得状态信息140的周期(fbcycle)与数值控制装置100和机器人控制器300的插补周期一致时，机床400和机器人360的预行位置始终保持同步性。
当fbcycle>cycle时，预行位置的同步性会产生误差，但是在取得包括表示机器人360的当前位置的索引和移动状态的状态信息140的时间点修正误差。
另外，当表示预行位置的索引fpos超过了插补等级移动数据130的最大索引值时，视为机器人360为处于停止。在机器人处于停止时设为t2＝t1，由此能够使预行时间后的机器人360的预行位置与当前位置一致。
图3是表示在构成图2的干扰检查系统的数值控制装置100上执行的处理流程的流程图。
[步骤SA01]预读NC程序110，并取得预读程序块指令数据120。
[步骤SA02]分配处理部210根据预读程序块指令数据120来生成插补等级的分配数据。
[步骤SA03]预行时间计算部220根据在步骤SA01取得的预读程序块指令数据120和在步骤SA02生成的插补等级的分配数据来计算预行时间t1。
[步骤SA04]判定在步骤SA01取得的预读程序块指令数据120内是否有机器人360的移动开始指令。当有机器人360的移动开始指令时，进入步骤SA05，当没有时，进入步骤SA06。
[步骤SA05]计算从当前时刻到机器人360的移动开始指令为止的时间t2。
[步骤SA06]参照状态信息140等，判定当前机器人360是否正在移动。当机器人360正在移动时，进入步骤SA07，当是处于停止时，进入步骤SA08。
[步骤SA07]将到机器人360的移动开始指令为止的时间t2设为0。
[步骤SA08]将到机器人360的移动开始指令为止的时间t2设为t1。
[步骤SA09]判定用于计算预行时间的基准位置是否成为了机器人360的移动开始指令的位置。当成为移动开始指令的位置时，进入步骤SA10，当没有成为移动开始指令的位置时，进入步骤SA07。
[步骤SA10]针对机器人控制器300进行机器人360的移动开始指令。
[步骤SA11]计算机床400所具备的各轴的预行位置。
[步骤SA12]根据机器人360的状态信息140计算机器人360的预行位置，并返回步骤SA01。
另外，本发明也能够适用于不在数值控制装置100一侧进行机器人360的移动开始指令而由数值控制装置100和机器人控制器300分别独立进行动作的结构。
图4是表示在图2的干扰检查系统中，当不在数值控制装置100一侧进行机器人360的移动开始指令而由数值控制装置100和机器人控制器300分别独立进行动作时在数值控制装置100上执行的处理流程的流程图。
[步骤SB01]预读NC程序110，并取得预读程序块指令数据120。
[步骤SB02]分配处理部210根据预读程序块指令数据120生成插补等级的分配数据。
[步骤SB03]预行时间计算部220根据在步骤SB01取得的预读程序块指令数据120和在步骤SB02生成的插补等级的分配数据来计算预行时间t1。
[步骤SB04]计算机床400所具备的各轴的预行位置。
[步骤SB05]参照状态信息140等，判定机器人360是否处于停止。当机器人360不是处于停止时，进入步骤SA06，当机器人360处于停止时，进入步骤SA07。
[步骤SB06]根据插补等级移动数据130、从机器人控制器300取得或通知的机器人360的状态信息140来计算正在移动的机器人360的预行位置，返回步骤SB01。例如在将机器人360的插补等级移动数据130的索引设为1个单位时，根据数值控制装置100和机器人控制器300的插补周期cycle、预行时间t1、当前位置的索引cpos来计算表示机器人360的预行位置的索引fpos为fpos＝cpos+t1/cycle。
[步骤SB07]根据插补等级移动数据130、从机器人控制器300取得或通知的机器人360的状态信息140来计算处于停止的机器人360的预行位置，返回步骤SB01。例如在将机器人360的插补等级移动数据130的索引设为1个单位时，根据数值控制装置100和机器人控制器300的插补周期cycle、预行时间t1、当前位置的索引cpos来计算表示机器人360的预行位置的索引fpos为fpos＝cpos。
根据上述结构，机器人控制器如果只安装将表示机器人的当前位置的索引和表示移动状态的信息通知给数值控制装置或数值控制装置能够取得的功能，则能够实现机床和机器人之间的干扰检查功能。
另外，数值控制装置即使在用于计算预行位置的预行时间根据插补的种类、预读程序块内的预读状态、抑制预读的每个指令发生动态变动，也能够在该进行变动的预行时间计算机器人的预行位置，因此能够计算机床与机器人之间的同步的预行位置。
进一步，从机器人控制器取得表示机器人的当前位置的索引信息以及表示移动状态的信息，由此能够最小限度地修正机床和机器人的预行位置的误差。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式的例子，能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。
例如，在上述实施方式中，事先使用离线编程装置600等分析在机器人控制器300上执行的示教程序，并将机器人360的移动信息生成为带索引的插补等级移动数据，表示了在数值控制装置100和机器人控制器360之间共享的例子，但是，相反也可以有以下结构，即事先使用离线编程装置600等分析在数值控制装置100上执行的NC程序，并将机床400的移动信息生成为带索引的插补等级移动数据，将该生成的带索引的插补等级移动数据在数值控制装置100和机器人控制器300之间分别作为插补等级移动数据130、插补等级移动数据310而共享。
此时，如图5所示，将在上述实施方式中与安装在数值控制装置100上的预行时间计算部220、机床预行位置计算部230、机器人预行位置计算部240对应的结构的预行时间计算部370、机器人预行位置计算部380、机床预行位置计算部390等分别安装在机器人控制器300上，通过这些功能单元分别计算机床400和机器人360的预行位置，并通知给干扰检查装置500。
此时，数值控制装置100将包括附加给表示机床的当前位置的插补等级移动数据130的索引的状态信息反馈给机器人控制器300，机器人控制器300根据该反馈来的状态信息修正当前计算中的预行位置和实际的机器人360的当前位置之间的误差即可。

Claims (5)

1.一种干扰检查系统，具备根据来自NC程序的指令驱动控制机械所具备的轴的数值控制装置、根据来自示教程序的指令控制机器人的机器人控制器以及检查上述机械和上述机器人之间的干扰的干扰检查装置，其特征在于，
上述数值控制装置和上述机器人控制器共享将上述机器人的每个插补周期的位置信息与索引关联后记录的插补等级移动数据，
上述数值控制装置具备：
预读单元，其从上述NC程序读出预读程序块指令数据；
预行时间计算部，其计算用于计算下一个预行位置的预行时间；
机械预行位置计算部，其计算从成为上述干扰检查的基准的时间起上述预行时间后的上述机械所具备的轴的预行位置即机械预行位置；
机器人预行位置计算部，其根据上述插补等级移动数据，计算从成为上述干扰检查的基准的时间起上述预行时间后的上述机器人的预行位置即机器人预行位置，
上述干扰检查装置构成为根据上述机械预行位置和上述机器人预行位置进行上述机械和上述机器人之间的干扰检查。
2.根据权利要求1所述的干扰检查系统，其特征在于，
上述数值控制装置还具备：机器人移动指令单元，其根据上述NC程序中包括的机器人移动指令对上述机器人指令移动开始，
上述机器人预行位置计算部构成为根据上述机器人移动指令单元针对上述机器人的移动开始指令时刻、上述插补等级移动数据以及上述预行时间来计算上述机器人预行位置。
3.根据权利要求1或2所述的干扰检查系统，其特征在于，
上述数值控制装置存储包括从上述机器人控制器取得或通知的表示上述机器人的当前位置的索引、上述机器人的移动状态的上述机器人的状态信息，上述机器人预行位置计算部构成为根据上述状态信息、上述插补等级移动数据以及上述预行时间计算上述机器人预行位置。
4.一种干扰检查系统，具备根据来自NC程序的指令驱动控制机械所具备的轴的数值控制装置、根据来自示教程序的指令控制机器人的机器人控制器以及检查上述机械和上述机器人之间的干扰的干扰检查装置，其特征在于，
上述数值控制装置和上述机器人控制器共享将上述机械的每个插补周期的位置信息与索引关联后记录的插补等级移动数据，
上述机器人控制器具备：
预读单元，其从上述示教程序读出预读程序块指令数据；
预行时间计算部，其计算用于计算下一个预行位置的预行时间；
机器人预行位置计算部，其计算从成为上述干扰检查的基准的时间起上述预行时间后的上述机器人所具备的轴的预行位置即机器人预行位置；以及
机械预行位置计算部，其根据上述插补等级移动数据，计算从成为上述干扰检查的基准的时间起上述预行时间后的上述机械的预行位置即机械预行位置，
上述干扰检查装置构成为根据上述机器人预行位置和上述机械预行位置进行上述机器人和上述机械的干扰检查。
5.根据权利要求4所述的干扰检查系统，其特征在于，
上述机器人控制器存储包括从上述数值控制装置取得或通知的表示上述机械的当前位置的索引的上述机械的状态信息，
上述机械预行位置计算部构成为根据上述状态信息、上述插补等级移动数据以及上述预行时间计算上述机械预行位置。
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