JP3264705B2 - 数値制御工作機械のロボットハンドの制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数値制御工作機械のロ
ボットハンドの制御方法に関するものであり、特に、ロ
ボットハンドを数値制御工作機械の工具取付位置に取り
付け、数値制御工作機械の工具を駆動する制御軸によっ
て制御するように構成した数値制御工作機械のロボット
ハンドの制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の数値制御工作機械におけるロボッ
トハンドの制御方法は、次のようなものであった。 数値制御工作機械と、この数値制御工作機械から独
立したロボット装置、或いは数値制御工作機械に組み込
まれたロボットハンドを使用するものにおいて、ロボッ
ト装置又はロボットハンドを制御するプログラムに使用
する言語は、加工のためのＮＣプログラムに使用するＮ
Ｃ言語とは異なったロボット言語を使用するもので、こ
のロボットハンドの制御方法によれば、加工のためのＮ
Ｃプログラムとロボットを制御するプログラムとでは、
異なった２種類の言語を使用しなければならなかった。

【０００３】 ロボットハンドを制御するプログラム
に、加工のためのＮＣプログラムに使用するＮＣ言語を
使用することが可能な旋盤も公知となっていた。しか
し、このような数値制御工作機械のロボットハンドで
は、ロボットハンドの制御プログラムの作成において
は、制御プログラムの一部を変数として、この変数をテ
ィーチングによって記入して記憶することは出来ず、単
に、プレイバック機能でティーチングしたとおりにロボ
ットハンドを制御するのみのものであって、一旦入力さ
れた座標位置を必要に応じて修正することは出来ず、修
正するときには、再度、ロボットハンドの制御プログラ
ムの全体を作成し直さなければならなかった。

【０００４】 そして、これらの数値制御工作機械用
のロボットハンドの制御には、いずれもロボットハンド
専用の制御軸を要するものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
問題点を解消するために、ロボットハンドを数値制御工
作機械の工具取付位置に取り付けることによってロボッ
トハンド専用の制御軸を必要とせず、数値制御工作機械
の制御軸をそのままロボットハンドの制御軸として共用
するように構成することによって制御軸の増加を防ぎ、
且つ、ＮＣ言語をロボットハンドの制御に使用可能とし
て、単一の言語で数値制御工作機械とロボットハンドを
提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、数値制御工作機械において、ロボットハ
ンドを数値制御工作機械の工具取付位置に取り付け、ロ
ボットハンドを数値制御工作機械の制御軸によって制
御、駆動するように構成すると共に、ロボットハンドの
動作及び／又は操作を数値制御工作機械の加工プログラ
ム内に記載された特定の指令コードと、この特定の指令
コードによって選択されるサブプログラム内に記載され
た座標位置等の記載によって指定する数値制御工作機械
のロボットハンドの制御方法によって達成したものであ
る。

【０００７】

【作用】このように、数値制御工作機械のロボットハン
ドの制御方法を構成することによって、数値制御工作機
械の制御軸をそのままロボットハンドの制御軸として共
用することが可能となり、ロボットハンド専用の制御軸
は必要ではない。また、ロボットハンドの動作及び／又
は操作は加工のためのＮＣプログラムに使用するＮＣ言
語を使用し、特定の指令コードでロボットハンドの動作
及び／又は操作を指令することによって、ＮＣプログラ
ムとロボットプログラムとで異なった２種類の言語を使
用する必要がなく、また、特定の指令コードによって選
択されるサブプログラムに記載された座標位置をティー
チングで指定することが出来るようにしたものである。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図面を参照しながら説明す
る。図１は、本発明の数値制御工作機械のロボットハン
ドの制御方法を採用した数値制御旋盤の１例を示す平面
図である。

【０００９】図において、１は数値制御旋盤のベッドで
あり、ベッド１の上面の右側には主軸２が、左側には刃
物台３が設けられている。この主軸２は、回転可能であ
って主軸中心線方向（Ｚ軸方向）に移動可能であり、刃
物台３は、主軸中心線に直交する方向（Ｘ軸方向）に移
動可能で、その外周に複数個のバイト４が取り付けられ
る工具取付位置５ａを有するタレット５が割出回転（Ｒ
軸方向）可能に設けられている。

【００１０】この数値制御旋盤において、ワーク６は、
数値制御装置１１によって制御、駆動され、主軸２のＺ
軸方向の移動と、タレット５の割出回転（Ｒ軸方向の移
動）によって選択されたバイト４のＸ軸方向の移動とに
よって所要の形状に切削加工される。尚、この数値制御
旋盤の例示及びその動作のは、説明を簡単にするために
必要最小限の図面及び記載としてその他の事項は省略し
たので、実際の数値制御旋盤においては、より複雑な形
状であり且つ各種の動作を行うことは自明である。

【００１１】タレット５の外周の工具取付位置５ａに
は、主軸２に把持されたワーク６を加工するバイト４等
の各種工具と共に、ロボットハンド７が取付可能となっ
ている。ここで、ロボットハンド７は、加工済みのワー
ク６（図２参照）を数値制御旋盤の所定の位置に搬出す
る図２に示すようなワーク把持手段８ばかりでなく、加
工後のワークの寸法測定、工具位置や工具磨耗の測定手
段等の各種センサユニットも含むものである。

【００１２】ロボットハンド７は、図２に示すワーク把
持手段８で明らかなように、タレット５の外周に形成さ
れた工具取付位置５ａにバイト４等の工具と同様に取付
けられる。ワーク把持手段８は、工具取付位置５ａに取
付けられる基台９と、基台９から突出して設けられたチ
ャック爪１０とからなり、チャック爪１０を開閉するた
めの駆動源となる空圧源、チャック爪１０の開閉動作を
確認する図示しない１対の開閉確認センサの信号を伝達
する信号線等は、タレット５の内部に設けられた空圧及
び信号線等のコネクタを介して旋盤本体に連結されてい
る。

【００１３】従って、これらロボットハンド７の動作
は、刃物台３を制御、駆動する制御軸によって移動し、
タレット５の割出回転によってロボットハンド７が所定
の位置に割出されて配置される。そして、数値制御装置
１１からの所定のタイミングでＯＮ、ＯＦＦする空圧源
によってチャック爪１０の開閉動作等のロボットハンド
７の操作が制御され、検出信号等の電気信号はコネクタ
を介して旋盤本体から数値制御装置１１にフィードバッ
クされる。

【００１４】次に、このようなロボットハンド７の動作
及び操作を制御する加工プログラムについて図３を参照
して説明する。ロボットハンド７の動作及び操作を制御
する加工プログラムは、加工のためのＮＣプログラム
（以下、メインプログラムという）の所要の位置に、例
えば「Ｇ２１１ Ｖ１０」と入力することによって行わ
れる。ここで、「Ｇ２１１」は、ワーク把持手段８を選
択し、加工後のワークを標準のパターンで搬出する作業
を行う工程であることを示し、「Ｖ１０」は、この工程
における１０番目のサブプログラム（以下、組数とい
う）によってこの作業が行われることを示すものであ
る。

【００１５】「Ｇ２１１」等の特定のＧコードは、ロボ
ットハンド７の動作及び／又は操作のパターンを指定す
るものであって、同じロボットハンド７を使用するもの
であっても、ロボットハンド７の動作及び／又は操作の
パターンが異なる場合には異なったＧコードを用いて指
定する。本実施例では、例えば、同様に加工後のワーク
を搬出する作業であっても、長尺のワークを搬出する場
合には「Ｇ２２２」を使用し、加工後のワークの寸法測
定では、寸法測定の方法によって「Ｇ４００」から「Ｇ
４０９」までのＧコード等を選択して寸法測定の方法を
指定する。「Ｖ１０」等の組数の指定は、具体的なロボ
ットハンド７の動作及び／又は操作のパターンを記載し
たサブプログラムを指定するものであって、図３に示す
ように、具体的な作業工程を記載したサブプログラムを
選択して指定する。

【００１６】メインプログラムの「Ｇ２１１ Ｖ１０」
が読み取られると、例えば図３のようなサブプログラム
が表示される。ここで、「０９２２１（）」はプログラ
ム番号で、加工後のワークを搬出する作業を行う工程の
標準のパターンであることを示し、「ＴＧＳＥＴ〔１
０〕」は組数が１０であることを示す。また、「Ｇ５３
Ｘ〔＃８０８〕」と「Ｔ２８００」は、それぞれタレッ
ト５が割出回転する位置まで移動し、割出回転を行うこ
とを指令するものであり、「Ｍ１２１」はタレットのク
ランプを開放して、「Ｇ１３２Ｐ２」はタレットが主軸
に接近した位置であるＰ２（後述するサブプログラムの
座標位置等を記載したページのＰ２で指定）の座標位置
までタレットが移動することを指令するものである。図
３に「動作の説明」として、「プログラム」に対応する
動作の概略が説明してあるので、以下のプログラムに対
応する動作についての詳細な説明は省略する。

【００１７】尚、これらのプログラムは、メインプログ
ラムで同様に行うことができることは明らかであり、
又、メインプログラムではロボットハンド７に係わる作
業であることのみを指定し、ロボットハンド７の選択及
びその具体的な作業内容はサブプログラムで指定するこ
とも同様に行うことができることは明らかである。

【００１８】次に、サブプログラムの座標位置等を記載
したページについて、図４を参照して説明する。サブプ
ログラムにおける移動指令は、前記のように、Ｐ２、Ｐ
５等のように変数で記載されている。この変数の実際値
は、図４に示すように、位置Ｐ２のＸ軸の座標値、Ｚ軸
の座標値、Ｒ軸の座標値及び位置Ｐ２に移動する際の移
動速度（Ｆ）等が一覧表の形式で記載されている。従っ
て、実際の作動のときに、例えば「Ｇ１３２Ｐ２」と指
示されたときは、「Ｇ１３２」でタレット５の移動を指
令し、移動先の座標位置は、「Ｐ２」における実際値で
あるＸ＝３０．０００ｍｍ、Ｚ＝４０．０００ｍｍ、タ
レット５の回転角度＝５．０００度の位置に、移動速度
＝２００．０ｍｍ／秒で移動することになる。

【００１９】このＮＣプログラムは、前記したように、
加工のためのメインプログラムの任意の位置にＧコード
の形式で挿入することができる。そして、特定のＧコー
ド（例えば「Ｇ２１１」を読み取ったときに、数値制御
工作機械の数値制御装置１１がロボットハンド７を作動
させる特定のＧコードであることを判定し、その特定の
Ｇコードで指定されるサブプログラムを読み出すことに
よって容易に実施することができる。

【００２０】サブプログラムの座標位置等を記載したペ
ージへの数値の記入は、ロボットハンド７を実際に移動
させてプログラムを作成するティーチングによって、又
は数値制御装置１１の入力装置から数値を入力すること
によって作成される。以下、その作成手順について説明
する。

【００２１】ティーチングによって作成するときには、
メインプログラムの所定の位置に前記特定のＧコードを
記入し、この特定のＧコードで指定されるロボットハン
ドによる作業の工程をあらかじめ記載し、数値制御装置
１１のＲＯＭ（又は通常のプログラムと同様のＲＡＭエ
リア）に記憶されているサブプログラムを呼び出す。こ
のサブプログラムは、図３に示すように座標位置が変数
で記載されているものである。このプログラムに組数を
記入し、数値制御装置の操作盤でティーチングモードを
選択する。

【００２２】次に、移動先の位置にロボットハンド６を
移動する。この移動は、工作機械の早送り機能等で移動
させても良く、又は数値制御装置１１の操作盤に設けら
れたジョグ又は手動パルス発生器等で移動パルスを与え
て移動させても良い。この場合、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及
びＲ軸方向については、実際に数値制御工作機械を移動
させて、その動きを見ながら移動させて動作をチェック
し、所要の位置に配置することが出来る。

【００２３】次にロボットハンド６の移動速度を設定す
る。移動速度の設定は、任意の移動速度を数値制御装置
１１の入力装置から入力しても良く、或いは、ジョグ又
は手動パルス発生器による移動速度に一定のオーバーラ
イドをかけて設定することもできる。この場合、刃物台
の送り最高速度を超える速度を指定した場合には、自動
的に刃物台の送り最高速度を指定したものとみなすと、
ロボットハンドの移動速度の設定が容易になる。

【００２４】更に、他系統の作業工程やその移動速度と
ロボットハンドの移動速度を関連付けて設定しなければ
ならないときには、ロボットハンドの移動速度を他系統
の作業の移動速度又は移動時間とロボットハンドの移動
距離から演算して、ロボットハンドの移動速度を自動的
に設定することも可能である。

【００２５】このようにして設定したロボットハンドの
移動先の座標位置と移動速度の数値は、数値制御装置１
１の操作盤によってサブプログラムの座標位置等として
記憶される。

【００２６】このプログラムの変数を数値制御装置１１
の入力装置から数値を入力することによって記入すると
きには、数値制御装置１１の操作盤で手動入力モードを
選択することによって入力可能となる。その他の作業
は、ティーチングの場合とほぼ同様なので、詳細な説明
は省略する。既に記入されている座標位置等を変更する
際も、ティーチング又は手動で入力する場合と同様に操
作することによって訂正することができる。

【００２７】以上の説明では、主軸と刃物台がそれぞれ
１個ずつの数値制御旋盤について述べてきたが、複数の
刃物台を有する数値制御旋盤や背面主軸等の複数の主軸
を有する数値制御旋盤、或いはフライス盤等の数値制御
工作機械についても全く同様に適用することができる。
又、サブプログラムの記載事項や変数の記入方法、或い
はティーチングの方法等は、本発明の権利範囲内におい
て、実施例と異なった各種の方法が可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、前記したように数値制御工作
機械のロボットハンドの制御方法を構成することによっ
て、 ロボット専用の制御軸を必要としない。 ロボットハンド動作及び／又は操作を加工プログラ
ム内に記載された特定の指令コードで指令することによ
って、ＮＣプログラムとロボットプログラムとで異なっ
た２種類の言語を使用する必要がない。 該特定の指令コードによって選択されるサブプログ
ラムに記載された座標位置等をティーチングで指定する
ことが出来る。 という多大な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の数値制御工作機械のロボット
ハンドの制御方法を採用した数値制御旋盤の１例を示す
平面図である。

【図２】図２は、ロボットハンドの１例であるワーク把
持手段を示す平面図である。

【図３】図３は、ロボットハンドの動作及び操作を制御
する加工プログラムの１例を示す図である。

【図４】図４は、加工プログラムに変数として記載され
たプログラムの座標位置等を実際値として記載したペー
ジの１例を示す図である。

【符号の説明】

２ 主軸 ３ 刃物台 ５ タレット ５ａ 工具取付位置 ７ ロボットハンド ８ ワーク把持手段 １０ チャック爪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−138904（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−264852（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−268607（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−155406（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28 B25J 3/00 - 3/04 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 数値制御工作機械において、ロボットハ
   ンドを前記数値制御工作機械の工具取付部に取り付け、
   該ロボットハンドを前記数値制御工作機械の制御軸によ
   って制御、駆動するように構成すると共に、該ロボット
   ハンドの動作及び／又は操作を前記数値制御工作機械の
   加工プログラム内に記載された特定の指令コードと、該
   特定の指令コードによって選択されるサブプログラム内
   に記載された座標位置及び／又は移動速度の記載によっ
   て指定することを特徴とする数値制御工作機械のロボッ
   トハンドの制御方法。
2. 【請求項２】 特定の指令コードがＧコードであること
   を特徴とする請求項１記載の数値制御工作機械のロボッ
   トハンドの制御方法。
3. 【請求項３】 特定の指令コードによってロボットハン
   ドの動作及び／又は操作のパターンが指定され、サブプ
   ログラムにおける座標位置及び／又は移動速度が変数と
   して表現されており、且つ変数に対応する座標位置及び
   ／又は移動速度の数値をティーチング又は入力手段によ
   って記入することによってプログラムを作成することを
   特徴とする請求項１記載の数値制御工作機械のロボット
   ハンドの制御方法。