JP7260727B1

JP7260727B1 - 数値制御装置及び数値制御システム

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Publication number: JP7260727B1
Application number: JP2023504090A
Authority: JP
Inventors: 一剛今西
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2042-11-07
Also published as: TW202419994A; JPWO2024100720A1; WO2024100720A1

Abstract

変動負荷による協働ロボットの誤った接触停止を防ぐことができる数値制御装置及び数値制御システムを提供する。数値制御装置は、解析部と、ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷の記録を開始及び停止するための信号を生成する負荷記録指示部と、前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷補正を開始及び停止するための信号を生成する負荷補正指示部と、前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット指令信号を前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部と、を備え、前記ロボット指令信号は、前記ロボット制御装置において、前記負荷補正の実行中、前記ロボットが検出した負荷から、前記負荷記録指示部によって生成した信号に従って記録した負荷を減算させる。

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。

従来、人との接触を検知して動作を停止する協働ロボットに関する技術が開示されている。例えば、協働ロボットの接触力を正確に計測するため、保持するワークの負荷情報を設定する技術が開示されている。

また、加工現場を自動化するため、工作機械からロボットを操作するシステムに関する技術が開示されている。例えば、工作機械のユーザが慣れ親しんだ数値制御指令を用いてロボットの運転を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４－２４１０１８号公報

ドアの開閉動作又は操作盤上のキーの押下等のような協働ロボットが物体に接触しながら移動し、外部からの反力（変動負荷）を受ける作業を行う場合、ロボット制御装置は、検出した反力により外部から力が加えられたと判定し、意図せず協働ロボットの動作を停止してしまう。

また、数値制御プログラムで協働ロボットに物体を接触しながら行う動作を指令した際、作業中に加わる力により協働ロボットの接触停止が発生し、数値制御プログラムの指令通りの動作を行うことができない場合がある。よって、変動負荷による協働ロボットの誤った接触停止を防ぐことができる数値制御装置及び数値制御システムが望まれている。

本開示の一態様は、数値制御プログラムを用いてロボット制御装置を介してロボットを制御する数値制御装置であって、前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部と、前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷の記録を開始及び停止するための信号を生成する負荷記録指示部と、前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷補正を開始及び停止するための信号を生成する負荷補正指示部と、前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット指令信号を前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部と、を備え、前記ロボット指令信号は、前記ロボット制御装置において、前記負荷補正の実行中、前記ロボットが検出した負荷から、前記負荷記録指示部によって生成した信号に従って記録した負荷を減算させる。

本開示の一態様は、数値制御装置の数値制御プログラムを用いてロボット制御装置を介してロボットを制御する数値制御システムであって、前記数値制御装置は、前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部と、前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷の記録を開始及び停止するための信号を生成する負荷記録指示部と、前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷補正を開始及び停止するための信号を生成する負荷補正指示部と、前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部と、を備え、前記ロボット制御装置は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットにおける負荷の記録を開始及び停止する負荷記録部と、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットにおける負荷補正を開始及び停止をする負荷補正部と、を備え、前記負荷補正部は、前記負荷補正の実行中、前記ロボットが検出した負荷から、前記負荷記録指示部によって生成した信号に従って記憶した負荷を減算させる。

本実施形態に係る数値制御システムの機能ブロック図である。本実施形態に係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。負荷記録指令の一例を示す図である。負荷補正指令の一例を示す図である。本実施形態に係る数値制御プログラムの例を示す図である。図５に示される数値制御プログラムを実行した際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及び情報の流れを示すシーケンス図である。負荷記録の一例を示す図である。本実施形態に係る数値制御プログラムの例を示す図である。図８に示される数値制御プログラムを実行した際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及び情報の流れを示すシーケンス図である。補正された負荷の記録の一例を示す図である。

以下、本開示の実施形態の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る数値制御システム１の機能ブロック図である。

数値制御システム１は、図示しないワークを加工する工作機械２と、この工作機械２の動作を制御する数値制御装置（ＣＮＣ）４と、工作機械２の近傍に設けられた協働ロボット３と、協働ロボット３の動作を制御するロボット制御装置５と、を備える。数値制御システム１は、互いに通信可能に接続された数値制御装置４及びロボット制御装置５を用いることによって、工作機械２及び協働ロボット３の動作を連動して制御する。

工作機械２は、数値制御装置４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、これらに限らない。

協働ロボット３は、ロボット制御装置５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。協働ロボット３は、例えば多関節ロボットであり、そのアーム先端部３ａ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３ｂが取り付けられている。以下では、協働ロボット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、協働ロボット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。

協働ロボット３は、接触停止機能、退避モード機能、反転動作機能等のような機能を有し、人と協働で安全に作業することができる。接触停止機能は、人と軽い力（例えば、１０から２０Ｎ（すなわち、１から２ｋｇｆ））で接触したとき、即座に停止する機能である。退避モード機能は、人が協働ロボット３のアームを押すことによってアームを各軸において退避可能な機能である。反転動作機能は、協働ロボット３が硬い物体と接触した場合、アームが即座に反転することによって、挟み込みを軽減する機能である。協働ロボット３は、人との接触等のような外力を検出するために、外力検出センサを備える。外力検出センサは、例えば、トルクセンサ、力センサ等である。すなわち、協働ロボット３は、外力検出センサによって人との接触を検知し、ロボット制御装置５は、外力検出センサによって検出された外力に応じて協働ロボット３の動作を停止する。これにより、協働ロボット３は、人と協働で安全に作業することができる。

数値制御装置４及びロボット制御装置５は、それぞれＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等の演算処理手段、各種コンピュータプログラムを格納したＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）やＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）等の補助記憶手段、演算処理手段がコンピュータ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（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）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。これら数値制御装置４及びロボット制御装置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、本実施形態に係る数値制御装置４及びロボット制御装置５の機能ブロック図である。先ず、数値制御装置４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４は、上記ハードウェア構成によって、工作機械２の動作を制御する機能、協働ロボット３の制御軸の動作経路を生成する機能等のような各種機能を実現する。

数値制御装置４は、数値制御プログラムを用いてロボット制御装置５を介して協働ロボット３を制御する。すなわち、数値制御装置４は、ロボット用の数値制御プログラムに従って、協働ロボット３及びツール３ｂ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５へ送信する。より具体的には、数値制御装置４は、プログラム入力部４１と、解析部４２と、動作制御部４３と、記憶部４４と、ロボット指令信号生成部４５と、データ送受信部４６と、負荷記録指示部４７と、負荷補正指示部４８と、を備える。

プログラム入力部４１は、複数のロボット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を記憶部４４から読み出し、これを逐次解析部４２へ入力する。

解析部４２は、プログラム入力部４１から入力される数値制御プログラムに基づく指令種別を指令ブロックごとに解析し、その解析結果を動作制御部４３及びロボット指令信号生成部４５へ出力する。より具体的には、解析部４２は、指令ブロックの指令種別が工作機械２に対する工作機械用数値制御指令である場合、この工作機械用数値制御指令を動作制御部４３へ送信する。解析部４２は、指令ブロックの指令種別が協働ロボット３に対するロボット用数値制御指令である場合、このロボット用数値制御指令をロボット指令信号生成部４５へ出力する。

動作制御部４３は、解析部４２から送信される解析結果に応じて工作機械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の各種軸を駆動するアクチュエータへ入力する。工作機械２は、動作制御部４３から入力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。

記憶部４４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を格納する。より具体的には、記憶部４４は、工作機械２の動作を制御するための工作機械２に対する複数の指令ブロックや協働ロボット３の動作を制御するための協働ロボット３に対する複数の指令ブロック等によって構成される数値制御プログラムを格納する。記憶部４４に格納されている数値制御プログラムは、ＧコードやＭコード等、工作機械２の動作を制御するため既知のプログラム言語で記述されている。

また、記憶部４４は、例えば、上記数値制御プログラムの下で作動する工作機械２の各種軸の位置（すなわち、工作機械２の刃物台やテーブル等の位置）を示す機械座標値を格納する。なお、これら機械座標値は、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の下で定義される。記憶部４４には、数値制御プログラムの下で逐次変化する機械座標値の最新値が格納されるよう、図示しない処理によって逐次更新される。

また、記憶部４４は、例えば、ロボット制御装置５の制御下で作動する協働ロボット３の制御点（例えば、協働ロボット３のアーム先端部３ａ）の位置及び姿勢、換言すれば協働ロボット３の各制御軸の位置を示すロボット座標値が格納されている。なお、これらロボット座標値は、上述したように工作機械座標系とは異なるロボット座標系の下で定義される。記憶部４４には、数値制御プログラムの下で逐次変化するロボット座標値の最新値が格納されるよう、図示しない処理によりロボット制御装置５から取得されたロボット座標値によって逐次更新される。

また、記憶部４４は、例えば、オペレータにより入力された協働ロボット３の始点及び終点といった教示位置を記憶する。具体的には、記憶部４４は、ティーチペンダント等から入力された協働ロボット３の教示位置、キーボード等から入力された教示位置等を記憶する。協働ロボット３の教示位置には、協働ロボット３の各制御軸の位置を示すロボット座標値が含まれ、これらロボット座標値は、工作機械座標系とは異なるロボット座標系の下で定義される。

ロボット指令信号生成部４５は、解析部４２から入力されるロボット指令ブロック毎の解析結果に基づいて、ロボット指令ブロック毎にロボット指令信号を生成し、生成したロボット指令信号をデータ送受信部４６に書き込む。

具体的には、ロボット指令信号生成部４５は、解析部４２から入力される解析結果としてのロボット用数値制御指令に基づいて、ロボット指令ブロック毎にロボット指令信号を生成し、生成したロボット指令信号をデータ送受信部４６に書き込む。

データ送受信部４６は、ロボット制御装置５のデータ送受信部６０との間で指令及びロボット座標値等の各種データを送受信する。具体的には、データ送受信部４６は、ロボット指令信号生成部４５によって生成されたロボット指令信号をロボット制御装置５のデータ送受信部６０へ送信する。

負荷記録指示部４７は、解析部４２により解析したロボット制御指令に応じて、協働ロボット３における負荷の記録を開始及び停止するための信号を生成する。負荷補正指示部４８は、解析部４２により解析したロボット制御指令に応じて、協働ロボット３における負荷補正を開始及び停止するための信号を生成する。

負荷記録指示部４７及び負荷補正指示部４８によって生成した信号を含むロボット指令信号は、協働ロボット３の動作と対応付けられる。ロボット指令信号は、協働ロボット３の動作中における負荷の記録を開始及び停止すること、及び負荷補正を開始及び停止することをロボット制御装置５に指示する。

例えば、負荷記録指示部４７及び負荷補正指示部４８によって生成した信号を含むロボット指令信号は、協働ロボット３における各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて、負荷の記録を開始及び停止すること、及び負荷補正を開始及び停止することをロボット制御装置５に指示してもよい。

また、負荷記録指示部４７及び負荷補正指示部４８によって生成した信号を含むロボット指令信号は、協働ロボット３が他の物体の接触を伴う動作中における負荷の記録を開始及び停止すること、及び負荷補正を開始及び停止することをロボット制御装置５に指示してもよい。

具体的には、解析部４２は、数値制御プログラムから負荷記録開始指令が抽出されると、負荷記録指示部４７へ指令を通知する。負荷記録指示部４７は、解析部４２からの指令の通知に応じて、協働ロボット３における負荷の記録を開始するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。

ロボット指令信号生成部４５は、負荷の記録を開始するための信号を含むロボット用数値制御指令を生成し、データ送受信部４６を介してロボット制御装置５へ送信する。これにより、ロボット制御装置５は、負荷の記録を開始するための信号に応じて、負荷の記録を開始する。

また、解析部４２は、数値制御プログラムから負荷記録停止指令が抽出されると、負荷記録指示部４７へ指令を通知する。負荷記録指示部４７は、解析部４２からの指令の通知に応じて、協働ロボット３における負荷の記録を停止するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。

ロボット指令信号生成部４５は、負荷の記録を停止するための信号を含むロボット用数値制御指令を生成し、データ送受信部４６を介してロボット制御装置５へ送信する。これにより、ロボット制御装置５は、負荷の記録を停止するための信号に応じて、負荷の記録を停止する。

また、解析部４２は、数値制御プログラムから負荷補正開始指令が抽出されると、負荷補正指示部４８へ指令を通知する。負荷補正指示部４８は、協働ロボット３における負荷補正を開始するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。

ロボット指令信号生成部４５は、負荷補正を開始するための信号を含むロボット用数値制御指令を生成し、データ送受信部４６を介してロボット制御装置５へ送信する。これにより、ロボット制御装置５は、負荷補正を開始するための信号に応じて、負荷補正を開始する。

また、解析部４２は、数値制御プログラムから荷補正停止指令が抽出されると、負荷補正指示部４８へ指令を通知する。負荷補正指示部４８は、協働ロボット３における負荷補正を停止するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。

ロボット指令信号生成部４５は、負荷補正を停止するための信号を含むロボット用数値制御指令を生成し、データ送受信部４６を介してロボット制御装置５へ送信する。これにより、ロボット制御装置５は、負荷補正を停止するための信号に応じて、負荷補正を停止する。

更に、ロボット指令信号生成部４５によって生成されたロボット指令信号は、ロボット制御装置５において、負荷補正の実行中、協働ロボット３が検出した負荷から、負荷記録指示部４７によって生成した信号に従って記憶した負荷を減算させる。

次に、ロボット制御装置５の構成について詳細に説明する。図２に示すように、ロボット制御装置５には、上記ハードウェア構成によって、記憶部５１、解析部５２、ロボット命令生成部５３、プログラム管理部５４、軌跡制御部５５、キネマティクス制御部５６、サーボ制御部５７、負荷設定選択部５８、ダイナミクス制御部５９、データ送受信部６０、負荷記録部６１、負荷補正部６２、及び接触制御部６３等の各種機能が実現される。ロボット制御装置５は、これらのような機能部を用いることによって、数値制御装置４から送信される指令に基づいて協働ロボット３の動作を制御する。

記憶部５１は、協働ロボット３を制御するためのロボットプログラム及び各種情報を記憶する。また、記憶部５１は、協働ロボット３の負荷設定を記憶する。なお、本実施形態では、記憶部５１は、ロボット制御装置５に設けられているが、記憶部５１は、数値制御装置４に設けられてもよく、数値制御装置４及びロボット制御装置５の外部の電子機器や外部サーバー等に設けられてもよい。

データ送受信部６０は、数値制御装置４のデータ送受信部４６から送信されるロボット指令信号を受信する。また、データ送受信部６０は、受信したロボット指令信号を逐次、解析部５２へ出力する。

解析部５２は、データ送受信部６０から入力されるロボット指令信号を解析する。また、解析部５２は、その解析結果をロボット命令生成部５３へ出力する。

ロボット命令生成部５３は、解析部５２から入力されるロボット指令信号の解析結果に基づいて、ロボット指令信号に応じたロボット命令を生成する。ロボット命令生成部５３は、生成したロボット命令をプログラム管理部５４へ出力する。

プログラム管理部５４は、ロボット命令生成部５３からロボット命令が入力されると、ロボット命令を逐次実行することにより、上記ロボット指令信号に応じた協働ロボット３の動作計画を生成し、軌跡制御部５５へ出力する。

また、プログラム管理部５４は、ロボット命令生成部５３から入力されるロボット命令がブロックロボット命令である場合には、記憶部５１に格納されているロボットプログラムに、入力されたブロックロボット命令を追加する。これにより記憶部５１には、数値制御装置４から送信されるロボット指令信号に応じたロボットプログラムが生成されて記憶される。記憶されたロボットプログラムは、プログラム管理部５４がロボット命令としてロボットプログラム起動指令を受けることにより、起動及び再生される。

軌跡制御部５５は、プログラム管理部５４から動作計画が入力されると、協働ロボット３の制御点の時系列データを算出し、キネマティクス制御部５６へ出力する。

キネマティクス制御部５６は、入力された時系列データから協働ロボット３の各関節の目標角度を算出し、サーボ制御部５７へ入力する。

サーボ制御部５７は、キネマティクス制御部５６から入力される目標角度が実現するように協働ロボット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協働ロボット３に対するロボット制御信号を生成し、協働ロボット３のサーボモータへ入力する。また、サーボ制御部５７は、後述のダイナミクス制御部５９により計算されたトルクを反映したロボット制御信号を生成する。これにより、ロボット制御装置５は、負荷設定に基づいて協働ロボット３を制御可能となっている。

負荷設定選択部５８は、解析部５２により解析されたロボット指令信号に応じて、記憶部５１に記憶された負荷設定を選択し、選択した負荷設定をダイナミクス制御部５９へ通知する。

ダイナミクス制御部５９は、負荷設定選択部５８により選択された負荷設定に基づいて、逆動力学計算により協働ロボット３に入力するトルクを計算する。ダイナミクス制御部５９は、計算により取得したトルクを、サーボ制御部５７へ出力する。

ここで、協働ロボット３の逆動力学計算とは、協働ロボット３の動作軌跡計画で算出される望みの運動（各関節の位置、速度、加速度の時系列データ）に基づいて、協働ロボット３に加わる手先負荷や重力、自重を考慮し、そのような応答を実現するための各モータへの入力トルクを計算する手法である。このような逆動力学計算に関するものとして、例えば、計算トルク法やニュートン・オイラー法等の数値計算方法が開示されている（例えば、特開平８－１１８２７５号公報、特開２０１５－５８５２０号公報）。

接触制御部６３は、協働ロボット３における外力検出センサによる外力の検出結果に応じて、接触停止動作を制御する。ここで、接触停止動作は、協働ロボット３が外部からの接触力に応じて協働ロボット３の動作を停止することを示す。

負荷記録部６１は、ロボット指令信号に基づいて、協働ロボット３における負荷の記録を開始及び停止する。負荷補正部６２は、ロボット指令信号に基づいて、協働ロボット３における負荷補正を開始及び停止する。更に、負荷補正部６２は、負荷補正の実行中、協働ロボット３が検出した負荷から、負荷記録指示部４７によって生成した信号に従って記憶した負荷を減算させる。

負荷記録部６１は、ロボット指令信号に基づいて、協働ロボット３における各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて協働ロボット３の動作中における前記負荷の記録を開始及び停止してもよい。この場合、負荷補正部６２は、ロボット指令信号に基づいて、協働ロボット３における各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて負荷補正を開始及び停止する。

また、負荷記録部６１は、ロボット指令信号に基づいて、協働ロボット３が他の物体の接触を伴う動作中における協働ロボット３の動作中における負荷の記録を開始及び停止してもよい。この場合、負荷補正部６２は、ロボット指令信号に基づいて、協働ロボット３が他の物体の接触を伴う動作中における負荷補正を開始及び停止する。

詳細には、負荷記録部６１は、負荷の記録を開始するための信号を含むロボット指令信号に基づいて、接触制御部６３に負荷の記録の開始を通知し、協働ロボット３の位置に応じた負荷を記録する。また、負荷記録部６１は、負荷の記録を停止するための信号を含むロボット指令信号に基づいて、接触制御部６３に負荷の記録の停止を通知し、協働ロボット３の位置に応じた負荷の記録を停止する。

負荷補正部６２は、負荷補正を開始するための信号を含むロボット指令信号に基づいて、接触制御部６３に負荷補正の開始を通知する。そして、負荷補正部６２は、協働ロボット３が検出し、かつ接触制御部６３が取得した負荷から、記録された負荷を減算する。接触制御部６３は、減算された値を用いて、協働ロボット３への外部からの接触判定を実行する。

負荷補正部６２は、負荷補正の停止するための信号を含むロボット指令信号に基づいて、接触制御部６３に負荷補正の停止を通知する。そして、負荷補正部６２は、負荷補正を行わず、接触制御部６３は、協働ロボット３が検出し、かつ接触制御部６３が取得した負荷のみを用いて、協働ロボット３への外部からの接触判定を実行する。

図３は、負荷記録指令の一例を示す図である。図３に示されるように、負荷記録指令は、複数の変動負荷（Ｎｏ．１から１０）と、各変動負荷に対応する指令（Ｇコード）とを含む。各変動負荷は、協働ロボット３の様々な動作ごとの負荷である。各変動負荷に対応する指令は、負荷記録の停止又は開始を示す。負荷記録を停止する指令は、それぞれ、Ｇ２００．０からＧ２０９．０であり、負荷記録を開始する指令は、それぞれ、Ｇ２００．１からＧ２０９．１である。

図４は、負荷補正指令の一例を示す図である。図４に示されるように、負荷補正指令は、複数の変動負荷（Ｎｏ．１から１０）と、各変動負荷に対応する指令（Ｇコード）とを含む。各変動負荷に対応する指令は、負荷補正の停止又は開始を示す。負荷補正を停止する指令は、それぞれ、Ｇ３００．０からＧ３０９．０であり、負荷補正を開始する指令は、それぞれ、Ｇ３００．１からＧ３０９．１である。

図５は、本実施形態に係る数値制御プログラムの例を示す図である。図６は、図５に示される数値制御プログラムを実行した際における数値制御装置４とロボット制御装置５との間の信号及び情報の流れを示すシーケンス図である。図７は、負荷記録の一例を示す図である。

図５から図７に示される例では、数値制御装置４は、変動負荷を記録したい動作区間に負荷記録開始指令及び負荷記録停止指令を含む数値制御プログラムを実行し、各動作位置に対応した負荷を取得する。

先ず、協働ロボット３の位置が不明であるため、“Ｇ６８．８”が入力され、各軸座標系が選択される。“Ｇ７．３Ｊ１＝＿Ｊ２＝＿Ｊ３＝＿Ｊ４＝＿Ｊ５＝＿Ｊ６＝＿”が指令されると、ロボット制御装置５は、各軸座標系上の初期位置に協働ロボット３を位置決めする。なお、コマンド中のアンダーバーの部分には、協働ロボット３の指定位置の座標値が入力される。

次いで、“Ｍ１００”が指令され、ロボット制御装置５は、協働ロボット３のハンドを開くことによって、協働ロボット３は、ドアのハンドルを開放（初期化）する。次いで、“Ｇ６８．９”が指令され、直交座標系が選択される。“Ｇ０１Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿Ｐ＿”が指令されると、ロボット制御装置５は、直交座標系上の指定位置（ドア把持位置）へ協働ロボット３０を直線移動させ、位置決めする。なお、コマンド中のアンダーバーの部分には、協働ロボット３の指定位置の座標値が入力される。

次いで、“Ｍ１０１”が指令され、ロボット制御装置５は、協働ロボット３のハンドを閉じることによって、協働ロボット３のハンドは、作業対象であるドアのハンドルを把持する。

次いで、図５及び図６の（１）に示すように、“Ｇ２００．１”が指令され、負荷記録指示部４７は、解析部４２からの負荷記録指令（変動負荷Ｎｏ．１に対応する指令）の通知に応じて、協働ロボット３における負荷の記録を開始するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。ロボット制御装置５の負荷記録部６１は、負荷の記録を開始するための信号を含むロボット指令信号に基づいて、接触制御部６３に負荷の記録の開始を通知し、変動負荷Ｎｏ．１についての負荷を記録する。

次いで、“Ｇ０１Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿Ｐ＿”が指令されると、ロボット制御装置５は、直交座標系上の指定位置（ドア開端位置）へ協働ロボット３０を直線移動させ、位置決めする。

次いで、図５及び図６の（２）に示すように、“Ｇ２００．０”が指令され、負荷記録指示部４７は、解析部４２からの負荷記録指令（変動負荷Ｎｏ．１に対応する指令）の通知に応じて、協働ロボット３における負荷の記録を停止するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。ロボット制御装置５の負荷記録部６１は、負荷の記録を停止するための信号を含むロボット指令信号に基づいて、接触制御部６３に負荷の記録の停止を通知し、変動負荷Ｎｏ．１についての負荷の記録を停止する。

次いで、図５及び図６の（３）に示すように、“Ｇ２０１．１”が指令され、負荷記録指示部４７は、解析部４２からの負荷記録指令（変動負荷Ｎｏ．２に対応する指令）の通知に応じて、協働ロボット３における負荷の記録を開始するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。ロボット制御装置５の負荷記録部６１は、負荷の記録を開始するための信号を含むロボット指令信号に基づいて、接触制御部６３に負荷の記録の開始を通知し、変動負荷Ｎｏ．２についての負荷を記録する。

次いで、“Ｇ０１Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿Ｐ＿”が指令されると、ロボット制御装置５は、直交座標系上の指定位置（ドア閉端位置）へ協働ロボット３０を直線移動させ、位置決めする。

次いで、図５及び図６の（４）に示すように、“Ｇ２０１．０”が指令され、負荷記録指示部４７は、解析部４２からの負荷記録指令（変動負荷Ｎｏ．２に対応する指令）の通知に応じて、協働ロボット３における負荷の記録を停止するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。ロボット制御装置５の負荷記録部６１は、負荷の記録を停止するための信号を含むロボット指令信号に基づいて、接触制御部６３に負荷の記録の停止を通知し、変動負荷Ｎｏ．２についての負荷の記録を停止する。

次いで、“Ｍ１００”が指令され、ロボット制御装置５は、協働ロボット３のハンドを開くことによって、協働ロボット３のハンドは、作業対象であるドアのハンドルをリリースする。次いで、“Ｍ３０”が指令され、数値制御プログラムは終了する。

図７に示されるように、ロボット制御装置５は、上述した負荷記録指令によって負荷記録を取得する。図７に示す図は、横軸に時間を示し、縦軸に負荷を示す。取得された負荷記録は、記憶部５１に記憶される。

図８は、本実施形態に係る数値制御プログラムの例を示す図である。図９は、図８に示される数値制御プログラムを実行した際における数値制御装置４とロボット制御装置５との間の信号及び情報の流れを示すシーケンス図である。図１０は、補正された負荷の記録の一例を示す図である。

図８から図１０に示される例では、数値制御装置４は、記録した変動負荷を補正する動作区間に負荷補正開始及び負荷補正停止指令を含む数値制御プログラムを実行し、協働ロボット３が検出した負荷から変動負荷を減算する。

先ず、協働ロボット３の位置が不明であるため、“Ｇ６８．８”が入力され、各軸座標系が選択される。“Ｇ７．３Ｊ１＝＿Ｊ２＝＿Ｊ３＝＿Ｊ４＝＿Ｊ５＝＿Ｊ６＝＿”が指令されると、ロボット制御装置５は、各軸座標系上の初期位置に協働ロボット３を位置決めする。

次いで、“Ｍ１００”が指令され、ロボット制御装置５は、協働ロボット３のハンドを開かせる。次いで、“Ｇ６８．９”が指令され、直交座標系が選択される。“Ｇ０１Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿Ｐ＿”が指令されると、ロボット制御装置５は、直交座標系上の指定位置（ドア把持位置）へ協働ロボット３０を直線移動させ、位置決めする。

次いで、図８及び図９の（５）に示すように、“Ｇ３００．１”が指令され、負荷補正指示部４８は、解析部４２からの負荷補正指令（変動負荷Ｎｏ．１に対応する指令）の通知に応じて、協働ロボット３における負荷補正を開始するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。

ロボット制御装置５の負荷補正部６２は、負荷補正を開始するための信号を含むロボット指令信号に基づいて、接触制御部６３に負荷補正の開始を通知する。負荷補正部６２は、協働ロボット３が検出し、かつ接触制御部６３が取得した負荷から、記録された負荷を減算する。接触制御部６３は、減算された値を用いて、協働ロボット３への外部からの接触判定を実行する。

次いで、“Ｇ０１Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿Ｐ＿”が指令されると、ロボット制御装置５は、直交座標系上の指定位置（ドア開端位置）へ協働ロボット３０を直線移動させ、位置決めする。次いで、図８及び図９の（６）に示すように、“Ｇ３００．０”が指令され、負荷補正指示部４８は、解析部４２からの負荷補正指令（変動負荷Ｎｏ．１に対応する指令）の通知に応じて、協働ロボット３における負荷補正を停止するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。

次いで、図８及び図９の（７）に示すように、“Ｇ３０１．１”が指令され、負荷補正指示部４８は、解析部４２からの負荷補正指令（変動負荷Ｎｏ．２に対応する指令）の通知に応じて、協働ロボット３における負荷補正を開始するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。

次いで、図８及び図９の（８）に示すように、“Ｇ３０１．０”が指令され、負荷補正指示部４８は、解析部４２からの負荷補正指令（変動負荷Ｎｏ．２に対応する指令）の通知に応じて、協働ロボット３における負荷補正を停止するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部４５へ通知する。

以上説明したように本実施形態によれば、数値制御装置４は、数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部４２と、解析部４２により解析したロボット制御指令に応じて、協働ロボット３における負荷の記録を開始及び停止するための信号を生成する負荷記録指示部４７と、解析部４２により解析したロボット制御指令に応じて、協働ロボット３における負荷補正を開始及び停止するための信号を生成する負荷補正指示部４８と、負荷記録指示部４７及び負荷補正指示部４８によって生成した信号を含むロボット指令信号を生成し、ロボット指令信号をロボット制御装置５へ送信するロボット指令信号生成部４５と、を備え、ロボット指令信号は、ロボット制御装置５において、負荷補正の実行中、協働ロボット３が検出した負荷から、負荷記録指示部４７によって生成した信号に従って記録した負荷を減算させる。

このような構成によって、数値制御装置４は、協働ロボット３が検出した外力から、記録した変動負荷を減算することによって、反力の影響を除いた外力を算出できる。そのため、数値制御装置４は、変動負荷による誤った接触停止判定を防ぎ、数値制御プログラムを用いて、協働ロボットが物体に接触しながら作業することを可能にする。

負荷記録指示部４７及び負荷補正指示部４８によって生成した信号を含むロボット指令信号は、協働ロボット３の動作と対応付けられる。ロボット指令信号は、協働ロボット３の動作中における負荷の記録を開始及び停止すること、及び負荷補正を開始及び停止することをロボット制御装置５に指示する。このような構成によって、数値制御装置４は、協働ロボット３の動作と対応する負荷の記録の開始及び停止、並びに負荷補正の開始及び停止を行うことができる。

また、負荷記録指示部４７及び負荷補正指示部４８によって生成した信号を含むロボット指令信号は、協働ロボット３における各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて、負荷の記録を開始及び停止すること、及び負荷補正を開始及び停止することをロボット制御装置５に指示してもよい。このような構成によって、数値制御装置４は、協働ロボット３における各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて、負荷の記録及び負荷補正を実行することができる。

また、負荷記録指示部４７及び負荷補正指示部４８によって生成した信号を含むロボット指令信号は、協働ロボット３が他の物体の接触を伴う動作中における負荷の記録を開始及び停止すること、及び負荷補正を開始及び停止することをロボット制御装置５に指示してもよい。このような構成によって、数値制御装置４は、協働ロボット３が他の物体の接触を伴う動作中における負荷の記録及び負荷補正を実行することができる。

負荷記録部６１は、ロボット指令信号に基づいて、協働ロボット３における各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて協働ロボット３の動作中における前記負荷の記録を開始及び停止してもよい。この場合、負荷補正部６２は、ロボット指令信号に基づいて、協働ロボット３における各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて負荷補正を開始及び停止する。このような構成によって、数値制御システム１は、協働ロボット３における各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて、負荷の記録及び負荷補正を実行することができる。

また、負荷記録部６１は、ロボット指令信号に基づいて、協働ロボット３が他の物体の接触を伴う動作中における協働ロボット３の動作中における前記負荷の記録を開始及び停止してもよい。この場合、負荷補正部６２は、ロボット指令信号に基づいて、協働ロボット３が他の物体の接触を伴う動作中における負荷補正を開始及び停止する。このような構成によって、数値制御システム１は、協働ロボット３が他の物体の接触を伴う動作中における負荷の記録及び負荷補正を実行することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の数値制御システム１は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記の数値制御システム１により行なわれる制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅａｄａｂｌｅｍｅｄｉｕｍ）を用いて記憶され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅｓｔｏｒａｇｅｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（ＥｒａｓａｂｌｅＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ））を含む。

本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、または、特許請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。また、これらの実施形態は、組み合わせて実施することもできる。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。また、上述した実施形態の説明に数値又は数式が用いられている場合も同様である。

上記実施形態及び変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
数値制御プログラムを用いてロボット制御装置（５）を介してロボット（３）を制御する数値制御装置（４）であって、
前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部（４１）と、
前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷の記録を開始及び停止するための信号を生成する負荷記録指示部（４７）と、
前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷補正を開始及び停止するための信号を生成する負荷補正指示部（４８）と、
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット指令信号を前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部（４５）と、
を備え、
前記ロボット指令信号は、前記ロボット制御装置において、前記負荷補正の実行中、前記ロボットが検出した負荷から、前記負荷記録指示部によって生成した信号に従って記録した負荷を減算させる、
数値制御装置。
（付記２）
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含む前記ロボット指令信号は、前記ロボットの動作と対応付けられ、前記ロボット指令信号は、前記ロボットの動作中における前記負荷の記録を開始及び停止すること、及び前記負荷補正を開始及び停止することを前記ロボット制御装置に指示する、付記１に記載の数値制御装置。
（付記３）
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含む前記ロボット指令信号は、前記ロボットにおける各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて、前記負荷の記録を開始及び停止すること、及び前記負荷補正を開始及び停止することを前記ロボット制御装置に指示する、付記１に記載の数値制御装置。
（付記４）
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含む前記ロボット指令信号は、前記ロボットが他の物体の接触を伴う動作中における前記負荷の記録を開始及び停止すること、及び前記負荷補正を開始及び停止することを前記ロボット制御装置に指示する、付記１に記載の数値制御装置。
（付記５）
前記ロボットは、人との接触を検知して動作を停止する協働ロボットである、付記１に記載の数値制御装置。
（付記６）
数値制御装置（４）の数値制御プログラムを用いてロボット制御装置（５）を介してロボット（３）を制御する数値制御システム（１）であって、
前記数値制御装置は、
前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部（４１）と、
前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷の記録を開始及び停止するための信号を生成する負荷記録指示部（４７）と、
前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷補正を開始及び停止するための信号を生成する負荷補正指示部（４８）と、
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部（４５）と、
を備え、
前記ロボット制御装置は、
前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットにおける負荷の記録を開始及び停止する負荷記録部（６１）と、
前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットにおける負荷補正を開始及び停止をする負荷補正部（６２）と、
を備え、
前記負荷補正部は、前記負荷補正の実行中、前記ロボットが検出した負荷から、前記負荷記録指示部によって生成した信号に従って記憶した負荷を減算させる、
数値制御システム。
（付記７）
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含む前記ロボット指令信号は、前記ロボットの動作と対応付けられ、
前記負荷記録部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットの動作中における前記負荷の記録を開始及び停止し、
前記負荷補正部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記負荷補正を開始及び停止する、
付記６に記載の数値制御システム。
（付記８）
前記負荷記録部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットにおける各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて前記ロボットの動作中における前記負荷の記録を開始及び停止し、
前記負荷補正部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットにおける各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて前記負荷補正を開始及び停止する、
付記６に記載の数値制御システム。
（付記９）
前記負荷記録部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットが他の物体の接触を伴う動作中における前記ロボットの動作中における前記負荷の記録を開始及び停止し、
前記負荷補正部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットが他の物体の接触を伴う動作中における前記負荷補正を開始及び停止する、
付記６に記載の数値制御システム。
（付記１０）
前記ロボットは、人との接触を検知して動作を停止する協働ロボットである、付記６に記載の数値制御システム。

１数値制御システム
２工作機械
３協働ロボット
４数値制御装置
５ロボット制御装置
４１プログラム入力部
４２解析部
４３動作制御部
４４記憶部
４５ロボット指令信号生成部
４６データ送受信部
４７負荷記録指示部
４８負荷補正指示部
５１記憶部
５２解析部
５３ロボット命令生成部
５４プログラム管理部
５５軌跡制御部
５６キネマティクス制御部
５７サーボ制御部
５８負荷設定選択部
５９ダイナミクス制御部
６０データ送受信部
６１負荷記録部
６２負荷補正部
６３接触制御部

Claims

数値制御プログラムを用いてロボット制御装置を介してロボットを制御する数値制御装置であって、
前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部と、
前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷の記録を開始及び停止するための信号を生成する負荷記録指示部と、
前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷補正を開始及び停止するための信号を生成する負荷補正指示部と、
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット指令信号を前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部と、
を備え、
前記ロボット指令信号は、前記ロボット制御装置において、前記負荷補正の実行中、前記ロボットが検出した負荷から、前記負荷記録指示部によって生成した信号に従って記録した負荷を減算させる、
数値制御装置。
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含む前記ロボット指令信号は、前記ロボットの動作と対応付けられ、前記ロボット指令信号は、前記ロボットの動作中における前記負荷の記録を開始及び停止すること、及び前記負荷補正を開始及び停止することを前記ロボット制御装置に指示する、請求項１に記載の数値制御装置。
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含む前記ロボット指令信号は、前記ロボットにおける各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて、前記負荷の記録を開始及び停止すること、及び前記負荷補正を開始及び停止することを前記ロボット制御装置に指示する、請求項１に記載の数値制御装置。
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含む前記ロボット指令信号は、前記ロボットが他の物体の接触を伴う動作中における前記負荷の記録を開始及び停止すること、及び前記負荷補正を開始及び停止することを前記ロボット制御装置に指示する、請求項１に記載の数値制御装置。
前記ロボットは、人との接触を検知して動作を停止する協働ロボットである、請求項１に記載の数値制御装置。
数値制御装置の数値制御プログラムを用いてロボット制御装置を介してロボットを制御する数値制御システムであって、
前記数値制御装置は、
前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部と、
前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷の記録を開始及び停止するための信号を生成する負荷記録指示部と、
前記解析部により解析した前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットにおける負荷補正を開始及び停止するための信号を生成する負荷補正指示部と、
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部と、
を備え、
前記ロボット制御装置は、
前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットにおける負荷の記録を開始及び停止する負荷記録部と、
前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットにおける負荷補正を開始及び停止をする負荷補正部と、
を備え、
前記負荷補正部は、前記負荷補正の実行中、前記ロボットが検出した負荷から、前記負荷記録指示部によって生成した信号に従って記憶した負荷を減算させる、
数値制御システム。
前記負荷記録指示部及び前記負荷補正指示部によって生成した信号を含む前記ロボット指令信号は、前記ロボットの動作と対応付けられ、
前記負荷記録部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットの動作中における前記負荷の記録を開始及び停止し、
前記負荷補正部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記負荷補正を開始及び停止する、
請求項６に記載の数値制御システム。
前記負荷記録部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットにおける各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて前記ロボットの動作中における前記負荷の記録を開始及び停止し、
前記負荷補正部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットにおける各関節角度又は手先位置及び姿勢に応じて前記負荷補正を開始及び停止する、
請求項６に記載の数値制御システム。
前記負荷記録部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットが他の物体の接触を伴う動作中における前記ロボットの動作中における前記負荷の記録を開始及び停止し、
前記負荷補正部は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットが他の物体の接触を伴う動作中における前記負荷補正を開始及び停止する、
請求項６に記載の数値制御システム。
前記ロボットは、人との接触を検知して動作を停止する協働ロボットである、請求項６に記載の数値制御システム。