JP7492006B2 - 数値制御システム - Google Patents

Description

本開示は、数値制御システムに関する。

一般的に、工作機械を制御するための数値制御プログラムとロボットを制御するためのロボットプログラムとは、プログラム言語が異なる。このため工作機械とロボットとを並行して稼働させるためには、オペレータは数値制御プログラムとロボットプログラムとの両方に習熟する必要がある。

特許文献１には、数値制御プログラムによって工作機械とロボットとの両方を制御する数値制御装置が示されている。特許文献１の数値制御装置によれば、数値制御プログラムに慣れ親しんだオペレータは、ロボットプログラムを習熟することなくロボットも制御できる。

特許第６６４７４７２号

ところで一般的な６軸多関節型のロボットの位置及び姿勢は、６つの関節の回転角度値（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６）を成分とする各軸座標形式や、３つの直交座標軸に沿った座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び各直交座標軸周りの回転角度値（Ａ，Ｂ，Ｃ）を成分とする直交座標形式等によって表現される。このため従来のロボット制御装置では、各軸座標形式の６つの制御軸と直交座標形式の６つの制御軸とを合わせて計１２軸の制御軸の座標値を管理する必要があった。

これに対し一般的な工作機械の制御軸の数は高々３～５程度であり、ロボットよりも少ない。このため工作機械の制御に用いられる数値制御装置の一系統を、特許文献１に示す技術のようにロボット制御系統に割り当てた場合、工作機械制御系統よりも管理する制御軸の数を増加させる必要があるため、高コストとなってしまうおそれがある。またロボットの制御系統において管理する制御軸の数を増やすと、ロボット制御系統の演算負荷が増加してしまい、結果としてロボットや工作機械の加工性能が低下するおそれもある。また数値制御装置において管理できる制御軸数には限度があるため、数値制御装置にロボット制御機能を追加できなくなってしまうおそれもある。

本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、数値制御装置側において管理する制御軸の数を増大させることなくロボットを制御できる数値制御システムを提供する。

本開示の一態様は、第１数値制御プログラムに従って工作機械に対する指令である工作機械指令信号を生成し、第２数値制御プログラムに従ってロボットに対する指令であるロボット指令信号を生成する数値制御装置と、前記数値制御装置と通信可能でありかつ前記ロボット指令信号に基づいて前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置と、を備え、前記第２数値制御プログラムにおいて前記ロボットの位置及び姿勢は、制御軸が異なる２以上の座標形式によって指定可能であり、前記数値制御装置は、前記第２数値制御プログラムに基づく指定座標形式における各制御軸の座標値を成分とする座標情報を管理する座標情報管理部と、前記座標情報管理部によって管理される座標情報及び前記第２数値制御プログラムに基づいて前記ロボット指令信号を生成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、前記指定座標形式の設定時又は変更時に、設定後又は変更後の指定座標形式における各制御軸の座標値を取得し、取得した座標値を前記数値制御装置へ送信し、前記座標情報管理部は、前記ロボット制御装置から送信される座標値によって座標情報を更新する、数値制御システムである。

本開示の一態様において、ロボット制御装置は、指定座標形式の設定時又は変更時に、設定後又は変更後の指定座標形式における各制御軸の座標値を取得し、取得した座標値を数値制御装置へ送信する。また数値制御装置の座標情報管理部は、第２数値制御プログラムに基づく指定座標形式における各制御軸の座標値を成分とする座標情報を管理するとともに、ロボット制御装置から送信される座標値によってこの座標情報を更新する。このようにロボット制御装置からは指定座標形式を設定又は変更する度に、指定座標形式における各制御軸の座標値が送信されるので、数値制御装置側ではその時の指定座標形式における座標情報のみを管理すればよい。すなわち、数値制御装置側では、第２数値制御プログラムにおいて指定可能な全ての座標形式における全ての制御軸の座標値を管理する必要がない。したがって第２数値制御プログラムでは、ロボットの位置及び姿勢を２以上の座標形式によって指定可能としつつ、数値制御装置において管理する制御軸の数の増大を防止することができる。また数値制御装置側において管理する制御軸の数を少なくすることにより、数値制御装置の高コスト化を防止することができ、従来から存在する数値制御装置に容易にロボット制御機能を追加することができる。また数値制御装置側において管理する制御軸の数を少なくすることにより、数値制御装置のロボット制御系統の演算負荷の増加も防止できるので、ロボットや工作機械の加工性能の低下も防止できる。

本開示の一実施形態に係る数値制御システムの概略図である。 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。 座標形態情報管理処理の手順を示すフローチャートである（その１）。 座標形態情報管理処理の手順を示すフローチャートである（その２）。 ロボット用の数値制御プログラムの一例である。 図４に例示するロボット用の数値制御プログラムに基づいて数値制御装置を作動させた場合におけるシーケンス図である（その１）。 図４に例示するロボット用の数値制御プログラムに基づいて数値制御装置を作動させた場合におけるシーケンス図である（その２）。

以下、図面を参照して、本開示の一実施形態に係る数値制御システム１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の概略図である。

数値制御システム１は、工作機械２と、この工作機械２を制御する数値制御装置（ＣＮＣ）５と、工作機械２の近傍に設けられたロボット３と、数値制御装置５と通信可能に接続されたロボット制御装置６と、を備える。数値制御装置５は、所定の数値制御プログラムに従い、工作機械２に対する指令である工作機械指令信号及びロボット３に対する指令であるロボット指令信号を生成し、これら工作機械指令信号及びロボット指令信号を工作機械２及びロボット制御装置６へ送信する。ロボット制御装置６は、数値制御装置５から送信されるロボット指令信号に応じてロボット３の動作を制御する。

工作機械２は、数値制御装置５から送信される工作機械指令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。

ロボット３は、ロボット制御装置６による制御下において動作し、例えば工作機械２による加工を経たワークに対し所定の作業を行う。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３１にはワークを把持するための把持ツール３２が取り付けられている。以下では、ロボット３は、工作機械２による加工を経たワークを所定の位置で把持ツール３２によって把持し、このワークを所定の位置へ搬送する場合について説明するが、これに限らない。また以下では、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。

数値制御装置５及びロボット制御装置６は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理手段、各種プログラムを格納したＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の補助記憶手段、演算処理手段が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（Random Access Memory）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。これらロボット制御装置６及び数値制御装置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、数値制御装置５及びロボット制御装置６の機能ブロック図である。

図２に示すように数値制御装置５には、上記ハードウェア構成によって、工作機械２の制御系統としての工作機械制御モジュール５１、ロボット３の制御系統としてのロボット制御モジュール５２、及び記憶部５３等の各種機能が実現される。

記憶部５３には、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が格納されている。より具体的には、記憶部５３には、工作機械２の動作を制御するための第１数値制御プログラムとしての工作機械用の数値制御プログラムや、ロボット３の動作を制御するための第２数値制御プログラムとしてのロボット用の数値制御プログラム等が格納されている。これら工作機械用の数値制御プログラム及びロボット用の数値制御プログラムは、共通のプログラミング言語（例えば、Ｇコード）で記述されている。

工作機械用の数値制御プログラムは、工作機械２上又は工作機械２の近傍に定められた基準点を原点とする第１座標系としての工作機械座標系に基づいて記述されている。すなわち工作機械用の数値制御プログラムにおいて、工作機械２の制御点の位置及び姿勢は、工作機械座標系における座標値によって記述される。

ロボット用の数値制御プログラムは、工作機械座標系とは異なる第２座標系としてのロボット座標系に基づいて記述されている。すなわちロボット用の数値制御プログラムにおいて、ロボット３の制御点（例えば、ロボット３のアーム先端部３１）の位置及び姿勢は、工作機械座標系とは異なるロボット座標系における座標値によって記述される。このロボット座標系は、ロボット３上又はロボット３の近傍に定められた基準点を原点とする座標系である。なお以下では、ロボット座標系は工作機械座標系と異なる場合について説明するが、本開示はこれに限らない。ロボット座標系は工作機械座標系と一致させてもよい。換言すれば、ロボット座標系の原点や座標軸方向を工作機械座標系の原点や座標軸方向と一致させてもよい。

またこのロボット用の数値制御プログラムにおいてロボット座標系は、制御軸が異なる２以上の座標形式の間で切替可能となっている。より具体的には、ロボット用の数値制御プログラムにおいてロボット３の制御点の位置及び姿勢は、直交座標形式又は各軸座標形式によって指定可能である。

各軸座標形式では、ロボット３の制御点の位置及び姿勢は、ロボット３の６つの関節の回転角度値（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６）を成分とした計６つの実数の座標値によって指定される。

直交座標形式では、ロボット３の制御点の位置及び姿勢は、３つの直交座標軸に沿った３つの座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、各直交座標軸周りの３つの回転角度値（Ａ，Ｂ，Ｃ）と、を成分とした計６つの実数の座標値によって指定される。

ここで各軸座標形式の下では、ロボット３の各関節の回転角度を直接的に指定するため、ロボット３の各アームや手首の軸配置や、３６０度以上回転可能な関節の回転数（以下、これらを総称して「ロボット３の形態」という）も一意的に定まる。これに対し直交座標形式の下では、６つの座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ）によってロボット３の制御点の位置及び姿勢を指定するため、ロボット３の形態は一意的に定めることができない。そこでロボット用の数値制御プログラムでは、ロボット３の形態を、所定の桁数の整数値である形態値Ｐによって指定することが可能となっている。従ってロボット３の制御点の位置及び姿勢並びにロボット３の形態は、各軸座標形式の下では６つの座標値（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６）によって表され、直交座標形式の下では６つの座標値及び１つの形態値（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｐ）によって表される。

ロボット用の数値制御プログラムでは、Ｇコード“Ｇ６８．８”及び“Ｇ６８．９”によって座標形式を設定することが可能となっている。より具体的には、Ｇコード“Ｇ６８．８”を入力することにより、座標形式は各軸座標形式に設定され、Ｇコード“Ｇ６８．９”を入力することにより、座標形式は直交座標形式に設定される。これら座標形式を設定するためのＧコード“Ｇ６８．８”及び“Ｇ６８．９”は、モーダルである。従って座標形式は、これらＧコードによって座標形式を各軸座標形式又は直交座標形式に設定した後は、再びこれらＧコードによって座標形式が変更されるまで維持される。なお本実施形態では、ロボット用の数値制御プログラムにこれら座標形式を設定するためのＧコードが記載されていない場合、座標形式は自動的に直交座標形式に設定されるものとするが、これに限らない。

工作機械制御モジュール５１は、工作機械用の数値制御プログラムに従って工作機械２に対する指令である工作機械指令信号を生成し、工作機械２の図示しないアクチュエータへ入力する。より具体的には、工作機械制御モジュール５１は、記憶部５３に格納された工作機械用の数値制御プログラムを読み出し、当該数値制御プログラムに基づく指令種別を解析することによって工作機械指令信号を生成する。工作機械２は、工作機械制御モジュール５１から送信される工作機械指令信号に応じて動作し、図示しないワークを加工する。

ロボット制御モジュール５２は、ロボット用の数値制御プログラムに従ってロボット３に対する指令であるロボット指令信号やロボット制御装置６に対する各種要求信号を生成し、これら信号をロボット制御装置６へ送信する。より具体的には、ロボット制御モジュール５２は、プログラム入力部５２１と、入力解析部５２２と、座標形態情報制御部５２３と、座標形態情報管理部５２４と、ロボット指令信号生成部５２５と、メモリ５２６と、座標表示部５２７と、データ送受信部５２８と、を備え、これらによってロボット指令信号や各種要求信号を生成する。

プログラム入力部５２１は、記憶部５３からロボット用の数値制御プログラムを読み出し、これを逐次入力解析部５２２へ入力する。

入力解析部５２２は、プログラム入力部５２１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順次ブロック毎に解析し、解析結果を座標形態情報制御部５２３及びロボット指令信号生成部５２５へ送信する。

座標形態情報制御部５２３は、入力解析部５２２から入力される解析結果に基づいて、ロボット用の数値制御プログラムに基づいて設定されている座標形式である指定座標形式を特定する。上述のようにロボット用の数値制御プログラムにおいて、座標形式は所定のＧコードによって各軸座標形式又は直交座標形式に設定又は変更することが可能となっている。座標形態情報制御部５２３は、入力解析部５２２から入力される解析結果に基づいて指定座標形式を特定し、現在の指定座標形式に関する情報を座標形態情報管理部５２４及びロボット指令信号生成部５２５へ送信する。

また座標形態情報制御部５２３は、特定した指定座標形式における各制御軸の現在の座標値に相当する基準座標値をロボット制御装置６から新たに取得するための基準座標値要求信号や、ロボット３の現在の形態値に相当する基準形態値をロボット制御装置６から新たに取得するための基準形態値要求信号を、ロボット用の数値制御プログラムの実行中に所定のタイミングでデータ送受信部５２８に書き込み、これら基準座標値要求信号及び基準形態値要求信号をロボット制御装置６へ送信する。なおこれら基準座標値要求信号及び基準形態値要求信号をロボット制御装置６へ送信するタイミングについては、後に詳細に説明する。

座標形態情報管理部５２４は、座標形態情報制御部５２３によって特定された指定座標形式における各制御軸の座標値を成分とする座標情報及びロボット３の形態値を成分とする形態情報をメモリ５２６によって管理する。図２に示すようにメモリ５２６は、複数成分の座標値を格納するための座標情報格納領域５２６ａと、形態値を格納するための形態情報格納領域５２６ｂと、を備える。メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａには、複数組の座標値が格納され、形態情報格納領域５２６ｂには、例えば１組の形態値が格納される。ここで座標情報格納領域５２６ａに格納できる座標値の組数、すなわち座標形態情報管理部５２４及びメモリ５２６によって管理する座標情報の成分数は、直交座標形式の制御軸の数である６と、各軸座標形式の制御軸の数である６との和よりも少なくすることが好ましい。以下では、座標情報格納領域５２６ａに格納できる座標値の組数を、直交座標形式及び各軸座標形式の制御軸の数である６とした場合について説明するが、これに限らない。

座標形態情報管理部５２４は、指定座標形式が各軸座標形式である場合、後に図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する手順に従ってロボット３の各軸座標形式における各制御軸の座標値（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６）を取得し、これら座標値を座標情報格納領域５２６ａの第１成分＃１、第２成分＃２、第３成分＃３、第４成分＃４、第５成分＃５、及び第６成分＃６に格納する。

座標形態情報管理部５２４は、指定座標形式が直交座標形式である場合、後に図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する手順に従ってロボット３の直交座標形式における各制御軸の座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ）を取得し、これら座標値を座標情報格納領域５２６ａの各成分＃１～＃６に格納する。また座標形態情報管理部５２４は、指定座標形式が直交座標形式である場合、後に図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する手順に従ってロボット３の形態値Ｐを取得し、この形態値Ｐを形態情報格納領域５２６ｂに格納する。

図３Ａ及び図３Ｂは、座標形態情報管理部５２４及びメモリ５２６によって指定座標形式の下での座標情報や形態情報を管理する処理（以下、「座標形態情報管理処理」という）の手順を示すフローチャートである。図３Ａ及び図３Ｂに示す座標形態情報管理処理は、ロボット制御モジュール５２においてロボット用の数値制御プログラムの実行中に、座標形態情報管理部５２４において所定の周期で繰り返し実行される。

始めにＳ１では、座標形態情報管理部５２４は、指定座標形式は各軸座標形式であるか否かを判定する。座標形態情報管理部５２４は、Ｓ１の判定結果がＹＥＳである場合にはＳ２に移り、Ｓ１の判定結果がＮＯである場合にはＳ４に移る。

Ｓ２では、座標形態情報管理部５２４は、ロボット制御装置６から最新の基準座標値を含む基準座標値情報を受信した直後であるか否かを判定する。上述のように基準座標値とは、指定座標形式における各制御軸の現在の座標値である。後に説明するように、ロボット制御装置６は、座標形態情報制御部５２３から所定のタイミングで送信される基準座標値要求信号に応じて基準座標値を取得し、この基準座標値を含む基準座標値情報を数値制御装置５へ送り返す。座標形態情報管理部５２４は、Ｓ２の判定結果がＹＥＳである場合にはＳ３に移り、Ｓ２の判定結果がＮＯである場合には図３Ａ及び図３Ｂに示す処理を終了する。

Ｓ３では、座標形態情報管理部５２４は、ロボット制御装置６から送信された基準座標値によって、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報を更新した後、図３Ａ及び図３Ｂに示す処理を終了する。より具体的には、座標形態情報管理部５２４は、ロボット制御装置６から送信された基準座標値によって、座標情報格納領域５２６ａの各成分＃１～＃６に格納されている座標値を置換する。

Ｓ４では、座標形態情報管理部５２４は、ロボット制御装置６から最新の基準座標値を含む基準座標値情報を受信した直後であるか否かを判定する。座標形態情報管理部５２４は、Ｓ４の判定結果がＹＥＳである場合にはＳ５に移り、Ｓ４の判定結果がＮＯである場合にはＳ６に移る。

Ｓ５では、座標形態情報管理部５２４は、上述のＳ３と同じ手順に従い、ロボット制御装置６から送信された基準座標値によって、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報を更新した後、Ｓ６に移る。

Ｓ６では、座標形態情報管理部５２４は、ロボット制御装置６から最新の基準形態値を含む基準形態値情報を受信したか否かを判定する。上述のように基準形態値とは、ロボット３の現在の形態値である。後に説明するように、ロボット制御装置６は、座標形態情報制御部５２３から所定のタイミングで送信される基準形態値要求信号に応じて基準形態値を取得し、この基準形態値を含む基準形態値情報を数値制御装置５へ送り返す。座標形態情報管理部５２４は、Ｓ６の判定結果がＹＥＳである場合にはＳ７に移り、Ｓ６の判定結果がＮＯである場合にはＳ８に移る。

Ｓ７では、座標形態情報管理部５２４は、ロボット制御装置６から送信された基準形態値によって、メモリ５２６の形態情報格納領域５２６ｂに格納されている形態情報を更新した後、図３Ａ及び図３Ｂに示す処理を終了する。より具体的には、座標形態情報管理部５２４は、ロボット制御装置６から送信された基準形態値によって、メモリ５２６の形態情報格納領域５２６ｂに格納されている形態値を置換する。

Ｓ８では、座標形態情報管理部５２４は、入力解析部５２２から入力される数値制御プログラムにおいて指定される形態値によってメモリ５２６の形態情報格納領域５２６ｂに格納されている形態情報を更新した後、図３Ａ及び図３Ｂに示す処理を終了する。

以上のように座標形態情報管理部５２４は、ロボット制御装置６から送信される基準座標値を受信したタイミングでメモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報を基準座標値で更新する。

また座標形態情報管理部５２４は、指定座標形式が直交座標形式である場合には、ロボット制御装置６から送信される基準形態値又は数値制御プログラムにおいて指定される形態値によってメモリ５２６の形態情報格納領域５２６ｂに格納されている形態情報を更新する。より具体的には、座標形態情報管理部５２４は、ロボット制御装置６から送信される基準形態値を受信した場合にはこの基準形態値によって形態情報格納領域５２６ｂに格納されている形態情報を更新し、それ以外の場合には数値制御プログラムにおいて指定される形態値によって形態情報格納領域５２６ｂに格納されている形態情報を更新する。

図２に戻り、座標表示部５２７は、ロボット用の数値制御プログラムの実行中に所定の周期でメモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報を読み出し、この座標情報を指定座標形式とともに図示しないディスプレイに表示する。これによりオペレータは、ロボット３の位置及び姿勢を数値によって確認することができる。

ロボット指令信号生成部５２５は、メモリ５２６に格納されている最新の座標情報及び形態情報と、入力解析部５２２から入力される数値制御プログラムの解析結果と、に基づいて、数値制御プログラムに応じた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５２８に書き込み、このロボット指令信号をロボット制御装置６へ送信する。

ここでは、数値制御プログラムに基づく指令種別が、ロボット３の制御点の位置及び姿勢や、ロボット３の形態の変化を伴うものである場合（具体的には、例えばＧコードが、位置決め（早送り）に相当する“Ｇ００”である場合や、直線補間に相当する“Ｇ０１”である場合等）について説明する。この場合、ロボット指令信号生成部５２５は、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標値をロボット３の制御点の始点とした場合におけるロボット３の制御点の終点及び速度を指定座標形式の下で算出し、これら指定座標形式、終点、及び速度に関する情報を含むロボット指令信号をデータ送受信部５２８に書き込む。またロボット指令信号生成部５２５は、以上のようにしてロボット３の制御点の終点の座標値を算出した後、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている始点座標値を、算出した終点座標値によって更新する。

ところで上述のように直交座標形式の下では、ロボット３の形態を一意的に定めることができない。よって指定座標形式が直交座標形式である場合、ロボット指令信号生成部５２５は、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標値をロボット３の制御点の始点とし、ロボット３の制御点の終点、速度、及び終点における形態値を算出し、指定座標形式、終点、速度、及び終点における形態値に関する情報を含むロボット指令信号をデータ送受信部５２８に書き込む。またロボット指令信号生成部５２５は、以上のようにしてロボット３の制御点の終点の座標値を算出した後、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている始点座標値を、算出した終点座標値によって更新する。

次に、座標形態情報制御部５２３において、基準座標値要求信号及び基準形態値要求信号を生成し、これら要求信号をロボット制御装置６へ送信するタイミングについて説明する。上述のように基準座標値要求信号や基準形態値要求信号は、メモリ５２６に格納される座標情報や形態情報をロボット制御装置６から送信される情報によって更新するトリガとなっている。そこで座標形態情報制御部５２３は、ロボット制御モジュール５２においてロボット用の数値制御プログラムの実行中に基準座標値や基準形態値の取得の要否を判断し、基準座標値を取得する必要があると判断した場合に基準座標値要求信号をロボット制御装置６へ送信し、基準形態値を取得する必要があると判断した場合に基準形態値要求信号をロボット制御装置６へ送信する。

より具体的には、座標形態情報制御部５２３は、ロボット用の数値制御プログラムの実行開始時である場合、何等かの理由によって中断したロボット用の数値制御プログラムの再開時である場合、ロボット用の数値制御プログラムに基づいて新たに指定座標形式を設定する場合、及びロボット用の数値制御プログラムに基づいて指定座標形式を変更する場合には、基準座標値を取得する必要があると判断し、基準座標値要求信号をデータ送受信部５２８に書き込む。これにより、データ送受信部５２８から基準座標値要求信号がロボット制御装置６へ送信される。

また座標形態情報制御部５２３は、少なくとも指定座標形式が直交座標形式である場合に基準形態値を取得する必要があると判断し、基準形態値要求信号をデータ送受信部５２８に書き込む。これにより、データ送受信部５２８から基準形態値要求信号がロボット制御装置６へ送信される。より具体的には、座標形態情報制御部５２３は、指定座標形式を直交座標形式としてロボット用の数値制御プログラムの実行を開始した場合、及び指定座標形式が直交座標形式でありかつ数値制御プログラムにおいて形態値が指定されていない場合には、基準形態値を取得する必要があると判断し、基準形態値要求信号をロボット制御装置６へ送信する。また座標形態情報制御部５２３は、指定座標形式が直交座標形式でありかつ数値制御プログラムにおいて形態値が指定されている場合には、基準形態値を取得する必要がないと判断し、基準形態値要求信号をロボット制御装置６へ送信しない。すなわち座標形態情報制御部５２３は、数値制御プログラムにおいて形態値が指定されている場合には、ロボット制御装置６において取得される基準形態値よりも数値制御プログラムにおいて指定される形態値を優先してロボット指令信号を生成する。

データ送受信部５２８は、ロボット指令信号生成部５２５によってロボット指令信号が書き込まれると、このロボット指令信号をロボット制御装置６のデータ送受信部６１へ送信する。またデータ送受信部５２８は、座標形態情報制御部５２３によって基準座標値要求信号や基準形態値要求信号が書き込まれると、これら基準座標値要求信号や基準形態値要求信号をロボット制御装置６のデータ送受信部６１へ送信する。

データ送受信部５２８は、ロボット制御装置６のデータ送受信部６１から送信される基準座標値情報や基準形態値情報を受信すると、これら基準座標値情報や基準形態値情報を座標形態情報管理部５２４へ送信する。

図２に示すように、ロボット制御装置６には、上記ハードウェア構成によって、データ送受信部６１、入力解析部６２、ロボット位置制御部６３、サーボ制御部６４、及びロボット位置管理部６５等の各種機能が実現される。

データ送受信部６１は、数値制御装置５のデータ送受信部５２８から送信されるロボット指令信号、基準座標値要求信号、及び基準形態値要求信号を受信すると、これら信号を入力解析部６２へ送信する。

データ送受信部６１は、ロボット位置管理部６５によって基準座標値情報や基準形態値情報が書き込まれると、これら基準座標値情報や基準形態値情報を数値制御装置５のデータ送受信部５２８へ送信する。

入力解析部６２は、データ送受信部６１からロボット指令信号が送信されると、このロボット指令信号に基づいてロボット３を制御するためのロボットプログラムに変換し、このロボットプログラムをロボット位置制御部６３へ送信する。また入力解析部６２は、データ送受信部６１から基準座標値要求信号や基準形態値要求信号が送信されると、これら要求信号をロボット位置管理部６５へ送信する。

ロボット位置制御部６３は、入力解析部６２から送信されるロボットプログラムに従ってキネマティック変換を行うことにより、ロボット３の各関節を回転させるための図示しない複数のサーボモータに対する指令を生成し、サーボ制御部６４へ入力する。

サーボ制御部６４は、ロボット位置制御部６３から入力される指令が実現するように、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。

ロボット位置管理部６５は、入力解析部６２から送信される基準座標値要求信号を受信すると、ロボット３に設けられた各種位置センサ（図示せず）の検出値を取得し、これら検出値に基づいてロボット座標系における各制御軸の座標値を指定座標形式の下で算出する。ロボット位置管理部６５は、算出した座標値を基準座標値とし、これら基準座標値を含む基準座標値情報をデータ送受信部６１に書き込む。これによりデータ送受信部６１から数値制御装置５へ基準座標値情報が送信される。

またロボット位置管理部６５は、入力解析部６２から送信される基準形態値要求信号を受信すると、ロボット３に設けられた各種位置センサの検出値を取得し、これら検出値に基づいてロボット３の形態値を算出する。ロボット位置管理部６５は、算出した形態値を基準形態値とし、この基準形態値を含む基準形態値情報をデータ送受信部６１に書き込む。これによりデータ送受信部６１から数値制御装置５へ基準形態値情報が送信される。

次に、以上のように構成された数値制御システム１における各種信号や情報の流れについて図４、図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら説明する。

図４は、ロボット用の数値制御プログラムの一例である。
図５Ａ及び図５Ｂは、図４に例示するロボット用の数値制御プログラムに基づいて数値制御装置５を作動させた場合における数値制御装置５とロボット制御装置６との間の信号や情報の流れを示すシーケンス図である。

始めにシーケンス番号“Ｎ１０”に示すブロックにおいて、数値制御装置５の座標形態情報制御部５２３にはコマンド“Ｇ６８．８”が入力される。これに応じて座標形態情報制御部５２３は、各軸座標形式を指定座標形式として設定する。また座標形態情報制御部５２３は、このブロックにおいて初めて指定座標形式を設定したことに応じて、ロボット制御装置６のロボット位置管理部６５へ基準座標値要求信号を送信する。ロボット制御装置６のロボット位置管理部６５は、基準座標値要求信号を受信したことに応じて現在の指定座標形式の下での基準座標値（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６）を取得し、この基準座標値を含む基準座標値情報を数値制御装置５の座標形態情報管理部５２４へ送信する。また数値制御装置５の座標形態情報管理部５２４は、受信した基準座標値によってメモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報を更新する。

次にシーケンス番号“Ｎ１１”に示すブロックにおいて、数値制御装置５のロボット指令信号生成部５２５には、各軸座標形式に基づくコマンド“Ｇ００ Ｊ１＝＿Ｊ２＝＿Ｊ３＝＿Ｊ４＝＿Ｊ５＝＿Ｊ６＝＿”が入力される。なおコマンド中のアンダーバーの部分には、終点の座標値が入力されている。ロボット指令信号生成部５２５は、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報と、入力されたコマンドと、に基づいて、ロボット指令信号を生成し、ロボット制御装置６へ送信する。ロボット制御装置６は、受信したロボット指令信号に基づいてロボット３の動作を制御する。なおこれ以降、数値制御装置５のロボット指令信号生成部５２５は、シーケンス番号“Ｎ２０”において指定座標形式が変更されるまで、シーケンス番号“Ｎ１０”のブロックにおいて取得した基準座標値を基準として、数値制御プログラムに基づいて座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報を更新する。

次にシーケンス番号“Ｎ２０”に示すブロックにおいて、数値制御装置５の座標形態情報制御部５２３にはコマンド“Ｇ６８．９”が入力される。これに応じて座標形態情報制御部５２３は、指定座標形式をそれまでの各軸座標形式から直交座標形式へ変更する。また座標形態情報制御部５２３は、このブロックにおいて指定座標形式を変更したことに応じて、ロボット制御装置６のロボット位置管理部６５へ基準座標値要求信号を送信する。ロボット制御装置６のロボット位置管理部６５は、基準座標値要求信号を受信したことに応じて現在の指定座標形式の下での基準座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ）を取得し、この基準座標値を含む基準座標値情報を数値制御装置５の座標形態情報管理部５２４へ送信する。また数値制御装置５の座標形態情報管理部５２４は、受信した基準座標値によってメモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報を更新する。

次にシーケンス番号“Ｎ２１”に示すブロックにおいて、数値制御装置５の座標形態情報制御部５２３及びロボット指令信号生成部５２５には、直交座標形式に基づくコマンド“Ｇ０１ Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿”が入力される。なおこのブロックにおいて入力されるコマンドには、ロボット３の形態値は指定されていない。座標形態情報制御部５２３は、指定座標形式が直交座標形式でありかつこのブロックにおいて入力されたコマンドにおいて形態値が指定されていない場合には、基準形態値を取得する必要があると判断し、ロボット制御装置６のロボット位置管理部６５へ基準形態値要求信号を送信する。ロボット位置管理部６５は、基準形態値要求信号を受信したことに応じて現在のロボット３の形態値（Ｐ）を取得し、この基準形態値を含む基準形態値情報を数値制御装置５の座標形態情報管理部５２４へ送信する。また座標形態情報管理部５２４は、受信した基準形態値によってメモリ５２６の形態情報格納領域５２６ｂに格納されている形態情報を更新する。

以上のようにして形態情報を更新した後、数値制御装置５のロボット指令信号生成部５２５は、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報、形態情報格納領域５２６ｂに格納されている形態情報、及び入力されたコマンドに基づいてロボット指令信号を生成し、ロボット制御装置６へ送信する。ロボット制御装置６は、受信したロボット指令信号に基づいてロボット３の動作を制御する。なおこれ以降、数値制御装置５のロボット指令信号生成部５２５は、シーケンス番号“Ｎ４０”において指定座標形式が変更されるまで、シーケンス番号“Ｎ２０”のブロックにおいて取得した基準座標値を基準として、数値制御プログラムに基づいて座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報を更新する。

次にシーケンス番号“Ｎ３０”に示すブロックにおいて、数値制御装置５の座標形態情報制御部５２３及びロボット指令信号生成部５２５には、直交座標形式に基づくコマンド“Ｇ０１ Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿Ｐ＿”が入力される。なおこのブロックにおいて入力されるコマンドには、ロボット３の形態値が指定されている。このようにコマンドにおいて形態値が指定されている場合、座標形態情報制御部５２３は、シーケンス番号“Ｎ２１”に示すブロックとは異なり、基準形態値要求信号を送信しない。またこの場合、数値制御装置５の座標形態情報管理部５２４は、入力されたコマンドにおいて指定されている形態値によって形態情報格納領域５２６ｂに格納されている形態情報を更新する。

以上のようにして形態情報を更新した後、数値制御装置５のロボット指令信号生成部５２５は、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報、形態情報格納領域５２６ｂに格納されている形態情報、及び入力されたコマンドに基づいてロボット指令信号を生成し、ロボット制御装置６へ送信する。ロボット制御装置６は、受信したロボット指令信号に基づいてロボット３の動作を制御する。

次にシーケンス番号“Ｎ４０”に示すブロックにおいて、数値制御装置５の座標形態情報制御部５２３にはコマンド“Ｇ６８．８”が入力される。これに応じて座標形態情報制御部５２３は、指定座標形式をそれまでの直交座標形式から各軸座標形式へ変更する。また座標形態情報制御部５２３は、このブロックにおいて指定座標形式を変更したことに応じて、ロボット制御装置６のロボット位置管理部６５へ基準座標値要求信号を送信する。ロボット位置管理部６５は、基準座標値要求信号を受信したことに応じて現在の指定座標形式の下での基準座標値（Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６）を取得し、この基準座標値を含む基準座標値情報を数値制御装置５の座標形態情報管理部５２４へ送信する。また座標形態情報管理部５２４は、受信した基準座標値によってメモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報を更新する。

次にシーケンス番号“Ｎ４１”に示すブロックにおいて、数値制御装置５のロボット指令信号生成部５２５には、各軸座標形式に基づくコマンド“Ｇ０１ Ｊ１＝＿Ｊ２＝＿Ｊ３＝＿Ｊ４＝＿Ｊ５＝＿Ｊ６＝＿”が入力される。ロボット指令信号生成部５２５は、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報と、入力されたコマンドと、に基づいて、ロボット指令信号を生成し、ロボット制御装置６へ送信する。ロボット制御装置６は、受信したロボット指令信号に基づいてロボット３の動作を制御する。なおこれ以降、数値制御装置５のロボット指令信号生成部５２５は、指定座標形式が変更されるまで、シーケンス番号“Ｎ４０”のブロックにおいて取得した基準座標値を基準として、数値制御プログラムに基づいて座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報を更新する。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
ロボット制御装置６のロボット位置管理部６５は、指定座標形式の設定時又は変更時に、設定後又は変更後の指定座標形式における各制御軸の基準座標値を取得し、取得した基準座標値を数値制御装置５へ送信する。また数値制御装置５の座標形態情報管理部５２４は、指定座標形式における各制御軸の座標値を成分とする座標情報をメモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａによって管理するとともに、ロボット制御装置６から送信される基準座標値によって座標情報格納領域５２６ａに格納されている座標情報を更新する。このようにロボット制御装置６からは指定座標形式を設定又は変更する度に、指定座標形式における各制御軸の基準座標値が送信されるので、数値制御装置５側ではその時の指定座標形式における座標情報のみをメモリ５２６によって管理すればよい。すなわち、数値制御装置５側では、ロボット用の数値制御プログラムにおいて指定可能な全ての座標形式における全ての制御軸の座標値をメモリ５２６によって管理する必要がない。したがってロボット用の数値制御プログラムでは、ロボット３の位置及び姿勢を２以上の座標形式によって指定可能としつつ、座標形態情報管理部５２４及びメモリ５２６において管理する制御軸の数の増大を防止することができる。また座標形態情報管理部５２４及びメモリ５２６において管理する制御軸の数を少なくすることにより、数値制御装置５の高コスト化を防止することができ、従来から存在する数値制御装置５に容易にロボット制御モジュール５２を追加することができる。また座標形態情報管理部５２４及びメモリ５２６において管理する制御軸の数を少なくすることにより、数値制御装置５のロボット制御モジュール５２の演算負荷の増加も防止できるので、ロボット３や工作機械２の加工性能の低下も防止できる。

本実施形態のロボット用の数値制御プログラムにおいて、ロボット３の位置及び姿勢は、直交座標形式又は各軸座標形式によって指定可能である。これにより、オペレータは、慣れ親しんだ座標形式の下で自由にロボット用の数値制御プログラムを作成することができる。

本実施形態において、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａによって管理する座標情報の成分数は６であり、この成分数は、直交座標形式の制御軸の数である６と各軸座標形式の制御軸の数である６との和より少ない。これにより、メモリ５２６の座標情報格納領域５２６ａのサイズを最小限にできるので、数値制御装置５の高コスト化を防止することができ、従来から存在する数値制御装置５に容易にロボット制御モジュール５２を追加することができる。また座標情報格納領域５２６ａのサイズを最小限にすることにより、数値制御装置５のロボット制御モジュール５２の演算負荷の増加も防止できるので、ロボット３や工作機械２の加工性能の低下も防止できる。

本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び変形が可能である。

１…数値制御システム
２…工作機械
３…ロボット
５…数値制御装置
５１…工作機械制御モジュール
５２…ロボット制御モジュール
５２１…プログラム入力部
５２２…入力解析部
５２３…座標形態情報制御部
５２４…座標形態情報管理部
５２５…ロボット指令信号生成部
５２６…メモリ
５２６ａ…座標情報格納領域
５２６ｂ…形態情報格納領域
５２７…座標表示部
５２８…データ送受信部
５３…記憶部
６…ロボット制御装置
６１…データ送受信部
６２…入力解析部
６３…ロボット位置制御部
６４…サーボ制御部
６５…ロボット位置管理部

Claims (4)

1. 第１数値制御プログラムに従って工作機械に対する指令である工作機械指令信号を生成し、第２数値制御プログラムに従ってロボットに対する指令であるロボット指令信号を生成する数値制御装置と、
   前記数値制御装置と通信可能でありかつ前記ロボット指令信号に基づいて前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置と、を備える数値制御システムにおいて、
   前記第２数値制御プログラムにおいて前記ロボットの位置及び姿勢は、制御軸が異なる２以上の座標形式によって指定可能であり、
   前記数値制御装置は、前記第２数値制御プログラムに基づく指定座標形式における各制御軸の座標値を成分とする座標情報を管理する座標情報管理部と、前記座標情報管理部によって管理される座標情報及び前記第２数値制御プログラムに基づいて前記ロボット指令信号を生成するロボット指令信号生成部と、を備え、
   前記ロボットには位置センサが設けられ、
   前記ロボット制御装置は、前記指定座標形式の設定時又は変更時に、前記位置センサの検出値に基づいて設定後又は変更後の指定座標形式における各制御軸の座標値を算出し、算出した座標値を前記数値制御装置へ送信し、
   前記座標情報管理部は、前記ロボット制御装置から送信される座標値によって座標情報を更新する、数値制御システム。
2. 前記数値制御装置は、前記指定座標形式の設定時又は変更時に、設定後又は変更後の指定座標形式における各制御軸の座標値を取得するための要求信号を生成する座標系情報制御部と、前記要求信号を前記ロボット制御装置へ送信するデータ送受信部と、を備え、
   前記ロボット制御装置は、前記要求信号を受信したことに応じて、設定後又は変更後の指定座標形式における各制御軸の座標値を算出し、算出した座標値を前記数値制御装置へ送信する、請求項１に記載の数値制御システム。
3. 第１数値制御プログラムに従って工作機械に対する指令である工作機械指令信号を生成し、第２数値制御プログラムに従ってロボットに対する指令であるロボット指令信号を生成する数値制御装置と、
   前記数値制御装置と通信可能でありかつ前記ロボット指令信号に基づいて前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置と、を備える数値制御システムにおいて、
   前記第２数値制御プログラムにおいて前記ロボットの位置及び姿勢は、制御軸が異なる直交座標形式又は各軸座標形式によって指定可能であり、
   前記数値制御装置は、前記第２数値制御プログラムに基づく指定座標形式における各制御軸の座標値を成分とする座標情報を管理する座標情報管理部と、前記座標情報管理部によって管理される座標情報及び前記第２数値制御プログラムに基づいて前記ロボット指令信号を生成するロボット指令信号生成部と、を備え、
   前記ロボットには位置センサが設けられ、
   前記ロボット制御装置は、前記指定座標形式の設定時又は変更時に、前記位置センサの検出値に基づいて設定後又は変更後の指定座標形式における各制御軸の座標値を算出し、算出した座標値を前記数値制御装置へ送信し、
   前記座標情報管理部は、前記ロボット制御装置から送信される座標値によって座標情報を更新する、数値制御システム。
4. 前記座標情報の成分数は、前記直交座標形式の制御軸の数と前記各軸座標形式の制御軸の数との和より少ない、請求項３に記載の数値制御システム。

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