(57)【要約】【課題】工作機械及びロボットが互いの位置等の情報を共有することが可能な工作機械とロボットの連携システムを提供する。【解決手段】連携システム１００は、工作機械とロボットとの動作を連携させるためのシステムである。連携システム１００は、一方が工作機械又はその制御装置であり、他方がロボット又はその制御装置である、送信側装置１０及び受信側装置２０を有する。送信側装置１０は、送信側装置１０の位置に関する情報を生成する位置情報生成手段１１と、位置に関する情報を受信側装置２０に送信する送信手段１３とを有する。受信側装置２０は、位置に関する情報を送信側装置１０から受信する受信手段２１と、位置に関する情報を受信側装置２０の座標系に変換する座標変換手段２３と、を有する。【選択図】図１Ａ
2019040264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械とロボットとの動作を連携させるためのシステムであって、
一方が前記工作機械又はその制御装置であり、他方が前記ロボット又はその制御装置である、送信側装置及び受信側装置を有し、
前記送信側装置は、
前記送信側装置の位置に関する情報を生成する位置情報生成手段と、
前記位置に関する情報を前記受信側装置に送信する送信手段とを有し、
前記受信側装置は、
前記位置に関する情報を前記送信側装置から受信する受信手段と、
前記位置に関する情報を前記受信側装置の座標系に変換する座標変換手段と、を有することを特徴とする
連携システム。
【請求項２】
前記位置に関する情報は、前記送信側装置のパルスコーダ又はエンコーダの出力であることを特徴とする
請求項１記載の連携システム。
【請求項３】
工作機械とロボットとの動作を連携させるためのシステムであって、
一方が前記工作機械又はその制御装置であり他方が前記ロボット又はその制御装置である送信側装置及び受信側装置と、位置情報取得装置とを有し、
前記位置情報取得装置は、
前記送信側装置の位置に関する情報を生成する位置情報生成手段を有し、
前記受信側装置は、
前記位置に関する情報を前記受信側装置の座標系に変換する座標変換手段を有することを特徴とする
連携システム。
【請求項４】
前記位置情報取得装置は、前記送信側装置の画像を取得する撮像手段を有し、
前記位置情報生成手段は、前記画像に基づいて検出されることを特徴とする
請求項３記載の連携システム。
【請求項５】
工作機械とロボットとの動作を連携させるためのシステムであって、
一方が前記工作機械又はその制御装置であり他方が前記ロボット又はその制御装置である送信側装置及び連携先装置と、受信側装置とを有し、
前記送信側装置は、
前記送信側装置の位置に関する情報を生成する位置情報生成手段と、
前記位置に関する情報を前記受信側装置に送信する送信手段とを有し、
前記受信側装置は、
前記位置に関する情報を前記送信側装置から受信する受信手段と、
前記位置に関する情報を前記受信側装置の座標系に変換して前記連携先装置に出力する座標変換手段と、を有することを特徴とする
連携システム。
【請求項６】
工作機械とロボットとの動作を連携させるためのシステムであって、
一方が前記工作機械又はその制御装置であり他方が前記ロボット又はその制御装置である送信側装置及び連携先装置と、受信側装置と、位置情報取得装置とを有し、
前記位置情報取得装置は、
前記送信側装置の位置に関する情報を生成する位置情報生成手段を有し、
前記受信側装置は、
前記位置に関する情報を前記受信側装置の座標系に変換して前記連携先装置に出力する座標変換手段を有することを特徴とする
連携システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械とロボットの連携システムに関し、特に工作機械及びロボットが互いの位置等の情報を共有することが可能な工作機械とロボットの連携システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械とロボットを連携させるシステムにおいては、干渉を避けるため、基本的に両者を近距離で同時動作させることはなかった。もし両者を近距離で動作させる場合は、動作完了信号を相手方に通知してシーケンシャルな動作を行うなどして、干渉を回避していた。
【０００３】
動作完了信号を用いたシーケンシャルな動作の一例を示す。工作機械がワークを加工し、ロボットが加工済みワークを把持して移動するシステムを考える。工作機械は加工を完了したなら完了信号をロボットに通知する。ロボットは完了信号を受信したなら加工済みワークを把持して移動させる動作を行う。ロボットは動作を完了したなら完了信号を工作機械に通知する。工作機械は完了信号を受信したなら次のワークの加工を開始する。同様に、システムアップ時、すなわちロボットをアンロードする場合にも、工作機械及びロボットは相互に完了信号を通知し合うことで干渉を回避している。
【０００４】
しかしながら、工作機械とロボットとがシーケンシャルな連携動作を行うシステムは、システムの生産性が限られるという問題がある。また、動作完了信号を用いたシステムアップは、動作が複雑になるという問題もある。
【０００５】
このような問題を解決するものとして、特許文献１には、プレス機械からプレスの主軸に取り付けられたエンコーダの出力データがロボットコントローラに出力され、ロボットコントローラはエンコーダの出力データをプレスクランク角度を示すクランク角度データに変換し、このクランク角度データに基づいてプレス機械がどのような動作領域に位置しているかを判定するシステムが記載されている。すなわちこのシステムは、プレス機械が主軸の位置に関する情報をロボットコントローラに通知することで、プレス機械とロボットとの連携動作を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−２０２４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、工作機械が行う動作は、特許文献１記載のような単純なクランク回転動作に限らず、様々なものがある。ロボットの動作についても同様である。このような様々な動作に伴って変化する位置等の情報を、工作機械及びロボットが相互に通知することができるような、一般化された連携方法は未だ提供されていない。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、工作機械及びロボットが互いの位置等の情報を共有することが可能な工作機械とロボットの連携システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施の形態にかかる連携システムは、工作機械とロボットとの動作を連携させるためのシステムであって、一方が前記工作機械又はその制御装置であり、他方が前記ロボット又はその制御装置である、送信側装置及び受信側装置を有し、前記送信側装置は、前記送信側装置の位置に関する情報を生成する位置情報生成手段と、前記位置に関する情報を前記受信側装置に送信する送信手段とを有し、前記受信側装置は、前記位置に関する情報を前記送信側装置から受信する受信手段と、前記位置に関する情報を前記受信側装置の座標系に変換する座標変換手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の一実施の形態にかかる連携システムは、前記位置に関する情報は、前記送信側装置のパルスコーダ又はエンコーダの出力であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一実施の形態にかかる連携システムは、工作機械とロボットとの動作を連携させるためのシステムであって、一方が前記工作機械又はその制御装置であり他方が前記ロボット又はその制御装置である送信側装置及び受信側装置と、位置情報取得装置とを有し、前記位置情報取得装置は、前記送信側装置の位置に関する情報を生成する位置情報生成手段を有し、前記受信側装置は、前記位置に関する情報を前記受信側装置の座標系に変換する座標変換手段を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の一実施の形態にかかる連携システムは、前記位置情報取得装置は、前記送信側装置の画像を取得する撮像手段を有し、前記位置情報生成手段は、前記画像に基づいて検出されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一実施の形態にかかる連携システムは、工作機械とロボットとの動作を連携させるためのシステムであって、一方が前記工作機械又はその制御装置であり他方が前記ロボット又はその制御装置である送信側装置及び連携先装置と、受信側装置とを有し、前記送信側装置は、前記送信側装置の位置に関する情報を生成する位置情報生成手段と、前記位置に関する情報を前記受信側装置に送信する送信手段とを有し、前記受信側装置は、前記位置に関する情報を前記送信側装置から受信する受信手段と、前記位置に関する情報を前記受信側装置の座標系に変換して前記連携先装置に出力する座標変換手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の一実施の形態にかかる連携システムは、工作機械とロボットとの動作を連携させるためのシステムであって、一方が前記工作機械又はその制御装置であり他方が前記ロボット又はその制御装置である送信側装置及び連携先装置と、受信側装置と、位置情報取得装置とを有し、前記位置情報取得装置は、前記送信側装置の位置に関する情報を生成する位置情報生成手段を有し、前記受信側装置は、前記位置に関する情報を前記受信側装置の座標系に変換して前記連携先装置に出力する座標変換手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、工作機械及びロボットが互いの位置等の情報を共有することが可能な工作機械とロボットの連携システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】連携システム１００の一例を示す模式図である。
【図１Ｂ】連携システム１００の一例を示す模式図である。
【図２】連携システム１００の機能構成を示すブロック図である。
【図３】座標変換手段２３が行う座標変換処理を示す模式図である。
【図４】連携システム２００の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態にかかる工作機械とロボットの連携システム１００（以下、単に連携システム１００と称する）は、工作機械とロボットとが、通信インフラを介して相互に位置等に関する情報を通知するシステムである。このようなシステムを基盤とすれば、工作機械及びロボットは、位置等に関する情報を利用し、相手方の動作に応じ、干渉を回避しつつ適切な動作を行うことが可能となる。
【００１８】
図１は、連携システム１００の一例を示す模式図である。図１Ａに示すように、この連携システム１００は、１台の工作機械と１台のロボットとを含む。工作機械は、ワークＡ、ワークＢ、ワークＣを順番に加工する。ワークを載せた工作機械のテーブルは平面方向（Ｘ軸及びＹ軸）に動き、工具は上下方向（Ｚ軸）に動くものとする。工作機械はワークＡの加工を終えると、そのままワークＢの加工に入る。ワークＢを加工している間に、ロボットが加工済みのワークＡを把持して取り除き、次のワークをワークＡがあった位置に載置する。工作機械がワークＢを加工している間はテーブルが動くため、ロボットがワークＡを把持するには、工作機械のテーブルの動きに倣っていく必要がある。すなわち、ロボットは図１Ｂに示すように、（１）工作機械のテーブルの動きを把握し、（２）テーブルの動きに倣ってロボットのアームを動かし、（３）テーブルの動きに倣いながらワークを把持し、（４）ワークをテーブルから持ち上げる。以下、このような連携動作を実現するために必要な機能構成について具体的に説明する。
【００１９】
＜実施の形態１＞
図２は、本発明の実施の形態１にかかる工作機械とロボットの連携システム１００（以下、単に連携システム１００と称する）の機能構成を示すブロック図である。連携システム１００は、送信側装置１０、受信側装置２０を有する。送信側装置１０は、工作機械又はロボット、あるいはそれらの制御装置である。受信側装置２０は、送信側装置１０と連携動作を行うロボット又は工作機械、あるいはそれらの制御装置である。又は、受信側装置２０は他の任意の情報処理装置であり、受信側装置２０が、送信側装置１０と、連携先装置である工作機械又はロボットとの間で情報を仲介しても良い。この場合の受信側装置２０は、典型的には通信ネットワーク上に配置された通信制御装置やサーバ装置等である。いずれの形態においても、送信側装置１０と受信側装置２０とは互いに通信可能に接続される。通信インフラとしては、例えば両者を直結する信号線、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の汎用通信規格又は工場内通信網等の専用通信規格でデータを送信できる通信回線等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２０】
送信側装置１０は、位置情報生成手段１１、送信手段１３を有する。
位置情報生成手段１１は、送信側装置１０の位置に関する情報を生成する。位置に関する情報は、例えば送信側装置１０が工作機械であれば、工作機械の設置位置、工具先端の位置、ボールねじによる送り駆動を行う搬送台の位置等であり、送信側装置１０がロボットであれば、アーム先端の位置等であって良いが、これに限定されない。例えば位置情報生成手段１１は、工作機械の工具や搬送台の位置に関する情報、又はロボットのアームの位置に関する情報として、それらを駆動するサーボモータのパルスコーダの出力を位置に関する情報として取得することができる。又は、位置情報生成手段１１は、工作機械又はロボットの各所に取り付けられたエンコーダ、リニアスケールからの出力を位置に関する情報として取得することができる。エンコーダは、例えばボールねじの終端に取り付けられる。リニアスケールは、例えばボールねじの側面、工作機械のテーブル、ロボットのアームの内外面等に設置できる。なお位置情報生成手段１１は、複数の種類の位置に関する情報を並行して生成することもできる。
【００２１】
送信手段１３は、位置情報生成手段１１が生成した位置に関する情報を、通信インフラを介して受信側装置２０に送信する。送信手段１３は、１種類の位置に関する情報を送信しても良い、複数の種類の位置に関する情報を組み合わせて送信しても良い。例えば送信側装置１０である工作機械又はロボットを動かすサーボモータのパルスコーダの出力を、通信インフラとしての信号線を介して直接、受信側装置２０としてのロボットの制御装置に入力できる。なおこの際、パルスコーダの出力は工作機械の制御装置にもパラレルに入力されて良い。
【００２２】
受信側装置２０は、受信手段２１、座標変換手段２３を有する。
受信手段２１は、送信側装置１０の送信手段１３から送信された位置に関する情報を、通信インフラを介して受信する。例えば受信側装置２０としてのロボット又は工作機械の制御装置が付加軸を監視制御できる場合は、受信手段２１としての付加軸用アンプに、送信側装置１０である工作機械又はロボットのサーボモータのパルスコーダの出力を直接入力することができる。これにより受信側装置２０は、連携相手である送信側装置１０の動き（パルス）を付加軸の動き（パルス）として認識できる。又は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の汎用通信規格又は工場内通信網等の専用通信規格を介して工作機械又はロボットの位置に関する情報を伝達できる手段がある場合は、受信手段２１はかかる手段で伝送された位置に関する情報を取得するものであっても良い。
【００２３】
座標変換手段２３は、送信側装置１０の送信手段１３から送信された位置に関する情報を、自己の座標系で表現されたものに変換する処理を行う。工作機械及びロボットは、それぞれ異なる座標系を持っている。したがって、送信側装置１０から受信した位置に関する情報を解釈するためには、当該情報が取得された座標系を、受信側装置２０の座標系で表現し直す必要がある。したがって座標変換手段２３は、自己座標をもって送信側装置１０の動作軸（例えば工具、搬送台、ロボットを駆動するサーボモータの動作軸）を定義する処理を行い、自己の座標で表現された位置に関する情報を出力する。
【００２４】
図３を用いて、座標変換手段２３が行う座標変換処理を示す模式図である。図中に太線の矢印で示すように、送信側装置１０及び受信側装置２０はそれぞれ異なる座標系を有している。受信側装置２０の座標変換手段２３は、送信側装置１０における１つの軸を示すベクトルＶ（太い破線で示す）を、受信側装置２０の座標系における原点を始点としベクトルＶの端点を終点とする２つのベクトルｖ１、ｖ２の合成として解釈する。
【００２５】
本実施の形態によれば、工作機械又はその制御装置は、位置に関する情報をロボット又はその制御装置、あるいは他の情報処理装置に通知することができる。又は、ロボット又はその制御装置は、位置に関する情報を工作機械又はその制御装置、あるいは他の情報処理装置に通知することができる。そして工作機械又はロボット、あるいはそれらの制御装置は、相手方から受信した位置に関する情報を自己の座標系に引き直して解釈することができる。これにより、工作機械及びロボットは、連携相手であるロボット又は工作機械の動作を認識できので、認識した内容を使って、干渉しないための様々な制御を行うことが可能になる。これにより、生産性を向上させることができる。また、システムアップを簡易に実施することができる。
【００２６】
なお、連携相手の位置に関する情報を認識した後の干渉回避のための制御方法については、本発明の範囲外である。このような制御方法に関連して幾らかの公知技術が存在する（特許文献１等）。
【００２７】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、送信側装置１０の位置情報生成手段１１が自機の位置に関する情報を取得する例を示した。実施の形態２では、新たに設けられる位置情報取得装置３０が、送信側装置１０の位置に関する情報を取得する点に特徴を有する。
【００２８】
図４は、本発明の実施の形態２にかかる工作機械とロボットの連携システム２００（以下、単に連携システム２００と称する）の機能構成を示すブロック図である。連携システム２００は、送信側装置１０、受信側装置２０、位置情報取得装置３０を有する。送信側装置１０は、工作機械又はロボットである。受信側装置２０は、送信側装置１０と連携動作を行うロボット又は工作機械、あるいはそれらの制御装置、あるいは他の任意の情報処理装置である。位置情報取得装置３０は、送信側装置１０を監視してその位置に関する情報を取得する。位置情報取得装置３０と受信側装置２０とは通信インフラを介して互いに通信可能に接続される。
【００２９】
実施の形態２における送信側装置１０は、位置情報生成手段１１、送信手段１３を有しない。代わりに、位置情報取得装置３０が、位置情報生成手段３１、送信手段３３を有する。
【００３０】
位置情報生成手段３１は、送信側装置１０の位置に関する情報を生成する。例えば位置情報生成手段３１は撮像装置（カメラ）を有し、撮像装置で送信側装置１０の動きを撮影することにより位置に関する情報を得る。この場合、送信側装置１０の特定の点（工作機械であればテーブル、搬送台、工具先端等、ロボットであればアーム等）にはマーカーが予め設置される。位置情報生成手段３１は、所定周期でマーカーを含む画像を撮影し、画像内のマーカーの位置をに基づいて位置に関する情報を生成する。
【００３１】
送信手段３３は、位置情報生成手段３１が生成した位置に関する情報を受信側装置２０に送信する。例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の汎用通信規格又は工場内通信網等の専用通信規格を介して工作機械又はロボットの位置に関する情報を伝達できる。
【００３２】
受信側装置２０は、受信手段２１、座標変換手段２３を有する。受信手段２１、座標変換手段２３の動作については、基本的に実施の形態１と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００３３】
なお、位置情報取得装置３０と受信側装置２０は同一の装置であっても良い。すなわち、工作機械又はロボット、あるいはそれらの制御装置が位置情報生成手段３１としての撮像手段等を有しており、送信側装置１０の位置に関する情報を取得しても良い。この場合、送信手段３３及び受信手段２１は必ずしも要せず、位置情報生成手段３１の出力がそのまま座標変換手段２３に入力されて良い。
【００３４】
本実施の形態によれば、送信側装置１０側にセンサを設けたり、信号線を接続したりすることなく、受信側装置２０に対し位置に関する情報を出力することができる。
【００３５】
＜実施の形態３＞
実施の形態１及び２では、位置情報生成手段１１（３１）がパルスコーダやエンコーダの出力を位置に関する情報として取得する例を示した。実施の形態３は、位置情報生成手段１１（３１）がこれらを速度データに変換する点に特徴を有する。そして座標変換手段２３が速度データに基づいて相手方の位置を特定する。その他の構成については実施の形態１及び２と同様であるため、本実施例においては詳細な説明を省略する。
【００３６】
位置情報生成手段１１（３１）は、所定の時間内に取得されたパルスコーダやエンコーダの出力に基づいて、送信側装置１０の特定の点（工作機械であればテーブル、搬送台、工具先端等、ロボットであればアーム等）の速度を計算する。位置情報生成手段１１（３１）は、算出した速度のデータを受信側装置２０に対し出力する。
【００３７】
受信側装置２０の座標変換手段２３は、受信した速度データを基に送信側装置１０の特定の点の位置を計算する。ここで座標変換手段２３は、予め送信側装置１０の可動部（例えば工作機械のテーブル、工具、搬送台等）のストローク（可動範囲）を保持しているものとする。また可動部の両エンド（典型的にはボールねじの両端）のうち基点となるエンドの座標を保持しているものとする。これらの情報（速度データ、ストローク及びエンド座標）を使用すれば、座標変換手段２３は、送信側装置１０の特定の点の位置を計算する事が可能である。
【００３８】
本実施の形態によれば、受信側装置２０において比較的簡便な計算により容易に工作機械又はロボットの位置に関する情報を特定することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１００  工作機械とロボットの連携システム
１０  送信側装置
１１  位置情報生成手段
１３  送信手段
２０  受信側装置
２１  受信手段
２３  座標変換手段
３０  位置情報取得装置
３１  位置情報生成手段
３３  送信手段
【図１Ａ】
2019040264.tif 000003
【図１Ｂ】
2019040264.tif 000004
【図２】
2019040264.tif 000005
【図３】
2019040264.tif 000006
【図４】
2019040264.tif 000007