用于执行机器人离线编程的装置、方法制造方法及图纸

一种离线编程装置，用于生成使安装有机械手的机器人对于机床执行包含工件以及刀具的至少一方的对象物的装卸作业的作业程序。离线编程装置具有：机械手位置指定部，其指定利用机械手抓持对象物时的对象物与机械手的相对位置关系；第１运算部，其根据给予机床的工件加工程序中包含的确定对象物位置的指令，求出机器人执行装卸作业时的装载在机床上的对象物的位置以及姿势；第２运算部，其根据机械手位置指定部指定的对象物与机械手的相对位置关系、和第１运算部求出的对象物的位置及姿势，求出机器人执行装卸作业时的利用机械手抓持对象物的机器人的位置以及姿势；和作业程序生成部，其使用第２运算部求出的机器人的位置及姿势生成作业程序。

Apparatus and method for performing off-line programming of robot

An off-line programming device for generating a program that enables a robot equipped with a manipulator to perform the loading and unloading operation of the object containing the workpiece and the at least one side of the tool for the machine tool. The off-line programming device has a manipulator position specified, the relative position between the specified object and manipulator grasping objects using the manipulator; first arithmetic, according to the position of the object contains instructions to determine machining program of machine tool, robot for loading loading and unloading operations execution object in the machine tool position and posture; second operational Department, according to the manipulator position of the specified object and the specified mechanical hand, the relative position of first and the operation to extract the object position and posture, manipulator by calculate the robot perform loading and unloading operations grasping objects the robot's position and posture; operating procedure and generation, position and posture of the generation procedure is obtained by using the second arithmetic of robot.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器人的编程技术，尤其涉及用于在离线状态下生成使机 器人对机床执行工件或刀具的装卸作业的作业程序的离线编程装置以及离线 编程方法。本专利技术还涉及用于在离线状态下生成使机器人对机床执行工件或刀 具的装卸作业的作业程序的程序以及记录介质。
技术介绍
在使用了机器人(尤其是产业机器人)的生产系统中已知如下的结构，使 机器人对机床执行将工件或刀具等加工关联对象物提供给工作台或刀架等规 定的装载部，或从这些规定的装载部中取出加工关联对象物，或变更其在装载 部上的位置及姿势的装卸作业。在该系统结构中，可以通过不使用实际的机器 人以及机床的离线编程法来对机器人示教装卸作业。 一般，在离线编程法中使 计算机具有机器人及其作业环境的模型，在显示画面上使机器人模型模拟执行希望的机器人动作，由此得到了应对实际的机器人示教的位置/姿势信息以及 动作顺序信息。此时，通过机器人动作的仿真可确认示教信息的恰当性，所以 能够作成最佳的作业程序。可是，装载在才几床上的工件或刀具等加工关联对象物相对于装载部的装卸 作业执行时的位置以及姿势，有时根据在该机床中执行的工件加工程序的内容 而发生变化。例如，对机床工作台提供以及取出工件时的工件在工作台上的位 置，在针对该工件的加工程序中分别被指令为程序开始以及程序结束时的工件工件坐标系(通常将工作台或刀架的进给轴作为坐标轴的坐标系)的姿势(即， 坐标轴的方向)。如此，根据工件加工程序中记述的工件位置指令值和机床固 有的机械结构来决定工件装卸时的工件的位置以及姿势，由此，根据与未加工 工件或已加工工件的形状或尺寸的变更相对应的加工程序的变更，具有变化多 样的倾向。这样的状况在对机床的刀架装卸刀具的装卸作业中也同样会产生。为了应对上述的实际情况， 一直以来在包括机床以及机器人的生产系统 中，在按照使用离线编程法生成的装卸作业程序使机器人进行动作的情况下， 一般在每次变更给予机床的工件加工程序时，操作员以手动作业来修正装卸作 业程序(即，再示教)。在修正作业程序时，按照变更后的工件加工程序将工 件或刀具等加工关联对象物在机床的规定装载部上置于实际装卸时的位置以 及姿势，并且针对该加工关联对象物操作员手动操作机器人，测定机器人与加 工关联对象物实际的相对位置关系。在这样取得了相对位置的实际测量值之 后，根据实际测量值自动修正装卸作业程序中的位置/姿势信息。此外，作为 机器人与加工关联对象物的相对位置关系的测定方法，采用了使加工关联对象 物接近机器人的手端操作装置区域，以机器人的多个不同的姿势来测定相对位置的方法(例如参照专利第2654206号公报(JP-B-2654206));和通过临 时安装在机器人上的视觉传感器在多个不同的位置上对加工关联对象物进行 三维测量的方法(例如参照特开2005 - 138223号公报(JP - A - 2005 -138223 ))。另外，作为随着机床中工件的变更(即，工件加工程序的变更)修正机器 人的动作的其它方法，例如特开平5 -324034号公报(JP-A-5 -324034) 所示，已知如下一种方法在生产系统中配备综合控制机床控制器以及机器人 控制器双方的上位计算机，在工件变更时通过从上位计算机向机器人控制器发 送与新的工件对应的动作控制数据，使机器人执行新的工件的装卸作业。根据 该方法，无需通过手动作业修正(即，再示教)给予机器人的作业程序。在机器人对机床执行工件或刀具的装卸作业的生产系统中，在操作员通过 手动作业对应工件加工程序的变更修正装卸作业程序的现有方法中，为了取得 程序修正所需的实际数据需要进行测定作业，由此引起生产系统的工作效率的 降低。另外，为了稳定并确保按照修正后的作业程序的机器人的动作精度，需 要与上述测定作业有关的操作员的熟练程序，所以担心人工成本会上升。尤其 在JP-A-2005 - 138223中记载的利用视觉传感器进行三维测量的方法中， 由于要装备视觉传感器以及图像处理装置，所以还担心设备成本上升的问题。另 一方面，在JP - A - 5 - 324034所记载的在生产系统中配备上位计算才几 的结构中，除了设备成本上升之外，关于与新的工件对应的动作控制数据，没有进行基于仿真的机器人动作的最优化，所以难以提高生产系统的效率、安全性以及可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于生成使机器人对机床执行工件或刀具的 装卸作业的作业程序的离线编程装置，其不依靠操作员的熟练程序可以容易并 且正确地执行与给予机床的工件加工程序的变更对应的作业程序的修正，而且 可以抑制设备成本的上升，并且能够实现生产系统的效率、安全性以及可靠性 的提高。本专利技术的其它目的在于提供一种用于生成使机器人对机床执行工件或刀 具的装卸作业的作业程序的离线编程方法，其不依靠操作员的熟练程序可以容 易并且正确地执-f亍与给予机床的工件加工程序的变更对应的作业程序的修正， 而且可以抑制设备成本的上升，并且能够实现生产系统的效率、安全性以及可 靠性的提高。本专利技术的另 一个目的在于提供能够使计算机发挥作用的程序、以及记录了 该程序的计算机可读取的记录介质，上述程序以及记录介质用于在离线状态下 生成使机器人对机床执行工件或刀具的装卸作业的作业程序，不依靠操作员的 熟练程序可以容易并且正确地执行与给予机床的工件加工程序的变更对应的 作业程序的修正，而且可以抑制设备成本的上升，并且能够实现生产系统的效率、安全性以及可靠性的提高。为了实现上述目的，本专利技术提供一种离线编程装置，其用于生成使安装有作业的作业程序，具有机械手位置指定部，其指定利用机械手抓持对象物时 的对象物与机械手的相对位置关系；第l运算部，其根据给予所述机床的工件 加工程序中包含的、确定对象物位置的指令，求出机器人执行装卸作业时的装 载在机床上的对象物的位置以及姿势；第2运算部，其根据由机械手位置指定 部指定的对象物与机械手的相对位置关系、和由第l运算部求出的对象物的位 置以及姿势，求出机器人执行装卸作业时的利用机械手抓持对象物的机器人的 位置以及姿势；以及作业程序生成部，其使用由第2运算部求出的机器人的位 置以及姿势，生成作业程序。第1运算部根据对工件加工程序开始时或结束时的对象物的位置进行确 定的指令，求出通过装卸作业向所述机床供给对象物时或从机床取出对象物时 的该对象物的位置以及姿势，并根据该位置以及姿势，第2运算部求出通过装 卸作业将对象物提供给机床时或从机床取出对象物时的机器人的位置以及姿势。机械手位置指定部可以使用将对象物以及机械手分别模型化的对象物模 型以及机械手模型，指定对象物与机械手的相对位置关系。此时，机械手位置 指定部使机械手模型模拟执行针对对象物模型的抓持动作，来读取恰当抓持时 的对象物模型和机械手模型的相对位置关系，由此能够指定对象物与机械手的 相对位置关系。机床在具有支撑工件进行移动的工作台或支撑刀具进行移动的刀架时，第 1运算部根据确定工作台或刀架位置的指令、和在该机床中设定的工作台或刀 架的进给轴方向，可以求出机器人执行装卸作业时的装载在工作台上的工件或装载在刀架上的刀具的位置以及姿势，所述第2运算部可以求出利用所述机械 手抓持装载在工作台上的工件或装载在刀架上的刀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离线编程装置（１０），用于生成使安装有机械手（１６）的机器人（１８）对于机床（１４）执行包含工件（Ｗ）以及刀具（Ｔ）的至少一方的对象物的装卸作业的作业程序（Ｐ），其特征在于，具有：机械手位置指定部（２０），其指定利用所述机械手（１６）抓持所述对象物（Ｗ；Ｔ）时的该对象物与该机械手的相对位置关系（Ｄ１）；第１运算部（２２），其根据给予所述机床（１４）的工件加工程序中包含的、确定所述对象物位置的指令（Ｃ），求出所述机器人（１８）执行所述装卸作业时的装载在该机床上的该对象物的位置以及姿势（Ｄ２）；第２运算部（２４），其根据由所述机械手位置指定部（２０）指定的所述对象物与所述机械手的所述相对位置关系（Ｄ１）、和由所述第１运算部（２２）求出的所述对象物的所述位置以及姿势（Ｄ２），求出所述机器人（１８）执行所述装卸作业时的利用所述机械手（１６）抓持该对象物（Ｗ；Ｔ）的该机器人的位置以及姿势（Ｄ３）；以及作业程序生成部（２６），其使用由所述第２运算部（２４）求出的所述机器人的所述位置以及姿势（Ｄ３），生成所述作业程序（Ｐ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：长塚嘉治，井上幸三，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]