專利名稱：用于執(zhí)行機器人離線編程的裝置、方法、程序及記錄介質的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機器人的編程技術，尤其涉及用于在離線狀態(tài)下生成使機 器人對機床執(zhí)行工件或刀具的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序的離線編程裝置以及離線 編程方法。本發(fā)明還涉及用于在離線狀態(tài)下生成使機器人對機床執(zhí)行工件或刀 具的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序的程序以及記錄介質。
背景技術：
在使用了機器人(尤其是產業(yè)機器人)的生產系統(tǒng)中已知如下的結構，使 機器人對機床執(zhí)行將工件或刀具等加工關聯(lián)對象物提供給工作臺或刀架等規(guī) 定的裝載部，或從這些規(guī)定的裝載部中取出加工關聯(lián)對象物，或變更其在裝載 部上的位置及姿勢的裝卸作業(yè)。在該系統(tǒng)結構中，可以通過不使用實際的機器 人以及機床的離線編程法來對機器人示教裝卸作業(yè)。 一般，在離線編程法中使 計算機具有機器人及其作業(yè)環(huán)境的模型，在顯示畫面上使機器人模型模擬執(zhí)行
希望的機器人動作，由此得到了應對實際的機器人示教的位置/姿勢信息以及 動作順序信息。此時，通過機器人動作的仿真可確認示教信息的恰當性，所以 能夠作成最佳的作業(yè)程序。
可是，裝載在才幾床上的工件或刀具等加工關聯(lián)對象物相對于裝載部的裝卸 作業(yè)執(zhí)行時的位置以及姿勢，有時根據在該機床中執(zhí)行的工件加工程序的內容 而發(fā)生變化。例如，對機床工作臺提供以及取出工件時的工件在工作臺上的位 置，在針對該工件的加工程序中分別被指令為程序開始以及程序結束時的工件
工件坐標系(通常將工作臺或刀架的進給軸作為坐標軸的坐標系)的姿勢(即， 坐標軸的方向)。如此，根據工件加工程序中記述的工件位置指令值和機床固 有的機械結構來決定工件裝卸時的工件的位置以及姿勢，由此，根據與未加工 工件或已加工工件的形狀或尺寸的變更相對應的加工程序的變更，具有變化多 樣的傾向。這樣的狀況在對機床的刀架裝卸刀具的裝卸作業(yè)中也同樣會產生。
為了應對上述的實際情況， 一直以來在包括機床以及機器人的生產系統(tǒng) 中，在按照使用離線編程法生成的裝卸作業(yè)程序使機器人進行動作的情況下， 一般在每次變更給予機床的工件加工程序時，操作員以手動作業(yè)來修正裝卸作 業(yè)程序(即，再示教)。在修正作業(yè)程序時，按照變更后的工件加工程序將工 件或刀具等加工關聯(lián)對象物在機床的規(guī)定裝載部上置于實際裝卸時的位置以 及姿勢，并且針對該加工關聯(lián)對象物操作員手動操作機器人，測定機器人與加 工關聯(lián)對象物實際的相對位置關系。在這樣取得了相對位置的實際測量值之 后，根據實際測量值自動修正裝卸作業(yè)程序中的位置/姿勢信息。此外，作為 機器人與加工關聯(lián)對象物的相對位置關系的測定方法，采用了使加工關聯(lián)對象 物接近機器人的手端操作裝置區(qū)域，以機器人的多個不同的姿勢來測定相對位
置的方法(例如參照專利第2654206號公報(JP-B-2654206));和通過臨 時安裝在機器人上的視覺傳感器在多個不同的位置上對加工關聯(lián)對象物進行 三維測量的方法(例如參照特開2005 - 138223號公報(JP - A - 2005 -138223 ))。
另外，作為隨著機床中工件的變更(即，工件加工程序的變更)修正機器 人的動作的其它方法，例如特開平5 -324034號公報(JP-A-5 -324034) 所示，已知如下一種方法在生產系統(tǒng)中配備綜合控制機床控制器以及機器人 控制器雙方的上位計算機，在工件變更時通過從上位計算機向機器人控制器發(fā) 送與新的工件對應的動作控制數據，使機器人執(zhí)行新的工件的裝卸作業(yè)。根據 該方法，無需通過手動作業(yè)修正(即，再示教)給予機器人的作業(yè)程序。
在機器人對機床執(zhí)行工件或刀具的裝卸作業(yè)的生產系統(tǒng)中，在操作員通過 手動作業(yè)對應工件加工程序的變更修正裝卸作業(yè)程序的現(xiàn)有方法中，為了取得 程序修正所需的實際數據需要進行測定作業(yè)，由此引起生產系統(tǒng)的工作效率的 降低。另外，為了穩(wěn)定并確保按照修正后的作業(yè)程序的機器人的動作精度，需 要與上述測定作業(yè)有關的操作員的熟練程序，所以擔心人工成本會上升。尤其 在JP-A-2005 - 138223中記載的利用視覺傳感器進行三維測量的方法中， 由于要裝備視覺傳感器以及圖像處理裝置，所以還擔心設備成本上升的問題。
另 一方面，在JP - A - 5 - 324034所記載的在生產系統(tǒng)中配備上位計算才幾 的結構中，除了設備成本上升之外，關于與新的工件對應的動作控制數據，沒
有進行基于仿真的機器人動作的最優(yōu)化，所以難以提高生產系統(tǒng)的效率、安全
性以及可靠性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于生成使機器人對機床執(zhí)行工件或刀具的 裝卸作業(yè)的作業(yè)程序的離線編程裝置，其不依靠操作員的熟練程序可以容易并 且正確地執(zhí)行與給予機床的工件加工程序的變更對應的作業(yè)程序的修正，而且 可以抑制設備成本的上升，并且能夠實現(xiàn)生產系統(tǒng)的效率、安全性以及可靠性 的提高。
本發(fā)明的其它目的在于提供一種用于生成使機器人對機床執(zhí)行工件或刀 具的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序的離線編程方法，其不依靠操作員的熟練程序可以容 易并且正確地執(zhí)-f亍與給予機床的工件加工程序的變更對應的作業(yè)程序的修正， 而且可以抑制設備成本的上升，并且能夠實現(xiàn)生產系統(tǒng)的效率、安全性以及可 靠性的提高。
本發(fā)明的另 一個目的在于提供能夠使計算機發(fā)揮作用的程序、以及記錄了 該程序的計算機可讀取的記錄介質，上述程序以及記錄介質用于在離線狀態(tài)下 生成使機器人對機床執(zhí)行工件或刀具的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序，不依靠操作員的 熟練程序可以容易并且正確地執(zhí)行與給予機床的工件加工程序的變更對應的 作業(yè)程序的修正，而且可以抑制設備成本的上升，并且能夠實現(xiàn)生產系統(tǒng)的效
率、安全性以及可靠性的提高。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種離線編程裝置，其用于生成使安裝有
作業(yè)的作業(yè)程序，具有機械手位置指定部，其指定利用機械手抓持對象物時 的對象物與機械手的相對位置關系；第l運算部，其根據給予所述機床的工件 加工程序中包含的、確定對象物位置的指令，求出機器人執(zhí)行裝卸作業(yè)時的裝 載在機床上的對象物的位置以及姿勢；第2運算部，其根據由機械手位置指定 部指定的對象物與機械手的相對位置關系、和由第l運算部求出的對象物的位 置以及姿勢，求出機器人執(zhí)行裝卸作業(yè)時的利用機械手抓持對象物的機器人的 位置以及姿勢；以及作業(yè)程序生成部，其使用由第2運算部求出的機器人的位 置以及姿勢，生成作業(yè)程序。
第1運算部根據對工件加工程序開始時或結束時的對象物的位置進行確 定的指令，求出通過裝卸作業(yè)向所述機床供給對象物時或從機床取出對象物時 的該對象物的位置以及姿勢，并根據該位置以及姿勢，第2運算部求出通過裝 卸作業(yè)將對象物提供給機床時或從機床取出對象物時的機器人的位置以及姿勢。
機械手位置指定部可以使用將對象物以及機械手分別模型化的對象物模 型以及機械手模型，指定對象物與機械手的相對位置關系。此時，機械手位置 指定部使機械手模型模擬執(zhí)行針對對象物模型的抓持動作，來讀取恰當抓持時 的對象物模型和機械手模型的相對位置關系，由此能夠指定對象物與機械手的 相對位置關系。
機床在具有支撐工件進行移動的工作臺或支撐刀具進行移動的刀架時，第 1運算部根據確定工作臺或刀架位置的指令、和在該機床中設定的工作臺或刀 架的進給軸方向，可以求出機器人執(zhí)行裝卸作業(yè)時的裝載在工作臺上的工件或
裝載在刀架上的刀具的位置以及姿勢，所述第2運算部可以求出利用所述機械 手抓持裝載在工作臺上的工件或裝載在刀架上的刀具的機器人的位置以及姿 勢。
上述離線編程裝置還可以具備在包含機床以及機器人的生產系統(tǒng)中應用 由作業(yè)程序生成部生成的作業(yè)程序時，對應機床與機器人的相對位置關系的誤 差來修正作業(yè)程序的作業(yè)程序修正部。
在工件加工程序是NC程序時，第1運算部可以從NC程序中取得指令。 本發(fā)明還提供一種離線編程方法，用于生成^f吏安裝有機械手的機器人對于 機床執(zhí)行包含工件以及刀具的至少 一方的對象物的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序，具有 如下步驟機械手位置指定步驟，其指定利用機械手抓持對象物時的對象物與 機械手的相對位置關系；第l運算步驟，其根據給予機床的工件加工程序中包 含的確定對象物位置的指令，求出機器人執(zhí)行裝卸作業(yè)時的裝載在機床上的對 象物的位置以及姿勢；第2運算步驟，其根據在機械手位置指定步驟中指定的 對象物與機械手的相對位置關系、和在第1運算步驟中求出的對象物的位置以 及姿勢，求出機器人執(zhí)行裝卸作業(yè)時的利用機械手抓持對象物的機器人的位置 以及姿勢；以及作業(yè)程序生成步驟，其使用在第2運算步驟中求出的機器人的
位置以及姿勢，生成作業(yè)程序。
本發(fā)明還提供一種離線編程方法，其用于生成使安裝有機械手的機器人對 于機床執(zhí)行包含工件以及刀具的至少 一方的對象物的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序，其 中還具備在包含機床以及機器人的生產系統(tǒng)中應用作業(yè)程序時，對應機床與機 器人的相對位置關系的誤差來修正作業(yè)程序的作業(yè)程序修正步驟，作業(yè)程序修
正步驟具備準備將機床以及機器人分別模型化的機床模型以及機器人模型的 步驟；在機床模型中設定可執(zhí)行工件加工程序的機械坐標系模型的步驟；在生 產系統(tǒng)中準備對于機器人配置在已知的位置關系下的位置檢測器的步驟；在與 機床模型上的機械坐標系模型的原點位置對應的機床上的基準位置，設置位置 檢測器可檢測的目標物的步驟；利用位置檢測器來檢測目標物的基準位置的步 驟；將目標物從基準位置沿著與機械坐標系模型的坐標軸對應的機床的進給軸 向規(guī)定的參照位置移動，利用位置檢測器來檢測目標物的參照位置的步驟；根 據位置檢測器檢測出的目標物的基準位置和參照位置求出用于執(zhí)行工件加工 程序的機床的機械坐標系的步驟；以及根據機械坐標系模型相對于機器人模型 的位置關系、和機械坐標系相對于機器人的位置關系的差，來修正作業(yè)程序的 步驟。
本發(fā)明還提供一種離線編程用程序，為了離線地生成使安裝有機械手的機 器人對于機床執(zhí)行包含工件以及刀具的至少 一 方的對象物的裝卸作業(yè)的作業(yè) 程序，使計算機具有如下各功能機械手位置指定部，其指定利用機械手抓持 對象物時的對象物與機械手的相對位置關系；第l運算部，其根據給予機床的 工件加工程序中包含的確定對象物位置的指令，求出機器人執(zhí)行裝卸作業(yè)時的 裝載在機床上的對象物的位置以及姿勢；第2運算部，其根據由機械手位置指 定部指定的對象物與機械手的相對位置關系、和由第1運算部求出的對象物的 位置以及姿勢，求出機器人執(zhí)行裝卸作業(yè)時的利用機械手抓持對象物的機器人 的位置以及姿勢；以及作業(yè)程序生成部，其使用由第2運算部求出的機器人的 位置以及姿勢，生成作業(yè)程序。
本發(fā)明還提供一種記錄了離線編程用程序的計算機可讀取的記錄介質，該 離線編程用程序為了離線地生成使安裝有機械手的機器人對于機床執(zhí)行包含 工件以及刀具的至少 一方的對象物的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序，使計算機具有如下各功能機械手位置指定部，其指定利用機械手抓持對象物時的對象物與機械
手的相對位置關系；第l運算部，其根據給予機床的工件加工程序中包含的確 定對象物位置的指令，求出機器人執(zhí)行裝卸作業(yè)時的裝載在機床上的對象物的 位置以及姿勢；第2運算部，其根據由機械手位置指定部指定的對象物與機械 手的相對位置關系、和由第l運算部求出的對象物的位置以及姿勢，求出機器 人執(zhí)行裝卸作業(yè)時的利用機械手抓持對象物的機器人的位置以及姿勢；以及作 業(yè)程序生成部，其使用由第2運算部求出的機器人的位置以及姿勢，生成作業(yè) 程序。


通過參照附圖對以下優(yōu)選實施方式進行說明，本發(fā)明的上述以及其它的目
的、特征以及優(yōu)點變得更加明確。在附圖中，
圖1是表示本發(fā)明的離線編程裝置的基本結構的功能框圖。
圖2概括地表示安裝了圖1的離線編程裝置的生產系統(tǒng)的一例。
圖3A舉例表示了圖1的離線編程裝置的離線編程方法的一個步驟，表示
利用機械手模型抓持對象物模型前的狀態(tài)。
圖3B舉例表示了圖1的離線編程裝置的離線編程方法的一個步驟，表示
恰當抓持狀態(tài)。
圖4是對圖1的離線編程裝置中可使用的工件加工程序進行說明的圖。
圖5是表示本發(fā)明一實施方式的離線編程裝置的結構的功能框圖。
圖6A是對圖5的離線編程裝置的離線編程方法的主要步驟進行概括說明
的圖，是表示離線編程裝置的模型設定步驟的圖。
圖6B是對圖5的離線編程裝置的離線編程方法的主要步驟進行概括說明
的圖，是表示生產系統(tǒng)中的基準位置檢測步驟的圖。
圖7A概括地舉例表示了緊接著圖6B的步驟的主要步驟，表示生產系統(tǒng)
中的第1參照位置檢測步驟。
圖7B概括地舉例表示了緊接著圖6B的步驟的主要步驟，表示生產系統(tǒng)
中的第2參照位置檢測步驟。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細地說明。在附圖中對同一或
者類似的構成要素標注共用的參照符號。
當參照附圖時，圖1是表示本發(fā)明的離線編程裝置10的基本結構的功能
框圖。另外，圖2概括地表示安裝了離線編程裝置10的生產系統(tǒng)12的一構成
例。離線編程裝置10在離線狀態(tài)下生成使安裝有機械手16的機器人18對于
機床14執(zhí)行包含工件W以及刀具T的至少 一方的加工關聯(lián)對象物的裝卸作業(yè)
(供給、取出、位置變更等)的作業(yè)程序P，例如可通過在個人計算機等計算
機中安裝需要的軟件來構成。
離線編程裝置IO具有機械手位置指定部20,其指定利用機械手16抓
持加工關聯(lián)對象物(W、 T)時的、對象物(W、 T)與機械手16的相對位置
關系的數據Dl;第1運算部22,其根據在給予機床14的工件加工程序中包
含的確定對象物(W、 T)的位置的指令C,求出機器人18執(zhí)行裝卸作業(yè)時的
裝載在機床14上的對象物(W、 T)的位置以及姿勢的數據D2;第2運算部
24，其根據由機械手位置指定部20指定的對象物(W、 T)與機械手16的相
對位置關系數據D1、和由第l運算部22求出的對象物(W、 T)的位置以及
姿勢數據D2 ，求出機器人18執(zhí)行裝卸作業(yè)時的利用機械手16抓持對象物(W、
T)的機器人18的位置以及姿勢數據D3;以及作業(yè)程序生成部26,其使用由
第2運算部24求出的機器人18的位置以及姿勢數據D3,生成所述作業(yè)程序
P。例如，可以通過個人計算機等計算機的CPU (中央處理器)構成機械手位
置指定部20、第1運算部22、第2運算部24以及作業(yè)程序生成部26。
如圖2所示，生產系統(tǒng)12具備具有作為工件W以及刀具T各自的裝載 部的工作臺28以及刀架30的機床14;機器人(機構部)18,例如具有多關 節(jié)的結構，在手臂前端安裝有作為手端操作裝置的機械手16;機械控制器(例 如NC裝置)32,其控制機床14的動作；機器人控制器34,其控制機器人18 的動作；以及離線編程裝置10,其經由LAN等通信網絡36與機器人控制器 34連接。機器人18按照由離線編程裝置10生成的作業(yè)程序P (圖1),在機 器人控制器34的控制下進行動作，對于機床14執(zhí)行將工件W或刀具T等加 工關聯(lián)對象物提供給工作臺28或刀架30等規(guī)定的裝載部，或者從這些規(guī)定的 裝載部取出加工關聯(lián)對象物的裝卸作業(yè)。
在具有上述結構的離線編程裝置10中，首先根據機械手16的機構、對象
物W、 T的形狀等已知的數據，通過機械手位置指定部20指定機器人18利用 機械手16抓持工件W或刀具T等加工關聯(lián)對象物時的對象物W、T與機械手 16的最佳相對位置關系的數據D1。該相對位置關系數據D1作為與機械手16 以及對象物W、T的結構對應的最佳位置以及姿勢所相關的數據大致唯一地決 定，所以一般對操作員的熟練程度沒有要求，可以正確地指定。此外，本申請 中所謂"相對位置關系"的用語只要沒有特別的說明，就表示位置以及姿勢雙 方的相對關系。
另外，根據給予機床14的工件加工程序中包含的指令C，取得表示機器 人18針對機床14的裝載部(工作臺28、刀架30等)裝卸(供給、取出、位 置變更等)加工關聯(lián)對象物(工件W、刀具T等)時的、對象物W、 T在裝 載部上的實際位置的數據。例如，第l運算部22經由通信網絡36從機械控制 器32取得該指令C (圖2中虛線所示)，或者操作員根據需要對離線編程裝置 10進行輸入，由此對第1運算部22給予該指令C。
另一方面，將表示上述裝卸時對象物W、T在裝載部上的實際姿勢的數據， 例如作為在機床14中設定的固有的工件坐標系(例如將工作臺28或刀架30 的進給軸作為坐標軸的正交坐標系)的姿勢(即，坐標軸的方向)的數據(即， 由機床14的構造決定的已知數據)給予第1運算部22。該工件坐標系的姿勢 數據例如預先存儲在離線編程裝置10中，或者根據需要由操作員輸入給離線 編程裝置10。
然后，第1運算部22將工件加工程序中記述的指令C和工件坐標系的姿 勢數據轉換為對機器人18預先設定的基準坐標系(例如通用坐標系)中的數 據。由此，能夠極其正確地求出機器人18執(zhí)行裝卸作業(yè)時所需要的、對象物 W、 T在裝載部上的實際位置以及姿勢數據D2。而且，第2運算部24將機械 手位置指定部20指定的相對位置關系數據Dl所表示的對象物W、 T與機械 手16的相對位置關系用于由第1運算部22求出的位置以及姿勢數據D2。由 此，能夠極其正確地求出機器人18執(zhí)行裝卸作業(yè)時的、利用機械手16抓持對 象物W、 T (即，已經4爪持住(供給時等)或從現(xiàn)在開始進行抓持(取出時等)) 的機器人18的實際位置以及姿勢數據D3。
根據工件加工程序中記迷的指令C和工件坐標系的姿勢數據來求出上述對象物W、 T的位置以及姿勢數據D2，所以即使在根據未加工工件或已加工 工件的形狀及尺寸的變更變更了工件加工程序時，也能夠正確地與該變更相呼 應，通過第l運算部22自動地(即不經由操作者的手動作業(yè))修正為適當值。 然后，第2運算部24根據修正后的對象物W、 T的位置以及姿勢數據D2，求 出用于恰當地裝卸變更后的工件加工程序中記述的對象物W、 T的、機器人 18 (包含機械手16)的位置以及姿勢數據D3。作業(yè)程序生成部26使用這樣 求出的位置以及姿勢數據D3，并且根據需要通過機器人18以及其作業(yè)環(huán)境(包 含機床14)的模型來模擬地執(zhí)行所需的機器人動作，由此能夠一邊確認示教 信息(包含位置以及姿勢數據D3)的恰當性， 一邊生成最佳的作業(yè)程序P。
這樣，根據離線編程裝置IO,在包含機床14以及機器人18的生產系統(tǒng) 12中，即使給予機床14的工件加工程序發(fā)生了變更時，也無需由操作員通過 手動作業(yè)來修正作業(yè)程序(即再示教)，可以按照正確地適合于變更后的工件 加工程序的作業(yè)程序P,使機器人18高精度地執(zhí)行所需的裝卸作業(yè)。另外， 因為不需要進行加工關聯(lián)對象物(工件W、刀具T等)的三維測量，所以不 需要視覺傳感器、圖像處理裝置等價格較高的設備。而且，通過執(zhí)行作為離線 編程法的優(yōu)點的動作仿真，可以生成最佳的作業(yè)程序P。因此，根據離線編程 裝置10,不依靠操作員的熟練程序可以容易并且正確地實施與給予機床14的 工件加工程序的變更對應的作業(yè)程序P的修正，而且能夠抑制設備成本的上升 并且實現(xiàn)生產系統(tǒng)12的效率、安全性以及可靠性的提高。
在具有上述結構的離線編程裝置10中，機械手位置指定部20可以使用將 加工關聯(lián)對象物(工件W、刀具T等)以及機械手16分別模型化的對象物模 型以及機械手模型，指定對象物W、T與機械手16的相對位置關系的數據Dl。 此時，如圖3A以及圖3B所例示，根據由具有CAD (計算機輔助設計)等設 計功能的外部裝置生成的圖面數據，在離線編程裝置10中設置的顯示裝置(未 圖示)的畫面上顯示對象物模型Ml以及機械手模型M2 (圖3A)，并且使機 械手模型M2模擬執(zhí)行對于對象物模型Ml的抓持動作(圖3B),由此來指定 相對位置關系數據D1。
在附圖的例子中，在對象物(工件)模型Ml的環(huán)狀部Ll中插入機械手 模型M2的3根爪L2，并且通過打開這些爪L2使機械手模型M2恰當地抓持
對象物(工件)模型Ml (圖3B )。利用機械手位置指定部20從圖面數據中讀 取此時的對象物(工件)模型Ml和機械手模型M2的構造上最佳的相對位置 關系，將其指定為相對位置關系數據D1并進行存儲。根據這樣的結構，與操 作員的熟練程序無關，可以更加容易并且正確地指定相對位置關系數據Dl。 此外，還可以取代使用外部裝置，在離線編程裝置10中附加CAD (計算機輔 助設計)等設計功能，從而使離線編程裝置10自身生成圖面數據。
另夕卜，在離線編程裝置10中，第l運算部22可以根據確定工件加工程序 開始時的加工關聯(lián)對象物(工件W、刀具T等)的位置的指令C,求出通過 裝卸作業(yè)從外部向機床14供給時的對象物W、 T的位置以及姿勢的數據D2。 然后，根據該數據D2，第2運算部24可以求出通過裝卸作業(yè)將機械手16抓 持的對象物W、 T提供給機床14時的、機器人18 (包含機械手16)的位置以 及姿勢的數據D3。
同樣，第1運算部22可以根據確定工件加工程序結束時的加工關聯(lián)對象 物(工件W、刀具T等)的位置的指令C,求出通過裝卸作業(yè)從機床14取出 至外部時的對象物W、 T的位置以及姿勢的數據D2。然后，根據該數據D2， 第2運算部24可以求出通過裝卸作業(yè)利用機械手16抓持對象物W、T從機床 14中取出時的、機器人18 (包含機械手16)的位置以及姿勢的數據D3。
在機床14具有支撐工件W進行移動的工作臺28的結構中，第1運算部 22可以根據確定工作臺28的位置的指令C、和在機床14中設定的工作臺28 的進給軸方向(例如圖2中以箭頭XI以及Yl表示的正交2軸方向)，求出機 器人18執(zhí)行裝卸作業(yè)(供給、取出、位置變更等)時的裝載在工作臺28上的 工件W的位置以及姿勢的數據D2。然后，根據該數據D2，第2運算部24可 以求出利用機械手16抓持裝載在該工作臺28上的工件W的機器人18的位置 以及姿勢的數據D3。
另外，在機床14具有支撐刀具T進行移動的刀架30的結構中，第l運 算部22可以根據確定刀架30的位置的指令C、和在機床14中設定的刀架30 的進給軸方向(例如圖2中以箭頭X2、 Y2以及Z2表示的正交3軸方向)，求 出機器人18執(zhí)行裝卸作業(yè)(供給、取出、位置變更等)時的裝載在刀架30 上的刀具T的位置以及姿勢的數據D2。然后，根據該數據D2，第2運算部24可以求出利用機械手16抓持裝載在刀架30上的刀具T的機器人18的位置 以及姿勢的數據D3。
然后，參照圖4對離線編程裝置10的裝卸作業(yè)程序生成順序的具體例進 行說明。在以下說明中，給予機床14的工件加工程序為NC程序，第l運算 部22從NC程序中取得指令C。根據這樣的結構，即使是不熟練的操作員也 能夠容易地掌握工件加工程序的內容，所以可以容易地理解離線編程裝置10 (尤其是第l運算部22)的處理內容。此外，為了簡化說明，關于機床14的 構造以及工件加工程序的內容，以下列舉了極簡單的事例。
首先，作為例子假設以下的NC程序(一個程序塊)。
G92 X150, Y100;
G90;
X-腦.OY-100.0; X100.0 Y-100.0; X100.0 Y100.0; X-100.0 Y100.0; X-100.0Y-150.0; M30;
上述程序的第1行是設定機床14中的工件坐標系的命令，使用針對任意 基準點的XY坐標值來指示工件坐標系的原點O的位置。第2行是絕對尺寸 指定，指定了維數字(dimensionword)的數值表示坐標值的情況。第3 7行 是向所述裝載部(工作臺28或刀架30)的移動位置指令，使用針對工件坐標 系原點O的XY坐標值依次指示了 5個移動位置a ~ e。第8行是該程序塊的 程序結束命令。
按照上述NC程序，工件W通過刀具T被切削為圖4所示的正方形輪廓。 在此圖示的例子中，機床14具有如下的構造，裝載工件W的工作臺28(圖2) 向X軸以及Y軸的正交2軸方向移動，另一方面，裝載刀具T的刀架30(圖 2)不移動。因此，在上述NC程序中通過a e指令了工件坐標系中的刀具T 的位置，但在實際中工作臺28 (即工件W)進行移動，使刀具T相對于工件 W按照位置a e依次相對移動。此外，NC程序中的位置指令的記述方法可
以對應機床14的構造進行多種設定。
在對具有上述結構的機床14生成用于使機器人18 (圖2)通過裝卸作業(yè) 從工作臺28取出按照上述NC程序完成了加工工序的工件W的作業(yè)程序P時， 根據刀具T到達了位置e時(即，工件加工程序結束時)的指令C (X-100.0 Y-150.0;),第l運算部22(圖l)求出從工作臺28取出工件W時的工件W 的位置以及姿勢數據D2。在此，將刀具T到達了位置e時的工件坐標系原點 O (即，工件W的幾何中心點)的位置轉換為機器人18的基準坐標系中的工 件W的位置。另外，將機床14中設定的工作臺28的進給軸方向(即，工件 坐標系的X軸以及Y軸的方向)作為機器人18的基準坐標系中的工件W的 姿勢。
第2運算部24 (圖1)根據這樣求出的工件W的位置以及姿勢數據D2、 和使用上述CAD設定的工件W與機械手16的最佳相對位置關系(圖3B)的 數據D1，求出用機械手16抓持工件W從工作臺28取出時的、機器人18 (包 含機械手16)的位置以及姿勢的數據D3。作業(yè)程序生成部26將這樣求出的 位置以及姿勢彩:據D3作為機器人18的基準坐標系中的示教點，此外，追加 對于該示教點的才幾械手16的規(guī)定的接近點以及脫離點，并且追加機械手16 進行開閉等所需要的輸入輸出指令，來生成作業(yè)程序P。
在上述具體例子中，在生成用于使機器人18 (圖2)通過裝卸作業(yè)向工作 臺28供給未加工的工件W的作業(yè)程序P時，需要確定工件加工程序開始時的 工件W的位置的指令C。在上述NC程序中，在刀具T置于位置e的工件加 工程序結束時的狀態(tài)下，假定開始對下一個工件W的加工程序，所以將位置 e的指令C (X - 100.0 Y- 150.0;)作為程序開始時的指令，第1運算部22
(圖1)求出向工作臺28供給工件W時的工件W的位置以及姿勢數據D2。 以下，與上述順序相同地生成作業(yè)程序P。
另一方面，代替上述機床14,對于具有裝載刀具T的刀架30 (圖2)向 X軸、Y軸以及Z軸的正交3軸方向移動，另一方面裝載工件W的工作臺28
(圖2)不移動的構造的機床14,用于機器人18裝卸刀具T的作業(yè)程序P的 生成順序如下所述，與上述的順序相同。此時，在機床14中，按照上述NC 程序的指令刀架30 (即刀具T)進行移動，使刀具T相對于工件W按照位置a ~ e (工件坐標系)依次移動。
在對該機床14生成用于使機器人18 (圖2 )通過裝卸作業(yè)從刀架30取出 按照上述NC程序完成了加工工序的刀具T的作業(yè)程序P時，根據刀具T到 達了位置e時(即，工件加工程序結束時)的指令C(X-100.0 Y-150.0;)， 第l運算部22 (圖1)求出從刀架30取出刀具T時的刀具T的位置以及姿勢 數據D2。這里，將刀具T的位置e轉換為機器人18的基準坐標系中的刀具T 的位置。另外，將機床14中設定的刀架30的進給軸方向(即，工件坐標系的 X軸、Y軸以及Z軸的方向)作為機器人18的基準坐標系中的刀具T的姿勢。
第2運算部24 (圖1 )根據這樣求出的刀具T的位置以及姿勢數據D2、 和使用上述CAD設定的刀具T與機械手16的最佳相對位置關系(未圖示) 的數據D1，求出用機械手16抓持刀具T從刀架30取出時的、機器人18(包 含機械手16)的位置以及姿勢的數據D3。作業(yè)程序生成部26將這樣求出的 位置以及姿勢數據D3作為機器人18的基準坐標系中的示教點，此外，追加 相對于該示教點的機械手16的規(guī)定的接近點以及脫離點，并且追加機械手16 進行開閉等所需要的輸入輸出指令，來生成作業(yè)程序P。
在上述具體例子中，在生成用于使機器人18 (圖2)通過裝卸作業(yè)向刀架 30供給新的刀具T的作業(yè)程序P時，需要確定工件加工程序開始時的刀具T 的位置的指令C。在上述NC程序中，在刀具T置于位置e的工件加工程序結 束時的狀態(tài)下，假定對刀架30進行刀具T的裝卸并且開始針對下一個工件W 的加工程序，所以將位置e的指令C (X - 100.0 Y - 150.0;)作為程序開始 時的指令，第l運算部22 (圖1)求出向刀架30供給刀具T時的刀具T的位 置以及姿勢數據D2。以下，與上述順序相同地生成作業(yè)程序P。
此外，在機床14具有使工作臺28和刀架30雙方適當地進行動作可以加 工工件W的機械結構時，可以通過適當地組合上述具體例子，由離線編程裝 置IO生成機器人18對于工作臺28以及刀架30在規(guī)定時期裝卸工件W以及 刀具T的作業(yè)程序P。
如此，本發(fā)明還可以規(guī)定離線編程方法，其用于生成使安裝有機械手16 的機器人18對于機床14執(zhí)行包含工件W以及刀具T的至少一方的加工關聯(lián) 對象物的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序P。即，本發(fā)明的離線編程方法具有如下步驟
機械手位置指定步驟，其指定利用機械手16抓持加工關聯(lián)對象物(W、 T)時
的對象物(W、 T)與機械手16的相對位置關系；第l運算步驟，其根據給予 機床14的工件加工程序中包含的確定對象物(W、 T)位置的指令C,求出機 器人18執(zhí)行裝卸作業(yè)時的裝載在該機床14上的對象物(W、 T)的位置以及 姿勢；第2運算步驟，其根據在機械手位置指定步驟中指定的對象物(W、 T) 與機械手16的相對位置關系、和在第l運算步驟中求出的對象物(W、 T)的 位置以及姿勢，求出機器人18執(zhí)行裝卸作業(yè)時的利用機械手16抓持對象物 (W、 T)的機器人18的位置以及姿勢；以及作業(yè)程序生成步驟，其使用在第 2運算步驟中求出的機器人18的位置以及姿勢，生成作業(yè)程序P。
具有上述結構的離線編程裝置10以及離線編程方法在生產系統(tǒng)12中的機 床14和機器人18的相對位置關系不變的情況(即，在機床14中設定的工件 坐標系和在機器人18中設定的基準坐標系具有一定關系的情況)下，可以將 作業(yè)程序生成部26生成的作業(yè)程序P不變地給予機器人18,然后使其執(zhí)行恰 當的裝卸作業(yè)?？墒?，在生產系統(tǒng)12中的機床14和機器人18的實際相對位 置關系與某個一定的相對位置關系(以下，稱為基準相對位置關系)相比具有 誤差時，需要對應實際相對位置關系的誤差適當地修正以基準相對位置關系為 前提生成的作業(yè)程序P。
一般在現(xiàn)場應用由離線編程法生成的機器人作業(yè)程序時，對作業(yè)程序進行 稱為校準的預備處理，其用于修正在計算機中設定的機器人作業(yè)環(huán)境模型和實 際的機器人作業(yè)環(huán)境之間的機構尺寸上的誤差或設定坐標的誤差。如上所述， 在生產系統(tǒng)12中的機床14和機器人18的實際相對位置關系與基準相對位置 關系相比具有誤差時，使用現(xiàn)有的校準方法如上述的專利文獻1以及2所記載 的方法來測定機床14和機器人18的實際相對位置關系。在這樣的校準方法中， 結果產生需要與上述測定作業(yè)有關的操作員的熟練程序，或者由于使用高價的 裝置導致設備成本上升的問題。
圖5通過功能框圖表示可解決校準中的上述問題的本發(fā)明一實施方式的 附帶作業(yè)程序修正功能的離線編程裝置40的結構。離線編程裝置40除了附加 了作業(yè)程序修正功能這一點以外，具有圖1的離線編程裝置IO的基本結構， 所以對相應的構成要素標注共用的符號并省略其說明。
即，離線編程裝置40除了上述的基本結構之外，還具有作業(yè)程序修正部
42,其在將作業(yè)程序生成部26所生成的作業(yè)程序P用于生產系統(tǒng)12中時，對 應機床14與機器人18的相對位置關系的誤差修正作業(yè)程序P。作業(yè)程序修正 部42例如可以由個人計算機等計算機的CPU (中央處理裝置)構成。以下， 參照圖6A~圖7B對作業(yè)程序修正部42的作業(yè)程序修正順序進行說明。
首先，在離線編程裝置40中準備分別將應用作業(yè)程序P的生產系統(tǒng)12 中的機床14以及機器人18模型化的機床模型44以及機器人模型46。在預先 設定的機器人模型46的基準坐標系中，并且在離線編程裝置40中設置的顯示 裝置48的畫面上，按照與實際的生產系統(tǒng)12中的機床14和機器人18的相對 位置關系近似的規(guī)定的基準相對位置關系來顯示這些機床模型44以及機器人 模型46 (圖6A)。
此外，在圖示的例子中，設機床14的結構為具有支撐工件W進行移動的 工作臺28,作為機床模型44僅顯示與工作臺28對應的工作臺部分。然后， 針對這樣的模型結構，離線編程裝置40生成用于機器人18對于工作臺28執(zhí) 行工件W的裝卸作業(yè)(供給、取出、位置變更等)的作業(yè)程序P。
然后，在準備的機床模型44中設定可以執(zhí)行實際的工件加工程序的機械 坐標系模型50。機械坐標系模型50是從機器人模型46中所見的(即機器人 模型46的基準坐標系中的)含有原點以及坐標軸的坐標系。
另一方面，在生產系統(tǒng)12中準備相對于機器人18配置在已知的位置關系 下的位置檢測器(例如CCD照相機)52 (圖6B)。在圖示的例子中，與機器 人18的機械手16 (圖2)相鄰地設置位置檢測器52?；蛘哌€可以以相對于機 器人18的位置關系已知為前提，在與機器人18相離的位置上固定地設置位置 檢測器52。無論在哪種情況下，離線編程裝置40的作業(yè)程序修正部42 (圖5 ) 從位置檢測器52得到檢測數據。
然后，在與機床模型44上的機械坐標系模型50的原點位置對應的實際的 機床14 (特別是工作臺28 )上的基準位置S設置位置檢測器52可檢測的目標 物54 (圖6B )。目標物54可以是平面的標記也可以是立體的物體。然后，由 位置檢測器52檢測目標物54的基準位置S的坐標(即，機器人18的基準坐 標系中的位置)。將檢測到的基準位置S發(fā)送給離線編程裝置40的作業(yè)程序修正部42。
然后，在機床14上使目標物54 (即，工作臺28 )從基準位置S沿著與機 械坐標系模型50的坐標軸對應的機床14的實際進給軸(在圖中為工作臺28 的X軸)向預定的第1參照位置Rl移動(圖7A)。在此狀態(tài)下，由位置檢測 器52檢測目標物54的參照位置Rl的坐標(即，機器人18的基準坐標系中 的位置)。將檢測出的參照位置Rl發(fā)送給離線編程裝置40的作業(yè)程序修正部 42。
然后，在機床14上使目標物54 (即，工作臺28 )從第1參照位置Rl沿 著與機械坐標系模型50的其它坐標軸對應的機床14的實際進給軸(在圖中為 工作臺28的Y軸)向預定的第2參照位置R2移動(圖7B )。在此狀態(tài)下， 由位置檢測器52檢測目標物54的參照位置R2的坐標(即，機器人18的基 準坐標系中的位置)。將檢測出的參照位置R2發(fā)送給離線編程裝置40的作業(yè) 程序修正部42。
然后，作業(yè)程序修正部42根據位置檢測器52檢測到的目標物54的基準 位置S和第1以及第2參照位置Rl、 R2，求出用于執(zhí)行工件加工程序的機床 14的機械坐標系56 (即，包含機器人18的基準坐標系中的原點以及坐標軸的 坐標系)。即，機械坐標系56將基準位置S作為原點，將連結基準位置S和 第1以及第2參照位置Rl、 R2的軸分別作為X軸以及Y軸。此外，在工作 臺28僅具有1個進給軸(例如X軸)時，可以通過僅檢測一個參照位置(例 如R1)求出4幾械坐標系。
然后，按照下式(i)求出機械坐標系模型50與實際的機械坐標系56之 間的差Ts。
丁s-Tt-"Tr… (i)
這里，Tt是表示機械坐杯系模型50的位置以及姿勢的矩陣，Tr是表示機 械坐標系56的位置以及姿勢的矩陣。
利用公式(i)求出的差Ts可以視為機械坐標系模型50相對于機器人模 型46的位置關系與機械坐標系56相對于機器人18的位置關系的差。因此， 作業(yè)程序修正部42使用差Ts按照下式(ii)修正作業(yè)程序P。
Tp， (n) =TP (n) Ts...(ii)
這里，TP ( n )是表示作業(yè)程序生成部26生成的作業(yè)程序P中的示教點(n 個)的位置以及姿勢的矩陣，TV (n)是表示作業(yè)程序修正部42修正后的作 業(yè)程序P，(圖5)中的示教點(n個)的位置以及姿勢的矩陣。
根據具有上述結構的離線編程裝置40以及離線編程方法，在對應于生產 系統(tǒng)12現(xiàn)場的機床14和機器人18的實際相對位置關系的誤差修正由作業(yè)程 序生成部26生成的作業(yè)程序P的校準時，無需使機器人18動作，通過使機床 14具有的可動部(在圖示實施方式中為工作臺28)沿著固有的進給軸移動， 由此可以測定機床14和機器人18的實際相對位置關系。不依靠操作員的熟練 程序，通過筒單的指示并且在高精度的定位下可以執(zhí)4亍使機床14的可動部沿 著固有的進給軸向目標位置移動，所以可削減人工成本。另外，雖然使用了位 置檢測器52但不需要高價的三維測量用設備，所以還可以抑制設備成本的上 升。
此外，含有上述的作業(yè)程序修正步驟的離線編程方法并不限于包含參照圖 1說明的作業(yè)程序生成步驟的離線編程方法，可以廣泛地使用。即，本發(fā)明提 供一種離線編程方法，其用于生成使安裝有機械手16的機器人18對于機床 14執(zhí)行包含工件W以及刀具T的至少一方的對象物的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序， 該離線編程方法還具備在包含機床14以及機器人18的生產系統(tǒng)12中應用作 業(yè)程序P時，對應機床14與機器人18的相對位置關系的誤差來修正作業(yè)程序 P的作業(yè)程序修正步驟。作業(yè)程序修正步驟包含準備將機床14以及機器人 18分別模型化的機床模型44以及機器人模型46的步驟；在機床模型44中設 定可執(zhí)行工件加工程序的機械坐標系模型50的步驟；在生產系統(tǒng)12中準備對 于機器人18配置在已知的位置關系下的位置檢測器52的步驟；在與機床模型 44上的機械坐標系模型50的原點位置對應的機床14上的基準位置S，設置位 置檢測器52可檢測的目標物54的步驟；由位置檢測器52檢測目標物54的基 準位置S的步驟；使目標物54從基準位置S沿著與機械坐標系模型50的坐 標軸對應的機床14的進給軸向規(guī)定的參照位置Rl、 R2移動，利用位置檢測 器52來檢測目標物54的參照位置R1、 R2的步驟；根據位置檢測器52檢測 出的目標物54的基準位置S和參照位置Rl、 R2,求出用于執(zhí)行工件加工程 序的機床14的機械坐標系56的步驟；以及根據機械坐標系模型50相對于機器人模型46的位置關系與機械坐標系56相對于機器人18的位置關系的差， 來修正作業(yè)程序P的步驟。
以上，對本發(fā)明的基本結構以及優(yōu)選實施方式進行了說明，但因為可以由 個人計算才幾構成離線編程裝置10、 40,所以按照上述i兌明還可以對本發(fā)明進 行如下所述的身見定。
即，本發(fā)明提供一種離線編程用程序，為了離線地生成使安裝有機械手
的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序P，使計算機具有如下各功能機械手位置指定部20， 其指定利用機械手16抓持加工關聯(lián)對象物(W、 T)時的對象物(W、 T)與 機械手16的相對位置關系Dl;第1運算部22，其根據給予機床14的工件加 工程序中包含的確定對象物(W、 T)位置的指令C,求出機器人18執(zhí)行裝卸 作業(yè)時的裝載在機床14上的對象物(W、 T)的位置以及姿勢D2;第2運算 部24，其根據由機械手位置指定部20指定的對象物(W、 T)與機械手16的 相對位置關系D1、和由第l運算部22求出的對象物(W、 T)的位置以及姿
T)的機器人18的位置以及姿勢D3;以及作業(yè)程序生成部26，其使用由第2 運算部24求出的機器人18的位置以及姿勢D3，生成作業(yè)程序P。
另外，本發(fā)明提供一種記錄了離線編程用程序的計算機可讀取的記錄介 質，該離線編程用程序為了離線地生成使安裝有機械手16的機器人18對于機 床14執(zhí)行包含工件W以及刀具T的至少一方的對象物的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序 P，使計算機具有如下各功能機械手位置指定部20，其指定利用機械手16 抓持加工關聯(lián)對象物(W、 T)時的對象物(W、 T)與機械手16的相對位置 關系D1;第1運算部22，其根據給予機床14的工件加工程序中包含的確定 對象物(W、 T)位置的指令C,求出機器人18執(zhí)行裝卸作業(yè)時的裝載在機床 14上的對象物(W、 T)的位置以及姿勢D2;第2運算部24,其根據由機械 手位置指定部20指定的對象物(W、 T)與機械手16的相對位置關系Dl、和 由第l運算部22求出的對象物(W、 T)的位置以及姿勢D2，求出所述機器 人18執(zhí)行裝卸作業(yè)時的利用機械手16抓持對象物(W、 T)的機器人18的位 置以及姿勢D3;以及作業(yè)程序生成部26,其使用由第2運算部24求出的機器人18的位置以及姿勢D3，生成作業(yè)程序P。
根據以上的說明可知，在本發(fā)明中，根據給予機床的工件加工程序中包含 的確定對象物的位置的指令，求出執(zhí)行裝卸作業(yè)時對象物在機床上的位置以及 姿勢，針對該對象物的位置以及姿勢，在預先設定的相對位置關系下求出執(zhí)行 裝卸作業(yè)時機器人的位置以及姿勢，由此來生成作業(yè)程序，所以即使在給予機 床的工件加工程序發(fā)生了變更時，也無需由操作員通過手動作業(yè)進行作業(yè)程序 的修正(即，再示教)，可以按照正確地適合變更后的工件加工程序的作業(yè)程 序，使機器人高精度地執(zhí)行所需的裝卸作業(yè)。另外，無需進行對象物(工件、 刀具等)的三維測量，所以不需要視覺傳感器、圖像處理裝置等價格較高的設 備。而且，通過執(zhí)行作為離線編程法優(yōu)點的動作仿真，可以生成最佳的作業(yè)程 序。因此，與操作員的熟練程序無關，可以容易并且正確地實施與給予機床的 工件加工程序的變更對應的作業(yè)程序的修正，而且，可以抑制設備成本的上升 并且實現(xiàn)生產系統(tǒng)的效率、安全性以及可靠性的提高。
以上，使用優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明進行了說明，但本領域的技術人員應 該理解在不脫離本發(fā)明權利要求范圍的情況下可進行各種修正以及變更。
權利要求
1.一種離線編程裝置(10)，用于生成使安裝有機械手(16)的機器人(18)對于機床(14)執(zhí)行包含工件(W)以及刀具(T)的至少一方的對象物的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序(P)，其特征在于，具有機械手位置指定部(20)，其指定利用所述機械手(16)抓持所述對象物(W；T)時的該對象物與該機械手的相對位置關系(D1)；第1運算部(22)，其根據給予所述機床(14)的工件加工程序中包含的、確定所述對象物位置的指令(C)，求出所述機器人(18)執(zhí)行所述裝卸作業(yè)時的裝載在該機床上的該對象物的位置以及姿勢(D2)；第2運算部(24)，其根據由所述機械手位置指定部(20)指定的所述對象物與所述機械手的所述相對位置關系(D1)、和由所述第1運算部(22)求出的所述對象物的所述位置以及姿勢(D2)，求出所述機器人(18)執(zhí)行所述裝卸作業(yè)時的利用所述機械手(16)抓持該對象物(W；T)的該機器人的位置以及姿勢(D3)；以及作業(yè)程序生成部(26)，其使用由所述第2運算部(24)求出的所述機器人的所述位置以及姿勢(D3)，生成所述作業(yè)程序(P)。
2. 根據權利要求1所述的離線編程裝置，其特征在于，所述第1運算部(22 )根據對所述工件加工程序開始時的所述對象物的位置進行確定的所述指令(C),求出通過所述裝卸作業(yè)向所述機床供給時的該 對象物的所述位置以及姿勢(D2),并根據該位置以及姿勢(D2),所述第2 運算部(24 )求出通過該裝卸作業(yè)將該對象物提供給該機床時的所述機器人的所述位置以及姿勢(D3)。
3. 根據權利要求1所述的離線編程裝置，其特征在于，所述第1運算部(22 )根據對所述工件加工程序結束時的所述對象物的位 置進行確定的所述指令(C),求出通過所述裝卸作業(yè)從所述機床取出時的該 對象物的所述位置以及姿勢(D2),并根據該位置以及姿勢(D2)，所述第2 運算部(24)求出通過該裝卸作業(yè)將該對象物從該機床取出時的所述機器人的 所述位置以及姿勢(D3)。
4. 根據權利要求1所述的離線編程裝置，其特征在于，所述機械手位置指定部(20 )使用將所述對象物以及所述機械手分別模型 化的對象物模型(Ml)以及機械手模型(M2)，來指定該對象物與該機械手 的所述相對位置關系(Dl)。
5. 根據權利要求4所述的離線編程裝置，其特征在于， 所述機械手位置指定部(20 )使所述機械手模型模擬執(zhí)行對所述對象物模型的抓持動作，讀取適當抓持時的該對象物模型與該機械手模型的相對位置關 系，由此指定所述對象物與所述機械手的所述相對位置關系(Dl)。
6. 根據權利要求1所述的離線編程裝置，其特征在于，所述機床(14)具有支撐工件(W)進行移動的工作臺(28)，所述第1 運算部(22)根據確定該工作臺位置的所述指令(C)、和在該機床中設定的 該工作臺的進給軸方向，求出所述機器人執(zhí)行所述裝卸作業(yè)時的裝載在該工作 臺上的工件的位置以及姿勢(D2)，所述第2運算部(24)求出利用所述機械 手抓持裝載在該工作臺上的該工件的該機器人的所述位置以及姿勢(D3 )。
7. 根據權利要求1所述的離線編程裝置，其特征在于，所述機床(14)具有支撐刀具(T)進行移動的刀架(30),所述第1運 算部(22)根據確定該刀架位置的所述指令(C)、和在該機床中設定的該刀 架的進給軸方向，求出所述機器人執(zhí)行所述裝卸作業(yè)時的裝載在該刀架上的刀 具的位置以及姿勢(D2)，所述第2運算部(24)求出利用所述機械手抓持裝 載在該刀架上的該刀具的該機器人的所述位置以及姿勢(D3 )。
8. 根據權利要求1~7任意一項所述的離線編程裝置，其特征在于， 還具備在包含所述機床(14 )以及所述機器人(18 )的生產系統(tǒng)(12 )中應用由所述作業(yè)程序生成部(26)生成的所述作業(yè)程序(P)時，對應該才幾床 與該機器人的相對位置關系的誤差來修正該作業(yè)程序的作業(yè)程序修正部(42 )。
9. 根據權利要求1所述的離線編程裝置，其特征在于， 所述工件加工程序是NC程序，所述第1運算部(22 )從該NC程序中取得所述指令(C )。
10. —種離線編程方法，用于生成使安裝有機械手(16)的機器人(18) 執(zhí)行包含工件(W)以及刀具(T)的至少一方的對象物對于機床(14)的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序(P)，其特征在于，具有如下步驟機械手位置指定步驟，其指定利用所述機械手(16 )抓持所述對象物(W;T) 時的該對象物與該機械手的相對位置關系(Dl );第1運算步驟，其根據給予所述機床(14 )的工件加工程序中包含的確定 所述對象物位置的指令(C),求出所述機器人(18)執(zhí)行所述裝卸作業(yè)時的 裝載在該機床上的該對象物的位置以及姿勢(D2);第2運算步驟，其才艮據在所述機械手位置指定步驟中指定的所述對象物與 所述機械手的所述相對位置關系(Dl)、和在所述第l運算步驟中求出的所述 對象物的所述位置以及姿勢(D2),求出所述機器人(18)執(zhí)行所述裝卸作業(yè) 時的利用所述機械手(16)抓持該對象物(W;T)的該機器人的位置以及姿勢 (D3);以及作業(yè)程序生成步驟，其使用在所述第2運算步驟中求出的所述機器人的所 述位置以及姿勢(D3)，生成所述作業(yè)程序(P)。
11. 根據權利要求IO所述的離線編程方法，其特征在于， 還具備在包含所述才幾床(14 )以及所述才幾器人(18 )的生產系統(tǒng)(12 )中應用在所述作業(yè)程序生成步驟中生成的所述作業(yè)程序(P)時，對應該機床與 該機器人的相對位置關系的誤差來修正該作業(yè)程序的作業(yè)程序修正步驟。
12. 根據權利要求11所述的離線編程方法，其特征在于， 所述作業(yè)程序修正步驟具備如下步驟準備將所述機床(14 )以及所述機器人(18 )分別模型化的機床模型(44 ) 以及機器人模型(46)的步驟；在所述機床模型(44)中設定可執(zhí)行所述工件加工程序的機械坐標系模型 (50)的步驟；在所述生產系統(tǒng)(12)中準備對于所述機器人(18)配置在已知的位置關 系下的位置檢測器(52)的步驟；在與所述機床模型(44)上的所述機械坐標系模型(50)的原點位置對應 的所述機床(14)上的基準位置(S )，設置所述位置檢測器(52 )可檢測的目 標物(54)的步驟；利用所述位置檢測器(52 )來檢測所述目標物(54 )的所述基準位置(S)的步驟；使所述目標物(54 )從所述基準位置(S )沿著與所述機械坐標系模型(50 ) 的坐標軸對應的所述機床(14)的進給軸向規(guī)定的參照位置(Rl、 R2)移動， 利用所述位置檢測器(52)來檢測該目標物(54)的該參照位置(Rl、 R2) 的步驟；根據所述位置檢測器(52 )檢測出的所述目標物(54 )的所述基準位置(S )、 和所述參照位置(R1、 R2),求出用于執(zhí)行所述工件加工程序的所述機床(14) 的機械坐標系(56)的步驟；以及根據所述機械坐標系模型(50 )相對于所述機器人模型(46 )的位置關系、 和所述機械坐標系(56)相對于所述機器人(18)的位置關系的差，來修正所 述作業(yè)程序(P)的步驟。
13. 根據權利要求10-12任意一項所述的離線編程方法，其特征在于， 所述工件加工程序是NC程序，所述第1運算步驟包括^人該NC程序取得所述指令的步驟。
14. 一種離線編程方法，用于生成使安裝有機械手的機器人執(zhí)行包含工件 以及刀具的至少 一方的對象物對于機床的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序，其特征在于，具備在包含所述機床以及所述機器人的生產系統(tǒng)中應用所述作業(yè)程序時， 對應該機床與該機器人的相對位置關系的誤差來修正該作業(yè)程序的作業(yè)程序 修正步驟，所述作業(yè)程序修正步驟具備如下步驟準備將所述機床以及所述機器人分別模型化的機床模型以及機器人模型 的步驟；在所述機床模型中設定可執(zhí)行工件加工程序的機械坐標系模型的步驟； 在所述生產系統(tǒng)中準備對于所述機器人配置在已知的位置關系下的位置 檢測器的步驟；在與所述機床模型上的所述機械坐標系模型的原點位置對應的所述機床 上的基準位置，設置所述位置檢測器可檢測的目標物的步驟； 由所述位置檢測器檢測所述目標物的所述基準位置的步驟； 使所迷目標物從所述基準位置沿著與所述機械坐標系模型的坐標軸對應的所述機床的進給軸向規(guī)定的參照位置移動，利用所述位置檢測器來檢測該目標物的該參照位置的步驟；根據所述位置檢測器檢測出的所述目標物的所述基準位置和所述參照位 置，求出用于執(zhí)行所述工件加工程序的所述機床的機械坐標系的步驟；以及根據所述機械坐標系模型相對于所述機器人模型的位置關系、和所述機械 坐標系相對于所述機器人的位置關系的差，來修正所述作業(yè)程序的步驟。
15. —種離線編程用程序，為了離線地生成使安裝有機械手(16)的機器 人(18 )執(zhí)行包含工件(W)以及刀具(T )的至少一方的對象物對于機床(14 ) 的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序(P)，使計算機具有如下各功能機械手位置指定部(20)，其指定利用所述機械手(16)抓持所述對象物 (W;T)時的該對象物與該機械手的相對位置關系(Dl);第l運算部(22),其根據給予所述機床(14)的工件加工程序中包含的 確定所述對象物位置的指令(C),求出所述機器人(18)執(zhí)行所述裝卸作業(yè) 時的裝載在該機床上的該對象物的位置以及姿勢(D2 );第2運算部(24),其根據由所述機械手位置指定部(20)指定的所述對象物與所述機械手的所述相對位置關系(Dl)、和由所述第l運算部(22)求 出的所述對象物的所述位置以及姿勢(D2),求出所述機器人(18)執(zhí)行所述 裝卸作業(yè)時的利用所述機械手(16)抓持該對象物(W;T)的該機器人的位置 以及姿勢(D3);以及作業(yè)程序生成部(26)，其使用由所述第2運算部(24)求出的所述機器人的所述位置以及姿勢(D3),生成所述作業(yè)程序(P)。
16. —種記錄了離線編程用程序的計算機可讀取的記錄介質，該離線編程以及刀具(T)的至少一方的對象物對于機床(14 )的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序(P ), 使計算機具有如下各功能機械手位置指定部(20)，其指定利用所述機械手(16)抓持所述對象物 (W;T)時的該對象物與該機械手的相對位置關系(Dl);第1運算部(22)，其根據給予所述機床(14)的工件加工程序中包含的 確定所述對象物位置的指令(C),求出所述機器人(18)執(zhí)行所述裝卸作業(yè)時的裝載在該機床上的該對象物的位置以及姿勢(D2 );第2運算部(24),其根據由所述機械手位置指定部(20)指定的所述對 象物與所述機械手的所述相對位置關系(Dl)、和由所述第l運算部(22)求 出的所述對象物的所述位置以及姿勢(D2)，求出所述機器人(18)執(zhí)行所述 裝卸作業(yè)時的利用所述機械手(16)抓持該對象物(W;T)的該機器人的位置 以及姿勢(D3);以及作業(yè)程序生成部(26),其使用由所述第2運算部(24)求出的所述機器 人的所述位置以及姿勢(D3)，生成所述作業(yè)程序(P)。
全文摘要
一種離線編程裝置，用于生成使安裝有機械手的機器人對于機床執(zhí)行包含工件以及刀具的至少一方的對象物的裝卸作業(yè)的作業(yè)程序。離線編程裝置具有機械手位置指定部，其指定利用機械手抓持對象物時的對象物與機械手的相對位置關系；第1運算部，其根據給予機床的工件加工程序中包含的確定對象物位置的指令，求出機器人執(zhí)行裝卸作業(yè)時的裝載在機床上的對象物的位置以及姿勢；第2運算部，其根據機械手位置指定部指定的對象物與機械手的相對位置關系、和第1運算部求出的對象物的位置及姿勢，求出機器人執(zhí)行裝卸作業(yè)時的利用機械手抓持對象物的機器人的位置以及姿勢；和作業(yè)程序生成部，其使用第2運算部求出的機器人的位置及姿勢生成作業(yè)程序。
文檔編號B25J9/16GK101204813SQ200710199188
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權日2006年12月20日
發(fā)明者井上幸三, 長塚嘉治 申請人:發(fā)那科株式會社