JP2003165078A - 自動教示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 教示用治具などのハンドへの着脱を容易にし
て、教示・再教示に要する時間を短縮できるとともに、
センタセンシング機構における信号伝送系をコンパクト
化することができる自動教示システムを提供する。 【解決手段】 ワークＷをクランプ式により把持する、
ハンド１０を移動させる際の移動経路を教示する教示シ
ステムＡであって、前記移動経路を教示するために、前
記ワークＷと同形かつ同寸法の教示用治具２０を前記ハ
ンド１０によりクランプさせるようにして教示用治具２
０がハンド１０に自動的にセットされるようされてなる
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動教示システム
に関する。さらに詳しくは、例えばクランプ式のハンド
を有するロボットにハンドの移動経路を人手によらず効
率的に教示するための自動教示システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットにハンドの移動経路およ
び作業内容を教示する教示システムであって、人が直接
的にハンドの移動経路を教示する教示システムでは、ハ
ンドが障害物と干渉するなどしてセンタ位置がずれてし
まったような場合、復旧に多大の時間を要し、その間、
生産ラインが止まったままになるなど効率的でないこと
が多い。そのため、ＣＡＤデータなどを利用してロボッ
トに移動経路を教示するとともに、機械的な取付誤差な
どに起因する教示点のずれを何らかの方法で自動的に補
正するようにして、効率化を図った自動教示システムが
種々提案・実用化されるようになってきているが、未だ
完全といえるものがなく、種々の改良が必要とされてい
る。例えば、教示に要する時間の短縮が求められてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、教示用治具など
のハンドへの着脱を容易にして、教示・再教示に要する
時間を短縮できるとともに、センタセンシング機構にお
ける信号伝送系をコンパクト化することができる自動教
示システムを提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の自動教示システ
ムは、ワークをクランプ式により把持する、ハンドを移
動させる際の移動経路を教示する教示システムであっ
て、前記移動経路を教示するために、前記ワークと同形
かつ同寸法の教示用治具を前記ハンドによりクランプさ
せるようにして教示用治具がハンドに自動的にセットさ
れるようされてなることを特徴とする。

【０００５】本発明の自動教示システムにおいては、教
示用治具に、ハンドのセンタ位置をあわせるために教示
点に置かれるターゲットを検出するターゲット検出手段
が設けられるとともに、ターゲット検出手段が出力する
ターゲット検出信号を伝達するための伝達経路が、教示
用治具を前記ハンドによりクランプさせたときに治具側
とハンド側との間で自動的に接続されるようされてなる
のが好ましく、前記伝達経路の治具側端子およびハンド
側端子が送光用および受光用のレンズを有するコネクタ
レスのターミナルとされてなるのがさらに好ましい。

【０００６】さらにまた、本発明の自動教示システムに
おいては、ターゲット検出手段が出力するターゲット検
出信号を増幅するアンプが前記ハンドに設けられてなる
のも好ましい。また、本発明の自動教示システムにおい
ては、ハンドがロボットのアームに装着されるものとさ
れ、前記アーム内部に前記アンプにより増幅されたター
ゲット検出手段からのターゲット検出信号を伝送するた
めの伝送路が設けられてなるのも好ましい。

【０００７】

【作用】本発明は前記の如く構成されているので、教示
用治具などのハンドへの着脱が容易となる。これによ
り、教示・再教示に要する時間を短縮できる。また、セ
ンタセンシング機構における信号伝送系をコンパクト化
することができ、伝送路として用いる導線などの他部材
との干渉による事故の発生等を防止することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。

【０００９】図１に、本発明の一実施形態に係る自動教
示システムを示す。この自動教示システムＡは、関節型
のアームＭを有し半導体ウェハなどのワークＷを作業台
ＫからカセットＣに搬送し収納するなどの作業を行うロ
ボットＲに、ハンド１０の移動経路を教示するためのシ
ステムとされる。

【００１０】自動教示システムＡにおいては、３次元Ｃ
ＡＤ（Computer Aided Design；不図示である）を利用
したシミュレーションによりハンド１０の移動経路を示
す各教示点の位置データを予め演算し、この位置データ
をロボットＲのコントローラＮに与えて、基本的なハン
ドＨの移動経路を教示するとともに、ロボットＲの設置
やハンド１０をアームＭに取り付ける際の取付誤差など
に起因するセンタ位置のずれを自動的に補正するものと
される。すなわち、本自動教示システムＡにおいては、
ターゲット検出機構を備えた教示用治具２０をハンド１
０にセットするとともに、ターゲット３０を教示点のセ
ンタ位置に置き、前記ターゲット検出機構がターゲット
３０を検出したときの位置データに基づき３次元ＣＡＤ
により与えられた教示点の位置データを補正するものと
される。以下、各構成要素を詳細に説明する。

【００１１】図２にハンドの詳細構成を示す。このハン
ド１０は、アームＭに装着される掌状部１１と、掌状部
１１から突出するように設けられる２本の指状部１２と
からなるものとされ、掌状部１１に設けられるエアシリ
ンダ１３によって駆動される移動ガイド１４と各指状部
１２の先端部分にそれぞれ設けられる固定ガイド１５と
の間で円盤形状のワークＷをクランプして把持するもの
とされる。

【００１２】また、ハンド１０の掌状部１１と各指状部
１２との接合部分には、教示用治具２０のターゲット検
出センサ２３，２４（図３参照）から出力され伝送路２
５（図３参照）を介して伝送される検出信号を受信する
とともにコントローラＮからの制御信号などを前記伝送
路２５を介してターゲット検出センサ２３，２４に送出
する送受信機能を備えた各端子１６が設けられている。
また、掌状部１１の基底部には、例えば金属導線からな
る伝送路１７を介して各端子１６と接続される、ターゲ
ット検出センサ２３，２４の検出信号を増幅するアンプ
１８が設けられている。アンプ１８は、アームＭ内部に
配線される金属導線からなる伝送路１９を介してコント
ローラＮと接続される。

【００１３】各端子１６は、電気信号と光信号とを相互
変換することが可能な光送受信モジュールとされ、教示
用治具２０側の各端子２６（図３参照）との間で光信号
を送受するためのレンズ１６ａを備えるものとされる。

【００１４】図３に教示用治具の詳細を示す。

【００１５】教示用治具２０は、各ガイド１４，１５に
よる被把持部分２１がワークＷと同形・同寸法の円弧形
状とされる。また、教示用治具２０の中心部分には、教
示用治具２０のセンタを中心とする円形のターゲット挿
通孔２２が設けられている。

【００１６】ターゲット挿通孔２２には、教示点のセン
タ位置を精確に検出するためのセンタ位置検出用センサ
２３，２４が設けられている。各センサ２３，２４は、
例えばＬＥＤ（Light Emitted Diode）からなる発光素
子２３ａ、２４ａと、ｐｉｎ−ＰＤ（pin型フォトダイ
オード）からなる受光素子２３ｂ、２４ｂとから構成さ
れる。また、各センサ２３，２４は、発光素子２３ａ、
２４ａと受光素子２３ｂ、２４ｂとの間の光路が挿通孔
２２の中心、すなわち教示用治具２０のセンタで直交す
るように設けられる。

【００１７】また、教示用治具２０の一側には、教示用
治具２０がハンド１０によりクランプされたときにハン
ド１０側の各端子１６と対向するように配設される、ハ
ンド１０側の各端子１６との間で光信号を送受信するた
めの各端子２６が設けられる。各端子２６は、例えば光
ファイバからなる伝送路２５を介して各センサ２３，２
４と接続される。また、各端子２６はハンド１０側の各
端子１６との間で光信号を送受するためのレンズ２６ａ
を備えるものとされる。

【００１８】図４にターゲットの詳細を示す。ターゲッ
ト３０は、作業台Ｋの上面に据え付けられる基部３１
と、挿通孔２２に挿通される短円柱形状の挿通部３２と
から構成される。挿通部３２は精度の高い円柱形状とさ
れ、円柱中心軸が鉛直方向に精確に向くように作業台Ｋ
に取り付けられる。また、その底面の径は挿通孔２２の
径よりも所定割合小さいものとされる。

【００１９】次に、本自動教示システムにおける教示の
手順を具体的に説明する。

【００２０】（１）ハンド１０側の各端子１６と、教示
用治具２０側の各端子２６とがそれぞれ対向するよう
に、教示用治具２０をハンド１０によりクランプさせる
（図５参照）。

【００２１】（２）ターゲット３０を作業台Ｋ上面にセ
ンタ位置を一致させて取り付ける。

【００２２】（３）コントローラＮに前記ＣＡＤにより
演算された各教示点の位置データを入力するとともに、
作業台Ｋの上面に取り付けられたターゲット３０の挿通
部３２の位置データを入力し、挿通孔２２に挿通部３２
が挿通されるようハンドＨを移動させる。

【００２３】（４）各センサ２３，２４における遮光が
確認されたとき、すなわち各センサ２３，２４のいずれ
かが挿通部３２上端のエッジを検出したときのハンドＨ
の鉛直方向の位置データに基づいて、前記ＣＡＤから与
えられた各教示点の位置データのＺ軸方向（鉛直上下方
向）の誤差を補正する。

【００２４】（５）各受光素子２３ｂ、２４ｂでの受光
がオンの状態からオフし、再びオンするように、ハンド
１０をＸ軸方向およびＹ軸方向の２軸（水平面内で直交
する２軸）の方向にそれぞれ移動させる。これにより、
Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２軸の方向で各２点ずつ、合
計４点における挿通部３２の側端部のＸＹ座標が測定さ
れ、これに基づいてその中心のＸＹ座標が算出される。
また、この中心の位置データに基づいて、前記ＣＡＤか
ら与えられた各教示点の位置データのＸ軸方向およびＹ
軸方向の誤差が補正される。

【００２５】（６）前記手順（４）で各センサ２３，２
４における遮光が確認されないとき、すなわち挿通孔２
２に挿通部３２が挿通されたにも拘わらず各センサ２
３，２４が挿通部３２を検出しないときには、前記手順
（５）が終了してから、各センサ２３，２４のいずれか
が遮光された状態でハンドＨを上方に移動させ、遮光が
解除されたときの位置データに基づきＺ軸方向の補正を
行う。

【００２６】このように、本実施形態の自動教示システ
ムＡでは、ワークＷと同形・同寸法の教示用治具２０を
クランプ式のハンド１０に把持させるようにし、教示用
治具２０のセンタ位置検出用センサ２３，２４からの検
出信号を伝送する伝送路における接続ターミナルを、レ
ンズ１６ａ，２６ａを有する光送受信モジュールからな
る各端子１６，２６により構成するようにしているの
で、教示用治具２０をハンド１０にクランプさせるだけ
で自動的にセットすることができ、教示用治具２０の着
脱が容易となる。これにより、教示・再教示に要する時
間を短縮することができる。

【００２７】また、センタ位置検出用センサ２３，２４
からの検出信号を増幅するアンプ１８をハンド１０の掌
状部１１に設けるようにしたので、アンプ１８までの信
号伝達経路を短縮して信号劣化を抑制することができる
とともに、アンプ１８からコントローラＮまでの伝送路
１９を配線の自由度が高い金属導線から構成できるの
で、伝送路１９をアームＭ内部を通すなど信号伝達系の
コンパクト化を図ることが容易となる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
教示用治具などのセットに要する時間を短縮できるの
で、教示・再教示に要する時間を短縮することができる
という優れた効果を奏する。これにより、異常発生時に
も短時間の内に再教示することが可能となるので、生産
システムの停止などで発生する損害を最小限に抑えるこ
とができるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る自動教示システムの
概略構成を示す斜視図である。

【図２】ハンドの詳細構成を示す一部断面図であって、
同（ａ）は平面を示し、同（ｂ）は側面を示す。

【図３】ハンドの教示用治具の詳細構成を示す模式図で
ある。

【図４】ターゲットの詳細構成を示す模式図である。

【図５】ハンドに教示用治具を装着した状態を示す模式
図であって、同（ａ）は平面を示し、同（ｂ）は側面を
示す。

【符号の説明】

Ａ 自動教示システム Ｍ アーム Ｎ コントローラ Ｒ ロボット １０ ハンド ２０ 教示用治具 ３０ ターゲット ２３、２４ センタ位置検出用センサ １６、２６ 端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C007 AS01 DS01 ES02 ET08 EU17 EV23 JU08 KS05 KS36 KV11 KX07 LS08 LS14 LS19 MT01 MT06 NS09 NS13 5F031 CA02 CA11 FA01 FA07 GA10 GA14 GA15 GA36 JA05 KA10 KA11 KA20 PA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークをクランプ式により把持する、ハ
   ンドを移動させる際の移動経路を教示する教示システム
   であって、 前記移動経路を教示するために、前記ワークと同形かつ
   同寸法の教示用治具を前記ハンドによりクランプさせる
   ようにして教示用治具がハンドに自動的にセットされる
   ようされてなることを特徴とする自動教示システム。
2. 【請求項２】 教示用治具に、ハンドのセンタ位置をあ
   わせるために教示点に置かれるターゲットを検出するタ
   ーゲット検出手段が設けられるとともに、ターゲット検
   出手段が出力するターゲット検出信号を伝達するための
   伝達経路が、教示用治具を前記ハンドによりクランプさ
   せたときに治具側とハンド側との間で自動的に接続され
   るようされてなることを特徴とする請求項１記載の自動
   教示システム。
3. 【請求項３】 前記伝達経路の治具側端子およびハンド
   側端子が、送光用および受光用のレンズを有するコネク
   タレスのターミナルとされてなることを特徴とする請求
   項２記載の自動教示システム。
4. 【請求項４】 ターゲット検出手段が出力するターゲッ
   ト検出信号を増幅するアンプが、前記ハンドに設けられ
   てなることを特徴とする請求項２または３記載の自動教
   示システム。
5. 【請求項５】 前記ハンドがロボットのアームに装着さ
   れるものとされ、前記アーム内部に前記アンプにより増
   幅されたターゲット検出手段からのターゲット検出信号
   を伝送するための伝送路が設けられてなることを特徴と
   する請求項１ないし請求項４に記載の自動教示システ
   ム。