JP5013281B2 - 移送ロボットおよび移送ロボットの制御方法 - Google Patents
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Description
従来の第1の移送ロボットは、図7に示すようにハンド部材180を紙面と直交する水平方向(X方向:同図中に符号不記入)に移動自在とするハンド部材動作機構108と、このハンド部材動作機構108の全体を移動させるためのリンク機構109とを有している。リンク機構109は、ベース部材190に一端部が連結部193aを介して回転自在に連結された第1のアーム191と、この第1のアーム191の他端部に連結部193bを介して連結された第2のアーム192とを具備しており、かつこの第2のアーム192の他端部には、ハンド部材動作機構108のベース部181が連結部193cを介して回転可能に連結された構造を有している。
しかしながら、従来の第1の移送ロボットでは、できる限り広い領域においてハンド部材移動可能とし、かつハンド部材を水平および垂直方向に直線的に移動できるようにすることが要請される場合が多いが、第1および第2のアーム191,192を回転させることによってワークをY方向 (図7の紙面に直交する方向)およびZ方向に直線的に移動
させ得る範囲が比較的狭くなっていた。
これを解決するために、第2の従来例が発案されている。図8を用いて第2の従来例について説明する。第2の従来例は、ベース部材1と、リンク機構2と、2つのハンド部材230(230A,230B)を有するハンド部材動作機構203とを具備して構成されている。ベース部材201は、一定の高さを有するボックス状に形成されており、たとえばフロアに固定して設けられている。ただし、後述するように、このベース部材201をY方向に移動自在に設けることもできる。りンク機構202は、第1および第2のアーム221,222と、中間アーム223と、第1ないし第4の連結部224a〜224dとを具備して構成されている。第1ないし第4の連結部224a〜224dのそれぞれの軸心C1〜C4は、いずれもX方向に延びている。第1のアーム21の一端部は、第1の連結部224aを介してベース部材1の一側面の上部に連結されており、軸心C1周りに回転自在である。軸心C1から第1のアーム221の他端部先端までの長さLaは、フロアから軸心C1までの高さHaよりも短い寸法とされている。このことにより、第1のアーム221は軸心C1の全周囲にわたって回転自在となっている。中間アーム223は、たとえば第1のアーム221と略同一長さである。この中間アーム223は、その一端部が第3の連結部224cを介して第1のアーム221の他端部に連結されていることにより、第1のアーム221に対して軸心C3周りに相対回転自在である。第2のアーム222は、たとえば第1のアーム221や中間アーム223よりも短くされており、その一端部が第4の連結部224dを介して中間アーム223の他端部に連結されていることにより、中間アーム223に対して軸心C4周りに相対回転自在である。第2のアーム222の他端部は、ハンド部材動作機構203のベース部231に第2の連結部224bを介して連結されている。このため、ハンド部材動作機構203は、第2のアーム222に対して軸心C2周りに相対回転自在となっている。
また、第3の従来例について図9を用いて説明する。第3の従来例は、昇降装置310は、複数のポスト321,322を有するベースユニット312と、ワークを支持するワーク支持ユニット313と、一端がベースユニット312のポスト321,322に連結されかつ他端がワーク支持ユニット313に連結される屈伸型の複数のアームユニット341,342,343,344を有する昇降機構314とを備える。ワーク上昇時に、ワ
ーク支持ユニット313が複数のポスト321,322よりも高い位置に配され、ワーク下降時に、ワーク支持ユニット13の少なくとも一部が複数のポスト321,322の間に配される。
また、保管されるワークも大型化されることで重量が重くなり、これを移送する移送ロボットは剛性を高める必要があるとともに、万が一、昇降機構が故障した際にワークが落下して損傷することを防止する安全策を備えることが要求されてきている。また、年々、基板の生産数は増えるためにスループットを速くすることが、基板が大型化しても要求されている。
さらに、このようなワークを移送するシステムの環境は周囲のクリーン度を保つ設備を必要としており、大型化する移送ロボットについてもフットプリントを小さくすることが要求されている。
しかしながら、従来の第1の移送ロボットは、第1および第2のアームを回転させることによってワークを水平方向および垂直方向に直線的に移動させ得るが、垂直方向に関して、ベース部材と干渉するためにベース部材より下面には物理的に下降することができないために昇降範囲が狭くなっていた。また、ストッカ内のワークの位置ずれを補正する手段がないために補正できない問題が生じていた。このような補正する機構を備えると構造が大きくなったり、複雑になるといった問題が生じることになり、適用が困難となっていた。
また、従来の第2の移送ロボットでは、3リンク構成にすることにより可動範囲を広くすることができるようになったが、リンクを駆動する駆動機構が故障した場合、ワークの落下を防止する機構を備えていないので、高価なワークを損傷する問題が生じしていた。また、水平方向に垂直方向の位置を維持したまま移動することができることにより、ストッカ内のワークの横ずれを補正することはできるかもしれないが、補正するのに必要なセンサを備えていないために補正することができない。その他のローリング方向やヨーインク方向の補正することができないために所定の位置に搬送することができないといった問題が生じていた。
また、従来の第3の移送ロボットでは、4本のリンク機構によりワーク搬送部を支持して昇降することから、何れか1本のリンク機構の駆動機構に故障が生じても、ワークを落下させることなく、安全な位置へワークを移送することができる可能性がある。しかしな
がら、従来の第3の移送ロボットは、リンク機構が外向きに屈曲するために下降位置では大きな設置面を必要とすることになり、フットプリントが小さくならないといった問題が生じていた。また、ワークの取り出し方向に対してピッチング方向に傾かせることができるもののローリング方向、ヨーイング方向や横ずれを補正する機構が備えられていないために所定の位置への位置決めができないといった問題が生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、比較的小さな設置面積に配置でき、上下への昇降範囲が広くできるとともに、安全にワークを移送でき、移送する際に所定の位置へ位置決め可能なように傾き補正が可能な移送ロボットを提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、台座と、前記台座に対して鉛直軸回りに旋回可能なベースと、前記ベースにおいて前記鉛直軸から所定量離れた位置で鉛直方向に立設された脚部支持部材と、前記脚部支持部材の上端側において水平な回転軸で回動自在な第1脚部と、前記第1脚部の先端側において水平な回転軸で回動自在な第2脚部と、前記第2脚部の先端側において水平な回転軸で回動自在なアーム支持ベースと、前記アーム支持ベースに一端が支持され、搬送物を載置するハンド部を他端で支持し、前記ハンド部を前記第1及び第2脚部の水平な回転軸と平行な方向に動作させる水平アーム機構と、を備え、前記ハンド部の前記動作方向から見て、前記第1脚部の先端側が、前記脚部支持部材と重なる位置から前記鉛直軸側にある範囲内で回転し、前記第2脚部の回転とともに前記アーム支持ベースを前記鉛直軸に沿って昇降させ、前記ハンド部が前記ベースの上部において前記脚部支持部材の高さの範囲内にくる位置まで前記アーム支持ベースを下降させること、を特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、台座と、前記台座に対して鉛直軸回りに旋回可能なベースと、前記ベースにおいて前記鉛直軸から所定量離れた位置で鉛直方向に立設された脚部支持部材と、前記脚部支持部材の上端側において水平な回転軸で回動自在な第1脚部と、前記第1脚部の先端側において水平な回転軸で回動自在な第2脚部と、前記第2脚部の先端側において水平な回転軸で回動自在なアーム支持ベースと、前記アーム支持ベースに一端が支持され、搬送物を載置するハンド部を他端で支持し、前記ハンド部を前記第1及び第2脚部の水平な回転軸と平行な方向に動作させる水平アーム機構と、を備える移送ロボットの制御方法であって、前記ハンド部の前記動作方向から見て、前記第1脚部の先端側が、前記脚部支持部材と重なる位置から前記鉛直軸側にある範囲内で回転させ、前記第2脚部の回転とともに前記アーム支持ベースを前記鉛直軸に沿って昇降させ、前記ハンド部が前記ベースの上部において前記脚部支持部材の高さの範囲内にくる位置まで前記アーム支持ベースを下降させること、を特徴とするものである。
また、本発明によると、ハンド移動方向に関して同軸上に第1水平関節を配置し、一方向に伸縮するアームによりハンドを移動させることにより、ストッカからのワークの出し入れが、2つのハンドを用いることにより高速化することができる。すなわちスループットを向上することができる。
また、本発明によると、2組のリンク機構からなる昇降機構に備えられた少なくとも2つの回転関節を備えることにより、水平アーム機構をハンドの移動方向に関してローリング方向および左右方向の何れか一つの方向に移動できることから、移送ロボットとストッカの相対的な位置ずれを移送ロボットの動作により補正できるので、従来あったロボットのように補正機構を必要とせずに済み、装置を複雑化することなく、設置面積が小さいまま補正することが可能となる。
また、本発明によると、2組のリンク機構からなる昇降機構に備えられた少なくとも2つの回転関節を備えるとともに、移送ロボットの旋回軸を利用して、水平アーム機構をハンドの移動方向に関してローリング方向、ヨーング方向および左右方向の搬送物がハンドに載置された際の搬送物の位置ずれを補正することができるので、ストッカ内の搬送物の配置に関わらず、搬送物を所定の位置で搬送先に移送することができる。
本発明の移送ロボットは、図示しないストッカに配置されたワークを取り出し、作業エ
リアへ移送するために、旋回機構17、昇降機構20および水平アーム機構30から構成されている。
本発明が特許文献1から3と異なる部分は、旋回機能を有し、昇降機構がダブルレッグ機構からなりハンド部が昇降機構の間に下降する部分である。
旋回機構17は、台座1に取り付けられたベース2の略中心に旋回軸が配置されるように設置されている。また、ベース2の両端には脚部支持部材3a、3bが設置されている。
また、支持ベース8には、支持部材16を備えた支柱15が取り付けられており、支持部材に備えられた不図示の駆動機構を備えた第1水平関節部9bで第1アーム10bの一端と連結され、第1アーム10bの他端は、第2水平関節部11bで第2アーム12bの一端と連結される。第2アーム12bの他端は、第3水平関節部13bで第1ハンド14bと連結されている。第1アーム10a、10bと第2アーム12a、12bは互いに対向し、対面構造を形成している。また、第1水平関節部9a、9bは、本実施例では同軸上に配置されている。しかしながら、ハンド14a、14bの移動方向に関して互いにオフセットした構成としても第1アーム10a、10bと第2アーム12a、12bのアーム長を変更することで本実施例と同じ動作が可能である。また、第1水平関節部9a、9bは、第3水平関節部13a、13bは、ハンド14a、14bの移動方向に関して同軸上に配置されている。
また、第1水平関節部9a、9bの回転軸は、本実施例では旋回機構17の旋回軸よりも前方にオフセットしており、旋回機構17との干渉しないように配置されている。しかしながら、ハンド14a、14bの移動方向に関して前後にオフセットした構成としても第1アーム10a、10bと第2アーム12a、12bのアーム長を変更することで本実施例と同じ動作が可能である。
図1および図2を用いて最上昇位置へ移動する場合について説明する。第1関節部4aおよび第2関節部6aの不図示のモータ等からなる駆動機構が駆動され、ハンド14aの移動方向正面から見て第1脚部5aは反時計回りに第1関節部4aを中心に旋回し、第2脚部7aは時計回りに第2関節部6aを中心に旋回して水平アーム機構30を最上昇位置に移動させる。
また、図1および図3を用いて最下降位置へ移動する場合について説明する。第1関節部4aおよび第2関節部6aの不図示のモータ等からなる駆動機構が駆動され、ハンド14aの移動方向正面から見て第1脚部5aは時計回りに第1関節部4aを中心に旋回し、第2脚部7aは反時計回りに第2関節部6aを中心に旋回して水平アーム機構30を下降させ、第1脚部5aがベース2面と同じ高さになった場合、さらに第1脚部5aは時計回りに第1関節部4aを中心に旋回して、第1脚部5aの側面が脚部支持部材3aの側面から大きく飛び出さない程度まで旋回させ、第2脚部7aは時計回りに第2関節部6aを中心に旋回して最上昇位置に移動させる。
最下降位置に水平アーム機構30が移動した場合、水平アーム機構30は、昇降機構20の間に配置される。このようにすることで、不図示のストッカの最下位置のワークを支持ベース8に取り付けられたハンド14aにより取り出すことが可能となる。
また、一方の昇降機構20が故障しても他方の昇降機構20で駆動できるので水平アーム機構は落下することなく、安全な最下位置への移動が可能であり、ワークを損傷することがない。
旋回領域は、旋回機構17を中心に脚部支持部材3a、3b側面までの長さが旋回半径となっており、比較的小さな設置面積を可能とする。
ストッカが設置された場合にある傾きθをもって設置された場合は、第1脚部5aを水平維持状態から角度θ時計回りに第1関節部4aを回転させ、第2脚部7aを水平維持状態から角度θ反時計回りに第2関節部6aを回転させる。また、第1脚部5bを水平維持状態から角度θ反時計回りに第1関節部4bを回転させ、第2脚部7bを水平維持状態から角度θ時計回りに第2関節部6bを回転させる。そうすることで、支持ベース8は、水平状態から角度θ傾いた状態に保持され、支持ベース8上に配置された不図示の水平アーム機構が水平状態から角度θ傾いた状態に保持される。
このような傾きを補正する動作としては、たとえば、ワークをストッカから取り出し、移送する動作を移送ロボットに操作者が教示する際にティーチングペンダントによる手動動作で行われ、一旦、教示されればプレーバック動作により同じ軌道で移送ロボットは動作する。
ストッカが設置された場合に横ずれして設置された場合は、第1脚部5aを水平維持状態から角度θ反時計回りに第1関節部4aを回転させ、第2脚部7aを水平維持状態から角度θ時計回りに第2関節部6aを回転させる。また、第1脚部5bを水平維持状態から角度θ時計回りに第1関節部4bを回転させ、第2脚部7bを水平維持状態から角度θ時計回りに第2関節部6bを回転させる。そうすることで、支持ベース8は、水平状態を維持したまま左右に移動することができ、支持ベース8上に配置された不図示の水平アーム機構が水平状態を維持したまま、左右方向に移動できる。
図6のフローチャートを用いて、ヨーイング方向の傾きの補正と横ずれについて説明する。
(1)ロボットハンド上にワークを載置する。
(2)ハンドに備えられた図示しない2つのセンサの相対角度から角度ずれを検出する。(3)ステップ2で検出された角度ずれは、旋回機構の回転角度に変換されて角度補正される。
(4)ロボットハンドに載置したガラス基板を引き込んだ場合に、支持ベースおよび支持部材に搭載した不図示の距離検出センサで横ずれを検出する。
(5)横ずれが生じていれば、各関節の回転角度に横ずれ量を変換することで位置補正する。
(6)角度および位置補正した姿勢を維持したまま、作業領域へ移動する。
以上のステップを行うことにより、ワークをハンドに載置した際のヨーイングずれおよび横ずれを補正することができる。
尚、本発明では、上アームと下アームを有する多関節ロボットについて述べたが、上下いずれか一方のアームからなる多関節ロボットでも良いことは自明である。また、第1から第3水平関節部の回転関節を有する移送ロボットについて述べたが、第3水平関節部が固定された移送ロボットについても同様な作用および効果を有することは当然である。
2 ベース
3a、3b 脚部支持部材
4a、4b 第1関節部
5a、5b 第1脚部
6a、6b 第2関節部
7a、7b 第2脚部
8 支持ベース
9a、9b 第1水平関節部
10a、10b 第1アーム
11a、11b 第2水平関節部
12a、12b 第2アーム
13a、13b 第3水平関節部
14a、14b ハンド
15 支柱
16 支持部材
17 旋回機構
20 昇降機構
30 水平アーム機構
Claims (2)
- 台座と、
前記台座に対して鉛直軸回りに旋回可能なベースと、
前記ベースにおいて前記鉛直軸から所定量離れた位置で鉛直方向に立設された脚部支持部材と、
前記脚部支持部材の上端側において水平な回転軸で回動自在な第1脚部と、
前記第1脚部の先端側において水平な回転軸で回動自在な第2脚部と、
前記第2脚部の先端側において水平な回転軸で回動自在なアーム支持ベースと、
前記アーム支持ベースに一端が支持され、搬送物を載置するハンド部を他端で支持し、前記ハンド部を前記第1及び第2脚部の水平な回転軸と平行な方向に動作させる水平アーム機構と、
を備え、
前記ハンド部の前記動作方向から見て、前記第1脚部の先端側が、前記脚部支持部材と重なる位置から前記鉛直軸側にある範囲内で回転し、前記第2脚部の回転とともに前記アーム支持ベースを前記鉛直軸に沿って昇降させ、前記ハンド部が前記ベースの上部において前記脚部支持部材の高さの範囲内にくる位置まで前記アーム支持ベースを下降させること、
を特徴とする移送ロボット。 - 台座と、
前記台座に対して鉛直軸回りに旋回可能なベースと、
前記ベースにおいて前記鉛直軸から所定量離れた位置で鉛直方向に立設された脚部支持部材と、
前記脚部支持部材の上端側において水平な回転軸で回動自在な第1脚部と、
前記第1脚部の先端側において水平な回転軸で回動自在な第2脚部と、
前記第2脚部の先端側において水平な回転軸で回動自在なアーム支持ベースと、
前記アーム支持ベースに一端が支持され、搬送物を載置するハンド部を他端で支持し、前記ハンド部を前記第1及び第2脚部の水平な回転軸と平行な方向に動作させる水平アーム機構と、
を備える移送ロボットの制御方法であって、
前記ハンド部の前記動作方向から見て、前記第1脚部の先端側が、前記脚部支持部材と重なる位置から前記鉛直軸側にある範囲内で回転させ、前記第2脚部の回転とともに前記アーム支持ベースを前記鉛直軸に沿って昇降させ、前記ハンド部が前記ベースの上部において前記脚部支持部材の高さの範囲内にくる位置まで前記アーム支持ベースを下降させること
、
を特徴とする移送ロボットの制御方法。
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JP2007237500 | 2007-09-13 | ||
JP2007299120 | 2007-11-19 | ||
JP2007299120 | 2007-11-19 | ||
JP2010038928A JP5013281B2 (ja) | 2007-09-13 | 2010-02-24 | 移送ロボットおよび移送ロボットの制御方法 |
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