| 【発明の名称】 |
ワーク搬送ロボットの教示装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】野村 真
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| 【要約】 |
【課題】ワーク搬送ロボットの教示を容易かつ短時間に行うことができる。
【解決手段】ワーク搬送ロボットＲはｘ軸（走行軸）上にロボット本体を走行移動させ、旋回軸３、第１軸４、第２軸５を回転させることによりハンドＨを旋回軸３に対して伸縮動作させることができる。ハンドＨ上にはガラス基板等のワークＷが載置され、走行動作と伸縮動作とを組み合わせ制御することによってワークＷをカセット２０から他のカセットに搬送する。このワーク搬送ロボットＲに対する教示を行う場合、まずハンドＨの位置Ｐと方向のみを初期教示し、正規姿勢指示ボタンの押下によって各軸を駆動制御して正規姿勢に移動させる。これにより、初期教示状態における旋回軸３の中心ｘ１はｘ２に移動し、Ｐ点と旋回軸３の中心との距離はｒ１からｒ２となり、ハンドＨの位置と方向とを維持したまま、ワーク搬送ロボットＲのアクセス方向がハンドＨの初期教示の方向に一致した正規姿勢に自動的に教示される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも走行軸、旋回軸およびハンド手首軸を有してハンドの位置制御を行い、該ハンド上に載置されるワークの搬送制御を行うワーク搬送ロボットの教示装置において、初期教示された前記ハンドの位置および方向を含めた前記ワーク搬送ロボットの初期姿勢を検出する検出手段と、前記ハンドの位置および方向を維持した前記ワーク搬送ロボットの正規姿勢位置を演算する演算手段と、前記正規姿勢位置をもとに少なくとも前記走行軸、旋回軸およびハンド手首軸を駆動させて前記ワーク搬送ロボットを正規姿勢に移動させる駆動制御手段と、前記駆動制御手段による駆動開始を指示する駆動指示手段とを具備したことを特徴とするワーク搬送ロボットの教示装置。
【請求項２】 前記ワーク搬送ロボットは、クリーンルーム内で教示され、該クリーンルーム内で前記ワークを搬送制御することを特徴とする請求項１に記載のワーク搬送ロボットの教示装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワーク搬送ロボットの教示装置に関し、特に冗長自由度をもつワーク搬送ロボットを正規姿勢に迅速に教示することができるワーク搬送ロボットの教示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ガラス基板やウェハ等のワークをクリーンルーム内でワーク搬送ロボットを用いて所定のカセットから取り出し、他のカセット等に収納させるワーク搬送システムがある。このワーク搬送ロボットは教示処理によって指示された所定の搬送制御を行う。
【０００３】例えば、図５（ａ）は、ワーク搬送ロボットＲ１によってカセット５０に格納されたワークＷ１を取り出す状態を示しており、ワークＷ１は、ハンドＨ２上に載置され、旋回軸４３を左回転、第１軸４４を右回転、第２軸４５を左回転させてハンドＨを旋回軸方向に縮めることによってカセット５０から取り出される。この際、ハンドＨ２は、旋回軸４３と第２軸４５とを結ぶ直線上を移動する。その後、ハンドＨ２上に載置されたワークＷ１がカセット５０の外に移動した段階でロボット本体４１を走行軸４８上で移動させて他のカセットの前面まで移動させ、ハンドＨ２を伸長させることによって他のカセット内に収納する。この場合におけるハンドＨ２のカセット５０に対する方向づけは、旋回角４３を回転させることによって行われる。
【０００４】ここで、ワーク搬送ロボットＲ１に教示する際、図５（ｂ）に示すようにカセット５０におけるワークＷ１の取り出し方向が旋回軸４３の中心から外れた方向にある場合、ハンドＨ２は第２軸４５と旋回軸４３の中心とを結ぶ線上を移動する軌跡を描くため、ハンドＨ２は、カセット５０の内壁に当接し、ハンドＨ２上のワークＷ１に位置ずれが生じ、最悪の場合、ワークＷ１が破損してしまう。このため、ワーク搬送ロボットＲ１に対する教示は、図５（ａ）に示すように、カセット５０におけるワークＷ１の取り出し方向が第２軸４５と旋回軸４３の中心とを結ぶ直線上にある正規姿勢として教示しなければならない。
【０００５】特に、カセット５０とワークＷ１との間の間隙ｄは数ミリ程度の余裕しかなく、ワーク搬送ロボットＲ１に対する教示には非常に高い精度が要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したようにワーク搬送ロボットを用いてワークの搬送制御を行う場合、まず教示を行わなければならないが、カセットの取り出し、あるいは収納方向（以下、「アクセス方向」という。）とハンドの伸縮方向とを一致させる教示は、図５に示すような冗長自由度をもったワーク搬送ロボットに対して行う場合、多大な労力と時間がかかるという問題点があった。
【０００７】なぜなら、教示者は、図５においてハンドＨ２をカセット５０近傍の所定位置に設定してこの所定位置を維持させることと、ワーク搬送ロボットＲ１自体が正規姿勢にあることとの両方を確認し、調整する必要があり、各軸の微動調整の繰り返しとなるからである。端的に言えば、教示者は、やや遠方にある所定位置に設定したハンドＨ２の位置が変化しないように気を付けながら、手前にあるロボット本体４１を走行軸上で移動し、旋回軸４３等の軸を回転させて正規姿勢を取る調整をしなければならないからである。
【０００８】しかも、最終的なハンドＨ２の位置を維持したワーク搬送ロボットＲ１の正規姿勢を得るまでの教示時間が長くなり、例えばロボット本体４１を走行軸４８上で繰り返し駆動させることになるため、ギヤやボールスクリュー等の発塵量を増大させ、クリーンルーム内のクリーン度を低下させるという問題点があった。
【０００９】そこで、本発明はかかる問題点を除去し、ワーク搬送ロボットの教示を容易かつ短時間に行うことができるワーク搬送ロボットの教示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段および効果】第１の発明は、少なくとも走行軸、旋回軸およびハンド手首軸を有してハンドの位置制御を行い、該ハンド上に載置されるワークの搬送制御を行うワーク搬送ロボットの教示装置において、初期教示された前記ハンドの位置および方向を含めた前記ワーク搬送ロボットの初期姿勢を検出する検出手段と、前記ハンドの位置および方向を維持した前記ワーク搬送ロボットの正規姿勢位置を演算する演算手段と、前記正規姿勢位置をもとに少なくとも前記走行軸、旋回軸およびハンド手首軸を駆動させて前記ワーク搬送ロボットを正規姿勢に移動させる駆動制御手段と、前記駆動制御手段による駆動開始を指示する駆動指示手段とを具備したことを特徴とする。
【００１１】第１の発明では、初期教示されたハンドの位置および方向を維持したワーク搬送ロボットの正規姿勢を自動的にとることができるので、教示処理が容易となり、また教示処理にかかる時間が短縮するという効果を有する。
【００１２】第２の発明は、第１の発明において、前記ワーク搬送ロボットは、クリーンルーム内で教示され、該クリーンルーム内で前記ワークを搬送制御することを特徴とする。
【００１３】第２の発明では、第１の発明によってワーク搬送ロボットの教示処理時の駆動回数、時間が少なくなるので、結果的にクリーンルーム内におけるゴミ等の発生が少なくなり、クリーン度を維持することができるという効果を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】図１は、本発明の実施の形態であるワーク搬送ロボットの教示装置による教示処理を説明する説明図である。図１において、ワーク搬送ロボットＲは、クリーンルーム内に配置され、ハンドＨ上にカセット２０内のワークＷを載置して取り出し、他のカセットに搬送し、あるいは他のカセットから搬送されたワークＷをカセット２０内に収納する。ワークＷは、長方形薄型平板のガラス基板である。
【００１６】ワーク搬送ロボットＲは、図２に示すように、ロボット本体１内のモータＭ２によって回転駆動される旋回軸３に第１アーム６の基部が結合し、旋回軸３の回転に従って第１アーム６は旋回する。第１アーム６の先端にはモータＭ３が設置され、このモータＭ３によって回転駆動される第１軸４に第２アーム７の基部が結合し、第１軸４の回転に従って第２アームは回転する。さらに、第２アームの先端にはモータＭ４が設置され、このモータＭ４によって回転駆動される第２軸５にハンドＨの基部が結合し、第２軸５の回転に従ってハンドＨが回転する。また、ロボット本体１は、モータＭ１の駆動によって走行軸８上を移動することができる。これら旋回軸３、第１軸４、第２軸５の回転、および走行軸８上の移動は、ロボットコントローラ１０の制御のもとに行われる。また、ロボットコントローラ１０の制御は、ティーチングボックス１５を用いて予め設定された教示処理の内容に従って行われる。
【００１７】図１において、ハンドＨは、上述したロボットコントローラ１０の制御のもと、各軸の回転、走行軸上の移動を制御することによって任意の軌跡を描くことができる。但し、制御処理上の簡略化のため、ハンドＨは、第２軸５と旋回軸３とを結ぶ直線上の軌跡を描くという制限がある。これは、ハンドＨの伸縮動作は、旋回軸３、第１軸４、第２軸５を所定の比率で回転させることによって実現できるからである。例えば、ハンドＨを伸長させる場合、旋回軸３をα度右回転させ、第１軸４を２α度左回転させ、第２軸５をα度右回転させるという簡単な制御によって実現できる。
【００１８】ここで、図１に示すように、カセット２０におけるワークＷの取り出し方向が必ずしも走行軸８（ｘ軸）に垂直とならないで配置される場合ある。このような場合、教示者がハンドＨをカセット２０のワークＷの取り出し位置に教示しても、通常、カセット２０におけるワークＷの取り出し方向とハンドＨのアクセス方向（伸縮動作方向）とを一度で一致させることは困難である。なお、図１では、カセット２０におけるワークの取り出し方向と走行軸８とを垂直にしないで示したが、垂直である場合にも、カセットの設置誤差等の要因により、カセット２０におけるワークＷの取り出し方向とハンドＨのアクセス方向とを一致させることは困難である。
【００１９】そこで、本発明の実施の形態では、教示者がハンドＨの向きと位置とを初期教示として教示すると、このハンドＨの向きと位置とを維持したまま、カセット２０におけるワークの取り出し方向とハンドＨのアクセス方向とが一致した正規姿勢に自動的に移動させるようにする。
【００２０】図１において、初期教示の状態でワーク搬送ロボットＲは正規姿勢の状態ではなく、旋回軸３は走行軸（ｘ軸）上の座標ｘ１に位置している。また、初期教示の状態で、ハンドＨの向きは正規姿勢のアクセス方向を向いており、ハンドＨを結合する第２軸５の位置はｘｙ座標上、点Ｐ（ｘｈ，ｙｈ）にある。従って、旋回軸３の位置をｘ軸上、ｘ２に移動し、これに対応して旋回軸３を左回転して第１アーム６を第１アーム６’の位置にし、第１軸４を左回線して第２アーム７を第２アーム７’の位置にし、第２軸５を右回転してハンドＨを維持するようにすればよい。この関係をｘｙ座標を用いて説明する。
【００２１】初期教示の状態で、点Ｐと旋回軸３の中心とを結ぶ直線と、ｘ軸とのなす角度はθｂであり、ハンドＨの向きは正規姿勢におけるハンドＨのアクセス方向と一致し、ｘ軸とのなす角度は（θａ＋θｂ）である。
【００２２】ここで、点Ｐ（ｘｈ，ｙｈ）の座標は、点Ｐ（ｘｈ，ｙｈ）と点（ｘ１，０）との距離をｒ１とし、点Ｐ（ｘｈ，ｙｈ）と点（ｘ２，０）との距離をｒ２とすると、Ｐ（ｘｈ，ｙｈ）＝（ｘ１＋ｒ１cosθａ，ｒ１sinθａ）＝（ｘ２＋ｒ２cos（θａ＋θｂ），ｒ２sin（θａ＋θｂ））
となる。従って、各ｘ成分およびｙ成分が等しいので、 ｘ１＋ｒ１cosθａ＝ｘ２＋ｒ２cos（θａ＋θｂ） （１）
ｒ１sinθａ＝ｒ２sin（θａ＋θｂ） （２）
が成立する。この（１）式および（２）式の連立方程式を解くと、ｒ２＝ｒ１sinθａ／sin（θａ＋θｂ）
ｘ２＝ｘ１＋ｒ１cosθａ−ｒ１sinθａ／tan（θａ＋θｂ）
を得る。
【００２３】従って、初期教示の状態における距離ｒ１を距離ｒ２にし、旋回軸３の位置ｘ１を位置ｘ２に移動させる各軸の制御を行うことによって、ハンドＨを初期教示の方向および位置に維持したまま、ワーク搬送ロボットＲを正規姿勢にすることができる。
【００２４】このため、ロボットコントローラ１０は図２に示すように、初期教示位置検出部１１が初期教示の状態における旋回軸３，第１軸４，第２軸５，および走行軸８の位置を検出し、座標値算出部１２は、検出した値から各軸のｘｙ座標上の位置を算出する。正規姿勢位置算出部１３は、座標値算出部１２が算出した値をもとに上述したｒ２とｘ２とを求め、正規姿勢時における各軸の値を算出する。そして、モータ駆動制御部１４は、正規姿勢位置算出部１３が算出した値に従って各軸を駆動制御し、ワーク搬送ロボットＲを正規姿勢に移動させる。
【００２５】次に、図３に示すフローチャートを参照して、ロボットコントローラ１０による教示処理手順について説明する。
【００２６】図３において、まず教示者によって初期教示、すなわちハンドＨの位置（Ｐ点）および方向（アクセス方向、すなわちカセット２０の側壁に平行な方向）が教示される（ステップＳ１）と、初期教示位置検出部１１は、各軸、すなわち旋回軸３、第１軸４、第２軸５、および走行軸８の現在位置の値を取得する（ステップＳ２）。その後、座標値算出部１２は、この取得された値をもとに、初期教示の状態における第２軸５の座標値、ｘ１，ｒ１，θａ，θｂを算出する（ステップＳ３）。そして、正規姿勢位置算出部１３は、上述した（１）式および（２）式の連立方程式の解である正規姿勢の状態における第２軸５の座標値、ｘ２，ｒ２，θａ，θｂを算出し（ステップＳ４）、さらに正規姿勢の状態における各軸の駆動量（移動量）を算出する（ステップＳ５）。その後、ティーチングボックス１５の正規姿勢指示ボタン１４が教示者によって押下されることによる正規姿勢への移動指示があったか否かを判断し（ステップＳ６）、正規姿勢への移動指示がない場合はステップＳ１に移行して上述した処理を繰り返し、正規姿勢への移動指示があった場合、モータ駆動制御部１４は、ステップＳ５で算出された駆動量をもとに各モータＭ１〜Ｍ４を駆動制御して各軸を駆動させ、ワーク搬送ロボットＲを正規姿勢に移動させる（Ｓ７）制御を行って本処理を終了する。
【００２７】このようにして上述した実施の形態では、ハンドＨに対する所望の位置と方向とを初期教示するのみでワーク搬送ロボットＲに対する正規姿勢位置を自動的に教示することができ、教示処理を容易かつ短時間に行うことができる。
【００２８】また、ワーク搬送ロボットＲに対する教示が短時間で済むため、各軸の微動動作の繰り返しが低減され、各軸の動作繰り返しに伴うゴミ等の発生が少なくなり、特にクリーンルーム内で動作するワーク搬送ロボットＲに教示する場合、クリーンルーム内のクリーン度を劣化させることがない。
【００２９】次に、図４を参照して、冗長自由度をもった他のワーク搬送ロボットＲＲに上述した教示装置を適用した場合について説明する。
【００３０】図４に示すワーク搬送ロボットＲＲは、旋回軸３に対応する旋回軸３２と、この旋回軸３２の中心に対して垂直に移動するスライド軸３１と、このスライド軸３１の先端で軸３３で結合されるハンドＨ１を有する。また、旋回軸３２は、ワーク搬送ロボットＲのロボット本体１と同様なロボット本体上に設置されるとともに、このロボット本体には走行軸８と同様な走行軸が取り付けられ、ｘ軸上を移動することができる。
【００３１】ワーク搬送ロボットＲＲは、旋回軸３２を左右に回転させることによってスライド軸３１を旋回することができ、スライド軸３１をスライドさせることによってハンドＨ１を旋回軸３２に対して前後に伸縮動作を行うことができる。また、ハンドＨ１は、軸３３を中心に左右に回転することができる。
【００３２】従って、ワーク搬送ロボットＲＲの教示は、初期教示時のハンドＨ１の位置Ｐ点とｘ軸上のｘ１との距離をｒ１、およびｘ軸とｘ１−Ｐ線との角度をθａとし、正規姿勢時の位置Ｐ点とｘ軸上のｘ２との距離をｒ２、およびｘ軸とｘ２−Ｐ線との角度をθａ＋θｂとすることによって、ワーク搬送ロボットＲに対する教示と同様にして行うことができる。この初期教示姿勢から正規姿勢への移動は、スライド軸３１をｒ１からｒ２にスライドさせ、旋回軸３２をθａからθａ＋θｂに回転させ、走行軸をｘ１からｘ２に移動させ、軸３３をθｂ分右回転させる制御を行うことによって達成することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２３６
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
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| 【出願日】 |
平成１０年７月１３日（１９９８．７．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１０５４
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 高久
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４９６９（Ｐ２０００−２４９６９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１月２５日（２０００．１．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１９７３６６ |
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