JP2002264054A - 基板搬送ロボット制御方法 - Google Patents

基板搬送ロボット制御方法

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JP2002264054A
JP2002264054A JP2001071697A JP2001071697A JP2002264054A JP 2002264054 A JP2002264054 A JP 2002264054A JP 2001071697 A JP2001071697 A JP 2001071697A JP 2001071697 A JP2001071697 A JP 2001071697A JP 2002264054 A JP2002264054 A JP 2002264054A
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Japan
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time
speed
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acceleration
control
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Kazunori Suzuki
千典 鈴木
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板搬送ロボットの制御パラメータの設定を
専門的知識が無くとも容易に設定変更することができる
基板搬送ロボット制御方法を提供する。 【解決手段】 本発明の基板搬送ロボット制御方法にお
いて、目的位置までの距離は駆動系のパルス量に対応
し、動作時間Tを底辺とし、目標の最高速度Spを頂点
とする二等辺三角形の面積として考えることが可能であ
り、また、目標の最高速度が許容限界速度を超えている
場合には、目標の最高速度を許容限界速度として加減速
時間の間に等速度移動時間を設定した台形の面積として
考えることができる。これらのことにより、どちらの場
合にも、与えられた搬送時間内で制御対象を制御するた
めの加減速度の大きさおよびそれを加える時間、許容限
界速度で等速移動をさせる時間などのパラメータを簡単
に求めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は基板搬送ロボット制
御方法に関し、特に、現在位置から目的位置までの搬送
するための動作時間が指定されると、現在位置を離れる
ときには所定値の加速を、目的位置に到達するときには
前記所定値と同じ減速を制御対象に加え、許容限界速度
内で制御対象を搬送制御する基板搬送ロボット制御方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の基板搬送ロボット(典型的なの
は、枚葉式LCD用基板搬送ロボット)のロボット制御
装置は、サーボモータを駆動して制御対象を目的位置ま
で移動するためのパルス数(距離)を予め記憶するとと
もに、制御対象に対する加速時間/減速時間、もしくは
加速度、および、目標速度を制御パラメータとして記憶
させておく必要がある。ロボット制御装置は、設定され
た制御パラメータに従い、例えば、図6に示されるよう
に制御を行う。すなわち、先ず、制御対象が目標の最高
速度Spになるように、設定された加速度(もしくは、
加速時間Ta)で加速し、目標の最高速度Spに到達し
た後は、等速度移動をさせ、その後、設定した加速度
(もしくは、減速時間Tb)で減速して停止させる。
【0003】上述の場合、サーボモータの動作は、制御
パラメータ(加減速時間や目標速度)により決定される
こととなり、制御対象を搬送するための動作時間Tは、
制御パラメータより計算して求めるか、実際に動作させ
てその動作時間を測定する必要がある。このような従来
の枚葉式LCD用基板搬送ロボットをタクト制御しよう
とすると、最も重要な要素は動作時間であるので、先
ず、動作時間を決定してから各制御パラメータを机上に
て算出し、枚葉式LCD用基板搬送ロボットのロボット
制御装置に記憶させている。この場合、ガラス基板を搬
送する際の基板ずれを防止するために、目標動作時間内
で加速度が最小となる速度制御を行うことが理想的であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のような理想的な
速度制御を行うための制御パラメータを決定するために
は、複雑な計算が必要となり、制御対象物の移動距離や
目標動作時間に変更が生じた場合には、新しい制御パラ
メータを設定しなければならないが、これらの変更のた
めには多大の時間を要するという問題がある。また、制
御対象となる動作軸や移動距離によって適合している制
御パラメータは同じではなく、目的動作毎に制御パラメ
ータを設定するか、もしくは全ての動作において使用可
能な制御パラメータを用いる必要がある。さらに、制御
パラメータの決定には専門的な知識が必要とされ、一般
ユーザには理解が容易でなく制御パラメータの変更は困
難である。
【0005】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されてものであって、基板搬送ロボット(例えば、枚葉
式LCD用基板搬送ロボット)の制御対象に対する制御
パラメータの設定を専門的知識が無くとも容易に設定あ
るいは変更することができる基板搬送ロボット制御方法
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明は、現在位置から目的位置まで搬送する
ための時間が指定されると、現在位置を離れるときには
所定値の加速を、目的位置に到達するときには前記所定
値と同じ減速を制御対象に加え、許容限界速度内で制御
対象を搬送制御する基板搬送ロボット制御方法であっ
て、現在位置から中間点まで加速し、中間点から目的位
置まで減速したとすると、中間点の最高速度が許容限界
速度を超えない場合には、その加減速に従って制御対象
を搬送制御し、前記中間点における最高速度が許容限界
速度を超える場合には、加速と減速との中間において制
御対象に許容限界速度の等速度移動を行わせることによ
り指定された搬送時間で制御対象を搬送制御する。
【0007】このような構成によれば、中間点における
最高速度が許容限界速度を超えない場合には、その加減
速に従って制御対象を搬送制御し、前記中間点における
最高速度が許容限界を超える場合には、加速と減速との
中間において制御対象に許容限界速度の等速度移動を行
わせることにより、与えられた搬送時間において、加速
および減速を行う時間、さらには、等速度移動を行わせ
る時間、並びに、加速および減速の所定値を容易に算出
できる。
【0008】そして、本発明の実施の形態では、目的位
置までの距離は駆動系のパルス量に対応し、与えられた
搬送時間である動作時間Tを底辺とし、目標の最高速度
Spを頂点とする二等辺三角形の面積として考えること
が可能であり、また、目標の最高速度Spが許容限界速
度Spmaxを超えている場合には、目標の最高速度S
pを許容限界速度Spmaxに置き換え、上記の二等辺
三角形と同じ面積を有する台形を形成するように加減速
時間および等速移動時間を決定することにより、どちら
の場合にも、与えられた搬送時間T内における加減速度
および等速移動に関する制御パラメータを簡単に求める
ことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の基板
搬送ロボット制御方法が適用される枚葉式LCD用基板
搬送ロボットの構造を示す斜視図、図2は、図1の枚葉
式LCD用基板搬送ロボットのロボット制御装置を示す
ブロック図、図3は、本発明の基板搬送ロボット制御方
法を説明するためのタイムチャート、図4は、本発明の
基板搬送ロボット制御方法を説明するためのフローチャ
ートである。図1の枚葉式LCD用基板搬送ロボット1
00は、ガラス基板10を保持し、移動するための2つ
のアーム11,12を有し、アーム11,12には複数
のパッド15が装着され、図2に示されるロボット制御
装置20によって制御されている。
【0010】図1の枚葉式LCD用基板搬送ロボット1
00において、ガラス基板10を移動するための駆動方
向は、アーム11,12を前進または後退させる水平直
線方向であるR軸方向と、アーム11,12を同時に水
平に旋回させるθ軸方向と、上下方向に移動させるZ軸
方向とである。アーム11,12の上面に装着されてい
る複数のパッド15は、ガラス基板10がアーム11,
12に搭載され移動されたときに、アーム11,12の
上面で滑って搭載位置から移動しないように摩擦力で保
持するためのものである。したがって、ガラス基板10
を搭載したアーム11,12に、パッド15の摩擦力を
超えるような加速度を与える急激な動作をさせると、ガ
ラス基板10に位置ずれを発生させるので、図2に示さ
れるロボット制御装置20は、基板搬送ロボット100
の各部を適切に制御しなければならない。
【0011】図2に示される基板搬送ロボット100の
ロボット制御装置20は、位置制御コントローラ21
と、サーボモータドライバ22と、サーボモータ23
と、エンコーダ24とを有し、基板搬送ロボットの動作
軸25を適切に駆動し、上記のアーム11,12に対す
るR軸方向、θ軸方向、Z軸方向の移動に関する制御を
行う。この場合、位置制御コントローラ21は、制御対
象に関して、原点をゼロとし、移動させるべき目的位置
が指示されると、そこまでの相対距離を、パルス数を単
位とする位置指令値で指示する。したがって、位置制御
コントローラ21は、現在位置と目的位置とから、制御
対象を目的位置まで移動させるためのパルス数を算出す
ることとなる。
【0012】位置制御コントローラ21は、サーボモー
タドライバ22に目的位置までの速度指令Vcを、パル
ス量(他の例としては、電圧)を利用してサーボモータ
ドライバ22に送り、サーボモータ23を駆動するとと
もに、エンコーダ24からのフィードバックパルスPb
を参照することにより、動作軸25に連結された制御対
象の速度や位置が指示通りになるように制御を行う。位
置制御コントローラ21には、上述の制御を行うために
制御パラメータとして制御対象を移動させるための動作
時間がさらに与えられる。位置制御コントローラ21
は、上述したように、制御対象を目的位置まで移動させ
るためのパルス数と、動作時間とが与えられると、図3
に示されるような三角制御に従って、加速度および減速
度およびそれらを適用する時間を算出し、算出した結果
に基づき制御を実行する。算出は容易であるが、これら
について説明すると、例えば、図3において、加速度
は、二等辺三角形の一方の斜辺の正の傾き(一定)であ
り、減速度は、二等辺三角形の他方の斜辺の負の傾き
(一定)であり、最高速度は頂点で示される。加減速時
間は、二等辺三角形の頂点から底辺に垂線を下ろしたと
きの片側のそれぞれに相当する。また、図3の場合にお
いて、最高速度が許容限界値を超えたときには、図4の
ような台形制御を行う。
【0013】上述の制御動作について、図5を参照して
説明する。動作時間Tが与えられると、動作時間Tの半
分である加速する時間と減速する時間とである時間T/
2(Ta=Tb)が算出される(ステップS11)。し
たがって、開始から時間T/2を境に等加速および等減
速した場合、時間T/2の前後にある斜線の2つの三角
形の面積は、それぞれ等加速および等減速のために必要
なパルス量(移動量)を示している。現在位置データと
目的位置データとから、現在位置から目的位置までのパ
ルス量P(上述の2つの三角形の和)が算出される(ス
テップS12)。したがって、目標の最高速度Spに関
し、Sp×T=P×2であり、Sp=P/(T/2)が
求められる(ステップS13)。
【0014】次に、求められた最高速度Spが限界値
(Spmax)以内である(Sp≦Spmax)か否か
を判断する(ステップS14)。もしも、最高速度Sp
が限界値Spmax以内であれば、先に算出した加速時
間(Ta)および減速時間(Tb)を位置制御コントロ
ーラ21にセットする(ステップS16)。もしも、最
高速度Spが限界値Spmax以内でなければ、目標の
最高速度にSpに限界値Spmaxを設定し、したがっ
て、パルス量は変わらないので動作時間Tの内訳を加速
時間Taと、等速移動時間Tcと、減速時間Tbとに分
割し、それに基づいて加減速時間および等速移動時間を
再算出し(ステップS15)、ステップS16に移行す
る。ステップS16のセット完了後、与えられた動作時
間T(図4の場合、図6と異なり、動作時間Tは、固
定)に従って、算出した各制御パラメータに従い制御を
実行する。このように、搬送時間Tが与えられれば、制
御パラメータを二等辺三角形および台形の特徴から容易
に算出することができ、パラメータの変更が必要な場合
でも容易に対応することができる。
【0015】上記の制御方法を図3および図4を参照し
て、制御に必要な計算についてさらに具体的に説明す
る。すなわち、(イ)実施の形態を示す図3において、
Sp≦Spmaxであれば、 Ta=Tb=T/2・・・(11) T×Sp=2×P(Pはパルス数)・・・(12) Sp=2P/T・・・(13) Sp=α×T(α=等加減速値)・・・(14) (14)に(13)を代入して、 α=Sp/T=2P/T2・・・(15) このように、(11)および(15)から、Ta,T
b,αが搬送時間T(Pは定数)が与えられるだけで容
易に決定される。(ロ)図3においてSp>Spmax
であれば、図4のように制御は変更され、 T=(Ta+Tb)+Tc=2Ta+Tc・・・(21) {(Ta+Tb)/2}×Spmax+Tc×Spmax=P・・・(22) (Ta+Tc)×Spmax=P・・・(23) (21)−(23)から、 Ta(=Tb)=T−(P/Spmax)・・・(24) Tc=T−2Ta・・・(25) β=Spmax/Ta(β=等加減速値)・・・(26) このように、(24),(25),(26)から、T
a,Tb,Tc,βが搬送時間T(P,Spmaxは定
数)が与えられるだけで容易に決定される。
【0016】
【発明の効果】本発明の基板搬送ロボット制御方法は、
以上説明したように構成されていることにより、一定の
加速および減速を制御対象に加えるので、目標の最高速
度が許容限界速度を超えない場合には、目的位置までの
距離は、搬送時間である動作時間を底辺とし、目標の最
高速度を頂点とする二等辺三角形の面積として考えるこ
とができる。また、目標の最高速度が許容限界速度を超
えている場合には、目標の最高速度を許容限界速度とし
て加減速時間の間に許容限界速度による等速度移動時間
を設定した台形の面積として考えることができる。これ
らのことにより、どちらの場合にも、与えられた動作時
間内で制御対象を制御するための加減速度の大きさおよ
びそれを加える時間、許容限界速度で等速移動をさせる
時間などのパラメータを簡単に求めることができる。し
たがって、基板搬送ロボットの制御パラメータの設定変
更を専門的知識が無くとも容易に実行することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基板搬送ロボット制御方法が適用され
る枚葉式LCD用基板搬送ロボットの構造を示す斜視図
である。
【図2】図1の枚葉式LCD用基板搬送ロボットのロボ
ット制御装置を示すブロック図である。
【図3】本発明の基板搬送ロボット制御方法を説明する
ためのタイムチャートである。
【図4】本発明の基板搬送ロボット制御方法を説明する
ためのタイムチャートである。
【図5】本発明の基板搬送ロボット制御方法を説明する
ためのフローチャートである。
【図6】従来の基板搬送ロボット制御方法を説明するた
めのタイムチャートである。
【符号の説明】
10 ガラス基板 11,12 ロボットアーム 15 パッド 20 ロボット制御装置 21 位置制御コントローラ 22 サーボモータドライバ 23 サーボモータ 24 エンコーダ 25 基板搬送ロボットの動作軸 100 枚葉式LCD用基板搬送ロボット T 動作時間 Ta 加速時間 Tb 減速時間 P 目的位置までの必要パルス量(移動距離) Sp 目標の最高速度 Spmax 最高速度の限界値
フロントページの続き Fターム(参考) 3C007 AS24 BS06 ES17 LU03 LU04 NS09 NS13 5F031 CA05 FA02 FA07 GA06 GA07 GA44 GA47 GA49 GA50 JA01 JA32 JA51 LA07 PA02 5H303 AA05 AA10 BB03 BB14 CC10 DD01 DD26 EE10 FF09 GG06 GG11 HH05 JJ01 JJ04 KK08 KK22 LL03

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 現在位置から目的位置まで搬送するため
    の動作時間が指定されると、現在位置を離れるときには
    所定値の加速を、目的位置に到達するときには前記所定
    値と同じ減速を制御対象に加え、許容限界速度内で制御
    対象を搬送制御する基板搬送ロボット制御方法であっ
    て、 現在位置から中間点まで加速し、中間点から目的位置ま
    で減速したとすると、中間点の最高速度が許容限界速度
    を超えない場合には、その加減速に従って制御対象を搬
    送制御し、 前記中間点における最高速度が許容限界速度を超える場
    合には、加速と減速との中間において制御対象に許容限
    界速度の等速度移動を行わせることにより指定された搬
    送時間で制御対象を搬送制御することを特徴とする基板
    搬送ロボット制御方法。
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