JP2008073803A - 制振制御機能を持ったロボットハンド - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットハンドの撓み及び振動を大幅に低減し、ガラス基板が更に大型化しても、高い基板収納効率、及び安定した搬送性を確保する制振制御機能を持ったロボットハンドを提供する。
【解決手段】ロボットハンド３の上下面に一対の圧電素子アクチュエーター４が、長さ方向に等間隔に複数対設けられ、ロボットハンドの撓み変位量又は／及び振動を圧電素子アクチュエーターの出力電圧変化として検出するモニタリング手段、検出した出力電圧変化と逆位相の電圧を圧電素子アクチュエーターへ印可するフィードバック手段を具備すること。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス基板搬送ロボットのロボットハンドに関するものであり、特に、ガラス基板が更に大型化しても、高い基板収納効率、及び安定した搬送性を確保することのできる制振制御機能を持ったロボットハンドに関する。

ガラス基板を多様な加工装置へ移動させて複数の加工工程を連続して行う液晶パネルの製造工程においては、ガラス基板の移動手段としてガラス基板搬送ロボットが多用されている。液晶パネルの製造工程で用いられるガラス基板搬送ロボットは、例えば、上下移動軸に旋回軸、及び水平アームを取り付けた構造となっている。

液晶パネルの製造工程では、上記構造のガラス基板搬送ロボットは走行装置に搭載され、カセットと加工装置との間を移動できるようになっている。ガラス基板搬送ロボットの前側には、未加工ガラス基板を収納するカセット及び加工済ガラス基板を収納するカセットが配置されており、後側には、加工装置が配置されている。
加工済ガラス基板を取り出してから、加工を施す未加工ガラス基板を加工装置にセットするまでの時間は、加工装置は加工作業ができない時間である。この時間を短縮するために、フォーク状のハンド（ロボットハンド）は上下２段の構成となっている。

ガラス基板搬送ロボットは、ガラス基板の大型化に伴い大型化の一途を辿っている。ロボット本体については、自動車分野で培った大型ロボットの技術を基に、更なる大型化への追従は可能である。
しかし、ガラス基板を載置するフォーク状のハンド（ロボットハンド）については、ロボットハンドの撓み及び振動を十分に抑制することができず、更なる大型化への対応は困難な状況である。

ロボットの動作速度は、製造ラインの生産タクトに直結するものであり、ガラス基板の大型化に伴う高速搬送においてもロボットハンドの撓み及び振動を少なく保持することが求められている。
すなわち、ガラス基板の大型化しても、高い基板収納効率（時間当たりのガラス基板の取り出し／収納枚数）、及び安定した搬送性は不可欠なものである。

これまで、ロボットハンドの撓みについては、材料として、例えば、ＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）を用い、その軽量化、高剛性化を図ることにより大型化に対応してきた。しかし、材料に更なる軽量、高剛を期待することは困難な状況である。
また、ロボットハンドの振動については、様々な技法による制振機構が提案されてきた。しかし、例えば、振動が発生してから振動の振幅を短時間内に極力小さなものにするといった、言わば、受動的な制振機構が多い。制振機構としては、能動的に制振する制振機構が求められている。

特開２００１−２７７１６９号公報には、高温に熱せられたガラス基板をロボットハンドに受けようとした場合、熱せられたガラス基板に発生する反りの影響でロボットハンドの吸着パッドとガラス基板間にギャップが生じてしまい、真空圧でガラス基板を正常に吸引できなくなるといった問題を解決すために、ガラス基板に発生する反り度合いを検出する検出手段と、ガラス基板を受ける基板受け面に吸着パッドを有し、基板受け面がガラス基板の反りに沿って変化可能なハンド部と、ガラス基板の反り度合いに応じてハンド部の基板受け面を検出手段により変化させる制御手段とを備えたロボットハンドが開示されて
いる。
しかし、このロボットハンドは、ロボットハンドの上記 撓みや振動を解決するものではない。

また、特開平９−２４４７１号公報には、ロボットハンドの位置決めを高精度且つ高速度で行う技法が開示されている。しかし、このロボットハンドは、ロボットハンドの上記撓みや振動を解決するものではない。
特開平９−２４４７４号公報 特開２００１−２７７１６９号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ガラス基板搬送ロボットのロボットハンドの撓み及び振動を大幅に低減し、ガラス基板が更に大型化しても、高い基板収納効率、及び安定した搬送性を確保することのできる制振制御機能を持ったロボットハンドを提供することを課題とするものである。

本発明は、ガラス基板搬送ロボットの水平アームの先端部に取り付けられたロボットハンドにおいて、
１）前記ロボットハンドの上面及び下面に、上下一対の圧電素子アクチュエーターが、ロボットハンドの長さ方向に等間隔に複数対設けられており、
２）該ロボットハンドの撓み変位量又は／及び振動を上記圧電素子アクチュエーターの出力電圧変化として検出するモニタリング手段、
３）及び、該モニタリング手段により検出した出力電圧変化と逆位相の電圧を圧電素子アクチュエーターへ印可するフィードバック手段、
を具備することを特徴とする制振制御機能を持ったロボットハンドである。

本発明は、ロボットハンドの上面及び下面に、上下一対の圧電素子アクチュエーターが、ロボットハンドの長さ方向に等間隔に複数対設けられており、ロボットハンドの撓み変位量又は／及び振動を上記圧電素子アクチュエーターの出力電圧変化として検出するモニタリング手段、及び、モニタリング手段により検出した出力電圧変化と逆位相の電圧を圧電素子アクチュエーターへ印可するフィードバック手段を具備する制振制御機能を持ったロボットハンドであるので、ガラス基板搬送ロボットのロボットハンドの撓み及び振動は大幅に低減し、ガラス基板が更に大型化した高速搬送においても、高い基板収納効率、及び安定した搬送性を確保することのできる制振制御機能を持ったロボットハンドとなる。

また、ガラス基板搬送ロボットがアクセスする装置やバッファリングカセット等に求められるロボットがアクセスするためのスペースが極小化され、基板収納効率が向上する。例えば、本発明によるロボットハンドは、撓みが是正され、且つ振動は打ち消されるので、ガラス基板が更に大型化してもカセットにおけるガラス基板の間隔（カセットピッチ）を大きくせずに、取り出し、収納をすることが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による制振制御機能を持ったロボットハンドの一実施例の平面図であり、図２は、その側面図である。
図１及び図２に示すように、ロボットハンド（フォーク状のハンド）（３）は、ガラス基板搬送ロボットの水平アーム（１）の先端部に取り付け具（２）を介して取り付けられている。ロボットハンド（フォーク状のハンド）（３）は、図１中、Ｙ軸方向に複数個、例えば、４個が水平アーム（１）と平行、且つ水平に設けられている。

ロボットハンド（フォーク状のハンド）（３）の上面及び下面には、上下一対となった圧電素子アクチュエーター（４、４＝４Ａ＋４Ｂ）が、ロボットハンドの長さ方向（Ｘ軸方向）に等間隔（Ｃ）に複数対設けられている。

図３は、図１に示すロボットハンド（３）のＡ−Ａ線での断面図である。また、図４は、図２に符号（Ｂ）で示す部分を拡大した側面図である。
図３及び図４に示すように、ロボットハンド（３）の材料としては、軽量且つ高剛性を有する、たとえば、カーボン繊維強化プラスチックを用いている。また、ロボットハンド（３）を軽量に且つ強度を保持させるために中空構造（６）を採用している。また、ロボットハンド（３）に強度を保持させるために内部にアルミ角材（５）を設けたものとしている。

また、ロボットハンド（３）は、ロボットハンドの撓み変位量又は／及び振動を圧電素子アクチュエーター（４）の出力電圧変化として検出するモニタリング手段（図示せず）、及び、このモニタリング手段により検出した出力電圧変化と逆位相の電圧を圧電素子アクチュエーター（４）へ印可するフィードバック手段（図示せず）を具備している。
ガラス基板搬送ロボットは、このロボットハンド（３）の上面にガラス基板を載置した状態でガラス基板の搬送を行う。

本発明による制振制御機能を持ったロボットハンドを用いた際の制振制御の一例は以下のようなものである。
先ず、ロボットハンド（３）には、ガラス基板が載置されていない状態、すなわち、初期状態での水平設定を行う。ロボットハンド（３）の上面及び下面に設けられた圧電素子アクチュエーター（４）に電圧を印可し、ロボットハンド（３）の上面が床平面と平行、つまり、水平になるように水平設定を行う。

次に、ガラス基板がロボットハンド（３）の上面に載置された状態、すなわち、載置状態でのロボットハンド（３）の上面の水平の確保を行う。ロボットハンド（３）の上面にガラス基板が載置されると、ロボットハンド（３）には撓みが発生し、相応の撓み変位量となる。
上記モニタリング手段は、ロボットハンド（３）の撓み変位量を圧電素子アクチュエーター（４）の出力電圧変化として検出する。フィードバック手段は、このモニタリング手段により検出した出力電圧変化を打ち消すよう電圧を圧電素子アクチュエーター（４）へ印可する。これにより、撓み変位量は是正されロボットハンド（３）の上面は、ガラス基板が載置された状態で水平に保たれたものとなる。

続いて、ガラス基板搬送ロボットがガラス基板を搬送した際のロボットハンド（３）の振動の打ち消しを行う。水平が確保されたロボットハンド（３）の上面にガラス基板を載置した状態でガラス基板搬送ロボットが搬送動作を行うと、ロボットハンド（３）には相応の振動（振幅、周波数（速度））が発生する。
モニタリング手段は、ロボットハンド（３）の振動を圧電素子アクチュエーター（４）の出力電圧変化として検出する。フィードバック手段は、このモニタリング手段により検出した出力電圧変化と逆位相の電圧を圧電素子アクチュエーター（４）へ印可する。これにより、ガラス基板搬送ロボットの搬送動作に伴う振動は打ち消され、ロボットハンド（３）は振動のない状態が保たれたものとなる。

前記従来の技術においては、振動が発生してから振動の振幅を短時間内に極力小さなものにするといった、言わば、受動的な制振機構であるのに対し、本発明においては、逆位相の電圧を圧電素子アクチュエーターへ印可するので、言わば、能動的な制振機構である。

本発明による制振制御機能を持ったロボットハンドの一実施例の平面図である。 本発明による制振制御機能を持ったロボットハンドの一実施例の側面図である。 図１に示すロボットハンドのＡ−Ａ線での断面図である。 図２に符号（Ｂ）で示す部分を拡大した側面図である。

符号の説明

１・・・水平アーム
２・・・取り付け具
３・・・ロボットハンド（フォーク状のハンド）
４・・・圧電素子アクチュエーター
５・・・アルミ角材
６・・・中空構造

Claims (1)

1. ガラス基板搬送ロボットの水平アームの先端部に取り付けられたロボットハンドにおいて、
   １）前記ロボットハンドの上面及び下面に、上下一対の圧電素子アクチュエーターが、ロボットハンドの長さ方向に等間隔に複数対設けられており、
   ２）該ロボットハンドの撓み変位量又は／及び振動を上記圧電素子アクチュエーターの出力電圧変化として検出するモニタリング手段、
   ３）及び、該モニタリング手段により検出した出力電圧変化と逆位相の電圧を圧電素子アクチュエーターへ印可するフィードバック手段、
   を具備することを特徴とする制振制御機能を持ったロボットハンド。

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