JP2013056420A - ロボットのターゲット位置検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ターゲットの位置を高精度で検出することができるロボットのターゲット位置検出装置を提供する。
【解決手段】 ロボット22は、少なくともX軸、Y軸の2軸方向に自由度を有するアーム32の先端部に、水平方向の自由度を有する手首を有し、該手首には手首軸の一半径方向に延びる直線に対する傾斜角が変化する接触部分83が形成されるハンド82が設けられる。制御手段23は、教示点を記憶部26に記憶させ、該教示点にハンド82が向かうようにロボット22の動作を制御する。制御手段23は、ハンド82の接触部分83の形状を記憶部に記憶させ、接触部分83をターゲット46に接触させた状態で、XY平面内でアーム32の先端部を移動させながら、接触部分83がターゲット46に接触した状態における位置を取り込み、接触部分83における傾斜角の変化部分にターゲット46が位置するときの値に基づいてターゲット46の位置を検出する。
【選択図】 図9
Description
教示点を記憶部に記憶させ、この記憶部に記憶させた教示点にエンドエフェクタが向かうように、ロボットの動作を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、
エンドエフェクタの接触部分の形状を記憶部に記憶させ、
エンドエフェクタの接触部分をターゲットに接触させた状態で、XY平面内でアームの先端部を移動させながら、エンドエフェクタの接触部分がターゲットに接触した状態における位置を取り込み、前記接触部分における傾斜角の変化部分にターゲットが位置するときの値に基づいて、XY平面内におけるターゲットの位置を検出することを特徴とするロボットのターゲット位置検出装置である。
手首軸の一半径方向の外方に進むに従って該手首軸の周方向に傾斜する第1傾斜部と、
前記第1傾斜部よりも前記一半径方向外方に位置して該第1傾斜部に連なり、手首軸の前記一半径方向の外方に進むに従って該手首軸の周方向に傾斜する第2傾斜部とを有し、
前記傾斜角の変化部分は、第1傾斜部と第2傾斜部とが連なる箇所であることを特徴とする。
前記第2傾斜部は、手首軸の周方向の他方側に傾斜することを特徴とする。
ーゲット46は、予め定める位置に配置される。ターゲット46は、カセット25などに予め設けられる。ターゲット46は、本実施の形態では、Z軸方向に延び、円柱状に形成される。Z軸方向は、鉛直方向である。
49bと仮想円50とが交わる点を第2交点P12という。そして前記仮想平面内で、第1交点P11と手首軸とを結ぶ線分51aと、第2交点P12と手首軸とを結ぶ線分51bとを想定する。このとき、各線分51a,51bが成す角度θは、前記仮想円50の半径が小さくなるにつれて、大きくまたは小さくなる。図5に示す例では、各線分51a,51bが成す角度θは、前記仮想円50の半径が小さくなるにつれて、小さくなる。
うに構成される。所定の精度は、ウェハ24を搬送するときに必要とされる精度に選ばれる。このような各アーム駆動手段55,56によって各アーム軸が駆動されるので、検出誤差を小さくして、ターゲット46の位置を高精度で検出することができる。またアーム軸ごとに駆動手段が設けられるので、これによっても検出誤差を小さくして、ターゲット46の位置を高精度で検出することができる。
A=(D1−D2)/(2・tanα)
セット25に対してウェハ24を出し入れするために、2〜4mmの厚みが限界でそれ以上、厚く形成することはできない。またウェハ24のサイズから、一般的にはハンド33の長さは、200〜300mm程度必要である。このようなハンド33を、Z軸方向に移動させて、たとえばターゲットとなるZ軸方向に垂直な平面に接触させて、Z軸方向の前
記平面の位置を検出する場合、ハンド33を変形させずに、位置を検出することは困難であり、したがって検出誤差が大きくなってしまう。本実施の形態では、ハンド33とターゲット46との接触方向がハンド33の剛性が高い方向と一致するので、ハンド33の変形による検出誤差の低下という問題を解決することができる。
ム軸のうちの1つについてだけ制御ループゲインを低下させてもよい。
(1)少なくともX軸、Y軸の2軸方向に自由度を有するアームの先端部に、水平方向の自由度を有する手首が設けられ、この手首にはエンドエフェクタが設けられるロボットと、教示点を記憶部に記憶させ、この記憶部に記憶させた教示点にエンドエフェクタが向かうように、ロボットの動作を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、制御ループゲインを変化させて、エンドエフェクタのターゲットへの押付け力を変更可能であって、少なくともターゲットが存在する教示点近傍から、手首軸の制御ループゲインを所定値よりも低下させて、エンドエフェクタをターゲットに接触させ、手首軸の指令値と手首軸の現在値との差が一定値を超えたときにエンドエフェクタがターゲットに接触した状態における位置を取り込んで、ターゲットの位置を検出し、
前記制御手段は、エンドエフェクタをターゲットに接触させる際、エンドエフェクタがターゲットが存在する教示点を超えて動作するように手首軸を制御することを特徴とするロボットのターゲット位置検出装置。
手首軸の駆動手段は、所定の精度で位置を検出することができるように構成される。このような駆動手段によって手首軸が駆動されるので、検出誤差を小さくして、ターゲットの位置を高精度で検出することができる。
エンドエフェクタの形状を記憶部に記憶させ、
この記憶部に記憶させたエンドエフェクタの形状と、取り込んだ位置とに基づいて、XY平面内のターゲットの位置を演算することを特徴とするロボットのターゲット位置検出装置。
前記制御手段は、XY平面内の複数の位置にアームの先端部を移動させ、前記複数の位置で、手首軸を揺動させてエンドエフェクタの内側の2点をターゲットに接触させ、エンドエフェクタがターゲットに接触した状態における位置を取り込むことを特徴とするロボットのターゲット位置検出装置。
前記制御手段は、エンドエフェクタをターゲットに接触させた状態で、XY平面内でアームの先端部を移動させながら、エンドエフェクタがターゲットに接触した状態における位置を取り込むことを特徴とするロボットのターゲット位置検出装置。
前記ターゲットは、Z軸方向に対して形状が変化し、
前記制御手段は、
ターゲットの形状を記憶部に記憶させ、
この記憶部に記憶させたターゲットの形状と、取り込んだ位置とに基づいて、Z軸方向のターゲットの位置を演算することを特徴とするロボットのターゲット位置検出装置。
ターゲットは、Z軸方向に関して形状が変化する。記憶部には、ターゲットの形状が予め記憶される。制御手段は、記憶部に記憶させたターゲットの形状と、取り込んだ位置とに基づいて、Z軸方向のターゲットの位置を演算し、これによってZ軸方向のターゲットの位置を検出することができる。
前記制御手段は、少なくともターゲットが存在する教示点近傍から、手首軸およびアーム軸の制御ループゲインを所定値よりも低下させて、エンドエフェクタをターゲットに接触させ、エンドエフェクタがターゲットに接触した状態における位置を取り込んで、ターゲットの位置を検出することを特徴とするロボットのターゲット位置検出装置。
前記エンドエフェクタは、フリップ軸からこのフリップ軸に垂直な方向に離間して設けられる先端部を有し、
前記制御手段は、少なくともターゲットが存在する教示点近傍から、フリップ軸の制御ループゲインを所定値よりも低下させて、フリップ軸を揺動させて、エンドエフェクタの先端部をターゲットに接触させ、エンドエフェクタの先端部がターゲットに接触した状態における位置を取り込んで、Z軸方向のターゲットの位置を検出することを特徴とするロボットのターゲット位置検出装置。
前記ターゲットは、Z軸方向に垂直な方向に延びる隙間が形成される隙間形成部であり、
前記制御手段は、エンドエフェクタの各先端部を前記隙間に介在させ、フリップ軸の揺動角が最大となるようにアームの先端部をZ軸方向に移動させて、その点を前記隙間のZ軸方向の中央として検出することを特徴とするロボットのターゲット位置検出装置。
前記制御手段は、
制御ループゲインを変化させて、エンドエフェクタのターゲットへの押付け力を変更可能であって、少なくともターゲットが存在する教示点近傍から、手首軸の制御ループゲインを所定値よりも低下させて、エンドエフェクタをターゲットに接触させ、
手首軸まわりのエンドエフェクタの角変位がターゲットによって阻止された状態で、手首軸の制御ループゲインを所定値よりも低下させて、まず、手首軸の指令値を、エンドエフェクタが手首軸の周方向一方に動くように変更して、手首軸の指令値と手首軸の現在値との差が一定値を超えたときにその変更後の位置を取り込み、次に、手首軸の指令値を、エンドエフェクタが手首軸の周方向他方に動くように変更して、手首軸の指令値と手首軸の現在値との差が一定値を超えたときにその変更後の位置を取り込み、
取り込んだ位置の差によって、ロボットの状態を判定し、
前記制御手段は、エンドエフェクタをターゲットに接触させる際、エンドエフェクタがターゲットが存在する教示点を超えて動作するように手首軸を制御することを特徴とするロボットの自己診断装置。
前記制御手段は、診断すべきアーム軸まわりのエンドエフェクタの角変位がターゲットによって阻止された状態で、前記アーム軸の制御ループゲインを所定値よりも低下させて、まず、前記アーム軸の指令値を、エンドエフェクタが前記アーム軸の周方向一方に動くように変更して、その変更後の位置を取り込み、次に、前記アーム軸の指令値を、エンドエフェクタが前記アーム軸の周方向他方に動くように変更して、その変更後の位置を取り込み、
取り込んだ位置の差によって、ロボットの状態を判定することを特徴とするロボットの自己診断装置。
前記制御手段は、制御ループゲインを変化させて、エンドエフェクタのターゲットへの押付け力を変更可能であって、少なくともターゲットが存在する教示点近傍から、手首軸の制御ループゲインを所定値よりも低下させて、エンドエフェクタをターゲットに接触させ、手首軸まわりのエンドエフェクタの角変位がターゲットによって阻止された状態で、手首軸の指令値と手首軸の現在値との差が一定値を超えたときにエンドエフェクタがターゲットに接触した状態における位置を取り込んで、ターゲットの位置を検出することを特徴とするロボットのターゲット位置検出装置。
22 ロボット
23 制御手段
31 基台
32 アーム
33,82 ハンド
46,90 ターゲット
Claims (8)
- 少なくともX軸、Y軸の2軸方向に自由度を有するアームの先端部に、水平方向の自由度を有する手首が設けられ、この手首には、手首軸の一半径方向に延びる直線に対する傾斜角が変化する接触部分が形成されるエンドエフェクタが設けられるロボットと、
教示点を記憶部に記憶させ、この記憶部に記憶させた教示点にエンドエフェクタが向かうように、ロボットの動作を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、
エンドエフェクタの接触部分の形状を記憶部に記憶させ、
エンドエフェクタの接触部分をターゲットに接触させた状態で、XY平面内でアームの先端部を移動させながら、エンドエフェクタの接触部分がターゲットに接触した状態における位置を取り込み、前記接触部分における傾斜角の変化部分にターゲットが位置するときの値に基づいて、XY平面内におけるターゲットの位置を検出することを特徴とするロボットのターゲット位置検出装置。 - 前記接触部分は、
手首軸の一半径方向の外方に進むに従って該手首軸の周方向に傾斜する第1傾斜部と、
前記第1傾斜部よりも前記一半径方向外方に位置して該第1傾斜部に連なり、手首軸の前記一半径方向の外方に進むに従って該手首軸の周方向に傾斜する第2傾斜部とを有し、
前記傾斜角の変化部分は、第1傾斜部と第2傾斜部とが連なる箇所であることを特徴とする請求項1に記載のロボットのターゲット位置検出装置。 - 前記第1傾斜部は、手首軸の周方向の一方側に傾斜し、
前記第2傾斜部は、手首軸の周方向の他方側に傾斜することを特徴とする請求項2に記載のロボットのターゲット位置検出装置。 - 前記接触部分は、エンドエフェクタの一側部に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のロボットのターゲット位置検出装置。
- 前記接触部分は、エンドエフェクタの内側に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のロボットのターゲット位置検出装置。
- 前記接触部分における傾斜角の変化部分は、前記手首軸の軸線方向から見たとき、該手首軸の周方向の一方側に凹んで形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のロボットのターゲット位置検出装置。
- 前記制御手段は、制御ループゲインを変化させて、エンドエフェクタのターゲットへの押付け力を変更可能であって、少なくともターゲットが存在する教示点近傍から、手首軸の制御ループゲインを所定値よりも低下させて、エンドエフェクタをターゲットに接触させ、エンドエフェクタがターゲットに接触した状態における位置を取り込んで、ターゲットの位置を検出することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のロボットのターゲット位置検出装置。
- 前記アームは、スカラ型水平多関節アームから成ることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載のロボットのターゲット位置検出装置。
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