JP2014103156A - 基板搬送ロボットおよび基板搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化と基板の位置検出の正確性の確保とを両立させること。
【解決手段】実施形態に係る基板搬送ロボットは、伸縮アーム部と、ロボットハンドと、センサ部とを備える。伸縮アーム部は、水平方向に伸縮する。ロボットハンドは、基板保持用のフォークが設けられるとともに、基端部が上記伸縮アーム部の先端部に対して回転可能に連結される。センサ部は、ロボットハンドの回転力の伝達を受けて回転可能に設けられ、かかる回転によって平面視で上記フォークに保持された基板の側端部と交差することで、かかる基板の側端位置を検出する。
【選択図】図３Ａ

Description

開示の実施形態は、基板搬送ロボットおよび基板搬送方法に関する。

従来、ガラス基板や半導体ウエハのような薄板状の基板を収納先であるカセットから取り出して、所定の搬送箇所へ搬送する基板搬送ロボットが知られている。かかる基板搬送ロボットは、いわゆる水平多関節ロボットとして構成されることが多い。

水平多関節ロボットは、たとえば、２つのアームが関節を介して連結された伸縮アーム部を備えるロボットであり、各アームを回転動作させることによって伸縮アーム部の先端部に設けられたロボットハンド（以下、単に「ハンド」と記載する）を直線的に移動させる。

なお、基板搬送ロボットでは、ハンドにフォーク等の基板保持用の部材が具備されており、基板搬送ロボットは、かかる部材を前述の直線的な移動によってカセットへ進入させ、たとえば、基板を下方から持ち上げるなどして保持し、伸縮アーム部を縮めることによって基板をカセットからやはり直線的に取り出す。

ところで、基板は、カセット内において、正規の位置からずれて収容されている場合がある。このため、基板搬送ロボットには、かかるずれを補正しながら正確な位置に基板を搬送する要請がある。そこで、かかる要請に応えるための各種提案がなされている。

その一つとして、たとえば、フォークの付け根部分に設けられた第１センサで基板の後端縁を、フォークの左側に突出した突出部に設けられた第２センサで基板の左側縁をそれぞれ検出して基板の位置ずれを補正するハンドの位置合わせ方法およびその装置が提案されている。

しかし、かかる提案による場合、前述の突出部も必ずカセット内へ進入するため、フォークがカセットへ干渉する可能性が高くなる。また、かかる突出部は固定位置に形成されるため、基板のずれ方によってはかかる突出部に設けられた第２センサで基板の側縁が検出しづらいケースも考えられる。

そこで、本願出願人は、センサを具備したアームをハンドのフレームに設け、かかるアームをカセット外で旋回させることによって基板の位置を検出する基板搬送用ロボットを、たとえば特許文献１において提案した。

これにより、カセットへの干渉を防止することができる。また、センサによる回転検出を行うので、位置検出の確実性を向上させることができる。なお、特許文献１に開示の基板搬送用ロボットでは、前述のセンサを具備したアームは、独立の駆動源によって旋回駆動されている。

特許第４７６６２３３号公報

しかしながら、上述した従来技術には、低コスト化を図るうえで更なる改善の余地がある。具体的には、上述した従来技術では、センサを具備したアームを独立の駆動源によって駆動するため、かかる駆動源や減速機等が必要であり、コストが嵩みやすいと言えた。

また、その駆動源や減速機等により、ハンドの重量化を招きやすかった。この点、近年、大型の基板を搬送する機会が増加傾向にあることなどに鑑みれば、横揺れ等によって基板の位置検出の正確性が保ちにくくなることも考えられる。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、低コスト化と基板の位置検出の正確性の確保とを両立させることができる基板搬送ロボットおよび基板搬送方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る基板搬送ロボットは、伸縮アーム部と、ロボットハンドと、センサ部とを備える。前記伸縮アーム部は、水平方向に伸縮する。前記ロボットハンドは、基板保持用のフォークが設けられるとともに、基端部が前記伸縮アーム部の先端部に対して回転可能に連結される。前記センサ部は、前記ロボットハンドの回転力の伝達を受けて回転可能に設けられ、該回転によって平面視で前記フォークに保持された前記基板の側端部と交差することで、該基板の側端位置を検出する。

実施形態の一態様によれば、低コスト化と基板の位置検出の正確性の確保とを両立させることができる。

図１は、実施形態に係るロボットの概略構成を示す模式図である。 図２Ａは、ロボットが伸縮アーム部を最も縮めた状態を示す模式平面図である。 図２Ｂは、ロボットが伸縮アーム部を伸ばした状態を示す模式平面図である。 図３Ａは、センサ部の回転構造を示す模式平面図である。 図３Ｂは、センサ部の回転構造を示す模式正面図である。 図３Ｃは、センサ部の回転構造を示す模式側面図である。 図４Ａは、ワークの搬送手法を示す模式図（その１）である。 図４Ｂは、ワークの搬送手法を示す模式図（その２）である。 図４Ｃは、ワークの搬送手法を示す模式図（その３）である。 図４Ｄは、ワークの搬送手法を示す模式図（その４）である。 図５は、ワークのずれ量の算出手法の説明図である。 図６Ａは、第１の変形例に係るハンドの構成を示す模式平面図（その１）である。 図６Ｂは、第１の変形例に係るハンドの構成を示す模式平面図（その２）である。 図７Ａは、第２の変形例に係るハンドの構成を示す模式平面図（その１）である。 図７Ｂは、第２の変形例に係るハンドの構成を示す模式平面図（その２）である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板搬送ロボットおよび基板搬送方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、被搬送物としてガラス基板を搬送する基板搬送ロボットを例に挙げて説明を行う。また、基板搬送ロボットについては、単に「ロボット」と記載する。また、エンドエフェクタである「ロボットハンド」については、「ハンド」と記載する。また、ガラス基板については「ワーク」と記載する。

まず、実施形態に係るロボット１０の構成について図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係るロボット１０の概略構成を示す模式図である。

なお、説明を分かりやすくするために、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。したがって、ＸＹ平面に沿った方向は、「水平方向」を指す。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。また、以下では、Ｘ軸の正方向を「前方」と、Ｙ軸の正方向を「左方」とそれぞれ規定する。

また、以下では、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの一部にのみ符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した一部とその他とは同様の構成であるものとする。

図１に示すように、ロボット１０は、Ｘ軸方向を「伸縮方向」として伸縮する伸縮アーム部１１を１対備える双腕の水平多関節ロボットである。具体的には、ロボット１０は、１対の伸縮アーム部１１と、１対のハンド１２と、アームベース１３と、昇降台部１４と、走行台部１５とを備える。

また、伸縮アーム部１１は、第１アーム１１ａと、第２アーム１１ｂとを備える。また、昇降台部１４は、第１昇降アーム１４ａと、第２昇降アーム１４ｂと、基台部１４ｃとを備える。

ハンド１２は、伸縮アーム部１１の先端部に設けられるエンドエフェクタである。アームベース１３は、伸縮アーム部１１を水平回転可能に支持する、伸縮アーム部１１の基部である。

これら伸縮アーム部１１、ハンド１２およびアームベース１３の詳細については、図２Ａ以降を用いて後述する。

なお、アームベース１３は、昇降台部１４に対して、鉛直方向に平行な旋回軸Ｓまわりに旋回可能に設けられる。以下では、かかる旋回軸Ｓまわりの旋回動作を、ロボット１０の「旋回軸動作」と記載する場合がある。

昇降台部１４は、先端部においてアームベース１３を旋回可能に支持するとともに、かかるアームベース１３を鉛直方向に平行な「昇降方向」に沿って昇降させるユニットである。

第１昇降アーム１４ａは、その先端部において、旋回軸Ｓまわりに旋回可能に、かつ、軸Ｕ１まわりに回転可能に、アームベース１３を支持する。また、第２昇降アーム１４ｂは、その先端部において、第１昇降アーム１４ａの基端部を軸Ｕ２まわりに回転可能に支持する。

基台部１４ｃは、走行台部１５に設置され、第２昇降アーム１４ｂの基端部を軸Ｌまわりに回転可能に支持する。走行台部１５は、走行台車等として構成される走行機構であり、たとえば、図中のＹ軸に平行な走行軸ＳＬに沿って走行する。なお、走行軸ＳＬは、直線状に限定されるものではない。また、以下では、かかる走行軸ＳＬ沿いの走行動作を、ロボット１０の「走行軸動作」と記載する場合がある。

そして、ロボット１０は、アームベース１３を軸Ｕ１まわりに、第１昇降アーム１４ａを軸Ｕ２まわりに、第２昇降アーム１４ｂを軸Ｌまわりにそれぞれ回転させることによって、昇降動作を行う。

また、ロボット１０には、制御装置２０がロボット１０と相互通信可能に接続されており、ロボット１０に対し、かかる昇降動作や前述の旋回軸動作、走行軸動作および後述する伸縮アーム部１１の伸縮動作といった各種動作を行わせる動作制御を行う。そして、かかる制御装置２０とロボット１０とを少なくとも含んで、基板搬送システム１が構成される。

次に、図２Ａおよび図２Ｂを用いてロボット１０を平面視した場合を例示しながら、主にアームベース１３から上部の構成について説明する。図２Ａは、ロボット１０が伸縮アーム部１１を最も縮めた状態を示す模式平面図であり、図２Ｂは、ロボット１０が伸縮アーム部１１を伸ばした状態を示す模式平面図である。

なお、説明を分かりやすくするために、以降の説明では、１対で双腕として設けられた伸縮アーム部１１のうち、右腕に相当する一方のみを図示して説明を行う。

図２Ａに示すように、第１アーム１１ａは、その基端部がアームベース１３に対して軸Ｐ１まわりに回転可能に連結される。また、第２アーム１１ｂは、その基端部が第１アーム１１ａの先端部に対して軸Ｐ２まわりに回転可能に連結される。

また、第２アーム１１ｂの先端部には、ハンド１２の基端部が軸Ｐ３まわりに回転可能に連結される。かかるハンド１２は、フレーム１２ａと、複数本のフォーク１２ｂと、センサ部１２ｃと、回転ずれセンサ１２ｄとを備えており、前述の第２アーム１１ｂとは、フレーム１２ａが連結される。

フレーム１２ａは、ベースフレーム１２ａａと、センサ支持フレーム１２ａｂとからなる。ベースフレーム１２ａａは、フォーク１２ｂを並列に支持する。センサ支持フレーム１２ａｂは、センサ部１２ｃの基端部を回転可能に支持する。

なお、フレーム１２ａは中空構造であり、その内部には後述するプーリやベルトといった各種部材が設けられる。この点の詳細については、図３Ａ〜図３Ｃを用いて後述する。

また、図２Ａに示すように、フォーク１２ｂは、ワークＷ保持用の部材であり、たとえば、主面にワークＷを載置することによってワークＷを保持する。なお、保持方法はかかる載置に限定されるものではなく、たとえば、ワークＷを上方から吸着してもよい。本実施形態では、ワークＷは、フォーク１２ｂに載置されるものとする。

センサ部１２ｃは、フォーク１２ｂに保持されたワークＷの側端位置を検出する検出ユニットである。センサ部１２ｃは、たとえば、受発光部１２ｃｂ（後述）を有する光学式のビームセンサユニットとして構成される。なお、光学式に限らず、磁気式や静電式、超音波式等であってもよい。本実施形態では、光学式であるものとする。

そして、センサ部１２ｃは、その基端部がセンサ支持フレーム１２ａｂ（すなわち、フレーム１２ａ）に対して回転可能に連結され、その先端部には、前述の受発光部１２ｃｂが、下方、すなわちワークＷの上面へ向けて光軸を形成するように設けられる。

そして、センサ部１２ｃは、その基端部がフレーム１２ａに対して回転することによって、先端部の受発光部１２ｃｂが平面視でワークＷの側端部と交差することでワークＷの側端位置を検出する。

かかるセンサ部１２ｃの回転は、ハンド１２が軸Ｐ３まわりに回転する回転力の伝達を受けて従動することによって行われる。したがって、センサ部１２ｃは、センサ部１２ｃ自体を回転駆動する独立した駆動源を必要としない。

また、図２Ａに示すように、センサ部１２ｃは、伸縮アーム部１１を縮めた状態においては、その先端部がワークＷの方を向くように回転する。これらの点を含めたセンサ部１２ｃの回転構造の詳細については、図３Ａ〜図３Ｃを用いて後述する。

また、図２Ａに示すように、回転ずれセンサ１２ｄは、ワークＷの回転ずれを検出する検出ユニットであり、たとえば、両端のフォーク１２ｂの基端部の近傍にそれぞれ設けられる。なお、本実施形態では、ワークＷの「回転ずれ」と言った場合、Ｘ軸に沿った前後方向のワークＷのずれを含むものとする。

回転ずれセンサ１２ｄの役割については、図４Ａ〜図４Ｄを用いた説明で後述する。なお、本実施形態では、回転ずれセンサ１２ｄもまた、センサ部１２ｃと同様に光学式であり、上方、すなわち、ワークＷの下面へ向けて光軸を形成するように設けられているものとする。

また、図１の説明で既に述べたが、図２Ａに示すように、ロボット１０は、旋回軸Ｓまわりに旋回する旋回軸動作（図中の両矢印２０１参照）、および、走行軸ＳＬ沿いに走行する走行軸動作（図中の両矢印２０２参照）を行うことができる。

なお、図２Ａに示す円ｍｉｎＲは、伸縮アーム部１１を最も縮めた状態で旋回軸動作を行った場合に、フレーム１２ａの基端部が描く軌跡、すなわち「最小旋回径」である。

また、図２Ｂに示すように、ロボット１０は、伸縮アーム部１１を伸ばす場合（図中の矢印２０３参照）、ハンド１２の移動方向および向きを、所定の方向および向き（図中ではＸ軸の正方向）へ規制しながら伸縮アーム部１１を伸ばす動作を行う。

具体的には、ロボット１０は、伸縮アーム部１１を伸ばす場合、第１アーム１１ａを軸Ｐ１まわりに反時計回りに回転量θで回転させる（図中の矢印２０４参照）。また、このとき第２アーム１１ｂについては、第１アーム１１ａに対し、軸Ｐ２まわりに時計回りに２倍の回転量２θで回転させる（図中の矢印２０５参照）。

また、ハンド１２については、第２アーム１１ｂに対し、軸Ｐ３まわりに反時計回りに回転量θで回転させる（図中の矢印２０６参照）。これにより、ハンド１２の移動方向をＸ軸に沿って直線的に、かつ、ハンド１２の向き（すなわち、フォーク１２ｂの先端部の向き）を前方に保ったまま、伸縮アーム部１１を伸ばすことができる。

また、このときセンサ部１２ｃは、ハンド１２のフレーム１２ａに対して、軸Ｐ５まわりに時計回りに回転し（図中の矢印２０７参照）、その先端部を後方（すなわち、ハンド１２の基端部側）へ向ける。これにより、ワークＷを取り出すためにハンド１２をカセットへ進入させる際に、そのカセットへセンサ部１２ｃが干渉するのを防ぐことができる。

また、伸縮アーム部１１を縮める場合には、軸Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ５まわりの回転の向きが、伸ばす場合とそれぞれ反対となる。したがって、センサ部１２ｃは、この伸縮アーム部１１を縮める過程において平面視でワークＷの側端部と交差し、ワークＷの側端位置を検出することとなる。

すなわち、センサ部１２ｃは、伸縮アーム部１１が伸長した伸長状態においては、その先端部をハンド１２の基端部側へ回避させ、伸縮アーム部１１が縮小した縮小状態においては、その先端部をワークＷの側端部と交差させるように、円弧状に回転する。

次に、図３Ａ〜図３Ｃを用いて、センサ部１２ｃの回転構造について説明する。図３Ａは、センサ部１２ｃの回転構造を示す模式平面図であり、図３Ｂは、センサ部１２ｃの回転構造を示す模式正面図であり、図３Ｃは、センサ部１２ｃの回転構造を示す模式側面図である。なお、図３Ａ〜図３Ｃでは、説明に必要となる部材についてのみ図示している。また、図３Ｃは、やや拡大された図となっている。

図３Ａに示すように、フレーム１２ａの内部には、軸Ｐ３まわりに回転するプーリ１２ａｃと（図中の両矢印３０１参照）、軸Ｐ４まわりに回転する中間プーリ１２ａｄとが設けられる。

また、既に述べたが、センサ部１２ｃは、その基端部がフレーム１２ａに対して、軸Ｐ５まわりに回転可能に連結される（図中の両矢印３０２参照）。また、そのセンサ部１２ｃの基端部には、従動プーリ１２ｃａが設けられる。また、センサ部１２ｃは、その先端部に受発光部１２ｃｂを有する。

そして、プーリ１２ａｃと中間プーリ１２ａｄとは、ベルト１２ａｅで互いに連結される。ここで、図３Ｂに示すように、プーリ１２ａｃは、第２アーム１１ｂの内部から立設され、フレーム１２ａへ貫入された支柱１１ｂａの先端部に設けられる。したがって、第２アーム１１ｂに対してハンド１２が回転する際、かかるプーリ１２ａｃは、ハンド１２の回転に対して相対回転することとなる。

そして、かかるプーリ１２ａｃの相対回転による回転力はベルト１２ａｅを介して中間プーリ１２ａｄへ伝達される。また、図３Ｃに示すように、中間プーリ１２ａｄと従動プーリ１２ｃａとは、ベルト１２ａｆで互い連結される。

したがって、中間プーリ１２ａｄへ伝達された回転力は、ベルト１２ａｆを介して従動プーリ１２ｃａを回転させ、センサ部１２ｃを軸Ｐ５まわりに回転させることとなる。すなわち、センサ部１２ｃは、ハンド１２の回転に従動回転する。

これにより、センサ部１２ｃは、独立した駆動源を要さずとも回転することができ、受発光部１２ｃｂにおいてワークＷの側端部による光軸３０３の遮光を検知することによって、ワークＷの側端位置を検出することができる。すなわち、低コスト化とワークＷの位置検出の正確性の確保とを両立させることができる。

また、駆動源を必要としないことによって、ハンド１２の軽量化を図ることができる。したがって、重量化による横揺れ等の要因を低減することができるので、やはりワークＷの位置検出の正確性の確保に資することができる。

なお、プーリ１２ａｃ、中間プーリ１２ａｄおよび従動プーリ１２ｃａは、所定のプーリ比をもって構成される。かかる所定のプーリ比は、センサ部１２ｃの回転量を規制する。すなわち、所定のプーリ比は、伸縮アーム部１１を縮める動作の過程でセンサ部１２ｃが回転によって確実にワークＷの側端部と交差し、かつ、センサ部１２ｃが他部材と干渉しないようにあらかじめ決定される。

また、かかるプーリ比に関連して、図３Ａに示すように、センサ部１２ｃは、最小旋回径である円ｍｉｎＲよりも内側で回転するようにその長さ等が決められ、設けられることが好ましい。これにより、やはり他部材への無用な干渉を防止できるので、ワークＷの位置検出の正確性を確保することができる。

次に、本実施形態におけるワークＷの搬送手法について図４Ａ〜図４Ｄを用いて説明する。図４Ａ〜図４Ｄは、ワークＷの搬送手法を示す模式図である。なお、図４Ａ〜図４Ｄでは、各ユニットや部材をごく模式的に示している。

まず、カセット３０からワークＷを取り出すものとする。かかる場合、図４Ａに示すように、ロボット１０は、Ｘ軸方向に平行にハンド１２をカセット３０へ進入させ（図中の矢印４０１参照）、搬送対象であるワークＷの下方にフォーク１２ｂを位置付ける。

なお、このときセンサ部１２ｃは軸Ｐ５まわりに回転し（図中の矢印４０２参照）、その先端部を後方へ向ける。そして、ロボット１０は、回転ずれセンサ１２ｄによってワークＷのカセット３０内における回転ずれを検出する。

回転ずれセンサ１２ｄは、たとえば図４Ａに示すように、両端のフォーク１２ｂといったハンド１２の左右２箇所に設けられる光学式のセンサであって、上方へ向けて光軸を形成する。そして、ハンド１２がカセット３０内のワークＷの下方へ進入していく際に、ワークＷの側端部を順に検知することによって、ワークＷの回転ずれ、すなわち、ワークＷがハンド１２に対してθ方向でどれだけずれているかを検出する。

ここで、回転ずれセンサ１２ｄによってワークＷの回転ずれが検出されたものとする。かかる場合、図４Ｂに示すように、ロボット１０は、回転ずれに応じて旋回軸Ｓまわりの旋回軸動作（図中の矢印４０３参照）および走行軸ＳＬ沿いの走行軸動作（図中の矢印４０４参照）を行うことによって、ワークＷに対するフォーク１２ｂの位置を補正する。

そして、昇降台部１４の動作によってハンド１２を上昇させてフォーク１２ｂでワークＷを持ち上げ、フォーク１２ｂへワークＷを載置して保持する。

つづいて、図４Ｃに示すように、ロボット１０は、保持したワークＷの側端部がカセット３０の側壁と平行になるように、走行軸動作（図中の矢印４０５参照）および旋回軸動作（図中の矢印４０６参照）を行う。

そして、図４Ｄに示すように、ロボット１０は、伸縮アーム部１１を縮める動作を行うことによって、ワークＷをカセット３０から引き出す（図中の矢印４０７参照）。そして、かかるワークＷを引き出す際の軸Ｐ３まわりのハンド１２の回転に従動回転することによって、センサ部１２ｃはその先端部を前方へ向け、ワークＷの側端部と交差してかかるワークＷの側端位置を検出する（図中の矢印４０８参照）。

そして、ロボット１０は、センサ部１２ｃによってワークＷの側端位置が検出されてからワークＷが搬送され搬送先へ到達するまでの間に、検出した側端位置に基づいてワークＷのずれ量を算出する。なお、かかる算出は、制御装置２０によって行われてもよい。

ここで、図５を用いて、かかるワークＷのずれ量の算出手法について説明する。図５は、ワークＷのずれ量の算出手法の説明図である。図５に示すように、ワークＷのＸ軸方向の長さを「Ｇｘ」、Ｙ軸方向の長さを「Ｇｙ」とする。また、ワークＷの正規の位置を「Ｇｙ／２」として表す。

また、プーリ１２ａｃの中心から従動プーリ１２ｃａの中心までのＹ軸方向に沿った距離を「Ｙａｙ」とする。また、プーリ１２ａｃの歯数を「Ｚ_１」、従動プーリ１２ｃａの歯数を「Ｚ_２」、センサ部１２ｃの長さを「Ｒ」とする。

また、軸Ｐ１まわりの回転量θに対するセンサ部１２ｃの回転量を「β」とする。なお、図５に示すように、回転量θ＝０ｄｅｇのときの角度を「γ」とし、−γを「β_０」と定義する。

そして、前述のＹａｙの補正値を「ΔＹ」、Ｒの補正値を「ΔＲ」、検出遅れ補正値を「Δφ」とする。

かかる場合、ワークＷのずれ量は、次の式（１）によって算出することができる。

ワークＷのずれ量＝Ｇｙ／２−（Ｙａｙ＋ΔＹ）＋（Ｒ＋ΔＲ）×ｃｏｓ｛β_０＋（Ｚ_１／Ｚ_２）θ＋Δφ｝ ・・・（１）

なお、ワークＷのずれ量＞０である場合には、図５に示すＡ側にずれが発生している。また、ワークＷのずれ量＜０である場合には、図５に示すＢ側にずれが発生している。

そして、ロボット１０は、算出したワークＷのずれ量を用いて補正しながら、搬送先の目標位置において、たとえばワークＷを置くことによってワークＷの保持を解くこととなる。

ところで、これまでは、センサ部１２ｃが、主に一方向（Ｙ軸方向）のずれを検出する場合を例に挙げて説明してきたが、センサ部１２ｃが、ＸＹ方向の双方のずれを検出してもよい。

かかる場合を第１の変形例として図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。図６Ａおよび図６Ｂは、第１の変形例に係るハンド１２’の構成を示す模式平面図である。

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、第１の変形例に係るハンド１２’は、二股形状に形成され、ハンド１２’の回転に従動回転して軸Ｐ５まわりに回転可能に設けられたセンサ部１２ｃ’を一対備える。また、二股の先端部の一方には第１センサ１２ｄ’が、他方には第２センサ１２ｃｂ’が設けられる。

そして、図６Ａの矢印６０１に示すように、ハンド１２’がカセット３０へ挿し入れられ、搬送対象であるワークＷの下方へ位置づけられた場合には、上述した回転ずれセンサ１２ｄと同様、第１センサ１２ｄ’によってワークＷの回転ずれを検出し、回転ずれを補正する。

また、図６Ｂに示すように、ワークＷがカセット３０から引き出される場合には（図中の矢印６０２参照）、ハンド１２’の回転に従動回転することによって（図中の矢印６０３参照）、第２センサ１２ｃｂ’がワークＷの側端部と交差し、ワークＷの側端位置を検出する。

そして、検出された側端位置に基づいてずれ量が算出され、かかるずれ量を用いて補正されながら、ワークＷは搬送先の目標位置において保持を解かれることとなる。

したがって、第１の変形例によっても、低コスト化とワークＷの位置検出の正確性の確保とを両立させることができる。

なお、図６Ｂに示すように、ワークＷが引き出される場合、第２センサ１２ｃｂ’によってワークＷのＹ軸方向に対する側端位置を検出するだけでなく、あわせて第１センサ１２ｄ’によってあらためてワークＷのＸ軸方向に対する側端位置を検出してもよい。

かかる場合、図６Ｂに示すように、少なくとも４点で側端位置を検出することができるので、ワークＷの位置検出の正確性をより高いものにすることができる。

なお、図６Ａおよび図６Ｂでは、センサ部１２ｃ’の形状が平面視で略Ｌ字状である場合を例に挙げたが、あくまで一例であって、実際にはカセット３０や他部材への干渉を防ぎうるように二股の開度や長さ等が決められた最適な形状であればよい。

また、これまでは、回転ずれ検出用のセンサが少なくとも２つ設けられる場合を例に挙げて説明してきたが、これを１つとしたうえで、センサ部１２ｃが、回転ずれ検出用を兼ねることとしてもよい。

かかる場合を第２の変形例として図７Ａおよび図７Ｂを用いて説明する。図７Ａおよび図７Ｂは、第２の変形例に係るハンド１２’’の構成を示す模式平面図である。

図７Ａおよび図７Ｂに示すように、第２の変形例に係るハンド１２’’は、左端のフォーク１２ｂに回転ずれセンサ１２ｄを１つ備える。

そして、図７Ａの矢印７０１に示すように、ハンド１２’’がカセット３０のワークＷの下方へ挿し入れられる場合、センサ部１２ｃは、平面視で時計回りにハンド１２’’の基端部側を回り込んで回転し、受発光部１２ｃｂをワークＷの手前側の側端部と交差させて、まずはワークＷの手前側の側端位置を検出する（図中の矢印７０２参照）。

そして、かかるセンサ部１２ｃの検出結果と、フォーク１２ｂの回転ずれセンサ１２ｄの検出結果とに基づいてワークＷの回転ずれが検出され、回転ずれが補正される。

そして、図７Ｂの矢印７０３に示すように、ワークＷがカセット３０から引き出される場合、センサ部１２ｃは、平面視で反時計回りにハンド１２’’の基端部側を回り込んで回転し、受発光部１２ｃｂをワークＷの右側の側端部と交差させて、今度はワークＷの側端位置を検出する（図中の矢印７０４参照）。

そして、検出された側端位置に基づいてワークＷのＹ軸方向に対するずれ量が算出され、かかるずれ量を用いて補正されながら、ワークＷは搬送先の目標位置において保持を解かれることとなる。

なお、このようなセンサ部１２ｃの回転動作は、上述した所定のプーリ比に相当するプーリ１２ａｃの歯数「Ｚ_１」や従動プーリ１２ｃａの歯数「Ｚ_２」等を変更することで容易に実現することができる。また、回転ずれセンサ１２ｄが１つで良いため、低コスト化にも資することができる。

したがって、第２の変形例によっても、低コスト化とワークＷの位置検出の正確性の確保とを両立させることができる。

なお、図７Ａおよび図７Ｂでは、回転ずれセンサ１２ｄを左端のフォーク１２ｂに、センサ部１２ｃを右端のフォーク１２ｂの近傍に、それぞれ設けた場合を例示したが、これらの配設位置は逆であってもよい。また、上述した、回転ずれセンサ１２ｄが少なくとも２つ設けられる場合においても、センサ部１２ｃは、左端のフォーク１２ｂの近傍に配設されてよい。

上述してきたように、実施形態に係るロボット（基板搬送ロボット）は、伸縮アーム部と、ハンド（ロボットハンド）と、センサ部とを備える。伸縮アーム部は、水平方向に伸縮する。ハンドは、ワーク（基板）保持用のフォークが設けられるとともに、基端部が上記伸縮アーム部の先端部に対して回転可能に連結される。センサ部は、ハンドの回転力の伝達を受けて回転可能に設けられ、かかる回転によって平面視で上記フォークに保持されたワークの側端部と交差することで、かかるワークの側端位置を検出する。

したがって、実施形態に係るロボットによれば、低コスト化と基板の位置検出の正確性の確保とを両立させることができる。

なお、上述した実施形態では、双腕ロボットを例に挙げて説明したが、ロボットの腕の数を限定するものではなく、単椀ロボット、または、双腕以上の多腕ロボットに適用することとしてもよい。

また、上述してきた実施形態では、ロボットが、走行台車に設置されて走行軸動作を行うこととしたが、決められた軌道に沿って移動可能であれば、走行機構の種別を問うものではない。

また、上述した実施形態では、被搬送物がガラス基板である場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、ほかに半導体ウエハといったいわゆる薄板状の基板であればよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 基板搬送システム
１０ ロボット
１１ 伸縮アーム部
１１ａ 第１アーム
１１ｂ 第２アーム
１１ｂａ 支柱
１２、１２’、１２’’ ハンド
１２ａ フレーム
１２ａａ ベースフレーム
１２ａｂ センサ支持フレーム
１２ａｃ プーリ
１２ａｄ 中間プーリ
１２ａｅ ベルト
１２ａｆ ベルト
１２ｂ フォーク
１２ｃ センサ部
１２ｃａ 従動プーリ
１２ｃｂ 受発光部
１２ｄ 回転ずれセンサ
１３ アームベース
１４ 昇降台部
１４ａ 第１昇降アーム
１４ｂ 第２昇降アーム
１４ｃ 基台部
１５ 走行台部
２０ 制御装置
３０ カセット
Ｌ 軸
Ｐ１〜Ｐ５ 軸
Ｓ 旋回軸
ＳＬ 走行軸
Ｕ１、Ｕ２ 軸
Ｗ ワーク
ｍｉｎＲ 円（最小旋回径）

実施形態の一態様に係る基板搬送ロボットは、伸縮アーム部と、ロボットハンドと、センサ部とを備える。前記伸縮アーム部は、水平方向に伸縮する。前記ロボットハンドは、基板保持用のフォークが設けられるとともに、基端部が前記伸縮アーム部の先端部に対して回転可能に連結される。前記センサ部は、前記ロボットハンドの回転軸に連結されたプーリおよびベルトを介して伝達される回転力を受けて回転可能に設けられ、該回転によって平面視で前記フォークに保持された前記基板の側端部と交差することで、該基板の側端位置を検出する。

Claims (12)

1. 水平方向に伸縮する伸縮アーム部と、
   基板の保持用のフォークが設けられるとともに、基端部が前記伸縮アーム部の先端部に対して回転可能に連結されるロボットハンドと、
   前記ロボットハンドの回転力の伝達を受けて回転可能に設けられ、該回転によって平面視で前記フォークに保持された前記基板の側端部と交差することで、該基板の側端位置を検出するセンサ部と
   を備えることを特徴とする基板搬送ロボット。
2. 前記センサ部は、
   前記ロボットハンドのフレームに設けられること
   を特徴とする請求項１に記載の基板搬送ロボット。
3. 前記ロボットハンドの回転力は、
   該ロボットハンドの回転軸に連結されたプーリおよびベルトを介して前記センサ部へ伝達されること
   を特徴とする請求項２に記載の基板搬送ロボット。
4. 前記プーリおよび前記ベルトは、前記フレームに内蔵されること
   を特徴とする請求項３に記載の基板搬送ロボット。
5. 前記センサ部は、
   基端部が前記フレームに対して回転可能に連結され、
   前記センサ部の回転軸には、
   前記ロボットハンドの回転軸に連結された前記プーリに対して所定のプーリ比を有する従動プーリが設けられており、
   前記センサ部は、
   前記ベルトを介して伝達される回転力を前記従動プーリで受けることによって、前記ロボットハンドが前記伸縮アーム部に対して回転した際に前記ロボットハンドの回転に従動回転すること
   を特徴とする請求項３または４に記載の基板搬送ロボット。
6. 前記センサ部は、
   前記伸縮アーム部が伸長した伸長状態においては、当該センサ部の先端部を前記ロボットハンドの基端部側へ回避させ、前記伸縮アーム部が縮小した縮小状態においては、当該センサ部の先端部を前記基板の側端部と交差させるように、円弧状に回転すること
   を特徴とする請求項５に記載の基板搬送ロボット。
7. 前記センサ部は、
   前記伸縮アーム部が伸長した伸長状態においては、当該センサ部の先端部を前記基板の手前側の側端部と交差させ、前記伸縮アーム部が縮小した縮小状態においては、当該センサ部の先端部を前記基板の右側または左側の側端部と交差させるように、円弧状に回転すること
   を特徴とする請求項５に記載の基板搬送ロボット。
8. 前記センサ部の回転量は、
   前記所定のプーリ比によって規制されること
   を特徴とする請求項５、６または７に記載の基板搬送ロボット。
9. 前記伸縮アーム部は、
   基端部がアームベースに対して回転可能に連結される第１アームと、
   基端部が前記第１アームの先端部に対して回転可能に連結され、先端部においては前記ロボットハンドが回転可能に連結される第２アームと
   を備え、
   前記第１アームの回転量θに対して前記第２アームが前記第１アームの回転方向とは逆向きに前記回転量θの２倍の回転量２θで回転するとともに、前記ロボットハンドが前記第２アームの回転方向とは逆向きに前記回転量θで回転することによって、前記ロボットハンドの向きを所定の方向へ保ったまま伸縮すること
   を特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の基板搬送ロボット。
10. 前記センサ部は、
    前記伸縮アーム部の縮む動作にともなう前記ロボットハンドの回転に従動回転することによって当該センサ部の先端部が平面視で前記基板の側端部と交差することで該基板の側端位置を検出し、
    前記基板のずれ量は、
    前記センサ部によって前記側端位置が検出されてから前記基板が搬送され搬送先へ到達するまでの間に前記側端位置に基づいて算出されること
    を特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の基板搬送ロボット。
11. 前記基板が収容されたカセットへ前記フォークを進入させた際に前記基板の前記カセット内における回転ずれを検出する回転ずれセンサ
    をさらに備え、
    前記回転ずれセンサによって検出された前記回転ずれに応じて旋回軸動作および走行軸動作を行うことによって前記基板に対する前記フォークの位置を補正して前記フォークへ前記基板を保持させ、前記センサ部により検出された前記側端位置に基づいて算出された前記基板のずれ量を用いて補正しながら搬送先の目標位置において前記基板の保持を解くこと
    を特徴とする請求項１０に記載の基板搬送ロボット。
12. 基板が収容されたカセットへフォークを進入させた際に前記基板の前記カセット内における回転ずれを検出する第１の検出工程と、
    前記第１の検出工程によって検出された前記回転ずれに応じて旋回軸動作および走行軸動作を行うことによって前記基板に対する前記フォークの位置を補正して前記フォークへ前記基板を保持させる第１の補正工程と、
    前記カセットから前記基板を保持させたまま前記フォークを引き出す際に該フォークを含むロボットハンドの回転に従動回転することによって平面視で前記基板の側端部と交差することで該基板の側端位置を検出する第２の検出工程と、
    前記第２の検出工程によって検出された前記側端位置に基づいて算出された前記基板のずれ量を用いて補正しながら搬送先の目標位置において前記基板の保持を解く第２の補正工程と
    を含むことを特徴とする基板搬送方法。
    

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