JP2019209473A - 産業用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】所定の搬送対象物を搬送する産業用ロボットにおいて、アームが伸縮する際にハンドが周辺の構造物等に衝突するおそれを低減することが可能な産業用ロボットを提供する。【解決手段】この産業用ロボットは、ハンドが一定方向を向いた状態で略直線的に移動するように水平方向へ伸縮可能なアームと、アームの基端側が回動可能に連結されるアーム支持部２４と、アーム支持部２４を回動可能に支持する基台９とを備えている。搬送対象物が収容される収容部に向かってハンドが略直線的に移動するようにアームが伸縮するときの、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向におけるアーム支持部２４の位置をアーム伸縮許容位置とすると、産業用ロボットは、アーム伸縮許容位置にアーム支持部２４があることを検知するための検知機構３３を備えており、検知機構３３は、基台９に取り付けられるセンサと、アーム支持部２４に取り付けられる検知部材とを備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、所定の搬送対象物を搬送する産業用ロボットに関する。

従来、液晶ディスプレイ用のガラス基板を搬送する産業用ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の産業用ロボットは、ガラス基板が搭載されるハンドと、ハンドが先端側に連結されるアームと、アームを支持する本体部と、本体部を水平方向に移動可能に支持するベース部材とを備えている。アームは、第１アーム部と第２アーム部との２個のアーム部によって構成されており、ハンドが一定方向を向いた状態で略直線的に移動するように水平方向へ伸縮可能となっている。

特許文献１に記載の産業用ロボットでは、本体部は、アームの基端側を支持するアーム支持部材と、アーム支持部材が固定されるとともに昇降可能な昇降部材と、昇降部材を上下方向に移動可能に支持する柱状部材と、本体部の下端部分を構成するとともにベース部材に対して水平移動可能な基台と、柱状部材の下端が固定されるとともに基台に対して回動可能な旋回部材とを備えている。

また、特許文献１に記載の産業用ロボットは、アームを伸縮させるアーム駆動用モータと、柱状部材に対して昇降部材を昇降させる昇降用モータと、上下方向を回動の軸方向として基台に対して旋回部材を回動させる回動用モータと、ベース部材に対して基台を水平移動させるための水平移動用モータとを備えている。特許文献１に記載の産業用ロボットは、アームの伸縮動作と、アーム等の昇降動作、回動動作および水平移動動作との組合せによって、ハンドに搭載されたガラス基板を搬送する。

特開２０１５−１８８９４０号公報

産業用ロボットによって搬送されるガラス基板は年々大型化しており、ガラス基板の大型化に伴って産業用ロボットも大型化している。特許文献１に記載の産業用ロボットが大型化する場合、たとえば、基台に対して旋回部材が所定の位置まで回動していない状態でアームが伸縮して、産業用ロボットの周辺の構造物等にハンドが衝突すると、従来よりも大きな被害が生じるおそれが高くなる。一方で、特許文献１に記載の産業用ロボットでは、回動用モータの回転量を検知するためのエンコーダの検知結果に基づいて、回転用モータが制御されているため、通常、基台に対して旋回部材が所定の位置まで回動していない状態でアームが伸縮することはない。

しかしながら、特許文献１に記載の産業用ロボットにおいて、エンコーダに何らかの不具合が生じたり、回動用モータから旋回部材までの動力の伝達経路に何らかの不具合が生じたりすると、基台に対して旋回部材が所定の位置まで回動していない状態でアームが伸縮して、ハンドが周辺の構造物等に衝突するおそれがある。そのため、特許文献１に記載の産業用ロボットが大型化すると、従来よりも大きな被害が生じるおそれはある。

そこで、本発明の課題は、所定の搬送対象物を搬送する産業用ロボットにおいて、アームが伸縮する際にハンドが周辺の構造物等に衝突するおそれを低減することが可能な産業用ロボットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットは、所定の搬送対象物を搬送する産業用ロボットにおいて、搬送対象物が搭載されるハンドと、ハンドが先端側に回動可能に連結されるとともにハンドが一定方向を向いた状態で略直線的に移動するように水平方向へ伸縮可能なアームと、アームの基端側が回動可能に連結されるアーム支持部と、上下方向を回動の軸方向とする回動が可能となるようにアーム支持部を支持する基台と、アームを伸縮させるアーム駆動用モータと、基台に対してアーム支持部を回動させる回動用モータと、回動用モータの回転量を検知するためのエンコーダとを備えるとともに、搬送対象物が収容される収容部に向かってハンドが略直線的に移動するようにアームが伸縮するときの、基台に対するアーム支持部の回動方向におけるアーム支持部の位置をアーム伸縮許容位置とすると、アーム伸縮許容位置にアーム支持部があることを検知するための検知機構を備え、検知機構は、アーム支持部および基台のいずれか一方に取り付けられるセンサと、アーム支持部および基台のいずれか他方に取り付けられるとともにセンサによって検知される検知部材とを備えることを特徴とする。

本発明の産業用ロボットは、搬送対象物が収容される収容部に向かってハンドが略直線的に移動するようにアームが伸縮するときの、基台に対するアーム支持部の回動方向におけるアーム支持部の位置であるアーム伸縮許容位置にアーム支持部があることを検知するための検知機構を備えている。また、本発明では、検知機構は、アーム支持部および基台のいずれか一方に取り付けられるセンサと、アーム支持部および基台のいずれか他方に取り付けられるとともにセンサによって検知される検知部材とを備えており、実際に動作を行うアーム支持部にセンサまたは検知部材が取り付けられている。

そのため、本発明では、検知機構の検知結果に基づいて、アーム伸縮許容位置にアーム支持部が配置されているのか否かを直接的に検知することが可能になる。したがって、本発明では、エンコーダに何らかの不具合が生じたり、回動用モータからアーム支持部までの動力の伝達経路に何らかの不具合が生じたりしても、検知機構によってアーム伸縮許容位置にアーム支持部があることが検知されていない場合にアームの伸縮動作を止めることで、ハンドが周辺の構造物等に衝突するのを防止することが可能になる。その結果、本発明では、アームが伸縮する際にハンドが周辺の構造物等に衝突するおそれを低減することが可能になる。

本発明において、検知機構は、基台に対するアーム支持部の回動方向に配列される複数のセンサと、１個の検知部材とを備えることが好ましい。検知機構が、基台に対するアーム支持部の回動方向に配列される複数の検知部材と１個のセンサとを備えている場合には、エンコーダの検知結果を参酌しないと、基台に対するアーム支持部の回動方向におけるアーム支持部の位置を検知機構で検知することはできないが、このように構成すると、エンコーダの検知結果を参酌しなくても、基台に対するアーム支持部の回動方向におけるアーム支持部の概略位置を検知機構で検知することが可能になる。

本発明において、検知機構は、たとえば、基台に対するアーム支持部の回動中心に対して９０°ピッチで配置される４個のセンサまたは４個の検知部材を備えている。

本発明において、産業用ロボットは、アーム駆動用モータおよび回動用モータを制御する制御部を備え、制御部には、エンコーダおよびセンサが電気的に接続され、制御部は、アーム伸縮許容位置に向かって回動するアーム支持部の、エンコーダの検知結果に基づいて特定される位置が、エンコーダの検知結果に基づいて特定されるアーム伸縮許容位置に到達する前に、アーム駆動用モータを起動してアームの伸縮動作を開始し、その後、アーム伸縮許容位置に向かって回動するアーム支持部の、エンコーダの検知結果に基づいて特定される位置が、エンコーダの検知結果に基づいて特定されるアーム伸縮許容位置に到達したにもかかわらず、検知機構によってアーム伸縮許容位置にアーム支持部があることが検知されない場合に、アーム駆動用モータを停止させることが好ましい。

このように構成すると、制御部は、アーム伸縮許容位置に向かって回動するアーム支持部の、エンコーダの検知結果に基づいて特定される位置が、エンコーダの検知結果に基づいて特定されるアーム伸縮許容位置に到達する前に、アーム駆動用モータを起動してアームの伸縮動作を開始しているため、産業用ロボットのサイクルタイムを短縮することが可能になる。また、このように構成すると、制御部は、アーム駆動用モータを起動してアームの伸縮動作を開始した後、アーム伸縮許容位置に向かって回動するアーム支持部の、エンコーダの検知結果に基づいて特定される位置が、エンコーダの検知結果に基づいて特定されるアーム伸縮許容位置に到達したにもかかわらず、検知機構によってアーム伸縮許容位置にアーム支持部があることが検知されない場合に、アーム駆動用モータを停止させているため、アーム伸縮許容位置にアーム支持部が配置されていない状態でアームが伸縮してハンドが周辺の構造物等に衝突するのを防止することが可能になる。すなわち、このように構成すると、産業用ロボットのサイクルタイムを短縮しつつ、アームが伸縮する際にハンドが周辺の構造物等に衝突するおそれを低減することが可能になる。

本発明において、センサは、アーム支持部がアーム伸縮許容位置に到達すると、オフからオンに切り替わって検知信号を出力することが好ましい。この場合には、たとえば、センサは、発光素子と受光素子とを有する透過型の光学式センサであり、検知部材は、発光素子と受光素子との間を遮るための遮光部を備え、センサは、遮光部が発光素子と受光素子との間を遮っているときに、アーム支持部がアーム伸縮許容位置にあることを検知して、検知信号を出力する。

このように構成すると、たとえば、センサに不具合が生じてセンサが検知信号を出力しなくなったとしても、アームの伸縮動作に伴ってハンドが周辺の構造物等に衝突するのを防止することが可能になる。すなわち、アーム支持部がアーム伸縮許容位置に到達したときに、センサがオンからオフに切り替わって検知信号の出力を停止する場合（すなわち、センサは、アーム支持部がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるときには検知信号を出力するが、アーム支持部がアーム伸縮許容位置にあるときには検知信号を出力しない場合）には、センサに不具合が生じてセンサが検知信号を出力しなくなると、アーム支持部がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるにもかかわらず、アーム支持部がアーム伸縮許容位置にあると判断されるおそれがある。そのため、この場合には、アーム支持部がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるにもかかわらず、アームが伸縮して、ハンドが周辺の構造物等に衝突するおそれがある。

これに対して、アーム支持部がアーム伸縮許容位置に到達したときにセンサがオフからオンに切り替わって検知信号を出力する場合（すなわち、センサは、アーム支持部がアーム伸縮許容位置にあるときには検知信号を出力するが、アーム支持部がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるときには検知信号を出力しない場合）には、センサに不具合が生じてセンサが検知信号を出力しなくなっても、アーム支持部がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるときに、アーム支持部がアーム伸縮許容位置にあると判断されることはない。したがって、たとえば、センサに不具合が生じてセンサが検知信号を出力しなくなったとしても、アームの伸縮動作に伴ってハンドが周辺の構造物等に衝突するのを防止することが可能になる。

本発明において、センサは、発光素子と受光素子とを有する透過型の光学式センサであり、検知部材は、発光素子と受光素子との間を遮るための遮光部を備え、遮光部は、アーム支持部がアーム伸縮許容位置に到達すると、発光素子と受光素子との間を遮り、上下方向から見たときに、基台に対するアーム支持部の回動方向における遮光部の端面の延長線である仮想延長線は、基台に対するアーム支持部の回動中心を通過していることが好ましい。

このように構成すると、アーム支持部がアーム伸縮許容位置に到達して発光素子と受光素子との間を遮光部が遮り始める瞬間に、基台に対するアーム支持部の回動方向において発光素子および受光素子の光軸が配置された位置に、基台に対するアーム支持部の回動方向における遮光部の端面の全体が到達する。したがって、アーム支持部がアーム伸縮許容位置に到達する際に、遮光部による発光素子と受光素子との間の遮光状態のばらつきを抑制することが可能になる。その結果、アーム支持部がアーム伸縮許容位置にあるのか否かを精度良く検知することが可能になる。

以上のように、本発明の産業用ロボットでは、アームが伸縮する際にハンドが周辺の構造物等に衝突するおそれを低減することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの平面図である。 図１に示す産業用ロボットの側面図である。 図１に示す産業用ロボットが組み込まれるガラス基板の製造システムの概略平面図である。 図２に示す基台とアーム支持部との連結部の構成を説明するための断面図である。 図１に示す産業用ロボットの制御部に接続されるアーム駆動用モータおよび回動用モータ等を示すブロック図である。 （Ａ）は、図４のＥ−Ｅ方向から基台の構成を説明するための平面図であり、（Ｂ）は、図４のＦ−Ｆ方向から旋回フレームの構成を説明するための底面図である。 図４のＧ部の拡大図である。 （Ａ）は、図６に示す検知部材の構成を説明するための平面図であり、（Ｂ）は、アーム支持部がアーム伸縮許容位置に到達して検知部材の遮光部が発光素子と受光素子との間を遮る瞬間の状態を説明するための平面図である。 図１に示す産業用ロボットの動作を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（産業用ロボットの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボット１の平面図である。図２は、図１に示す産業用ロボット１の側面図である。図３は、図１に示す産業用ロボット１が組み込まれるガラス基板の製造システム１２の概略平面図である。図４は、図２に示す基台９とアーム支持部２４との連結部の構成を説明するための断面図である。図５は、図１に示す産業用ロボット１の制御部３０に接続されるモータ１９、２２、２５、２８等を示すブロック図である。

本形態の産業用ロボット１（以下、「ロボット１」とする。）は、搬送対象物である液晶ディスプレイのガラス基板２（以下、「基板２」とする。）を搬送する水平多関節型ロボットである。ロボット１は、基板２が搭載される２個のハンド３と、２個のハンド３のそれぞれが先端側に連結される２本のアーム４と、２本のアーム４を支持する本体部５と、本体部５を水平方向に移動可能に支持するベース部材６とを備えている。本体部５は、アーム４の基端側を支持するとともに昇降可能なアームサポート７と、アームサポート７を昇降可能に支持する支持フレーム８と、本体部５の下端部分を構成するとともにベース部材６に対して水平移動可能な基台９と、支持フレーム８の下端が固定されるとともに基台９に対して回動可能な旋回フレーム１０とを備えている

図３に示すように、ロボット１は、たとえば、ガラス基板の製造システム１２に組み込まれて使用される。製造システム１２は、たとえば、基板２に対して所定の処理を行う４個の基板処理装置１３と、処理前または処理後の基板２が収容される２個の基板収容装置１４とを備えている。ロボット１は、基板処理装置１３への基板２の搬入および基板処理装置１３からの基板２の搬出を行うとともに、基板収容装置１４への基板２の搬入および基板収容装置１４からの基板２の搬出の少なくともいずれか一方を行う。本形態の基板処理装置１３および基板収容装置１４は、搬送対象物である基板２が収容される収容部である。

２個の基板収容装置１４は、ベース部材６に対する本体部５の移動方向であるＸ方向（図３参照）において、ロボット１を挟むように配置されている。４個の基板処理装置１３のうちの２個の基板処理装置１３は、Ｘ方向と上下方向とに直交するＹ方向（図３参照）において、ロボット１の一方側に配置され、残りの２個の基板処理装置１３は、Ｙ方向において、ロボット１の他方側に配置されている。Ｙ方向においてロボット１の一方側に配置される２個の基板処理装置１３は、Ｘ方向で隣接配置され、Ｙ方向においてロボット１の他方側に配置される２個の基板処理装置１３は、Ｘ方向で隣接配置されている。

アーム４は、第１アーム部１７と第２アーム部１８との２個のアーム部によって構成されている。第１アーム部１７の基端側は、アームサポート７に回動可能に連結されている。第１アーム部１７の先端側には、第２アーム部１８の基端側が回動可能に連結されている。第２アーム部１８の先端側には、ハンド３が回動可能に連結されている。アーム４は、ハンド３が一定方向を向いた状態で略直線的に移動するように水平方向へ伸縮可能となっている。

具体的には、アーム４は、ハンド３が一定方向を向いた状態で、かつ、ハンド３とアーム４との連結部分が略直線的に移動するように水平方向へ伸縮可能となっている。また、アーム４は、基板処理装置１３に対する基板２の搬送を行うときには、ハンド３が一定方向を向いた状態でＹ方向に略直線的に移動するように伸縮し、基板収容装置１４に対する基板２の搬送を行うときには、ハンド３が一定方向を向いた状態でＸ方向に略直線的に移動するように伸縮する。すなわち、上下方向から見たときに、基板処理装置１３に対する基板２の搬送を行うときのハンド３の移動方向と、基板収容装置１４に対する基板２の搬送を行うときのハンド３の移動方向とが直交している。

ロボット１は、アーム４を駆動するアーム駆動機構を備えている。具体的には、ロボット１は、２本のアーム４を個別に駆動する２個のアーム駆動機構を備えている。アーム駆動機構は、アーム４を伸縮させるアーム駆動用モータとしてのモータ１９と、モータ１９の動力を減速して伝達する減速機と、モータ１９の回転量を検知するためのエンコーダとを備えている。モータ１９は、サーボモータである。モータ１９は、エンコーダの検知結果に基づいて制御される。

支持フレーム８は、アームサポート７を介してハンド３およびアーム４を昇降可能に保持している。支持フレーム８は、アームサポート７を昇降可能に保持する柱状の第１支持フレーム２０と、第１支持フレーム２０を昇降可能に保持する柱状の第２支持フレーム２１とを備えている。ロボット１は、第１支持フレーム２０に対してアームサポート７を昇降させるとともに第２支持フレーム２１に対して第１支持フレーム２０を昇降させる昇降機構と、第１支持フレーム２０を上下方向に案内するガイド機構と、アームサポート７を上下方向へ案内するガイド機構とを備えている。

昇降機構は、アームサポート７を昇降させるとともに第１支持フレーム２０を昇降させるモータ２２と、モータ２２の動力を減速して伝達する減速機と、モータ２２の回転量を検知するためのエンコーダとを備えている。モータ２２は、サーボモータである。モータ２２は、エンコーダの検知結果に基づいて制御される。なお、ロボット１は、第１支持フレーム２０に対してアームサポート７を昇降させる昇降機構と、第２支持フレーム２１に対して第１支持フレーム２０を昇降させる昇降機構とを個別に備えていても良い。

旋回フレーム１０は、上下方向の厚さが薄い扁平な略直方体状に形成されている。また、旋回フレーム１０は、細長い略直方体状に形成されている。旋回フレーム１０の先端側の上面には、第２支持フレーム２１の下端部が固定されている。旋回フレーム１０の基端側は、上下方向を回動の軸方向とする回動が可能となるように基台９に支持されている。旋回フレーム１０は、基台９よりも上側に配置されている。本形態では、アームサポート７と支持フレーム８と旋回フレーム１０とによって、アーム４の基端側が回動可能に連結されるアーム支持部２４が構成されており、基台９は、上下方向を回動の軸方向とする回動が可能となるようにアーム支持部２４を支持している。

ロボット１は、旋回フレーム１０を回動させる回動機構を備えている。すなわち、ロボット１は、アーム支持部２４を回動させる回動機構を備えている。回動機構は、基台９に対してアーム支持部２４を回動させる回動用モータとしてのモータ２５と、モータ２５の動力を減速して伝達する減速機２６と、モータ２５の回転量を検知するためのエンコーダ２７とを備えている。モータ２５は、サーボモータである。モータ２５は、エンコーダ２７の検知結果に基づいて制御される。

モータ２５は、中空状に形成される旋回フレーム１０の内部の基端側に配置されている。減速機２６は、基台９と旋回フレーム１０とを連結する関節部を構成している。減速機２６は、中心に貫通穴が形成された中空減速機である。減速機２６のケース体は、旋回フレーム１０の基端部に固定されている。減速機２６の出力軸は、基台９に固定されている。減速機２６の入力軸には、モータ２５の動力が伝達される。

また、ロボット１は、ベース部材６に対して基台９を水平移動させる水平移動機構と、基台９を水平方向へ案内するガイド機構とを備えている。水平移動機構は、基台９を水平移動させるモータ２８と、モータ２８の動力を減速して伝達する減速機と、モータ２８の回転量を検知するためのエンコーダとを備えている。モータ２８は、サーボモータである。モータ２８は、エンコーダの検知結果に基づいて制御される。

図５に示すように、ロボット１の制御部３０には、モータ１９、２２、２５、２８が電気的に接続されている。また、制御部３０には、エンコーダ２７が電気的に接続されている。また、制御部３０には、モータ１９、２２、２８の回転量を検知するためのエンコーダが電気的に接続されている。制御部３０は、モータ１９、２２、２５、２８の駆動回路を備えている。また、制御部３０は、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶回路およびＣＰＵ等の演算回路等を備えており、モータ１９、２２、２５、２８を制御する。ロボット１は、アーム４の伸縮動作と、アーム４等の昇降動作、回動動作および水平移動動作との組合せによって、基板処理装置１３または基板収容装置１４に対する基板２の搬送を行う。

（検知機構の構成）
図６（Ａ）は、図４のＥ−Ｅ方向から基台９の構成を説明するための平面図であり、図６（Ｂ）は、図４のＦ−Ｆ方向から旋回フレーム１０の構成を説明するための底面図である。図７は、図４のＧ部の拡大図である。図８（Ａ）は、図６に示す検知部材３５の構成を説明するための平面図であり、図８（Ｂ）は、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置に到達して検知部材３５の遮光部３５ａが発光素子４０と受光素子４１との間を遮る瞬間の状態を説明するための平面図である。

基板処理装置１３または基板収容装置１４に向かってハンド３が略直線的に移動するようにアーム４が伸縮するときの、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向（すなわち、基台９に対する旋回フレーム１０の回動方向）におけるアーム支持部２４の位置をアーム伸縮許容位置とすると、ロボット１は、アーム伸縮許容位置にアーム支持部２４があることを検知するための検知機構３３を備えている。すなわち、ロボット１は、製造システム１２において、アーム４の伸縮を許容するアーム伸縮許容位置にアーム支持部２４があることを検知するための検知機構３３を備えている。

上述のように、上下方向から見たときに、基板処理装置１３に対する基板２の搬送を行うときのハンド３の移動方向と、基板収容装置１４に対する基板２の搬送を行うときのハンド３の移動方向とが直交しており、かつ、ロボット１のＸ方向の両側に基板収容装置１４が配置されるとともに、ロボット１のＹ方向の両側に基板処理装置１３が配置されているため、本形態では、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向において等間隔で４箇所にアーム伸縮許容位置がある。

検知機構３３は、基台９に取り付けられるセンサ３４と、アーム支持部２４に取り付けられるとともにセンサ３４によって検知される検知部材３５とを備えている。本形態の検知機構３３は、４個のセンサ３４と１個の検知部材３５とを備えている。４個のセンサ３４は、制御部３０に電気的に接続されている。センサ３４は、所定の固定部材３６を介して基台９の中心部の上面に固定されている。検知部材３５は、旋回フレーム１０の基端部の下面に固定されている。

センサ３４は、発光素子４０と受光素子４１とを有する透過型の光学式センサである。上下方向から見たときに、発光素子４０の光軸Ｌと受光素子４１の光軸Ｌとは一致している。センサ３４は、発光素子４０から受光素子４１に向かう光が遮られると、オフからオンに切り替わって検知信号を出力する。すなわち、センサ３４は、いわゆるＡ接点センサである。４個のセンサ３４は、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向に配列されている。

上述のように、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向において等間隔で４箇所にアーム伸縮許容位置があるため、４個のセンサ３４は、図６（Ａ）に示すように、基台９に対するアーム支持部２４の回動中心Ｃ１に対して９０°ピッチで配置されている。すなわち、４個のセンサ３４は、減速機２６の軸心に対して９０°ピッチで配置されている。また、光軸Ｌは、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向におけるセンサ３４の中心部に配置されている（図８参照）。

検知部材３５は、薄鋼板を所定形状に折り曲げることで形成されている。たとえば、検知部材３５は、薄いステンレス鋼板を所定形状に折り曲げることで形成されている。検知部材３５は、センサ３４の発光素子４０と受光素子４１との間を遮るための遮光部３５ａを備えている。遮光部３５ａは、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向において所定の幅を有する略四角形の平板状に形成されている。

遮光部３５ａは、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向における遮光部３５ａの幅が回動中心Ｃ１に向かうにしたがって次第に狭くなる略台形状に形成されている。本形態では、図６（Ｂ）および図８（Ａ）に示すように、上下方向から見たときに、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向における遮光部３５ａの一方の端面３５ｂの延長線である仮想延長線ＶＬ１と、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向における遮光部３５ａの他方の端面３５ｃの延長線である仮想延長線ＶＬ２とは、回動中心Ｃ１で交わっている。すなわち、上下方向から見たときに、仮想延長線ＶＬ１、ＶＬ２は、回動中心Ｃ１を通過している。上下方向から見たときに、回動中心Ｃ１に対して端面３５ｂと端面３５ｃとがなす角度θ（すなわち、仮想延長線ＶＬ１と仮想延長線ＶＬ２とがなす角度θ）は、たとえば、６°となっている。

４個のセンサ３４のうちの１個のセンサ３４の発光素子４０と受光素子４１との間が遮光部３５ａによって遮られると、４箇所のアーム伸縮許容位置のうちの１箇所のアーム伸縮許容位置にアーム支持部２４があることが検知される。すなわち、遮光部３５ａは、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置に到達すると、発光素子４０と受光素子４１との間を遮り、センサ３４は、遮光部３５ａが発光素子４０と受光素子４１との間を遮っているときに、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置にあることを検知する。

また、センサ３４は、遮光部３５ａが発光素子４０と受光素子４１との間を遮っているときに検知信号を出力する。すなわち、センサ３４は、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置に到達して、遮光部３５ａが発光素子４０と受光素子４１との間を遮ると、オフからオンに切り替わって検知信号を出力する。すなわち、センサ３４は、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置にあるとき（遮光部３５ａが発光素子４０と受光素子４１との間を遮っているとき）には検知信号を出力するが、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるとき（遮光部３５ａが発光素子４０と受光素子４１との間から外れているとき）には検知信号を出力しない。

アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置に配置されている状態で（すなわち、遮光部３５ａが発光素子４０と受光素子４１との間を遮っている状態で）、アーム４が伸縮すると、基板処理装置１３または基板収容装置１４に向かってハンド３が略直線的に移動する。なお、ロボット１は、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向におけるアーム支持部２４の原点位置（すなわち、旋回フレーム１０の原点位置）を検知するための原点センサ３８を備えている（図４参照）。原点センサ３８は、旋回フレーム１０の基端部の下面側に固定されている。原点センサ３８は、たとえば、近接センサである。基台９の上面側には、原点センサ３８によって検知される検知部材（図示省略）が固定されている。なお、図６（Ｂ）では、原点センサ３８の図示を省略している。

（産業用ロボットの動作）
図９は、図１に示す産業用ロボット１の動作を説明するための図である。

上述のように、ロボット１は、アーム４の伸縮動作と、アーム４等の昇降動作、回動動作および水平移動動作との組合せによって、基板処理装置１３または基板収容装置１４に対する基板２の搬送を行う。また、上述のように、ロボット１は、モータ２５の回転量を検知するためのエンコーダ２７を備えており、エンコーダ２７の検知結果に基づいて、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向におけるアーム支持部２４の位置を特定することが可能になっている。

本形態では、基板処理装置１３または基板収容装置１４に対して基板２の搬送を行うときに、制御部３０は、アーム伸縮許容位置に向かって回動するアーム支持部２４の、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定される位置が、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定されるアーム伸縮許容位置に到達する前に、モータ１９を起動してアーム４の伸縮動作を開始する（図９の回動用モータの速度曲線およびアーム駆動用モータの速度曲線参照）。すなわち、本形態では、アーム伸縮許容位置にアーム支持部２４が配置されていることが検知機構３３によって検知される前（センサ３４がオフからオンに切り替わる前（すなわち、センサ３４の発光素子４０と受光素子４１との間が遮光部３５ａに遮られる前））に、制御部３０は、モータ１９を起動してアーム４の伸縮動作を開始する。

また、アーム４の伸縮動作を開始した後、アーム伸縮許容位置に向かって回動するアーム支持部２４の、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定される位置が、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定されるアーム伸縮許容位置に到達したときに、検知機構３３によってアーム伸縮許容位置にアーム支持部２４があることが検知されると（センサ３４がオフからオンに切り替わると）、制御部３０は、モータ１９を継続して駆動し、アーム４の伸縮動作を継続する（図９の実線で示すアーム駆動用モータの速度曲線参照）。

一方、アーム４の伸縮動作を開始した後、アーム伸縮許容位置に向かって回動するアーム支持部２４の、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定される位置が、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定されるアーム伸縮許容位置に到達したにもかかわらず、検知機構３３によってアーム伸縮許容位置にアーム支持部２４があることが検知されない場合には（図９の二点鎖線で示すように、センサ３４がオフからオンに切り替わらない場合には）、制御部３０は、モータ１９を停止させる（図９の二点鎖線で示すアーム駆動用モータの速度曲線参照）。また、制御部３０は、モータ１９を停止させた後、たとえば、モータ１９を逆方向に回転させてハンド３を所定の位置まで戻す。

なお、本形態では、上述のように、回動中心Ｃ１に対して端面３５ｂと端面３５ｃとがなす角度θが、たとえば、６°となっているため、アーム４の伸縮動作を開始した後、アーム伸縮許容位置に向かって回動するアーム支持部２４の、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定される位置が、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定される設計上のアーム伸縮許容位置に対して、±３°の範囲内にあるときに、検知機構３３によってアーム伸縮許容位置にアーム支持部２４があることが検知されないと、制御部３０は、モータ１９を停止させる。

すなわち、アーム４の伸縮動作を開始した後、アーム伸縮許容位置に向かって回動するアーム支持部２４の、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定される位置が、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定される設計上のアーム伸縮許容位置に対して±３°の範囲内にあるときに、検知機構３３によってアーム伸縮許容位置にアーム支持部２４があることが検知されると、制御部３０は、モータ１９を継続して駆動する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、ロボット１は、基板処理装置１３または基板収容装置１４に向かってハンド３が略直線的に移動するようにアーム４が伸縮するときの、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向におけるアーム支持部２４の位置であるアーム伸縮許容位置にアーム支持部２４があることを検知するための検知機構３３を備えている。また、本形態では、検知機構３３は、基台９に取り付けられるセンサ３４と、アーム支持部２４に取り付けられる検知部材３５とを備えており、実際に動作を行うアーム支持部２４に検知部材３５が取り付けられている。

そのため、本形態では、検知機構３３の検知結果に基づいて、アーム伸縮許容位置にアーム支持部２４が配置されているのか否かを直接的に検知することが可能になる。また、本形態では、アーム４の伸縮動作を開始した後、アーム伸縮許容位置に向かって回動するアーム支持部２４の、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定される位置が、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定されるアーム伸縮許容位置に到達したにもかかわらず、検知機構３３によってアーム伸縮許容位置にアーム支持部２４があることが検知されない場合に、制御部３０は、モータ１９を停止させている。

したがって、本形態では、エンコーダ２７に何らかの不具合が生じたり、モータ２５からアーム支持部２４までの動力の伝達経路に配置される減速機２６等に何らかの不具合が生じたりしても、アーム４が伸縮する際にハンド３が周辺の構造物等に衝突するのを防止することが可能になる。その結果、本形態では、アーム４が伸縮する際にハンド３が周辺の構造物等に衝突するおそれを低減することが可能になる。

また、本形態では、基板処理装置１３または基板収容装置１４に対して基板２の搬送を行うときに、制御部３０は、アーム伸縮許容位置に向かって回動するアーム支持部２４の、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定される位置が、エンコーダ２７の検知結果に基づいて特定されるアーム伸縮許容位置に到達する前に、モータ１９を起動してアーム４の伸縮動作を開始している。そのため、本形態では、ロボット１のサイクルタイムを短縮することが可能になる。したがって、本形態では、ロボット１のサイクルタイムを短縮しつつ、アーム４が伸縮する際にハンド３が周辺の構造物等に衝突するおそれを低減することが可能になる。

本形態では、検知機構３３は、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向に配列される４個のセンサ３４を備えている。そのため、本形態では、エンコーダ２７の検知結果を参酌しなくても、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向におけるアーム支持部２４の概略位置を検知機構３３で検知することが可能になる。なお、検知機構３３が、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向に配列される４個の検知部材３５と１個のセンサ３４とを備えている場合には、エンコーダ２７の検知結果を参酌しないと、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向におけるアーム支持部２４の位置を検知機構３３で検知することはできない。

本形態では、センサ３４は、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置に到達すると、オフからオンに切り替わって検知信号を出力している。そのため、本形態では、たとえば、センサ３４に不具合が生じてセンサ３４が検知信号を出力しなくなったとしても、アーム４の伸縮動作に伴ってハンド３が周辺の構造物等に衝突するのを防止することが可能になる。

すなわち、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置に到達したときに、センサ３４がオンからオフに切り替わって検知信号の出力を停止する場合（すなわち、センサ３４は、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるときには検知信号を出力するが、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置にあるときには検知信号を出力しない場合）には、センサ３４に不具合が生じてセンサ３４が検知信号を出力しなくなると、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるにもかかわらず、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置にあると判断されるおそれがある。そのため、この場合には、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるにもかかわらず、アーム４が伸縮して、ハンド３が周辺の構造物等に衝突するおそれがある。

これに対して、本形態のように、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置に到達したときにセンサ３４がオフからオンに切り替わって検知信号を出力する場合（すなわち、センサ３４は、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置にあるときには検知信号を出力するが、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるときには検知信号を出力しない場合）には、センサ３４に不具合が生じてセンサ３４が検知信号を出力しなくなっても、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるときに、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置にあると判断されることはない。したがって、本形態では、たとえば、センサ３４に不具合が生じてセンサ３４が検知信号を出力しなくなったとしても、アーム４の伸縮動作に伴ってハンド３が周辺の構造物等に衝突するのを防止することが可能になる。

本形態では、上下方向から見たときに、遮光部３５ａの端面３５ｂ、３５ｃの仮想延長線ＶＬ１、ＶＬ２は、回動中心Ｃ１を通過している。そのため、本形態では、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置に到達して発光素子４０と受光素子４１との間を遮光部３５ａが遮り始める瞬間に、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向において、発光素子４０および受光素子４１の光軸Ｌが配置された位置に、遮光部３５ａの端面３５ｂ、３５ｃの全体が到達する。

たとえば、図８（Ｂ）に示すように、発光素子４０と受光素子４１との間を遮光部３５ａが遮り始める瞬間に、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向において、発光素子４０および受光素子４１の光軸Ｌが配置された位置に、遮光部３５ａの端面３５ｃの全体が到達する。したがって、本形態では、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置に到達する際に、遮光部３５ａによる発光素子４０と受光素子４１との間の遮光状態のばらつきを抑制することが可能になる。その結果、本形態では、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置にあるのか否かを精度良く検知することが可能になる。

なお、たとえば、上下方向から見たときに、端面３５ｃの仮想延長線が回動中心Ｃ１を通過しないように端面３５ｃが形成されている場合（図８（Ｂ）の二点鎖線参照）には、発光素子４０と受光素子４１との間を遮光部３５ａが遮り始める前に、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向において、発光素子４０および受光素子４１の光軸Ｌが配置された位置に、遮光部３５ａの端面３５ｃの一部が到達する。そのため、この場合には、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置に到達する際に、遮光部３５ａによる発光素子４０と受光素子４１との間の遮光状態がばらつきやすくなる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態において、４個のセンサ３４がアーム支持部２４に取り付けられ、１個の検知部材３５が基台９に取り付けられていても良い。また、上述した形態において、１個のセンサ３４が基台９に取り付けられ、４個の検知部材３５がアーム支持部２４に取り付けられても良いし、４個の検知部材３５が基台９に取り付けられ、１個のセンサ３４がアーム支持部２４に取り付けられても良い。この場合には、４個の検知部材３５は、基台９に対するアーム支持部２４の回動方向に配列されるとともに、基台９に対するアーム支持部２４の回動中心Ｃ１に対して９０°ピッチで配置される。

上述した形態において、ロボット１のＸ方向の一方側のみに基板収容装置１４が配置され、かつ、ロボット１のＹ方向の一方側のみに基板処理装置１３が配置されているのであれば、検知機構３３が有するセンサ３４の数は２個であっても良い。この場合には、上下方向から見たときに、２個のセンサ３４のうちの一方のセンサ３４と基台９に対するアーム支持部２４の回動中心Ｃ１とを結ぶ線と、他方のセンサ３４と基台９に対するアーム支持部２４の回動中心Ｃ１とを結ぶ線とがなす角度は９０°となっている。

また、上述した形態において、ロボット１のＸ方向の一方側のみに基板収容装置１４が配置されているのであれば、あるいは、ロボット１のＹ方向の一方側のみに基板処理装置１３が配置されているのであれば、検知機構３３が有するセンサ３４の数は３個であっても良い。また、基板処理装置１３および基板収容装置１４の配置や、基板処理装置１３の数に応じて、検知機構３３は、５個以上のセンサ３４を備えていても良い。また、基板処理装置１３および基板収容装置１４の配置や、基板処理装置１３の数に応じて、９０°方向以外の任意の角度に複数のセンサ３４が配置されていても良い。たとえば、検知機構３３が有するセンサ３４の数が４個である場合に、アーム支持部２４の回動中心Ｃ１に対して４個のセンサ３４がなす角度が９０°以外の角度となっていても良い。

上述した形態において、センサ３４は、発光素子４０から射出された光を受光素子４１が受光すると、オフからオンに切り替わって検知信号を出力しても良い。すなわち、センサ３４は、発光素子４０から受光素子４１に向かう光が遮られると、オンからオフに切り替わって検知信号の出力を停止しても良い。この場合には、たとえば、検知部材３５の遮光部３５ａは、円環状に形成されるとともに、遮光部３５ａには、回動中心Ｃ１を曲率中心とする円弧状の貫通穴が形成されており、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置にあるときに、発光素子４０から受光素子４１に向かう光は、遮光部３５ａに形成された貫通穴を通過する。この場合には、上述した形態と同様に、センサ３４は、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置に到達したときに、オフからオンに切り替わって検知信号を出力する。

また、発光素子４０から射出された光を受光素子４１が受光すると、センサ３４がオフからオンに切り替わって検知信号を出力する場合には、センサ３４は、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置から外れた位置に到達したときに、オフからオンに切り替わって検知信号を出力しても良い。すなわち、上述した形態において、センサ３４は、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置から外れた位置にあるときには検知信号を出力するが、アーム支持部２４がアーム伸縮許容位置にあるときには検知信号を出力しなくても良い。

上述した形態において、上下方向から見たときに、遮光部３５ａの端面３５ｂ、３５ｃの仮想延長線ＶＬ１、ＶＬ２が回動中心Ｃ１を通過しないように端面３５ｂ、３５ｃが形成されていても良い。また、上述した形態において、制御部３０は、アーム伸縮許容位置にアーム支持部２４が配置されていることを検知機構３３が検知した後に、モータ１９を起動してアーム４の伸縮動作を開始しても良い。また、上述した形態において、センサ３４は、反射型の光学式センサであっても良いし、光学式以外のセンサであっても良い。たとえば、センサ３４は、近接センサであっても良い。

上述した形態では、本体部５は、水平方向へ移動可能となっているが、本体部５は、固定されていても良い。また、上述した形態では、アーム４は、第１アーム部１７と第２アーム部１８との２個のアーム部によって構成されているが、アーム４は、３個以上のアーム部によって構成されても良い。また、上述した形態において、ロボット１は、基板２以外の搬送対象物を搬送するロボットであっても良い。

１ ロボット（産業用ロボット）
２ 基板（ガラス基板、搬送対象物）
３ ハンド
４ アーム
９ 基台
１３ 基板処理装置（収容部）
１４ 基板収容装置（収容部）
１９ モータ（アーム駆動用モータ）
２４ アーム支持部
２５ モータ（回動用モータ）
２７ エンコーダ
３０ 制御部
３３ 検知機構
３４ センサ
３５ 検知部材
３５ａ 遮光部
３５ｂ、３５ｃ 端面
４０ 発光素子
４１ 受光素子
Ｃ１ 基台に対するアーム支持部の回動中心
ＶＬ１、ＶＬ２ 仮想延長線

Claims (7)

1. 所定の搬送対象物を搬送する産業用ロボットにおいて、
   前記搬送対象物が搭載されるハンドと、前記ハンドが先端側に回動可能に連結されるとともに前記ハンドが一定方向を向いた状態で略直線的に移動するように水平方向へ伸縮可能なアームと、前記アームの基端側が回動可能に連結されるアーム支持部と、上下方向を回動の軸方向とする回動が可能となるように前記アーム支持部を支持する基台と、前記アームを伸縮させるアーム駆動用モータと、前記基台に対して前記アーム支持部を回動させる回動用モータと、前記回動用モータの回転量を検知するためのエンコーダとを備えるとともに、
   前記搬送対象物が収容される収容部に向かって前記ハンドが略直線的に移動するように前記アームが伸縮するときの、前記基台に対する前記アーム支持部の回動方向における前記アーム支持部の位置をアーム伸縮許容位置とすると、
   前記アーム伸縮許容位置に前記アーム支持部があることを検知するための検知機構を備え、
   前記検知機構は、前記アーム支持部および前記基台のいずれか一方に取り付けられるセンサと、前記アーム支持部および前記基台のいずれか他方に取り付けられるとともに前記センサによって検知される検知部材とを備えることを特徴とする産業用ロボット。
2. 前記検知機構は、前記基台に対する前記アーム支持部の回動方向に配列される複数の前記センサと、１個の前記検知部材とを備えることを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
3. 前記検知機構は、前記基台に対する前記アーム支持部の回動中心に対して９０°ピッチで配置される４個の前記センサまたは４個の前記検知部材を備えることを特徴とする請求項１記載の産業用ロボット。
4. 前記アーム駆動用モータおよび前記回動用モータを制御する制御部を備え、
   前記制御部には、前記エンコーダおよび前記センサが電気的に接続され、
   前記制御部は、前記アーム伸縮許容位置に向かって回動する前記アーム支持部の、前記エンコーダの検知結果に基づいて特定される位置が、前記エンコーダの検知結果に基づいて特定される前記アーム伸縮許容位置に到達する前に、前記アーム駆動用モータを起動して前記アームの伸縮動作を開始し、その後、前記アーム伸縮許容位置に向かって回動する前記アーム支持部の、前記エンコーダの検知結果に基づいて特定される位置が、前記エンコーダの検知結果に基づいて特定される前記アーム伸縮許容位置に到達したにもかかわらず、前記検知機構によって前記アーム伸縮許容位置に前記アーム支持部があることが検知されない場合に、前記アーム駆動用モータを停止させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の産業用ロボット。
5. 前記センサは、前記アーム支持部が前記アーム伸縮許容位置に到達すると、オフからオンに切り替わって検知信号を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の産業用ロボット。
6. 前記センサは、発光素子と受光素子とを有する透過型の光学式センサであり、
   前記検知部材は、前記発光素子と前記受光素子との間を遮るための遮光部を備え、
   前記センサは、前記遮光部が前記発光素子と前記受光素子との間を遮っているときに、前記アーム支持部が前記アーム伸縮許容位置にあることを検知して、前記検知信号を出力することを特徴とする請求項５記載の産業用ロボット。
7. 前記センサは、発光素子と受光素子とを有する透過型の光学式センサであり、
   前記検知部材は、前記発光素子と前記受光素子との間を遮るための遮光部を備え、
   前記遮光部は、前記アーム支持部が前記アーム伸縮許容位置に到達すると、前記発光素子と前記受光素子との間を遮り、
   上下方向から見たときに、前記基台に対する前記アーム支持部の回動方向における前記遮光部の端面の延長線である仮想延長線は、前記基台に対する前記アーム支持部の回動中心を通過していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の産業用ロボット。

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