JP2021022643A - Method for detecting work position in robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示パネル用のガラス基板などの板状のワークの搬送に用いられるロボットに関し、特に、ロボットのハンド上でのワークの位置を検出する方法に関する。 The present invention relates to a robot used for transporting a plate-shaped work such as a glass substrate for a liquid crystal display panel, and more particularly to a method of detecting the position of the work on the hand of the robot.
液晶表示装置の製造ラインなどでは、異なる処理装置などの間でロボットを使用して基板などのワークを搬送する。その場合、ワークの搬送は、搬入元となる処理装置のロードロック室やカセットに対してロボットのハンドを差し込んでそのハンドの上にワークを保持し、ロードロック室などからワークを載せたハンドを引き出し、ハンドにワークを載せたままロボットのアームあるいはロボット全体を移動させ、次いで、搬入先となる処理装置のロードロック室にハンドを差し入れてそのロードロック室にワークを格納し、その後、ハンドだけをロードロック室から引き出すことによって行われる。ハンドは、例えば、フォーク状の形状とされる。ロボットは、例えば、2本のアームを接続して構成されて先端にハンドを備えた水平多関節機構と、水平多関節機構ごとハンドを上下方向に昇降させる昇降機構と、鉛直軸を回転軸として水平多関節機構の全体を水平面内で旋回させる回転機構とを備えるものである。水平多関節機構は、その2本のアームがなす角が小さくなったり大きくなったりすることによって同一の直線上でハンドを前進させあるいは後退させるように動かす。水平面内でハンドが動く方向の向きを変えるためには、回転機構によって水平多関節機構ごと旋回させる必要がある。さらにロボット全体を水平面内で直線移動させる搬送機構が設けられる。このようなロボットの一例が特許文献1に記載されている。以下の説明において、ハンドの前進及び後退の方向を前後方向と呼び、前後方向と直交する方向を左右方向と呼ぶ。 In a liquid crystal display device manufacturing line or the like, a robot is used to transfer a work such as a substrate between different processing devices. In that case, when transporting the work, the robot's hand is inserted into the load lock chamber or cassette of the processing device that is the carry-in source, the work is held on the hand, and the hand on which the work is placed is placed from the load lock chamber or the like. Pull out, move the robot arm or the entire robot with the work on the hand, then insert the hand into the load lock chamber of the processing device to be carried in, store the work in the load lock chamber, and then only the hand Is done by pulling out of the load lock room. The hand has, for example, a fork-like shape. The robot has, for example, a horizontal articulated mechanism configured by connecting two arms and having a hand at the tip, an elevating mechanism that raises and lowers the hand together with the horizontal articulated mechanism in the vertical direction, and a vertical axis as a rotation axis. It is provided with a rotation mechanism that rotates the entire horizontal articulated mechanism in a horizontal plane. The horizontal articulated mechanism moves the hand forward or backward on the same straight line by reducing or increasing the angle formed by the two arms. In order to change the direction in which the hand moves in the horizontal plane, it is necessary to rotate the entire horizontal articulated mechanism by the rotation mechanism. Further, a transport mechanism for linearly moving the entire robot in a horizontal plane is provided. An example of such a robot is described in Patent Document 1. In the following description, the forward and backward directions of the hand are referred to as the front-back direction, and the direction orthogonal to the front-back direction is referred to as the left-right direction.
ワークは、ハンド上の指定された位置に載置されないと、搬送先であるロードロック室に格納する際に誤差を生じるおそれがある。長方形のワークであれば、ハンド上の所定の位置においてワークの4辺がハンドの前後方向及び左右方向に対して整列している状態が一般に指定位置であるとされる。以下の説明において、ワークにおいてハンドの前後方向と平行となるべき辺のことをワークの縦方向辺と呼び、ハンドの左右方向と平行となるべき辺のことをワークの横方向辺と呼ぶ。ハンド上でのワークの指定位置からのずれは、ハンドの前後方向での指定位置からのずれ、ハンドの左右方向における指定位置からのずれ、及び、ワークの横方向辺とハンドの左右方向とがなす角度におけるずれの3通りが考えられる。ワークの横方向辺とハンドの左右方向とがなす角のことを傾斜角と呼び、ワークが指定位置にあるときは傾斜角は0である。このうち、前後方向でのずれと傾斜角は、ワークの横方向辺を検出するためのセンサをハンドに設けることによって補償することができる。ワークが基準位置にあるときにハンド上におけるそのワークの左右方向に延びるエッジすなわち横方向辺に対応する位置の2か所にワークを検出するためのセンサを配置し、このセンサが同時に横方向辺を検出するようにハンドの前進または後退量と水平多関節機構ごとハンドを旋回させる旋回量とを制御すれば、前後方向でのずれと傾斜角とが生じないようにワークをハンドに載置することができる。あるいはずれ量を求めておき、ワークを搬送先のロードロック室に搬送する際にずれ量に基づいて補償を行うことができる。 If the work is not placed in the designated position on the hand, an error may occur when storing the work in the load lock chamber which is the transfer destination. In the case of a rectangular work, it is generally considered that the designated position is a state in which the four sides of the work are aligned with respect to the front-back direction and the left-right direction of the hand at a predetermined position on the hand. In the following description, the side of the work that should be parallel to the front-back direction of the hand is called the vertical side of the work, and the side that should be parallel to the left-right direction of the hand is called the horizontal side of the work. The deviation of the work from the specified position on the hand is the deviation from the specified position in the front-back direction of the hand, the deviation from the specified position in the left-right direction of the hand, and the lateral side of the work and the left-right direction of the hand. There are three possible deviations in the angle of formation. The angle formed by the lateral side of the work and the left-right direction of the hand is called an inclination angle, and the inclination angle is 0 when the work is in a designated position. Of these, the deviation and the inclination angle in the front-rear direction can be compensated by providing the hand with a sensor for detecting the lateral side of the work. When the work is in the reference position, sensors for detecting the work are placed at two positions on the hand that extend in the left-right direction of the work, that is, the positions corresponding to the horizontal sides, and these sensors are simultaneously placed on the horizontal sides. If the forward or backward amount of the hand and the turning amount of turning the hand together with the horizontal articulated mechanism are controlled so as to detect, the work is placed on the hand so as not to cause a displacement and an inclination angle in the front-rear direction. be able to. Alternatively, the amount of deviation can be obtained, and compensation can be performed based on the amount of deviation when the work is conveyed to the load lock chamber at the transfer destination.
しかしながら左右方向のずれは、ハンドの左右方向の長さよりもワークの横方向辺の長さが大きいという一般的な場合には、ハンドに設けたセンサによってはワークの縦方向辺を検出することができないので、ずれ量を求めることができず、またこのずれを補償することもできない。そこで特許文献2には、水平多関節機構の動作によっては影響を受けない位置にエッジ検出センサを取り付け、例えば、昇降機構に固定されるようにエッジ検出センサを取り付け、ワークの縦方向辺の位置をこのエッジ検出センサによって検出することを開示している。エッジ検出センサとしては、遮光型の一次元位置センサであるラインセンサなどを用いることができる。ハンドにおけるワークの搭載位置の左右方向のずれは、エッジ検出センサでの検出結果に基づいて搬送機構によるロボットの移動量を調節することによって補償することができる。さらにワークの搬送効率を高めるため、特許文献2は、独立して制御される2組の水平多関節機構を設けて各水平多関節機構にハンドを取り付けたロボットを開示している。このロボットは、2つのハンドの前進及び後退する方向が相互に同一の方向であり、かつ、2つのハンドが上下方向に相互に正確に重なり合う位置をとれるように構成されている。上下方向でのハンド間の間隔は狭く、ハンド上に保持されたワークの左右方向のエッジは、2つのハンドに対して共通のものとして設けられた1つのラインセンサによって検出される。 However, in the general case where the lateral side of the work is longer than the horizontal length of the hand, the sensor provided in the hand may detect the vertical side of the work. Since it cannot be done, the amount of deviation cannot be obtained, and this deviation cannot be compensated. Therefore, in Patent Document 2, an edge detection sensor is attached at a position that is not affected by the operation of the horizontal articulated mechanism, for example, an edge detection sensor is attached so as to be fixed to the elevating mechanism, and the position of the vertical side of the work. Is disclosed by this edge detection sensor. As the edge detection sensor, a line sensor or the like, which is a light-shielding one-dimensional position sensor, can be used. The deviation of the mounting position of the work in the hand in the left-right direction can be compensated by adjusting the amount of movement of the robot by the transport mechanism based on the detection result by the edge detection sensor. Further, in order to further improve the transfer efficiency of the work, Patent Document 2 discloses a robot in which two sets of horizontally articulated mechanisms that are independently controlled and a hand is attached to each of the horizontal articulated mechanisms. The robot is configured so that the forward and backward directions of the two hands are the same as each other, and the two hands can be positioned so as to accurately overlap each other in the vertical direction. The distance between the hands in the vertical direction is narrow, and the horizontal edge of the work held on the hand is detected by one line sensor provided as common to the two hands.
それぞれハンドを備える2以上の水平多関節機構を有してワークの搬送に用いられるロボットにおいて、ワークのエッジすなわち縦方向辺の位置を検出するためのエッジ検出センサをハンド間で共用する場合、エッジ検出センサの検出空間内でワークが重なっているとワークのエッジを検出することができない。ハンド上のワークの左右方向の位置を検出するためには、エッジ検出センサの検出空間内には検出対象のワーク以外のワークが存在してはならない。このため2以上のハンドがそれぞれワークを保持している場合には、検出対象のワーク以外のワークがエッジ検出センサの検出空間には存在しなくなるように、検出対象のワーク以外のワークを移動させる必要が生じる。しかしながら、ワークの移動のためにハンドを動かすためには時間がかかり、また、ロボットの位置によってはロボットの周囲の壁面などの干渉のためにハンドを前進させてワークを移動させることができないことも起こり得る。ロボットの位置のためにハンドを前進させることができないときは、より広い空間までロボットを移動させる、あるいは水平多関節機構ごとハンドの向きを変えることも考えられるが、このような動作をさせるためにも時間を要する。 In a robot having two or more horizontal articulated mechanisms each equipped with a hand and used for transporting a work, when an edge detection sensor for detecting the position of the edge of the work, that is, the vertical side is shared between the hands, the edge If the workpieces overlap in the detection space of the detection sensor, the edge of the workpiece cannot be detected. In order to detect the position of the work in the left-right direction on the hand, there must be no work other than the work to be detected in the detection space of the edge detection sensor. Therefore, when two or more hands each hold a work, the work other than the work to be detected is moved so that the work other than the work to be detected does not exist in the detection space of the edge detection sensor. Need arises. However, it takes time to move the hand to move the work, and depending on the position of the robot, it may not be possible to move the work by advancing the hand due to interference from the wall surface around the robot. It can happen. When it is not possible to move the hand forward due to the position of the robot, it is possible to move the robot to a wider space or change the direction of the hand together with the horizontal articulated mechanism, but in order to make such an operation Also takes time.
本発明の目的は、複数のハンドを有するロボットにおいて、ハンドの大きな移動を伴うことなくワークの重なり合いを解消してワークのエッジ位置を検出できるようにしたワーク位置検出方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a work position detection method capable of detecting the edge position of a work by eliminating the overlap of the works without a large movement of the hands in a robot having a plurality of hands.
本発明のワーク位置検出方法は、複数のハンドを有してハンドごとにワークを載置することが可能なロボットにおけるワーク位置検出方法であって、ロボットは、ロボットの本体と、ハンドごとに設けられてハンドの向きを第1方向に固定したまま第1方向に沿ってそのハンドを前進及び後退させることができる多関節機構と、複数のハンドに共通に本体に取り付けられたエッジ検出センサと、を備えて、多関節機構を駆動することによって複数のハンドを上下方向に重なり合う位置とすることができるように構成されており、エッジ検出センサは、複数のハンドが第1方向に移動したとき各ハンドに搭載されているワークが通過する領域を含むように検出空間を有して検出空間内において第1方向とは直交する第2方向でのワークの辺の位置を検出するように構成されており、ロボットは、さらに、ハンドごとに、多関節機構とそのハンドとを接続する手首軸の周りで第1方向から逸れる方向にハンドを回転させる機構を備え、第2方向での辺の位置の検出の対象としないワークを保持しているハンドを機構によってそのハンドの手首軸の周りで回転させることにより検出の対象としないワークを検出空間内から退出させて、辺の位置の検出の対象とするワークの辺の位置をエッジ検出センサによって検出する工程を有する。 The work position detection method of the present invention is a work position detection method in a robot that has a plurality of hands and can place a work for each hand, and the robot is provided for each hand and the main body of the robot. An articulated mechanism that can move the hand forward and backward along the first direction while fixing the direction of the hand in the first direction, and an edge detection sensor that is commonly attached to the main body of multiple hands. By driving an articulated mechanism, a plurality of hands can be positioned so as to overlap in the vertical direction, and an edge detection sensor is provided when the plurality of hands move in the first direction. It has a detection space so as to include an area through which the work mounted on the hand passes, and is configured to detect the position of the side of the work in the second direction orthogonal to the first direction in the detection space. The robot is further equipped with a mechanism for rotating the hand in a direction deviating from the first direction around the wrist axis connecting the articulated mechanism and the hand for each hand, and the position of the side in the second direction. By rotating the hand holding the work that is not the target of detection around the wrist axis of the hand by the mechanism, the work that is not the target of detection is ejected from the detection space, and the position of the side is detected. It has a step of detecting the position of the side of the work piece by the edge detection sensor.
本発明のワーク位置検出方法によれば、手首軸の周りでハンドを回転させるだけでワークの重なり合いを解消できて検出対象のワークの辺をエッジ検出センサで検出できるようになるので、ハンドを前進するために要する時間などを削減することができる。 According to the work position detection method of the present invention, the overlap of the works can be eliminated only by rotating the hand around the wrist axis, and the side of the work to be detected can be detected by the edge detection sensor, so that the hand can be advanced. It is possible to reduce the time required to do this.
本発明のワーク位置検出方法では、エッジ検出センサは、後退した位置にあるハンドに載置されたワークの辺の位置を検出するように本体に取り付けられていることが好ましい。後退した位置にあるハンドは、ロボットの周囲の壁面などから最も干渉を受けにくい状態にあるから、この構成によれば、ワークの重なり合いを解消するためにロボットの周囲に設けなければならない空間を小さくすることができるので、省スペースでロボットを設置することができる。 In the work position detection method of the present invention, it is preferable that the edge detection sensor is attached to the main body so as to detect the position of the side of the work placed on the hand in the retracted position. Since the hand in the retracted position is the most resistant to interference from the wall surface around the robot, according to this configuration, the space that must be provided around the robot to eliminate the overlap of the workpieces is reduced. Because it can be installed, the robot can be installed in a small space.
本発明のワーク位置検出方法では、複数のハンドの各々が第2方向に沿って離隔して設けられた1対のセンサを備えるようにし、ワークをハンドに載置するためにワークに向かってハンドを前進させるときに、1対のセンサを用いてハンドに対するワークの傾斜角を求め、傾斜角に応じて手首軸の周りでハンドを回転させることにより、傾斜角が0となるようにワークをハンドに載置することができる。このようにワークをハンドに載置することにより、載置したワークを搬送先まで搬送するときのロボットの移動量の計算を簡単なものとすることができる。 In the work position detection method of the present invention, each of the plurality of hands is provided with a pair of sensors provided apart from each other along the second direction, and the hand is directed toward the work in order to place the work on the hand. When moving forward, a pair of sensors is used to determine the tilt angle of the work with respect to the hand, and the hand is rotated around the wrist axis according to the tilt angle so that the tilt angle becomes 0. Can be placed in. By placing the work on the hand in this way, it is possible to simplify the calculation of the amount of movement of the robot when the placed work is conveyed to the transfer destination.
あるいは本発明のワーク位置検出方法では、複数のハンドの各々が第2方向に沿って離隔して設けられた1対のセンサを備え、ワークをハンドに載置するためにワークに向かってハンドを前進させるときに、1対のセンサを用いてハンドに対するワークの傾斜角を求め、傾斜角を記憶してワークをハンドに載置するにしてもよい。この場合は、傾斜角に基づくハンド角度の補正を行わないので、その分時間を短縮することができる。 Alternatively, in the work position detection method of the present invention, each of the plurality of hands is provided with a pair of sensors provided apart from each other along the second direction, and the hands are placed toward the work in order to place the work on the hand. When advancing, a pair of sensors may be used to determine the tilt angle of the work with respect to the hand, and the tilt angle may be stored and the work may be placed on the hand. In this case, since the hand angle is not corrected based on the inclination angle, the time can be shortened by that amount.
本発明のワーク位置検出方法では、ハンドごとの多関節機構を共通軸において本体に取り付けるようにした上で、第1方向に沿って後退しているときのハンドの手首軸からみて共通軸の位置よりも前進方向の位置でエッジ検出センサを本体に取り付けることが好ましい。この構成によれば、ハンドが後退位置にあるときにエッジ検出センサによってワークの辺を検出可能にしつつ、手首軸とエッジ検出センサとの距離を十分とることができて検出対象ではないワークのハンドを手首軸の周りでの回転させるときの回転角を小さくすることができる。 In the work position detection method of the present invention, the articulated mechanism for each hand is attached to the main body on a common axis, and then the position of the common axis as viewed from the wrist axis of the hand when retracting along the first direction. It is preferable to attach the edge detection sensor to the main body at a position in the forward direction. According to this configuration, the edge detection sensor can detect the side of the work when the hand is in the retracted position, and the wrist axis and the edge detection sensor can be sufficiently separated from each other to detect the hand of the work that is not the detection target. The angle of rotation can be reduced when the is rotated around the wrist axis.
本発明によれば、複数のハンドを有するロボットにおいて、ハンドの大きな移動を伴うことなくワークの重なり合いを解消してワークのエッジ位置を検出できるようになる。 According to the present invention, in a robot having a plurality of hands, it is possible to eliminate the overlap of the workpieces and detect the edge position of the workpieces without accompanied by a large movement of the hands.
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の一形態のロボットを示しており、(a),(b)はそれぞれ側面図及び平面図である。図1に示すロボットは、液晶表示パネルの製造に用いるガラス基板などの略長方形の板状のワーク50を搬送する水平多関節型のものであり、ワーク50をそれぞれ保持する2つのハンド13A,13Bを備えるいわゆるダブル・ハンド・ロボットである。また図2は、図1に示すロボットにおいて水平多関節機構が上昇した状態を示している。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a robot according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 1A and 1B are side views and plan views, respectively. The robot shown in FIG. 1 is a horizontal articulated robot that conveys a substantially rectangular plate-shaped
ロボットは、床面に直線で設けられた相互に平行な1対のレール21上を移動可能な基台22と、基台22の上に設けられ、基台22に内蔵されたモータ(不図示)によって、回転軸31の周りで水平面内で回転する回転台23と、回転台23に対して直立するように設けられた昇降機構24を備えている。レール21にはそれを覆うカバー25が取り付けられている。昇降機構24は、回転台23に取り付けられている固定部24Aと、不図示のモータによって固定部24Aに対して昇降する移動部24Bとを備えている。図1(a)は昇降機構24の移動部24Bがその昇降範囲での最も下に位置している状態での本実施形態のロボットを示すのに対し、図2は、移動部24Bが上昇した状態でのロボットを示している。移動部24Bには水平多関節機構を保持する支持部26が水平方向に延びるように設けられており、支持部26の先端には2組の水平多関節機構が上下方向に配列して取り付けられている。上側の水平多関節機構は、支持部26に取り付けられて共通軸32の周りで水平面内を回転可能な第1アーム11Aと、第1アーム11Aの先端に取り付けられて軸33Aの周りで水平面内を回転可能な第2アーム12Aを備えており、第2アーム12Aの先端にハンド13Aが取り付けられている。同様に下側の水平多関節機構は、支持部26に取り付けられて共通軸32の周りで水平面内を回転可能な第1アーム11Bと、第1アーム11Bの先端に取り付けられて軸33Bの周りで水平面内を回転可能な第2アーム12Bを備えており、第2アーム12Bの先端にハンド13Bが取り付けられている。ロボットにおいて水平多関節機構とそれに取り付けられたハンド13A,13Bとを除いた部分が、ロボットの本体である。
The robot has a base 22 that can move on a pair of
ハンド13A,13Bは、下から保持することによって板状のワーク50を水平状態に保ったまま搬送できるように、複数の棒状部材を平行に配置したフォーク状の形状となっている。ワーク50を保持する状態で、ハンド13A,13Bは、第2アーム12A,12Bとの接続位置である根元側を除いてワーク50の全体がワーク50によって覆われる。ハンド13A,13Bは、ロードロック室などに収納されているワーク50を取り出してハンド13A,13B上に保持したり、保持しているワーク50をロードロック室内などに収納するときにワーク50に対して前進または後退するが、このハンド13A,13Bの前進したり後退する方向は、棒状部材の延びる方向と平行な方向とされる。ハンド13A,13Bの左右方向すなわち前後方向に直交する方向での幅は、搬送対象のワーク50の左右方向の幅よりも短くなっている。
The
このロボットにおいて水平多関節機構は、第1アーム11A,11Bと第2アーム12A,12Bとに組み込まれたリンク機構により、支持部26が延びる方向とは直交する方向で直線運動でハンド13A,13Bが前進及び後退運動を行うように構成されている。すなわち両方のハンド13A,13Bは同一方向に前進及び後退を行う。中心軸32に対してハンド13A,13Bの先端が遠ざかる動きが前進運動であり、前進運動とは反対方向の動きが後退運動である。第1アーム11A,11Bと第2アーム12A,12Bとは全体して屈曲運動を行い、それにも関わらず水平面内でのハンド13A,13Bの向きを一定とするために、ハンド13A,13Bは、それぞれ、第2アーム12A,12Bの先端の位置で手首軸34A,34Bの周りで水平面内を回転可能に取り付けられている。上側の水平多関節機構は、支持部26に設けられたモータ(不図示)が駆動されることによって、第1アーム11A及び第2アーム12Aが動き、ハンド13Aはその向きを保ったまま、支持部26の延びる方向とは直交する方向に移動する。同様に下側の水平多関節機構は、支持部26に設けられたモータ(不図示)が駆動されることによって、第1アーム11B及び第2アーム12Bが動き、ハンド13Bはその向きを保ったまま、支持部26の延びる方向とは直交する方向に移動する。このロボットでは、ハンド13Aとハンド13Bとを独立して移動させることができ、これらの移動の途中で手首軸34Aと手首軸34Bとが上下方向に正確に整列する、すなわちハンド13Aとハンド13Bとが相互に上下方向に正確に重なり合うことができるようになっている。
In this robot, the horizontal articulated mechanism is a link mechanism incorporated in the
ハンド13A,13Bは、いずれも、長方形であるワーク50の横方向辺のうちハンド13A,13Bの後退方向に位置する横方向辺を検出するためのセンサ27を備えている。センサ27は、ハンド13A,13Bの各々においてその左右方向の端部となる2か所に設けられており、センサ27を用いることにより、ハンド13A,13Bの前後方向でのワーク50の位置のずれの補償と、ワーク50の横方向辺とハンド13A,13Bの左右方向とがなす傾斜角の補償とを行うことができる。
Each of the
さらにロボットには、水平多関節機構が取り付けられている支持部26に対しては静止している位置であって、ハンド13A,13Bにワーク50が保持されている状態であればハンド13A,13Bの前進後退運動によってワーク50の縦方向辺が通過する位置に、例えば遮光センサからなるエッジ検出センサ28が設けられている。ここに示す例では、エッジ検出センサ28は、昇降機構24の移動部24Bに取り付けられている。エッジ検出センサ28は、ハンド13A,13B上におけるワーク50の載置位置の左右方向におけるずれを検出するものであり、ワーク50の縦方向辺についてその左右方向における位置を検出する例えば一次元センサによって構成されている。エッジ検出センサ28はコの字形の外径を有し、コの字による開口部を検出空間として、この検出空間内にワーク50が入り込んだ時にワーク50の縦方向辺を検出する。エッジ検出センサ50は、両方のハンド13A,13Bによって保持されるワーク50に共通に設けられている。本実施形態のロボットでは上下方向におけるハンド13A,13B間の間隔は一定であり、エッジ検出センサ50の開口部の開口幅は、このハンド13A,13B間の間隔よりも大きく、両方のハンド13A,13Bがいずれもワーク50を搭載しているときにワーク50が通過可能なようになっている。本実施形態のロボットは搬送用のロボットであってハンド13A,13Bを前進させることによりロードロック室などからワーク50を取り出し、またロードロック室にワーク50を収納するものであるから、ハンド13A,13Bを前進させた状態ではワーク50は検出空間から離れ、ハンド13A,13Bを後退させた状態でワーク50が検出空間に入り込むこととなる。
Further, if the robot is in a stationary position with respect to the
ハンド13A,13Bのそれぞれに搭載されたワーク50に対してエッジ検出センサ28が共通に設けられているとしても、ワーク50の辺の位置を検出するためには、エッジ検出センサ28の検出空間内には検出対象のワーク50だけが存在している必要があり、検出対象ではないワーク50は検出空間内に存在してはならない。ハンド13A,13Bの両方がそれぞれワーク50を保持している状態では、検出対象のワーク50を保持していない方のハンドを移動させて検出対象のワーク50のみが検出空間内に存在するようにする必要がある。従来は、検出対象ではないワーク50を搭載しているハンドを前進させることにより検出対象のワーク50のみが検出空間内に存在するようにしているが、そのようにハンドを移動させることには時間がかかり、また、ロボットの周囲の壁面などとの衝突を避けるためにそのようにハンドを移動させることが困難な場合もある。そこで本実施形態では、ロボットとして、ハンド13A,13Bごとに設けられた不図示のモータにより、手首軸34A,34Bの周りでハンド13A,13Bをその本来の前後方向から例えば±数度の範囲で回転させることができるものを使用する。そして、検出対象以外のワーク50を保持しているハンドについては、本来の前後方向からずれるようにその手首軸の周りで回転させる。その結果、手首軸の周りで回転させたハンドに保持されたワーク50はエッジ検出センサ28の検出空間から抜け出すこととなり、検出対象のワーク50のみが検出空間内に存在するようにすることができる。
Even if the
図3は、本実施形態のロボットにおけるエッジ検出センサ28によるワーク50の縦方向辺の検出を模式的に示す図である。ワーク50としてはガラス基板を想定しており、平面図で表したときにはワーク50の向こう側が透けて見えているものとする。説明のため、ハンド13A,13Bに保持されているワーク50をそれぞれワーク50A,50Bと表記する。(a)は、ハンド13A,13Bが後退位置にあって上下方向に重なり合っている状態を示す平面図であり、(b)は(a)に対応する側面図である。エッジ検出センサ28の検出空間には2枚のワーク50A,50Bが存在するので、ワーク50A,50Bのいずれについても辺の位置の検出を行うことはできない。ここで下側のハンド13Bが保持しているワーク50Bの辺の位置を検出することとすると、本実施形態では、上側のハンド13Aをその手首軸34Aの周りでエッジ検出センサ28から遠ざかるように回転させる。その結果、上側のハンド13Aが保持しているワーク50Aはエッジ検出センサ28の検出空間からは外れることとなり、エッジ検出センサ28は、下側のハンド13Bが保持しているワーク50Bの辺を検出できるようになる。図3において、(c)は手首軸34Aの周りでハンド13Aを回転させた状態を示す平面図であり、(d)は(c)に対応する側面図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the detection of the vertical side of the
一方、手首軸の周りで本来の前後方向から傾く方向にハンドを回転させない従来のロボットでは、検出対象ではないワーク50を保持したハンドを前進させる必要がある。図3に示す例において下側のハンド13Bに保持されたワーク50Bの辺を検出するためには、上側のハンド13Aを前進させる必要がある。図3において、(e)は上側のハンド13Aを前進させた状態を示す平面図であり、(f)は(e)に対応する側面図である。
On the other hand, in a conventional robot that does not rotate the hand around the wrist axis in a direction tilted from the original front-back direction, it is necessary to advance the hand holding the
次に、ロボットにおけるエッジ検出センサ28の位置について説明する。ハンド13A,13Bが取り付けられている水平多関節機構が上下方向に昇降する場合、ハンド13A,13Bが度の高さにあってもワーク50のエッジを検出できることが好ましいから、ロボットにおいて水平多関節機構とともに昇降する位置にエッジ検出センサ28が設けられていることが好ましい。搬送用のロボットでは、ロボット全体が水平面上を平行移動しているときに周囲の物体に対してワーク50やハンド13A,13Bが衝突することを避けるために、平行移動を行っているときはハンド13A,13Bは後退状態とされる。ワーク50の縦方向辺の検出もハンド13A,13Bが後退状態にあるときに行うことが好ましい。また、検出対象以外のワークを保持しているハンドをその手首軸の周りで回転させるときは、回転量が小さい方が好ましい。回転量を小さくする観点からは、ハンドが後退状態にあるときの手首軸の位置からできるだけ遠方にエッジ検出センサ28に取り付けられていることが好ましいことになる。例えば、後退状態にあるハンド13A,13Bの手首軸34A,34Bから見て、支持部26における水平多関節機構の取り付け位置である共通軸32の位置よりも前進方向側の位置でエッジ検出センサがロボットに取り付けられていることが好ましい。
Next, the position of the
次に、本実施形態のロボットがロードロック室あるいはカセットなどに収納されているワーク50を取り出してハンド13B上に保持する動作について説明する。このときすでにハンド13Aは後退状態にあって別のワークを保持しているものとする。ハンド13Bはワーク50を保持せずに後退状態あるものとする。ロボットは、レール21に沿って対象のロードロック室の前まで移動し、昇降機構24によりハンド13Bの高さをロードロック室の高さに合わせる。そして、アーム11B,12Bが駆動されてハンド13Bは前進し、ロードロック室に収納されているワーク50の下方の位置までロードロック室の内部に進入する。この状態で昇降機構24によりハンド13Bを上昇させるとワーク50がハンド13B上に載置されることになる。このとき、ハンド13Bに設けられた1対のセンサ27によってワーク50の横方向辺を検出し、横方向辺の位置がハンド13Bでの基準位置に一致するように、ハンド13Bの前進量を制御する。1対のセンサ27の検出結果から、傾斜角を求めることができる。理想的には傾斜角はゼロであるべきであるので、1対のセンサ27によって検出される傾斜角がゼロとなるように手首軸34Bの周りでハンド13Bを回転させることによって、ワーク50は、その横方向辺とハンド13Bの左右方向とが一致するようにハンド13B上に載置されることになる。ハンド13B上にワーク50を載置するときに傾斜角を補正すれば、ワーク50の縦方向辺の向きとハンド13Bの前後方向とが一致しているので、後述するように左右方向でのワーク50の位置の補償を行うときの計算が簡単なものとなる。
Next, an operation in which the robot of the present embodiment takes out the
ロボットによってワーク50を例えば他のロードロック室に搬送する際に回転軸31の周りで回転台23を回転させてハンド13Bの前後方向の向きも回転させる必要がある場合には、傾斜角の値を記憶した上で、ハンド13A上でのワーク50の傾斜角をゼロとするような動作を行うことなく、回転軸31の周りで回転台23を回転させるときに傾斜角の分も考慮して回転量を決めるようにすればよい。この場合は、ハンド13Bにワーク50を載せるときに傾斜角の補正を行わないので、その分、時間を短縮することができる。
When it is necessary to rotate the
ロードロック室内でハンド13B上にワーク50が載置されたら、アーム11B,12Bが駆動されてハンド13Bは後退し、後退状態となる。このとき、エッジ検出センサ28の検出空間には、ハンド13A,13Bにそれぞれ載置されているワーク50が入り込んでいる。新たに載置されたワークであるハンド13B上のワーク50における左右方向の位置を決定する必要があるから、上述したようにハンド13Aをその手首軸34Aの周りで回転させてハンド13A上のワーク50を検出空間から退出させ、エッジ検出センサ28によってハンド13B上のワークの縦方向辺の位置を検出する。検出された縦方向辺の位置から、ハンド13Bにおける左右方向でのワーク50のずれ量が決定される。このずれ量に基づいて、ロボットがワーク50をレール21に沿って別のロードロック室まで平行移動により搬送するの移動量を定めることにより、搬送先のロードロック室に対して正確にワーク50を格納できるようになる。なお、傾斜角を補正しない状態でワーク50の搬送先までロボットが平行移動する場合には、ロボットの移動量の算出に際して傾斜角の影響を考慮する必要がある。
When the
以上説明した本実施形態のロボットでは、水平多関節機構の先端に取り付けられたハンドを後退状態とした状態でそのハンドの手首軸の周りでハンドを回転させることにより、ハンドを前進方向に移動させる必要なく、検出対象ではないワークをエッジ検出センサ28の検出空間から退出させることができ、ワークの縦方向辺の位置の検出に要する時間を短縮することができる。また、ハンドを前進させないので、ロボットの周囲の空間が狭い場合であってもワークの縦方向辺の位置の検出を行えるようになる。
In the robot of the present embodiment described above, the hand is moved in the forward direction by rotating the hand around the wrist axis of the hand with the hand attached to the tip of the horizontal articulated mechanism in the retracted state. It is not necessary to move the work that is not the detection target out of the detection space of the
上述したロボットでは、ハンドを前進後退運動させるための水平多関節機構とは別に、水平多関節機構の全体を回転軸31の周りで旋回させるための機構が設けられている。レール21の延長方向に沿ってその一方の側だけにロードロック室などが設けられている場合には、上述した傾斜角は手首軸34A,34Bの周りでのハンド13A,13Bの回転によって補償できるので、水平多関節機構を大きく旋回させる必要がなくなり、そのため回転軸31や回転台23を設けずに基台22に昇降機構24をそのまま取り付けるようにすることも可能である。また以上の説明は、2つのハンド13A,13Bを有するロボットに関するものであるが、ハンドの数が3以上のロボットであっても、検出対象ではないワークを保持するハンドをその手首軸の周りで回転させることにより、ワークの縦方向辺の位置の検出に要する時間を短縮することができる。また、ハンドを前進させないので、ロボットの周囲の空間が狭い場合であってもワークの縦方向辺の位置の検出を行えるようになる。
In the robot described above, in addition to the horizontal articulated mechanism for moving the hand forward and backward, a mechanism for rotating the entire horizontal articulated mechanism around the
11A,11B…第1アーム;12A,12B…第2アーム;13A,13B…ハンド;21…レール;22…基台;23…回転台;24…昇降機構;24A…固定部;24B…移動部;25…カバー;26…支持部;27…センサ;28…エッジ検出センサ;31…回転軸;32…共通軸;33A,33B…軸;34A,34B…手首軸;50…ワーク。
11A, 11B ... 1st arm; 12A, 12B ... 2nd arm; 13A, 13B ... Hand; 21 ... Rail; 22 ... Base; 23 ... Rotating table; 24 ... Elevating mechanism; 24A ... Fixed part; 24B ... Moving
Claims (5)
前記ロボットは、ロボットの本体と、ハンドごとに設けられて前記ハンドの向きを第1方向に固定したまま前記第1方向に沿って当該ハンドを前進及び後退させることができる多関節機構と、前記複数のハンドに共通に前記本体に取り付けられたエッジ検出センサと、を備えて、前記多関節機構を駆動することによって前記複数のハンドを上下方向に重なり合う位置とすることができるように構成されており、
前記エッジ検出センサは、前記複数のハンドが前記第1方向に移動したとき各ハンドに搭載されている前記ワークが通過する領域を含むように検出空間を有して前記検出空間内において前記第1方向とは直交する第2方向での前記ワークの辺の位置を検出するように構成されており、
前記ロボットは、さらに、ハンドごとに、前記多関節機構と当該ハンドとを接続する手首軸の周りで前記第1方向から逸れる方向に前記ハンドを回転させる機構を備え、
前記第2方向での前記辺の位置の検出の対象としない前記ワークを保持している前記ハンドを前記機構によって当該ハンドの手首軸の周りで回転させることにより前記検出の対象としない前記ワークを前記検出空間内から退出させて、前記辺の位置の検出の対象とする前記ワークの前記辺の位置を前記エッジ検出センサによって検出する工程を有する、ワーク位置検出方法。 A work position detection method in a robot that has a plurality of hands and can place a work on each of the hands.
The robot includes a main body of the robot, an articulated mechanism provided for each hand and capable of advancing and retracting the hand along the first direction while fixing the direction of the hand in the first direction. An edge detection sensor that is commonly attached to the main body of the plurality of hands is provided, and the plurality of hands can be positioned so as to overlap in the vertical direction by driving the articulated mechanism. Orientation
The edge detection sensor has a detection space so as to include a region through which the work mounted on each hand passes when the plurality of hands move in the first direction, and the first one in the detection space. It is configured to detect the position of the side of the work in the second direction orthogonal to the direction.
The robot further includes, for each hand, a mechanism for rotating the hand in a direction deviating from the first direction around a wrist axis connecting the articulated mechanism and the hand.
The work that is not the target of detection is obtained by rotating the hand holding the work that is not the target of detection of the position of the side in the second direction around the wrist axis of the hand by the mechanism. A work position detection method comprising a step of exiting from the detection space and detecting the position of the side of the work to be detected of the position of the side by the edge detection sensor.
前記ワークを前記ハンドに載置するために前記ワークに向かって前記ハンドを前進させるときに、前記1対のセンサを用いて前記ハンドに対する前記ワークの傾斜角を求め、前記傾斜角に応じて前記手首軸の周りで前記ハンドを回転させることにより、前記傾斜角が0となるように前記ワークを前記ハンドに載置する、請求項1または2に記載のワーク位置検出方法。 Each of the plurality of hands comprises a pair of sensors provided apart along the second direction.
When the hand is advanced toward the work in order to place the work on the hand, the inclination angle of the work with respect to the hand is obtained by using the pair of sensors, and the inclination angle is determined according to the inclination angle. The work position detection method according to claim 1 or 2, wherein the work is placed on the hand so that the inclination angle becomes 0 by rotating the hand around the wrist axis.
前記ワークを前記ハンドに載置するために前記ワークに向かって前記ハンドを前進させるときに、前記1対のセンサを用いて前記ハンドに対する前記ワークの傾斜角を求め、前記傾斜角を記憶して前記ワークを前記ハンドに載置する、請求項1または2に記載のワーク位置検出方法。 Each of the plurality of hands comprises a pair of sensors provided apart along the second direction.
When the hand is advanced toward the work in order to place the work on the hand, the inclination angle of the work with respect to the hand is obtained by using the pair of sensors, and the inclination angle is stored. The work position detection method according to claim 1 or 2, wherein the work is placed on the hand.
前記エッジ検出センサは、前記第1方向に沿って後退しているときの前記ハンドの前記手首軸からみて前記共通軸の位置よりも前進方向の位置で前記本体に取り付けられている、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のワーク位置検出方法。 The articulated mechanism for each hand is attached to the main body on a common shaft.
1. The edge detection sensor is attached to the main body at a position in the forward direction from the position of the common axis when viewed from the wrist axis of the hand when retreating along the first direction. The work position detection method according to any one of 4 to 4.
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