JP3339840B2 - 水平多関節型産業用ロボット及びその制御方法 - Google Patents
水平多関節型産業用ロボット及びその制御方法Info
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- JP3339840B2 JP3339840B2 JP27473999A JP27473999A JP3339840B2 JP 3339840 B2 JP3339840 B2 JP 3339840B2 JP 27473999 A JP27473999 A JP 27473999A JP 27473999 A JP27473999 A JP 27473999A JP 3339840 B2 JP3339840 B2 JP 3339840B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
- B25J9/04—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
- B25J9/041—Cylindrical coordinate type
- B25J9/042—Cylindrical coordinate type comprising an articulated arm
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- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水平多関節型の３
自由度３アーム産業用ロボットに関し、特に、ロボット
の設置スペースの省力化技術に関するものである。
自由度３アーム産業用ロボットに関し、特に、ロボット
の設置スペースの省力化技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、べース部より第１アーム、第
２アーム及び第３アームの３つのアームが順次連結さ
れ、第３アームの先端にワーク搬送用のロボットハンド
が連結され、各アーム及びロボットハンドが何らかの回
転駆動力で自由に円運動回転する産業用ロボットが知ら
れている。この種のロボットの関節の状態は、１点の移
動位置に対してロボットの関節の折れ方向が異なる２つ
の状態が存在するが、従来では、常に同一の関節の折れ
方向を使用していた。
２アーム及び第３アームの３つのアームが順次連結さ
れ、第３アームの先端にワーク搬送用のロボットハンド
が連結され、各アーム及びロボットハンドが何らかの回
転駆動力で自由に円運動回転する産業用ロボットが知ら
れている。この種のロボットの関節の状態は、１点の移
動位置に対してロボットの関節の折れ方向が異なる２つ
の状態が存在するが、従来では、常に同一の関節の折れ
方向を使用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような関節の折れ制御法では、次のような問題があっ
た。ロボットの関節の折れ方向は、上記のように１点の
移動位置に対して異なる２つの状態が存在するが、常に
同一の関節の折れ方向を使用すると、ある移動位置にお
いては、第３アーム先端より第２アームの先端の方がワ
ーク進行方向に対して前方にある位置が存在する。この
位置では、第２アームの先端がワーク搬送に干渉するた
め、ワーク搬送ができず、従って、ロボットアームのワ
ーク搬送に寄与しない動作範囲が大きくなり、ロボット
の設置スペースが大きくなっていた。
ような関節の折れ制御法では、次のような問題があっ
た。ロボットの関節の折れ方向は、上記のように１点の
移動位置に対して異なる２つの状態が存在するが、常に
同一の関節の折れ方向を使用すると、ある移動位置にお
いては、第３アーム先端より第２アームの先端の方がワ
ーク進行方向に対して前方にある位置が存在する。この
位置では、第２アームの先端がワーク搬送に干渉するた
め、ワーク搬送ができず、従って、ロボットアームのワ
ーク搬送に寄与しない動作範囲が大きくなり、ロボット
の設置スペースが大きくなっていた。
【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、ロボットの関節の折れ方向を制
御することで、ロボットアームのワーク搬送に寄与しな
い動作範囲を可能な限り小さくし、ロボットの設置スペ
ースを小さくできる水平多関節型産業用ロボット及びそ
の制御方法を提供することを目的とする。
になされたものであり、ロボットの関節の折れ方向を制
御することで、ロボットアームのワーク搬送に寄与しな
い動作範囲を可能な限り小さくし、ロボットの設置スペ
ースを小さくできる水平多関節型産業用ロボット及びそ
の制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、べース部から、少なくとも
第１アーム、第２アーム及び第３アームの３つのアーム
が順次連結されると共に、第３アームの先端にロボット
ハンドが連結され、各アーム及びロボットハンドが回転
駆動源からの駆動力により旋回運動する水平多関節型産
業用ロボットにおいて、ロボットハンドの或る移動位置
に対する旋回中心からロボットハンドまでのロボットの
関節の折れ方向は異なる２つの状態が存在し、そのう
ち、ロボットハンドが向いている方向に進行する時に、
ロボットハンドの向きと第３アームのなす角度が９０°
以上になる方の折れ方向が選択されるように各アームの
旋回動作を制御する制御手段を有したものである。
に請求項１に記載の発明は、べース部から、少なくとも
第１アーム、第２アーム及び第３アームの３つのアーム
が順次連結されると共に、第３アームの先端にロボット
ハンドが連結され、各アーム及びロボットハンドが回転
駆動源からの駆動力により旋回運動する水平多関節型産
業用ロボットにおいて、ロボットハンドの或る移動位置
に対する旋回中心からロボットハンドまでのロボットの
関節の折れ方向は異なる２つの状態が存在し、そのう
ち、ロボットハンドが向いている方向に進行する時に、
ロボットハンドの向きと第３アームのなす角度が９０°
以上になる方の折れ方向が選択されるように各アームの
旋回動作を制御する制御手段を有したものである。
【０００６】上記構成においては、ロボットの関節の折
れ方向が制御されることにより、第３アーム先端より第
２アームの先端の方がロボットハンド進行方向に対して
常に後方に位置するようになり、ロボットアームのワー
ク搬送に寄与しない動作範囲が小さくなる。
れ方向が制御されることにより、第３アーム先端より第
２アームの先端の方がロボットハンド進行方向に対して
常に後方に位置するようになり、ロボットアームのワー
ク搬送に寄与しない動作範囲が小さくなる。
【０００７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の水平多関節型産業用ロボットにおいて、前記制
御手段がロボットハンド進行方向に対してアーム旋回中
心を境にその両側でロボットの関節の折れ方向を切り換
え制御するものである。これにより、ワーク搬送に寄与
しない移動範囲が狭くなる。
に記載の水平多関節型産業用ロボットにおいて、前記制
御手段がロボットハンド進行方向に対してアーム旋回中
心を境にその両側でロボットの関節の折れ方向を切り換
え制御するものである。これにより、ワーク搬送に寄与
しない移動範囲が狭くなる。
【０００８】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載の水平多関節型産業用ロボットにおいて、前記第
１アームと第３アームとは略同等の長さで、常に平行と
なり、同一方向に旋回するように連結され、第１アーム
と第２アームの長さの比を約１：２としたものである。
に記載の水平多関節型産業用ロボットにおいて、前記第
１アームと第３アームとは略同等の長さで、常に平行と
なり、同一方向に旋回するように連結され、第１アーム
と第２アームの長さの比を約１：２としたものである。
【０００９】また、請求項４に記載の発明は、べース部
から、少なくとも第１アーム、第２アーム及び第３アー
ムの３つのアームが順次連結されると共に、第３アーム
の先端にロボットハンドが連結され、各アーム及びロボ
ットハンドが回転駆動源からの駆動力により旋回運動す
る水平多関節型産業用ロボットの制御方法において、ロ
ボットハンドの或る移動位置に対する旋回中心からロボ
ットハンドまでのロボットの関節の折れ方向は異なる２
つの状態が存在し、そのうち、ロボットハンドが向いて
いる方向に進行する時に、ロボットハンドの向きと第３
アームのなす角度が９０°以上になる折れ方向が選択さ
れるように各アームの旋回動作を制御するものである。
から、少なくとも第１アーム、第２アーム及び第３アー
ムの３つのアームが順次連結されると共に、第３アーム
の先端にロボットハンドが連結され、各アーム及びロボ
ットハンドが回転駆動源からの駆動力により旋回運動す
る水平多関節型産業用ロボットの制御方法において、ロ
ボットハンドの或る移動位置に対する旋回中心からロボ
ットハンドまでのロボットの関節の折れ方向は異なる２
つの状態が存在し、そのうち、ロボットハンドが向いて
いる方向に進行する時に、ロボットハンドの向きと第３
アームのなす角度が９０°以上になる折れ方向が選択さ
れるように各アームの旋回動作を制御するものである。
【００１０】この制御方法においては、請求項１と同等
の作用が得られる。
の作用が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
半導体製造工場におけるウェハの搬送装置に用いられる
水平多関節型産業用ロボット及びその制御方法について
図面を参照して説明する。図１は水平多関節型産業用ロ
ボットの外観図、図２は同ロボットの断面図である。本
実施形態のロボットは、３自由度３アーム形態とされ、
アーム構造は、各アーム等を旋回させるための回転駆動
手段が設けられた固定側のベース部１から、第１アーム
２、第２アーム３及び第３アーム４の３つのアームが順
次連結され、アーム４の先端にウェハＷを保持するため
のロボットハンド５が連結されたものとされている。ベ
ース部１内の回転駆動手段としては、第２アーム３を回
転させアーム伸縮の作用を与えるアーム伸縮モータ６、
ロボットハンド５を回転させるロボットハンド旋回モー
タ７、及び第１及び第２アームを回転させるアーム旋回
モータ８がある。
半導体製造工場におけるウェハの搬送装置に用いられる
水平多関節型産業用ロボット及びその制御方法について
図面を参照して説明する。図１は水平多関節型産業用ロ
ボットの外観図、図２は同ロボットの断面図である。本
実施形態のロボットは、３自由度３アーム形態とされ、
アーム構造は、各アーム等を旋回させるための回転駆動
手段が設けられた固定側のベース部１から、第１アーム
２、第２アーム３及び第３アーム４の３つのアームが順
次連結され、アーム４の先端にウェハＷを保持するため
のロボットハンド５が連結されたものとされている。ベ
ース部１内の回転駆動手段としては、第２アーム３を回
転させアーム伸縮の作用を与えるアーム伸縮モータ６、
ロボットハンド５を回転させるロボットハンド旋回モー
タ７、及び第１及び第２アームを回転させるアーム旋回
モータ８がある。
【００１２】第１アーム２に関しては、アーム旋回モー
タ８の回転駆動力が、同モータ８の軸に固定されている
プーリ３２とベルト３３を介してプーリ３４と固定され
ている第１アーム２に伝達され、これにより、第１アー
ム２を回転させる。この回転駆動力は、第１アーム２本
体と固定されている固定軸３５とその軸に固定されてい
るプーリ３６とベルト３７を介して、プーリ３６との径
寸法の比が１：１のプーリ３８と固定されている第３ア
ーム４に伝達され、これにより、第３アーム４を回転さ
せる。従って、第３アーム４は、第１アーム２と１：１
で連結されるので、第３アーム４と第１アーム２は常に
同一方向に回転し、平行状態にある。第１アーム２と第
３アーム４とは略同等の長さとされている。
タ８の回転駆動力が、同モータ８の軸に固定されている
プーリ３２とベルト３３を介してプーリ３４と固定され
ている第１アーム２に伝達され、これにより、第１アー
ム２を回転させる。この回転駆動力は、第１アーム２本
体と固定されている固定軸３５とその軸に固定されてい
るプーリ３６とベルト３７を介して、プーリ３６との径
寸法の比が１：１のプーリ３８と固定されている第３ア
ーム４に伝達され、これにより、第３アーム４を回転さ
せる。従って、第３アーム４は、第１アーム２と１：１
で連結されるので、第３アーム４と第１アーム２は常に
同一方向に回転し、平行状態にある。第１アーム２と第
３アーム４とは略同等の長さとされている。
【００１３】第２アーム３に関しては、アーム伸縮モー
タ６の回転駆動力が、同モータ６の軸に固定されたプー
リ９とベルト１０を介して、回転軸１２に固定されてい
るプーリ１１とプーリ１３に伝達され、さらに、プーリ
１３とベルト１４を介してプーリ１５と固定されている
第２アーム３に伝達され、これにより、第２アーム３を
回転させる。第１アーム２と第２アーム３の長さの比率
は約１：２とされている。
タ６の回転駆動力が、同モータ６の軸に固定されたプー
リ９とベルト１０を介して、回転軸１２に固定されてい
るプーリ１１とプーリ１３に伝達され、さらに、プーリ
１３とベルト１４を介してプーリ１５と固定されている
第２アーム３に伝達され、これにより、第２アーム３を
回転させる。第１アーム２と第２アーム３の長さの比率
は約１：２とされている。
【００１４】ロボットハンド５に関しては、ロボットハ
ンド旋回モータ７の回転駆動力が、同モータ７の軸に固
定されているプーリ１６とベルト１７を介して回転ドラ
ム１９に固定されているプーリ１８とプーリ２０に伝達
される。このプーリ２０は、ベルト２１を介して、回転
ドラム２３に固定されているプーリ２２とプーリ２４に
動力を伝達する。さらに、このプーリ２４は、ベルト２
５を介して回転軸２７に固定されているプーリ２６とプ
ーリ２８に動力を伝達し、プーリ２８は、ベルト２９を
介してプーリ３０に固定されている回転軸３１とその軸
を固定しているロボットハンド５に動力を伝達する。こ
れにより、ロボットハンド５を回転させる。
ンド旋回モータ７の回転駆動力が、同モータ７の軸に固
定されているプーリ１６とベルト１７を介して回転ドラ
ム１９に固定されているプーリ１８とプーリ２０に伝達
される。このプーリ２０は、ベルト２１を介して、回転
ドラム２３に固定されているプーリ２２とプーリ２４に
動力を伝達する。さらに、このプーリ２４は、ベルト２
５を介して回転軸２７に固定されているプーリ２６とプ
ーリ２８に動力を伝達し、プーリ２８は、ベルト２９を
介してプーリ３０に固定されている回転軸３１とその軸
を固定しているロボットハンド５に動力を伝達する。こ
れにより、ロボットハンド５を回転させる。
【００１５】上記構成でなるロボットにおけるアームの
動作の平面視を図３に示す。ロボットの関節の状態は、
１点の移動位置に対してロボットの関節の折れ方向が実
線状態（２，３，４）と２点鎖線状態（２’，３’，
４’）の２つの状態が存在する。Ａは旋回中心、Ｂは第
３アーム先端、Ｃは第２アーム先端である。アームが２
点鎖線の状態では、第３アーム４’先端より第２アーム
３’の先端の方がウェハＷの進行方向（矢印）に対して
前方にＤだけ出ているため、その位置でのウェハ搬送
は、第２アーム３’の先端が他の干渉物と接触する可能
性があるため搬送はできない。そこで、ウェハ搬送方向
に対してアームが常に実線の状態になるようにアームの
状態を制御する。そのためには、詳細は後述するよう
に、ロボットハンド５が向いている方向に直線進行する
時に、その方向と第３アーム４のなす角が、常に９０°
以上になるように関節の折れ方向を制御すればよい。
動作の平面視を図３に示す。ロボットの関節の状態は、
１点の移動位置に対してロボットの関節の折れ方向が実
線状態（２，３，４）と２点鎖線状態（２’，３’，
４’）の２つの状態が存在する。Ａは旋回中心、Ｂは第
３アーム先端、Ｃは第２アーム先端である。アームが２
点鎖線の状態では、第３アーム４’先端より第２アーム
３’の先端の方がウェハＷの進行方向（矢印）に対して
前方にＤだけ出ているため、その位置でのウェハ搬送
は、第２アーム３’の先端が他の干渉物と接触する可能
性があるため搬送はできない。そこで、ウェハ搬送方向
に対してアームが常に実線の状態になるようにアームの
状態を制御する。そのためには、詳細は後述するよう
に、ロボットハンド５が向いている方向に直線進行する
時に、その方向と第３アーム４のなす角が、常に９０°
以上になるように関節の折れ方向を制御すればよい。
【００１６】図４にウェハを搬送する４ケ所の位置によ
る関節の折れ方向を示す。同図において、Ｅ，Ｆ，Ｇ及
びＨ領域で図示のような方向にウェハＷを搬送する場
合、図示のような関節の折れ方向になるようにアームの
回転を制御する。
る関節の折れ方向を示す。同図において、Ｅ，Ｆ，Ｇ及
びＨ領域で図示のような方向にウェハＷを搬送する場
合、図示のような関節の折れ方向になるようにアームの
回転を制御する。
【００１７】図５（ａ）（ｂ）に、それぞれ関節の折れ
方向制御をする場合としない場合のロボットのアーム旋
回範囲と設置スペースの比較図を示す。関節の折れ方向
制御をしない場合は、ロボットハンド５が直線運動する
時に、その方向と第３アーム４のなす角が、常に９０°
以上になるようにするには、図５（ｂ）のＬｂだけの長
さの幅、すなわち第２アーム３の長さの約２倍の幅が、
ロボット設置スペースに必要となる。それに対して、関
節の折れ方向制御をする場合は、図５（ａ）のＬａだけ
の長さの幅、すなわち第１アーム２の長さの約２倍の幅
が、ロボット設置スペースに必要となるだけであり、第
１アーム２と第２アーム３の長さの比率は約１：２であ
るため、ロボット設置スペースは、ほぼ半分のスペース
で済むことになる。なお、関節の折れ方向制御は、不図
示の制御部により、各モータ６，７，８の動作を制御す
ることで可能である。
方向制御をする場合としない場合のロボットのアーム旋
回範囲と設置スペースの比較図を示す。関節の折れ方向
制御をしない場合は、ロボットハンド５が直線運動する
時に、その方向と第３アーム４のなす角が、常に９０°
以上になるようにするには、図５（ｂ）のＬｂだけの長
さの幅、すなわち第２アーム３の長さの約２倍の幅が、
ロボット設置スペースに必要となる。それに対して、関
節の折れ方向制御をする場合は、図５（ａ）のＬａだけ
の長さの幅、すなわち第１アーム２の長さの約２倍の幅
が、ロボット設置スペースに必要となるだけであり、第
１アーム２と第２アーム３の長さの比率は約１：２であ
るため、ロボット設置スペースは、ほぼ半分のスペース
で済むことになる。なお、関節の折れ方向制御は、不図
示の制御部により、各モータ６，７，８の動作を制御す
ることで可能である。
【００１８】以下に、２本アームロボットと３本アーム
ロボットとを対比して説明する。図６、図７に２本アー
ムロボットの最小旋回範囲及びウェハ搬送例を示す。図
８（ａ）（ｂ）、図９に３本アームロボットの最小旋回
範囲及びウェハ搬送例を示す。２本アームロボットで
は、第１アーム２の長さが最小旋回半径になり、３本ア
ームロボットでは、ハンド５とウェハＷの合計の長さ
（ｌ＝ｌ１＋ｌ２）が第１アーム２の長さ（Ｌ／２）よ
り長い場合は、図８（ｂ）内の式より求めたＲが最小旋
回半径になり、２本アームロボットに比べ最小旋回半径
が小さくなる。この特徴を利用して、図７、図９の例の
ようにＥ点からＨ点にウェハ搬送を行った時、破線枠で
示すアームの可動範囲は、２本アームロボットの範囲Ｌ
１０（図７）よりも、３本アームロボットの範囲Ｌ２０
（図９）の方が小さくでき、ロボット設置面積を小さく
することができる。
ロボットとを対比して説明する。図６、図７に２本アー
ムロボットの最小旋回範囲及びウェハ搬送例を示す。図
８（ａ）（ｂ）、図９に３本アームロボットの最小旋回
範囲及びウェハ搬送例を示す。２本アームロボットで
は、第１アーム２の長さが最小旋回半径になり、３本ア
ームロボットでは、ハンド５とウェハＷの合計の長さ
（ｌ＝ｌ１＋ｌ２）が第１アーム２の長さ（Ｌ／２）よ
り長い場合は、図８（ｂ）内の式より求めたＲが最小旋
回半径になり、２本アームロボットに比べ最小旋回半径
が小さくなる。この特徴を利用して、図７、図９の例の
ようにＥ点からＨ点にウェハ搬送を行った時、破線枠で
示すアームの可動範囲は、２本アームロボットの範囲Ｌ
１０（図７）よりも、３本アームロボットの範囲Ｌ２０
（図９）の方が小さくでき、ロボット設置面積を小さく
することができる。
【００１９】次に、３本アームロボットの関節制御を行
わない場合と行った場合の作用の違いを説明する。関節
制御を行わない場合、つまりロボットハンド５の向いて
いる方向と第３アーム４のなす角が９０°より小さくな
るような関節折れ方向がある場合、いま、図１０に示す
ように、旋回中心Ａからロボットハンドの進行方向に対
して水平方向に第１アーム２と第３アーム４の合計の長
さ（Ｌ２）だけ離れた位置Ｂ’でアームを進行方向に直
線動作させた時、第２アーム３の先端Ｃが第３アーム４
の先端Ｂより先に出ないようになるには、第２アーム３
の長さ（Ｌ）以上の直線動作をしなければならない。従
って、この長さ（Ｌ）のストロークが移動範囲として必
要となり、後述の関節制御を行った場合と比べてロボッ
ト設置面積が大きくなる。また、旋回中心ＡからＬ２だ
け離れた位置が最大動作位置である。
わない場合と行った場合の作用の違いを説明する。関節
制御を行わない場合、つまりロボットハンド５の向いて
いる方向と第３アーム４のなす角が９０°より小さくな
るような関節折れ方向がある場合、いま、図１０に示す
ように、旋回中心Ａからロボットハンドの進行方向に対
して水平方向に第１アーム２と第３アーム４の合計の長
さ（Ｌ２）だけ離れた位置Ｂ’でアームを進行方向に直
線動作させた時、第２アーム３の先端Ｃが第３アーム４
の先端Ｂより先に出ないようになるには、第２アーム３
の長さ（Ｌ）以上の直線動作をしなければならない。従
って、この長さ（Ｌ）のストロークが移動範囲として必
要となり、後述の関節制御を行った場合と比べてロボッ
ト設置面積が大きくなる。また、旋回中心ＡからＬ２だ
け離れた位置が最大動作位置である。
【００２０】一方、関節制御を行った場合、つまりロボ
ットハンド５の向いている方向と第３アーム４のなす角
が常に９０°以上になる関節折れ方向を選択するように
制御した場合、図１１に示すように、旋回中心Ａからロ
ボットハンドの進行方向に対して水平方向に第１アーム
の√３倍の長さ（Ｌ２）だけ離れた位置でロボットハン
ド５を進行方向に直線動作させた時、第２アーム３と第
３アーム４の接続部ではなく、第１アーム２と第２アー
ム３の連結部Ｃが、第３アーム４とロボットハンド５の
連結部Ｂより後ろに来る必要があり、そのためには、旋
回中心Ａからロボットハンド進行方向に水平にＬ２だけ
離れた位置Ｂ’から第１アーム２の長さ(ｌ１)以上の直
線運動をしなければならない。こうして、関節制御を行
った場合、必要な移動距離は、第１アーム２の長さ（ｌ
１）だけで済み、上記の関節制御を行わない場合の第２
アーム３の長さ（Ｌ）よりも小さくでき、アーム可動範
囲も狭くできる。
ットハンド５の向いている方向と第３アーム４のなす角
が常に９０°以上になる関節折れ方向を選択するように
制御した場合、図１１に示すように、旋回中心Ａからロ
ボットハンドの進行方向に対して水平方向に第１アーム
の√３倍の長さ（Ｌ２）だけ離れた位置でロボットハン
ド５を進行方向に直線動作させた時、第２アーム３と第
３アーム４の接続部ではなく、第１アーム２と第２アー
ム３の連結部Ｃが、第３アーム４とロボットハンド５の
連結部Ｂより後ろに来る必要があり、そのためには、旋
回中心Ａからロボットハンド進行方向に水平にＬ２だけ
離れた位置Ｂ’から第１アーム２の長さ(ｌ１)以上の直
線運動をしなければならない。こうして、関節制御を行
った場合、必要な移動距離は、第１アーム２の長さ（ｌ
１）だけで済み、上記の関節制御を行わない場合の第２
アーム３の長さ（Ｌ）よりも小さくでき、アーム可動範
囲も狭くできる。
【００２１】ロボット関節の折れ方向は、図１２に示す
ように、２つの状態があり、ロボットアームの旋回中心
Ａ点と第３アーム４の先端（ロボットハンド５の支点）
Ｂ点を結ぶ直線を中心に点線のアームの状態を＋の折れ
方向、実線のアームの状態を−の折れ方向とし、ロボッ
トハンド５の進行方向と第３アーム４とのなす角度をθ
とする。図１３に、ロボット関節の折れ方向制御を行っ
た時の旋回中心からの最小移動範囲を示す。同図に示す
ように、ロボットハンド５の進行方向に対して旋回中心
Ａを境にその両側すなわちＪ側とＫ側で関節折れ方向が
＋と−に切り換わるようにアーム動作を制御する。これ
により、必要な移動範囲をロボットハンド進行方向に対
して旋回中心Ａから第１アーム２の長さ（ｌ１）のスト
ロークにでき、従って、ロボット設置面積を小さくする
ことができる。
ように、２つの状態があり、ロボットアームの旋回中心
Ａ点と第３アーム４の先端（ロボットハンド５の支点）
Ｂ点を結ぶ直線を中心に点線のアームの状態を＋の折れ
方向、実線のアームの状態を−の折れ方向とし、ロボッ
トハンド５の進行方向と第３アーム４とのなす角度をθ
とする。図１３に、ロボット関節の折れ方向制御を行っ
た時の旋回中心からの最小移動範囲を示す。同図に示す
ように、ロボットハンド５の進行方向に対して旋回中心
Ａを境にその両側すなわちＪ側とＫ側で関節折れ方向が
＋と−に切り換わるようにアーム動作を制御する。これ
により、必要な移動範囲をロボットハンド進行方向に対
して旋回中心Ａから第１アーム２の長さ（ｌ１）のスト
ロークにでき、従って、ロボット設置面積を小さくする
ことができる。
【００２２】図１４に関節方向を制御した搬送方法を、
図１５に制御をしない搬送方法を示す。図中、矢印は、
ロボットハンドと第３アームの接続点の移動方向を示
す。図１４ではロボットアームの旋回中心からのストロ
ーク（１１）が第１アームの長さになり、図１５ではロ
ボットアームの旋回中心からのストローク（Ｌ）が第２
アームの長さになる。かくして、アームの可動範囲は、
図１４、図１５の破線の面積になり、第１アームの方が
第２アームよりも短いため、関節方向を制御した方が、
ロボット設置面積を小さくすることができる。
図１５に制御をしない搬送方法を示す。図中、矢印は、
ロボットハンドと第３アームの接続点の移動方向を示
す。図１４ではロボットアームの旋回中心からのストロ
ーク（１１）が第１アームの長さになり、図１５ではロ
ボットアームの旋回中心からのストローク（Ｌ）が第２
アームの長さになる。かくして、アームの可動範囲は、
図１４、図１５の破線の面積になり、第１アームの方が
第２アームよりも短いため、関節方向を制御した方が、
ロボット設置面積を小さくすることができる。
【００２３】図１６、図１７にＥ点からＨ点にウェハを
搬送する本発明方法と従来方法をそれぞれ示す。従来の
搬送方法では、図１７のように、常に関節の折れ方向が
同一である。一方、本発明による関節方向を制御する方
法では、図１６に示すように、ロボットアームの旋回中
心を境にＪ側とＫ側で関節の折れ方向を切り換えるた
め、ロボットハンドの支点がロボットアームの旋回中心
上を通過し、同時にロボットハンドも他と干渉しないよ
うに旋回させることができる。
搬送する本発明方法と従来方法をそれぞれ示す。従来の
搬送方法では、図１７のように、常に関節の折れ方向が
同一である。一方、本発明による関節方向を制御する方
法では、図１６に示すように、ロボットアームの旋回中
心を境にＪ側とＫ側で関節の折れ方向を切り換えるた
め、ロボットハンドの支点がロボットアームの旋回中心
上を通過し、同時にロボットハンドも他と干渉しないよ
うに旋回させることができる。
【００２４】図１８に関節の折れ方向を制御して、Ａ点
からＢ点、及びＡ点からＣ点にウェハＷを搬送する場合
の動作を示す。図１９にその詳細を示す。Ａ点からＢ点
の移動は、まず、図１９（ａ）のように、ロボットアー
ムの旋回中心（ロボット旋回中心という）を通過する直
線動作によりＡ点からＤ点に移動する。次に、（ｂ）の
ように、Ｂ点での関節方向がＤ点での関節方向と逆であ
るため、Ｆ点とロボット旋回中心とを結ぶ直線上にアー
ムを旋回して、Ｅ点に移動する。（ｃ）のように、関節
方向を逆にするため、ロボット旋回中心を通過する直線
動作を行い、Ｅ点からＦ点に移動する。そのとき同時
に、ハンドを１８０°旋回させる。最後に、（ｄ）のよ
うに、Ｆ点からＢ点に直線運動させる。
からＢ点、及びＡ点からＣ点にウェハＷを搬送する場合
の動作を示す。図１９にその詳細を示す。Ａ点からＢ点
の移動は、まず、図１９（ａ）のように、ロボットアー
ムの旋回中心（ロボット旋回中心という）を通過する直
線動作によりＡ点からＤ点に移動する。次に、（ｂ）の
ように、Ｂ点での関節方向がＤ点での関節方向と逆であ
るため、Ｆ点とロボット旋回中心とを結ぶ直線上にアー
ムを旋回して、Ｅ点に移動する。（ｃ）のように、関節
方向を逆にするため、ロボット旋回中心を通過する直線
動作を行い、Ｅ点からＦ点に移動する。そのとき同時
に、ハンドを１８０°旋回させる。最後に、（ｄ）のよ
うに、Ｆ点からＢ点に直線運動させる。
【００２５】Ａ点からＣ点への移動は、まず（ａ）のよ
うに、ロボット旋回中心を通過する直線動作により、Ａ
点からＤ点に移動する。次に、（ｅ）のように、Ｃ点で
の関節方向がＤ点での関節方向と同じであるので、Ｄ点
からＧ点に直線動作により移動する。そのとき同時に、
ロボットハンドを１８０°旋回させる。最後に、（ｆ）
のように、Ｇ点からＣ点に直線運動させる。
うに、ロボット旋回中心を通過する直線動作により、Ａ
点からＤ点に移動する。次に、（ｅ）のように、Ｃ点で
の関節方向がＤ点での関節方向と同じであるので、Ｄ点
からＧ点に直線動作により移動する。そのとき同時に、
ロボットハンドを１８０°旋回させる。最後に、（ｆ）
のように、Ｇ点からＣ点に直線運動させる。
【００２６】なお、本発明は、上記実施形態の構成に限
られるものではなく、種々の変更が可能である。例え
ば、各アーム及びロボツトハンドを回転させる回転駆動
手段（アーム伸縮モータ６、ロボットハンド旋回モータ
７、アーム旋回モータ８）がベース部１に設置され、各
アーム等への回転駆動力をプーリ、ベルト類を介して伝
達するものを示したが、これに限られず、各アーム等に
回転駆動源を備えたものであっても構わない。
られるものではなく、種々の変更が可能である。例え
ば、各アーム及びロボツトハンドを回転させる回転駆動
手段（アーム伸縮モータ６、ロボットハンド旋回モータ
７、アーム旋回モータ８）がベース部１に設置され、各
アーム等への回転駆動力をプーリ、ベルト類を介して伝
達するものを示したが、これに限られず、各アーム等に
回転駆動源を備えたものであっても構わない。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ロボット
関節の折れ方向を制御して、ロボットハンドと第３アー
ムのなす角が常に９０°以上になるようにすることによ
り、関節の折れ方向制御をしない場合に比べて、アーム
が搬送に干渉しない状態になるためのアームの移動範囲
が狭くて済み、従って、ロボット設置スペースが少なく
て済む。
関節の折れ方向を制御して、ロボットハンドと第３アー
ムのなす角が常に９０°以上になるようにすることによ
り、関節の折れ方向制御をしない場合に比べて、アーム
が搬送に干渉しない状態になるためのアームの移動範囲
が狭くて済み、従って、ロボット設置スペースが少なく
て済む。
【図１】 本発明の一実施形態による水平多関節型産
業用ロボットの外観図。
業用ロボットの外観図。
【図２】 同ロボットの断面図。
【図３】 同ロボットにおけるアーム動作の平面図。
【図４】 ウェハを搬送する４ケ所の位置による関節
の折れ方向を示す図。
の折れ方向を示す図。
【図５】 （ａ）（ｂ）はそれぞれ関節の折れ方向制
御をする場合としない場合のロボットのアーム旋回範囲
と設置スペースの比較図。
御をする場合としない場合のロボットのアーム旋回範囲
と設置スペースの比較図。
【図６】 ２本アームロボットの最小旋回範囲を示す
図。
図。
【図７】 ２本アームロボットのウェハ搬送例を示す
図。
図。
【図８】 （ａ）（ｂ）は３本アームロボットの最小
旋回範囲を示す図。
旋回範囲を示す図。
【図９】 ３本アームロボットのウェハ搬送例を示す
図。
図。
【図１０】 ３本アームロボットの関節制御を行わな
い場合の説明図。
い場合の説明図。
【図１１】 ３本アームロボットの関節制御を行う場
合の説明図。
合の説明図。
【図１２】 ロボット関節の折れ方向を説明する図。
【図１３】 ロボット関節の折れ方向制御を行った時
のアーム旋回中心からの最小移動範囲を示す図。
のアーム旋回中心からの最小移動範囲を示す図。
【図１４】 関節方向を制御した搬送方法を示す図。
【図１５】 関節方向を制御しない搬送方法を示す
図。
図。
【図１６】 ウェハを搬送する本発明方法を示す図。
【図１７】 ウェハを搬送する従来方法を示す図。
【図１８】 本発明による関節の折れ方向を制御して
ウェハを搬送する場合の動作を示す図。
ウェハを搬送する場合の動作を示す図。
【図１９】 （ａ）〜（ｆ）は図１８の動作の詳細を
示す図。
示す図。
１ ベース部 ２ 第１アーム ３ 第２アーム ４ 第３アーム ５ ロボットハンド ６ アーム伸縮モータ ７ ロボットハンド旋回モータ ８ アーム旋回モータ Ｗ ウェハ
Claims (4)
- 【請求項１】 べース部から、少なくとも第１アーム、
第２アーム及び第３アームの３つのアームが順次連結さ
れると共に、第３アームの先端にロボットハンドが連結
され、各アーム及びロボットハンドが回転駆動源からの
駆動力により旋回運動する水平多関節型産業用ロボット
において、 ロボットハンドの或る移動位置に対する旋回中心からロ
ボットハンドまでのロボットの関節の折れ方向は異なる
２つの状態が存在し、そのうち、ロボットハンドが向い
ている方向に進行する時に、ロボットハンドの向きと第
３アームのなす角度が９０°以上になる折れ方向が選択
されるように各アームの旋回動作を制御する制御手段を
有したことを特徴とする水平多関節型産業用ロボット。 - 【請求項２】 前記制御手段は、ロボットハンド進行方
向に対してアーム旋回中心を境にその両側でロボットの
関節の折れ方向を切り換え制御することを特徴とする請
求項１に記載の水平多関節型産業用ロボット。 - 【請求項３】 前記第１アームと第３アームとは略同等
の長さで、常に平行となり、同一方向に旋回するように
連結され、第１アームと第２アームの長さの比が約１：
２であることを特徴とする請求項２に記載の水平多関節
型産業用ロボット。 - 【請求項４】 べース部から、少なくとも第１アーム、
第２アーム及び第３アームの３つのアームが順次連結さ
れると共に、第３アームの先端にロボットハンドが連結
され、各アーム及びロボットハンドが回転駆動源からの
駆動力により旋回運動する水平多関節型産業用ロボット
の制御方法において、 ロボットハンドの或る移動位置に対する旋回中心からロ
ボットハンドまでのロボットの関節の折れ方向は異なる
２つの状態が存在し、そのうち、ロボットハンドが向い
ている方向に進行する時に、ロボットハンドの向きと第
３アームのなす角度が９０°以上になる折れ方向が選択
されるように各アームの旋回動作を制御することを特徴
とする水平多関節型産業用ロボットの制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27473999A JP3339840B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 水平多関節型産業用ロボット及びその制御方法 |
| US09/657,674 US6400115B1 (en) | 1999-09-28 | 2000-09-08 | Horizontal multi-joint industrial robot and a control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27473999A JP3339840B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 水平多関節型産業用ロボット及びその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001096479A JP2001096479A (ja) | 2001-04-10 |
| JP3339840B2 true JP3339840B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=17545919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27473999A Expired - Fee Related JP3339840B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 水平多関節型産業用ロボット及びその制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| US (1) | US6400115B1 (ja) |
| JP (1) | JP3339840B2 (ja) |
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| US9517106B2 (en) | 1999-09-17 | 2016-12-13 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Systems and methods for commanded reconfiguration of a surgical manipulator using the null-space |
| US20040052631A1 (en) * | 2002-09-13 | 2004-03-18 | Chan Kun Yuan | Mechanical arm device for carrying and detecting wafer |
| US20050223837A1 (en) | 2003-11-10 | 2005-10-13 | Blueshift Technologies, Inc. | Methods and systems for driving robotic components of a semiconductor handling system |
| US7458763B2 (en) | 2003-11-10 | 2008-12-02 | Blueshift Technologies, Inc. | Mid-entry load lock for semiconductor handling system |
| US20070269297A1 (en) | 2003-11-10 | 2007-11-22 | Meulen Peter V D | Semiconductor wafer handling and transport |
| US10086511B2 (en) | 2003-11-10 | 2018-10-02 | Brooks Automation, Inc. | Semiconductor manufacturing systems |
| JP3920274B2 (ja) * | 2004-03-08 | 2007-05-30 | ファナック株式会社 | 成形品取出装置及び該装置を搭載した成形機 |
| US9248568B2 (en) * | 2005-07-11 | 2016-02-02 | Brooks Automation, Inc. | Unequal link SCARA arm |
| JP2009119580A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Aida Eng Ltd | 搬送装置および大型搬送装置 |
| US7967549B2 (en) * | 2008-05-15 | 2011-06-28 | The Boeing Company | Robotic system including foldable robotic arm |
| JP2009297810A (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Panasonic Corp | マニピュレータの姿勢制御装置および姿勢制御方法 |
| JP2011119556A (ja) * | 2009-12-07 | 2011-06-16 | Yaskawa Electric Corp | 水平多関節ロボットおよびそれを備えた搬送装置 |
| JP5995404B2 (ja) * | 2011-01-26 | 2016-09-21 | ナブテスコ株式会社 | ウエハ搬送ロボット |
| DE102011077546A1 (de) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | Technische Universität Berlin | Verfahren zum Betreiben eines Roboters, Roboter und Robotersystem |
| FR2977823B1 (fr) * | 2011-07-11 | 2013-08-16 | Univ Havre | Table motorisee pour le positionnement micrometrique |
| US9076829B2 (en) * | 2011-08-08 | 2015-07-07 | Applied Materials, Inc. | Robot systems, apparatus, and methods adapted to transport substrates in electronic device manufacturing |
| JP6291484B2 (ja) | 2012-06-01 | 2018-03-14 | インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド | ゼロ空間を使用して手術用マニピュレータの命令された再構成を取るためのシステム及び方法 |
| KR102146708B1 (ko) | 2012-06-01 | 2020-08-21 | 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 | 영-공간을 이용하여 매니퓰레이터 암들 사이의 충돌을 회피하는 시스템 및 방법 |
| CN107595392B (zh) | 2012-06-01 | 2020-11-27 | 直观外科手术操作公司 | 使用零空间回避操纵器臂与患者碰撞 |
| JP6374295B2 (ja) * | 2014-10-30 | 2018-08-15 | 日本電産サンキョー株式会社 | 産業用ロボット |
| US20160120720A1 (en) * | 2014-10-31 | 2016-05-05 | Children's Hospital Medical Center | Patient support coupled medical accessory support |
| CN105676898B (zh) * | 2016-03-21 | 2018-10-09 | 北京控制工程研究所 | 一种基于关节位置控制器的机器人末端力控制方法 |
| CN106041941B (zh) * | 2016-06-20 | 2018-04-06 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 一种机械臂的轨迹规划方法及装置 |
| CN109551515B (zh) * | 2018-12-27 | 2023-10-20 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | 水平多关节产业机器人 |
| JP7303686B2 (ja) * | 2019-07-26 | 2023-07-05 | ニデックインスツルメンツ株式会社 | ロボットにおけるワーク位置検出方法 |
| US11413744B2 (en) | 2020-03-03 | 2022-08-16 | Applied Materials, Inc. | Multi-turn drive assembly and systems and methods of use thereof |
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|---|---|---|---|---|
| DE69131427T2 (de) * | 1991-05-28 | 1999-11-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki | Arbeitsvorrichtung |
| US5443354A (en) * | 1992-07-20 | 1995-08-22 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Hazardous materials emergency response mobile robot |
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1999
- 1999-09-28 JP JP27473999A patent/JP3339840B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-09-08 US US09/657,674 patent/US6400115B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US6400115B1 (en) | 2002-06-04 |
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