JP5146641B2 - 基板搬送ロボットおよび基板搬送ロボットの制御方法 - Google Patents
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Description
また、ハンドアーム131Cの上面にガラス基板の前面部に略平行に、2か所の第1距離センサ113が取りつけられ、第1距離センサ113の後方部に、位置検出センサ114が取りつけられる支持アームが回動可能に配設されている。支持アームは「L」字状に形成され、先端部に位置検出センサ114がガラス基板側に向かって開口されるように「コ」字状に形成されている。支持アームは、図示しない駆動モータによって、図5のように、ロボットハンド131Cの後方取付部を中心に時計方向に回動し、その回動終端は、ガラス基板が原点位置に移動された時に、ガラス基板の左端縁が位置検出センサ114の開口部に挿入される位置になる。
また、近年のガラス基板は大型化が進み、微小量な回転ずれや横ずれもガラス基板が大型化することにより大きく影響することになってきている。また、ガラス基板の大型化が進み、搬送物のイナーシャが大きくなる一方でタクトタイムの短縮が求められている。つまり、液晶搬送ロボットには、高剛性な構造が要求され、振動しにくい構造が必要となってきているのである。
これに対し、従来の液晶搬送ロボットは、ロボットハンド上に載置された液晶基板の回転ずれおよび横ずれを補正するためのセンサを備え、補正するようになっているが、連結部上に備えられた支持アームに位置検出センサが備えられた構造の場合、大きなイナーシャを有する液晶基板を載置したロボットハンドが移動することにより、連結部にも反力が作用し、この連結部から上方に伸びる位置に配置された位置センサは、支持アームの剛性が低いために残留振動が生じることとなる。このような振動が生じている中で横ずれを計測しようとしても位置センサ自身の振動している値も検出することとなってしまうために、真の横ずれ量を検出することができないという問題が生じていた。
また、位置検出センサが取り付けられた支持アームを回動させてガラス基板の横ずれを計測する方法については、位置検出センサが取り付けられた支持アームを回動させて計測位置に配置するようにしていたために、位置検出センサの計測位置には、回動運動がある以上誤差を生じており、正確な横ずれを検出することができないという問題が生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、正確にガラス基板の位置を検出し、位置を補正して搬送できる基板搬送ロボットおよびその制御方法を提供することを目的とする。
請求項1記載の発明は、リンク機構からなる昇降機構と、前記昇降機構に備えられたリンク機構からなる左・右2つの水平多関節機構と、前記水平多関節機構に矩形形状の基板を載置するハンド部と、前記昇降機構に備えられた走行台車と、を備えた基板搬送ロボットにおいて、前記昇降機構は、第2の軸と、この第2の軸を介し連結された2つのリンク機構と、これら2つのリンク機構を、前記第2の軸を中心に旋回させるベルト駆動機構と、を備え、前記第2の軸周りに旋回する前記2つのリンク機構のうち上方のリンク機構の先端には、水平面内で旋回可能な回転軸を備え、前記水平多関節機構は、前記水平面内で旋回可能な回転軸に取り付けられた水平ベースに対し連結されるとともに、垂直面内に位置する旋回軸により互いに旋回可能に連結された第1および第2のリンク機構と、これら第1および第2のリンク機構を駆動するベルト駆動機構と、を備え、前記基板の搬送方向に前記ハンド部が移動する場合に、前記左・右2つの水平多関節機構それぞれの、前記旋回軸を介し連結され前記基板の搬送方向に対し左・右対称に配置された前記第1および第2のリンク機構が、前記旋回軸を中心に旋回することにより進退し、前記左・右2つの前記水平多関節機構のうち左側の前記水平多関節機構の前記旋回軸により旋回する前記第2リンク機構に、前記ハンド部を備えた第1のコの字コラムが取り付けられ、前記左・右2つの前記水平多関節機構のうち右側の前記水平多関節機構の前記旋回軸により旋回する前記第2リンク機構に、前記ハンド部を備えた第2のコの字コラムが取り付けられ、第1および第2の前記コの字コラムに前記基板の位置を検出するセンサが備えられ、前記センサは第1および第2のセンサからなり、前記第1のセンサは前記矩形形状の基板の一側面の一辺が通過するように前記第1のコの字コラムに配置され、前記第2のセンサは前記矩形形状の基板の他方側面の一辺が通過するように前記第2のコの字コラムに配置されたものである。
また、請求項2記載の発明は、前記第1のセンサは前記右側の前記水平多関節機構の前記第2のリンク機構が搬送する前記矩形形状の基板の前記一側面の一辺を検出し、前記第2のセンサは前記左側の前記水平多関節機構の前記第2のリンク機構が搬送する前記矩形形状の基板の前記他方側面の一辺を検出するものである。
また、請求項3記載の発明は、前記左側の前記水平多関節機構に載置された前記矩形形状の基板が通過する前記第2のコラム位置に前記第2のセンサが位置し、前記右側の前記水平多関節機構に載置された前記矩形形状の基板が通過する前記第1のコラム位置に前記第1のセンサが位置するものである。
また、請求項4記載の発明は、前記センサは、透過型の光センサからなり、前記コの字コラムの上下面にセンサ素子を備えたものである。
また、請求項5記載の発明は、前記光センサは、矩形形状の基板の一辺が通過する際の前記基板による遮光量を前記基板の横ずれ量として検出するものである。
また、請求項6記載の発明は、矩形形状の基板を載置するハンド部と、旋回軸を用いて旋回可能なリンク機構からなる昇降機構と、前記昇降機構に備えられ旋回軸を用いて旋回可能なリンク機構からなる左・右2つの水平多関節機構と、前記昇降機構に備えられた走行台車とを備えた基板搬送ロボットの制御方法において、前記昇降機構は、第2の軸と、この第2の軸を介し連結された2つのリンク機構と、これら2つのリンク機構を、前記第2の軸を中心に旋回させるベルト駆動機構と、を備え、前記第2の軸周りに旋回する前記2つのリンク機構のうち上方の第2のリンク機構の先端には、水平面内で旋回可能な回転軸を備え、前記水平多関節機構は、前記水平面内で旋回可能な回転軸に取り付けられた水平ベースに対し連結されるとともに、垂直面内に位置する旋回軸により互いに旋回可能に連結された第1および第2のリンク機構と、これら第1および第2のリンク機構を駆動するベルト駆動機構と、を備え、前記基板の搬送方向に前記ハンド部が移動する場合に、前記左・右2つの水平多関節機構それぞれの、前記旋回軸を介し連結され前記基板の搬送方向に対し左・右対称に配置された前記第1および第2のリンク機構が、前記旋回軸を中心に旋回することにより進退し、前記左・右2つの前記水平多関節機構のうち左側の前記水平多関節機構の前記旋回軸により旋回する前記第2リンク機構に、前記ハンド部を備えた第1のコの字コラムが取り付けられ、前記左・右2つの前記水平多関節機構のうち右側の前記水平多関節機構の前記旋回軸により旋回する前記第2リンク機構に、前記ハンド部を備えた第2のコの字コラムが取り付けられ、第1および第2の前記コの字コラムに前記基板の位置を検出するセンサが備えられ、前記センサは第1および第2のセンサからなり、前記第1のセンサは前記矩形形状の基板の一側面の一辺が通過するように前記第1のコの字コラムに配置され、前記第2のセンサは前記矩形形状の基板の他方側面の一辺が通過するように前記第2のコの字コラムに配置され、前記第1および第2のセンサの少なくともいずれか1つのセンサ信号をもとに前記基板の位置を補正するものである。
また、請求項7記載の発明は、前記センサ信号をもとに前記基板の回転ずれを検出した場合、前記回転ずれを前記旋回軸の回転角度に変換して前記回転ずれを補正するものである。
また、請求項8記載の発明は、前記センサ信号をもとに前記基板の横ずれを検出した場合、前記横ずれは前記走行台車の移動量に変換して補正されるものである。
また、請求項9記載の発明は、前記センサ信号をもとに前記基板の回転ずれおよび横ずれを検出した場合、前記回転ずれを補正するステップの後に前記横ずれを補正するステップを実行するものである。
また、請求項10記載の発明は、前記センサ信号が距離検出センサの信号であって、前記距離検出センサの信号をもとに回転ずれを補正するステップの後に横ずれを補正するステップを実行するものである。
また、請求項6から10の発明によると、正確な位置情報をもとに補正ができるので作業領域へ搬送された際にも正確な位置にガラス基板を位置決めでき、製品の加工精度を向上できる。また、ガラス基板が通過する際に位置情報を検出して、検出結果に基づいて各関節の回転角度に変換され補正されるので、ガラス基板が移動中に補正することもできることからタクトタイムの短縮も可能である。
本願発明が特許文献1と異なる点は、ガラス基板の横ずれを検出する距離検出センサがコの字コラムに備えられた部分である。
液晶搬送ロボット1は、大きく3つの構造から構成されている。1つには固定ベース11が垂直方向に上昇するように移動する第1の旋回軸1Cからなり、水平ベース7上に水平面内で旋回する第3旋回軸3Cからなっている。また、第2の旋回軸2Cを中心にガラス基板Wを載置したロボットハンド9の進行方向に対して左右対称に第3および第4のアーム体3A、4Aが配置されており、第2の旋回軸2Cで左右対称に第3および第4のアーム体3A、4Aおよびロボットハンド9を旋回する。
また、固定ベース11は走行台車12に取り付けられ、走行台車12はガラス基板の進退方向と直交する方向に移動させるものである。
以下に詳細なロボットの構造を説明する。
固定ベース11に配置され、水平面内に旋回軸を備えた第1の旋回軸1Cを第1および第2のアーム体1A、2Aをベルト駆動で、第1の旋回軸1Cを中心に第1のアーム体1Aおよび第2のアーム体1Aが旋回し、液晶搬送ロボット1を上下動させる。第2のアーム体2Aの先端は、水平ベース7に取り付けられ、垂直面内に旋回軸を有する第2の旋回軸2Cを備え、第2の旋回軸2Cにより水平ベース7が旋回する、水平ベース7には、左腕と右腕のアーム体3A、4Aが対称構造で配置されている。それぞれ添字にLとRがつけているが、Lが左腕を示し、Rが右腕を示すものである。水平ベース7にはそれぞれ第3のアーム体3AR、3ALが配置され、第3のアーム体3AR、3ALの他端は、垂直面内に旋回軸を有する第3の旋回軸3CR、3CLを備え、第3の旋回軸3CR、3CLにより第3のアーム体3AR、3ALと第4のアーム体4AR、4ALがベルト駆動で旋回される。第4のアーム体4AR、4ALの他端にはロボットハンド9を備えたコの字コラム8R、8Lと連結されている。
コの字コラム8R、8Lには、図2に示されるようにガラス基板Wが通過する部分に対向するように、例えば透過型光センサの距離検出センサ10R,10Lが配置されている。例えば、光の遮光量からガラス基板Wの位置として換算するものである。また、ロボットハンド9は軽量化と高剛性を得るためにCFRP(炭素繊維強化プラスチック)で形成されるが、ガラス基板Wが大型化してくるとその重量は数10kgにもなるためにコラム8R、8Lも高い剛性を備えるように肉厚や材質を最適化して形成されている。
次に動作について説明する。液晶搬送ロボット1は、所定の高さにある図示しないカセットのガラス基板Wを、第1の旋回軸1Cを制御することにより、ロボットハンド9とガラス基板Wとの高さを合わせるように移動し、第3の旋回軸3Cを制御することにより、アーム体3A,4Aを進退させることでロボットハンド9上にガラス基板Wを載置して、ガラス基板Wの作業領域に移動させる。
次に、ガラス基板のロボットハンド上での位置補正方法についてそのステップについて図3を用いて説明する。
(1)ロボットハンド上にガラス基板を載置する。
(2)図示しないロボットハンドに備えられた2つのセンサの相対角度から角度ずれを検出する。例えば特許文献1で開示されている角度ずれ検出方法により検出して良い。
(3)ステップ2で検出された角度ずれは、第3の旋回軸の回転角度に変換されて角度補正される。
(4)ロボットハンドに載置したガラス基板を引き込んだ場合に、コの字コラムに搭載した距離検出センサで横ずれを検出する。
(5)横ずれが生じていれば、走行台車の移動量に横ずれ量を変換することで位置補正する。
(6)角度および位置補正した姿勢を維持したまま、作業領域へ移動する。
1C 第1の旋回軸
2C 第2の旋回軸
3C 第3の旋回軸
4C 第4の旋回軸
1A 第1のアーム体
2A 第2のアーム体
3A 第3のアーム体
4A 第4のアーム体
7 水平ベース
8 コの字コラム
9 ロボットハンド
10 距離検出センサ
11 固定ベース
12 走行台車
Claims (10)
- リンク機構からなる昇降機構と、前記昇降機構に備えられたリンク機構からなる左・右2つの水平多関節機構と、前記水平多関節機構に矩形形状の基板を載置するハンド部と、前記昇降機構に備えられた走行台車と、を備えた基板搬送ロボットにおいて、
前記昇降機構は、
第2の軸と、この第2の軸を介し連結された2つのリンク機構と、これら2つのリンク機構を、前記第2の軸を中心に旋回させるベルト駆動機構と、を備え、
前記第2の軸周りに旋回する前記2つのリンク機構のうち上方のリンク機構の先端には、水平面内で旋回可能な回転軸を備え、
前記水平多関節機構は、
前記水平面内で旋回可能な回転軸に取り付けられた水平ベースに対し連結されるとともに、垂直面内に位置する旋回軸により互いに旋回可能に連結された第1および第2のリンク機構と、これら第1および第2のリンク機構を駆動するベルト駆動機構と、を備え、
前記基板の搬送方向に前記ハンド部が移動する場合に、前記左・右2つの水平多関節機構それぞれの、前記旋回軸を介し連結され前記基板の搬送方向に対し左・右対称に配置された前記第1および第2のリンク機構が、前記旋回軸を中心に旋回することにより進退し、
前記左・右2つの前記水平多関節機構のうち左側の前記水平多関節機構の前記旋回軸により旋回する前記第2リンク機構に、前記ハンド部を備えた第1のコの字コラムが取り付けられ、
前記左・右2つの前記水平多関節機構のうち右側の前記水平多関節機構の前記旋回軸により旋回する前記第2リンク機構に、前記ハンド部を備えた第2のコの字コラムが取り付けられ、第1および第2の前記コの字コラムに前記基板の位置を検出するセンサが備えられ、
前記センサは第1および第2のセンサからなり、前記第1のセンサは前記矩形形状の基板の一側面の一辺が通過するように前記第1のコの字コラムに配置され、前記第2のセンサは前記矩形形状の基板の他方側面の一辺が通過するように前記第2のコの字コラムに配置されたことを特徴とする基板搬送ロボット。 - 前記第1のセンサは前記右側の前記水平多関節機構の前記第2のリンク機構が搬送する前記矩形形状の基板の前記一側面の一辺を検出し、
前記第2のセンサは前記左側の前記水平多関節機構の前記第2のリンク機構が搬送する前記矩形形状の基板の前記他方側面の一辺を検出することを特徴とする請求項1記載の基板搬送ロボット。 - 前記左側の前記水平多関節機構に載置された前記矩形形状の基板が通過する前記第2のコラム位置に前記第2のセンサが位置し、
前記右側の前記水平多関節機構に載置された前記矩形形状の基板が通過する前記第1のコラム位置に前記第1のセンサが位置することを特徴とする請求項1または2記載の基板搬送ロボット。 - 前記センサは、透過型の光センサからなり、前記コの字コラムの上下面にセンサ素子を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の基板搬送ロボット。
- 前記光センサは、矩形形状の基板の一辺が通過する際の前記基板による遮光量を前記基板の横ずれ量として検出することを特徴とする請求項4記載の基板搬送ロボット。
- 矩形形状の基板を載置するハンド部と、旋回軸を用いて旋回可能なリンク機構からなる昇降機構と、前記昇降機構に備えられ旋回軸を用いて旋回可能なリンク機構からなる左・右2つの水平多関節機構と、前記昇降機構に備えられた走行台車とを備えた基板搬送ロボットの制御方法において、
前記昇降機構は、
第2の軸と、この第2の軸を介し連結された2つのリンク機構と、これら2つのリンク機構を、前記第2の軸を中心に旋回させるベルト駆動機構と、を備え、
前記第2の軸周りに旋回する前記2つのリンク機構のうち上方の第2のリンク機構の先端には、水平面内で旋回可能な回転軸を備え、
前記水平多関節機構は、
前記水平面内で旋回可能な回転軸に取り付けられた水平ベースに対し連結されるとともに、垂直面内に位置する旋回軸により互いに旋回可能に連結された第1および第2のリンク機構と、これら第1および第2のリンク機構を駆動するベルト駆動機構と、を備え、
前記基板の搬送方向に前記ハンド部が移動する場合に、前記左・右2つの水平多関節機構それぞれの、前記旋回軸を介し連結され前記基板の搬送方向に対し左・右対称に配置された前記第1および第2のリンク機構が、前記旋回軸を中心に旋回することにより進退し、
前記左・右2つの前記水平多関節機構のうち左側の前記水平多関節機構の前記旋回軸により旋回する前記第2リンク機構に、前記ハンド部を備えた第1のコの字コラムが取り付けられ、
前記左・右2つの前記水平多関節機構のうち右側の前記水平多関節機構の前記旋回軸により旋回する前記第2リンク機構に、前記ハンド部を備えた第2のコの字コラムが取り付けられ、第1および第2の前記コの字コラムに前記基板の位置を検出するセンサが備えられ、
前記センサは第1および第2のセンサからなり、前記第1のセンサは前記矩形形状の基板の一側面の一辺が通過するように前記第1のコの字コラムに配置され、前記第2のセンサは前記矩形形状の基板の他方側面の一辺が通過するように前記第2のコの字コラムに配置され、
前記第1および第2のセンサの少なくともいずれか1つのセンサ信号をもとに前記基板の位置を補正することを特徴とする基板搬送ロボットの制御方法。 - 前記センサ信号をもとに前記基板の回転ずれを検出した場合、前記回転ずれを前記旋回軸の回転角度に変換して前記回転ずれを補正することを特徴とする請求項6記載の基板搬送ロボットの制御方法。
- 前記センサ信号をもとに前記基板の横ずれを検出した場合、前記横ずれは前記走行台車の移動量に変換して補正されることを特徴とする請求項6または7に記載の基板搬送ロボットの制御方法。
- 前記センサ信号をもとに前記基板の回転ずれおよび横ずれを検出した場合、前記回転ずれを補正するステップの後に前記横ずれを補正するステップを実行することを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載の基板搬送ロボットの制御方法。
- 前記センサ信号が距離検出センサの信号であって、前記距離検出センサの信号をもとに回転ずれを補正するステップの後に横ずれを補正するステップを実行することを特徴とする請求項6乃至9のいずれかに記載の基板搬送ロボットの制御方法。
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