JP5146642B2

JP5146642B2 - 基板搬送ロボットおよび基板搬送ロボットの制御方法

Info

Publication number: JP5146642B2
Application number: JP2007150637A
Authority: JP
Inventors: 正顕桐谷; 智弘松尾
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-06-06
Also published as: JP2008302452A

Description

本発明は、液晶基板搬送装置の制御方法に関するものである。

従来液晶搬送ロボットには、液晶基板の横ずれを補正する方法として距離センサを用いて横ずれを計測し、ロボットを横方向に移動することで横ずれを補正する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図５に従来の液晶搬送ロボットを示す。連結部１０６の上端部１０６ａに、図５に示されるように、位置検出センサ１１４を支持する支持アーム１１５が取りつけられる。位置検出セン１１４は、ロボットハンドが屈折する方向と対する側に配置されるように、支持アーム１１５が連結部１０６の上面部１０６ａに取りつけられるのがよい。そして、ロボットハンド１０５がガラス基板を吸着後、ロボットの原点位置に移動された時に、ガラス基板の左端縁の位置を検出できるように、位置検出センサ１１４がガラス基板Ｗ側（図５における右側）に開口するように「逆コ」字状に形成されている。
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６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。
特開平９−１６２２５７号(第４−５頁図４、図７)

液晶搬送ロボットは、ガラス基板が多段に配置されたカセットからロボットハンドでガラス基板を吸着し、作業領域にガラス基板を配置する作業を行っている。ガラス基板が配置されているカセットでは、ガラス基板は所定の位置に配置されているようになっているものの、実際にはカセット内で回転ずれや横ずれが生じており、このままの状態のガラス基板をロボットハンドで取り出すと、載置誤差を含んだまま、作業領域に搬送されることになり、作業領域で行われる描画や露光の工程で誤差が出て、欠品の対象となってしまう。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及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成した。
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第１および第２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を備えた基板搬送ロボットにおいて、前記昇降機構は、第１および第２の軸から構成され、前記第１または第２の軸に駆動機構を備え、前記第２の軸周りに旋回する第２のリンクの先端には、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て第１から第３の軸から構成され、前記第１から第３の軸に駆動機構を備え第１および第２のリンク機構から構成され、第１の前記水平多関節機構の前記ハンド部は前記第３の軸に第１のコの字コラムが取り付けられ、第２の前記水平多関節機構の前記第３の軸に第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のセンサが前記第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のセンサは前記第１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、前記第１リンク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、前記第２リンク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、前記センサが、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、前記光センサが、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が少なくとも１つの旋回軸を備えたリンク機構からなる昇降機構と、少なくとも２つの旋回軸からなるリンク機構からなる第１および第２の水平多関節機構と、を有する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１および第２の軸から構成され、前記第１または第２の軸に駆動機構を備え、前記第２の軸周りに旋回する第２のリンクの先端には、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て第１から第３の軸から構成され、前記第１から第３の軸に駆動機構を備えた第１および第２のリンク機構から構成され、第１の前記水平多関節機構の前記ハンド部は前記第３の軸に第１のコの字コラムが取り付けられ、第２の前記水平多関節機構の前記第３の軸に第２のコの字コラムが取り付けられ、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センサのセンサ信号をもとに前記第２のリンク機構が搬送する前記基板の位置を補正するとともに、前記第２センサのセンサ信号をもとに前記第１のリンク機構が搬送する前記基板の位置を補正して、操作するものである。
また、請求項７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、前記回転ずれを水平面内で旋回可能な前記回転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、前記横ずれを前記水平多関節機構の第４旋回軸および第５旋回軸の回転角度に変換して前記横ずれを補正するものである。
また、請求項９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１１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の少なくとも２点から回転ずれと横ずれを補正するものである。
また、請求項１２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の少なくとも２点から回転ずれについては前記コラムに備えられた旋回軸の回転角度に変換して前記回転ずれを補正するとともに横ずれについては前記水平多関節機構の第４旋回軸および第５旋回軸の回転角度に変換して前記横ずれを補正するものである。

請求項１から５の発明によると、剛性の高いコラムに基板の位置を検出するセンサを備えたことにより、高加速・高速にハンド部が移動しても、その反動が直接、コラムに振動として与えられることがないために、正確な位置情報を得ることができる。このように正確な位置を検出できることから、正確な補正が実現できることで、これまで問題となっていた作業領域での描画や露光の工程での欠品の問題が解消されるとともに、大型化するガラス基板についても適用することが可能である。
また、請求項６から１２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。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の液晶搬送ロボットの斜視図である。図１は、左腕アームが前方へ伸延した状態を示し、図２は右腕アームが前方に伸延した状態を示している。図において、１は液晶搬送ロボット、１Ｃは第１の旋回軸、２Ｃは第２の旋回軸、３Ｃは第３の旋回軸、４Ｃは第４の旋回軸、５Ｃは第５の旋回軸、６Ｃは第６の旋回軸、１Ａは第１のアーム体、２Ａは第２のアーム体、３Ａは第３のアーム体、４Ａは第４のアーム体、７は水平ベース、８はコの字コラム、９はロボットハンド、１０は距離検出センサ、１１は固定ベースである。
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２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と第２の旋回軸２Ｃからなり、水平ベース７上に水平面内で旋回する第３から第６の旋回軸からなっている。また、第３の旋回軸３Ｃ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が配置されている。
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を中心に第１のアーム体１Ａが旋回し、アーム体１Ａの他端には、水平面内に旋回軸を備えた第２の旋回軸２Ｃを中心に第２のアーム体２Ａ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の他端には、垂直面内に旋回軸を有する第３の旋回軸３Ｃを備え、第３の旋回軸３Ｃ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には垂直面内に旋回軸を有する第４の旋回軸４ＣＲ、４ＣＬが第３の旋回軸を中心に対称の位置に配置され、それぞれ第３のアーム体３ＡＲ、３ＡＬを旋回し、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５の旋回軸５ＣＲ、５ＣＬを備え、第５の旋回軸５ＣＲ、５ＣＬにより第４のアーム体４ＡＲ、４ＡＬが旋回される。第４のアーム体４ＡＲ、４ＡＬの他端には第６の旋回軸６ＣＲ、６ＣＬを備えてロボットハンド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と第２の旋回軸２Ｃ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４の旋回軸４Ｃと第５の旋回軸５Ｃ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６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、第４および第５の旋回軸の角度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、作業領域へ図示しない移動手段で移動する。

本願発明の第２の実施例について図４を用いて説明する。本願発明が第１実施例と異なる点は、ロボットハンドに載置されたガラス基板の横ずれのみならず角度ずれをコの字コラムに備えられた距離検出センサで検出するようにした部分である。
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４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）コの字コラムを通過するガラス基板の任意の２点の横ずれ量を検出する。任意の２点とは、ガラス基板が距離検出センサを通過している最中であれば何時で良く、例えば、ハンドの引き込み量に合わせて検出するものである。
（３）ステップ２で検出された横ずれ量の相対値を角度ずれに変換し、変換された角度ずれを第６の旋回軸の回転角度に変換されて角度補正される。
（４）角度補正後のガラス基板の横ずれ量を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、第４および第５の旋回軸の角度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、作業領域へ図示しない移動手段で移動する。
ここで、横ずれ量を補正するのに角度補正後に再度距離検出センサで横ずれ量を検出するようにしたが、ステップ３で角度補正する際に、第６の旋回軸の回転角度と検出した横ずれ量から算出することで横ずれ量を求めることができるので、この値を用いても良い。

本願発明は、液晶基板を搬送するロボットに限らず、半導体ウェアなどを搬送するロボットにも適用できるものである。

本発明の液晶搬送ロボットを示す斜視図本発明のハンドの構成図本発明の位置補正方法を示すフローチャート本発明の第２実施例の位置補正方法を示すフローチャート従来の液晶搬送ロボットを示す正面図従来の液晶搬送ロボットのセンサ部を示す図

符号の説明

１液晶搬送ロボット
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
５Ｃ第５の旋回軸
６Ｃ第６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

Claims

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第１および第２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を備えた基板搬送ロボットにおいて、
前記昇降機構は、第１および第２の軸から構成され、前記第１または第２の軸に駆動機構を備え、前記第２の軸周りに旋回する第２のリンクの先端には、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て第１から第３の軸から構成され、前記第１から第３の軸に駆動機構を備え第１および第２のリンク機構から構成され、
第１の前記水平多関節機構の前記ハンド部は前記第３の軸に第１のコの字コラムが取り付けられ、第２の前記水平多関節機構の前記第３の軸に第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のセンサは前記第１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。
前記第１リンク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、前記第２リンク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が少なくとも１つの旋回軸を備えたリンク機構からなる昇降機構と、少なくとも２つの旋回軸からなるリンク機構からなる第１および第２の水平多関節機構と、を有する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１および第２の軸から構成され、前記第１または第２の軸に駆動機構を備え、前記第２の軸周りに旋回する第２のリンクの先端には、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て第１から第３の軸から構成され、前記第１から第３の軸に駆動機構を備えた第１および第２のリンク機構から構成され、
第１の前記水平多関節機構の前記ハンド部は前記第３の軸に第１のコの字コラムが取り付けられ、第２の前記水平多関節機構の前記第３の軸に第２のコの字コラムが取り付けられ、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センサのセンサ信号をもとに前記第２のリンク機構が搬送する前記基板の位置を補正するとともに、前記第２センサのセンサ信号をもとに前記第１のリンク機構が搬送する前記基板の位置を補正して、操作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、前記回転ずれを水平面内で旋回可能な前記回転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、前記横ずれを前記水平多関節機構の第４旋回軸および第５旋回軸の回転角度に変換して前記横ずれを補正す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または７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の少なくとも２点から回転ずれと横ずれを補正することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか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の少なくとも２点から回転ずれについては前記コラムに備えられた旋回軸の回転角度に変換して前記回転ずれを補正するとともに横ずれについては前記水平多関節機構の第４旋回軸および第５旋回軸の回転角度に変換して前記横ずれを補正することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか記載の基板搬送ロボットの制御方法。