JP5491731B2 - ロボット、及びロボットの教示位置の直進開始位置の較正方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光により教示位置を検出する教示位置検出手段を複数の関節を有するアームによって移動させて前記教示位置を検索し、前記教示位置が検出された検出位置から前記教示位置に向かって前記教示位置検出手段を直進させるロボット、及びその教示位置の直進開始位置の較正方法に関する。

半導体処理装置において、半導体ウェハ及び液晶用ガラス等の基板等を搬送する搬送用ロボットが実用に供されている。搬送用ロボットは、例えば、基台を備え、その基台には、支持体が上下方向に延びる回転軸回りに回転可能に設けられている。また、支持体には、前記回転軸に直交する方向に伸縮可能なアームが上下方向に移動可能に設けられている。アームには、基板を保持するためのハンドが設けられている。また、アームには、レーザ光を投光及び受光可能なセンサヘッドが設けられている。センサヘッドは、アームの先端部に設けられており、その光軸がアームの伸縮方向に沿うように配置されている。

搬送用ロボットでは、実際に基板を搬送させる前に、基板を搬送すべき搬送位置等を教示する必要がある。搬送位置の教示は、まず教示する搬送位置にターゲット冶具を配置する。ターゲット冶具にはリフレクタが設けられており、センサヘッドから発射されたレーザ光はリフレクタにより反射される。この反射光をセンサヘッドにより受光することで、搬送位置が検出される。搬送位置を検出した後、搬送用ロボットは、搬送位置までアームを伸ばしてゆく。ハンドにもターゲット冶具の前後位置を検出するためのフォトセンサが設けられており、このフォトセンサによりターゲット冶具までの距離を検出する。これにより、搬送用ロボットに搬送位置を教示することができる。（例えば特許文献１参照）
特開２００５−２６０１７６号公報

前述の搬送位置の教示は、位置精度を高めるために、センサヘッドをターゲット冶具の近くまで移動させて行なうことが好ましい。ところが、半導体処理装置の小型化等に伴い搬送位置近傍に障害物が設けられ、前記搬送位置近傍が狭くなっており、搬送位置近傍でセンサヘッドを動かすことができない場合がある。そのため、搬送位置の近くでは、搬送位置のセンシングが上手くできずに搬送位置を検出できない場合があり、搬送位置から離れた位置でセンシングを行なわせる場合がある。離れた位置では、搬送位置近傍よりもセンサヘッドを自由に動かすことができるため、搬送位置近傍のように搬送位置の検出ができないという事態を避けることができる。

ところが、アームの進行方向（即ち、センサヘッドの進行方向）はレーザ光の光軸方向と略一致するように予め設計されているが、センサヘッドの位置精度及びアームの寸法精度が低い場合、レーザ光の光軸とアームの進行方向とがずれることがある。その故、離れた位置からアームを伸ばすと、前記フォトセンサ内にターゲット冶具が入らずターゲット冶具の前後位置が検出できなかったり、搬送位置近傍に設けられた障害物に当ったりすることがあり、離れた位置で搬送位置を精度良く教示することができない。

そこで、本発明は、教示位置から離れた位置で教示位置の検出を行なっても、教示位置を精度良く教示することができるロボットを提供することを目的としている。

本発明は、レーザ光により教示位置を検出する教示位置検出手段を複数の関節を有するアームによって移動させて前記教示位置を検索し、前記教示位置が検出された検出位置である直進開始位置から前記教示位置に向かって前記教示位置検出手段を直進させるロボットにおいて、前記教示位置検出手段を移動させて異なる位置で前記教示位置を検出させ、複数の検出位置の位置情報を取得する検出位置取得手段と、前記検出位置取得手段により取得した前記複数の検出位置の位置情報に基づいて、前記教示位置検出手段が予め定められた経路を直進するように前記直進開始位置を較正する較正手段を備えるものである。

本発明に従えば、教示位置検出手段が予め定められた経路を直進するようになる。そのため、障害物に当たらずに教示位置に達するように前記経路に設定することにより、教示位置から離れた位置で教示位置の検出を行なっても、障害物に当たったり見失ったりすることなく教示位置検出手段を前記教示位置に移動させることができ、教示位置を精度良く教示することができる。

上記発明において、前記較正手段は、前記検出位置から単位距離離れたときに増加した予め定められた経路との距離である補正データを演算し、前記補正データに前記直進開始位置から前記教示位置までの距離を乗じて得られる補正量で前記直進開始位置を補正するように構成されていることが好ましい。

上記構成に従えば、直進開始位置と教示位置の距離により補正量が得られるので、補正量を容易に取得できる。これにより、直進開始位置を較正するのが容易である。

上記発明において、前記検出位置取得手段は、互いに異なる第１及び第２の検出位置の位置情報を取得し、前記較正手段は、前記第１の検出位置及び前記第２の検出位置の位置情報から前記第１の検出位置及び前記第２の検出位置の前記経路の延長方向の距離Δｄ並びに前記延長方向に直交する直交方向の距離Δｗを取得し、
Ｈ＝Δｗ／Δｄ …（１）
なる関係式（１）により補正データＨを演算するように構成されていることが好ましい。

上記構成に従えば、単位距離当たりの直進開始位置のずれ量である補正データＨの演算が容易であり、直進開始位置の較正が容易である。

上記発明において、前記教示位置検出手段は、前記教示位置から延長方向に距離ｄＣ離れた前記直進開始位置に配置され、前記較正手段は、前記距離ｄＣと前記補正データＨとに基づいて前記直交方向の補正量ｗＣを演算し、前記教示位置検出手段を、前記直進開始位置から前記直交方向に補正量ｗＣずらして前記直進開始位置を補正するように構成されていることが好ましい。

上記構成に従えば、直進開始位置から補正量ｗＣ動かして直進開始位置を補正することにより、前記直進開始位置から直進させることで、教示位置検出手段を前記教示位置に移動させることができる。これにより、教示位置から離れた位置で教示位置の検出を行なっても、障害物に当たったり見失ったりすることなく教示位置検出手段を前記教示位置に移動させることができ、教示位置を精度良く教示することができる。

上記発明において、前記アームは、異なる姿勢で前記教示位置検出手段を異なる方向に直線運動させるように構成されており、前記較正手段は、前記アームの姿勢毎に前記直進開始位置を較正するように構成されていることが好ましい。

上記構成に従えば、アームの姿勢毎に教示位置検出手段の移動先の位置の補正量が異なるが、アームの姿勢毎に前記直進開始位置を較正するので、アームを何れの姿勢でも精度良く教示することができる。

上記発明において、前記アームの先端部に取付けられたハンドと、前記ハンドに間隔をあけて設けられ、前記対象物を検出する一対の位置検出手段と、前記一対の位置検出手段の各々が前記対象物を検出する位置に基づいて前記対象物の向きを検出する向き検出手段とを更に備えることが好ましい。

上記構成に従えば、一対の位置検出手段が対象物を検出する位置に基づいて対象物に対する教示位置検出手段の向きを検出手段が検出する。これにより、検出された向きに応じて教示位置検出手段の向きを変えることができる。

本発明は、レーザ光により教示位置の有無を検出する教示位置検出手段を複数の関節を有するアームによって動かして前記教示位置を検索し、前記教示位置が検出された検出位置である直進開始位置から前記教示位置検出手段を直進させるロボットの教示位置の直進開始位置の較正方法であって、前記教示位置検出手段を移動させて異なる位置で前記教示位置を検出させて、複数の検出位置の位置情報を取得する位置情報取得工程と、前記位置情報取得工程で取得した前記複数の検出位置の位置情報に基づいて、前記教示位置検出手段が予め定められた経路を直進するように前記直進開始位置を較正する較正工程とを有する方法である。

本発明の較正方法に従えば教示位置検出手段が予め定められた経路を直進するようになる。そのため、障害物に当たらずに教示位置に達するように前記経路に設定することにより、教示位置から離れた位置で教示位置の検出を行なっても、障害物に当たったり見失ったりすることなく教示位置検出手段を前記教示位置に移動させることができ、教示位置を精度良く教示することができる。

本発明によれば、教示位置から離れた位置で教示位置の検出を行なっても、教示位置を精度良く教示することができる。

図１は、本発明の実施形態の多関節ロボット１の一部を示す斜視図である。図２は、多関節ロボット１の平面図である。多関節ロボット（以下、単に「ロボット」ともいう）１は、例えば図示しない半導体処理装置に設けられ、半導体処理装置内の各所に基板１４を搬送するロボットである。ロボット１は、先端部にロボットハンド２が取付けられたアーム３を備え、アーム３によりロボットハンド２を水平面上の各所に移動可能に構成された水平型の多関節ロボットである。ロボット１は、図示しない基台を備えており、基台上には、上下方向に延びる支持台４が設けられている。この支持台４には、アーム３が上下方向に移動可能に設けられている。

アーム３は、複数の関節を有しており、各関節において垂直軸線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３回りに回動可能に構成されている。具体的に説明すると、アーム３は、３つの連結部５，６，７を備えている。第１連結部５は、長尺に形成されており、その長手方向一端部が上下方向に移動可能に支持台４に取付けられている（図１の二点鎖線及び一点鎖線参照）。また、第1の連結部５の長手方向他端部の上面には、第２連結部６が垂直軸線Ｌ１回りに回動可能に取付けられている。

第２連結部６は、長尺に形成されており、その長手方向中間部が第１連結部５に取付けられている。また、第２連結部６の長手方向一端部（図１では、紙面手前側の端部）の上面には、第３連結部７が垂直軸線Ｌ２回りに回動可能に取付けられている。第３連結部７は、長尺に形成されており、長手方向一端部の下面が第２連結部６に取付けられている。また、第３連結部７の長手方向他端部の上面には、ロボットハンド２が垂直軸線Ｌ３回りに回動可能に取付けられている。

ロボットハンド２は、支持部８を備えており、支持部８の下面が第３連結部７に垂直軸線Ｌ３回りに回動可能に取付けられている。支持部８は、大略的に直方体に形成されており、一側面８ａにレーザセンサ１０が設けられている。レーザセンサ１０は、レーザ光を投光する半導体レーザ１０（図３参照）と、投光して反射されたレーザ光を受光するフォトセンサ１２（図３参照）とを有する。レーザセンサ１０は、前記一側面８ａの幅方向略中央に設けられており、レーザ光３５が前記一側面８ａに垂直な方向に出射するように配置されている。また、支持部８には、一側面８ａに対して垂直な方向に延びる保持部９が設けられている。

保持部９の基端部分は、支持部８の下面に取付けられ、支持部８より幅広の板部材により形成されている。また保持部９の遊端部分は、二股に分かれており、一対の延在部分１３，１３を成している。一対の延在部分１３，１３は、保持部９の幅方向に間隔をあけて配置されている。基板１４は、これら一対の延在部分１３，１３に掛かるようにそれらの上面載せられ、アーム３を上昇させることでロボットハンド２に保持される。

図３は、ロボット１の電気的構成を示すブロック図である。以下では、図１及び２も参照して説明する。ロボット１は、昇降駆動モータ２１、第１アーム駆動モータ２２、第２アーム駆動モータ２３、ロボットハンド駆動モータ２４を備えている。ロボット１は、これらのモータ２２〜２４を駆動することにより、アーム３の昇降及びアーム３の各関節を回動可能に構成されている。

具体的には、昇降駆動モータ２１によりアーム３が支持台４に対して昇降可能に構成され、第１アーム駆動モータ２２により第２連結部６が第１連結部５に対して垂直軸線Ｌ１回りに回動可能に構成される。また、第２アーム駆動モータ２３により第３連結部７が第２連結部６に対して垂直軸線Ｌ２回りに回動可能に構成され、ロボットハンド駆動モータ２４によりロボットハンド２が第３連結部７に対して垂直軸線Ｌ３回りに回動可能に構成されている。

各モータ２１〜２４の出力軸には、昇降位置用エンコーダ２５、第２連結部用エンコーダ２６、第３連結部用エンコーダ２７、ロボットハンド用エンコーダ２８が夫々設けられている。これらのエンコーダ２５〜２８により、アーム３の昇降位置、第２連結部６の角変位量、第３連結部７の角変位量及びロボットハンド２の角変位量を検出する。

各モータ２１〜２４、各エンコーダ２５〜２８、及びレーザセンサ１０は、制御装置３３に電気的に接続されている。制御装置３３は、記憶装置３４に記憶されるプログラムに応じて各モータ２１〜２４を駆動してロボットハンド２を移動させる。制御装置３３は、各エンコーダ２５〜２８からの検出値に基づいて、ロボットハンド２がプログラム通りに移動しているかを判断しながら各モータ２１〜２４の駆動量を制御する。

このように各モータ２１〜２４をプログラム通りに駆動させることにより、半導体処理装置の各所に配置された基板１４までロボットハンド２を移動させ、基板１４を保持し、前記基板１４を別の場所へと搬送する。なお、基板１４が配置される各所には、ゲート３２等（図２参照）が形成されており、ロボットハンド２はゲート３２を通って基板１４へと移動する。

各所に配置された基板１４を保持して別の場所へと搬送させる際、基板１４を決められた位置へと精度良く置くために、基板１４が置かれる位置及び基板１４を置く位置を制御装置３３に予め教示する。ロボット１では、ターゲット冶具１８を用いてこのような教示すべき位置（以下、単に「教示位置」ともいう）を教示する。

図４は、ターゲット冶具１８を示す側面図である。図５は、ターゲット冶具１８を下方から見た平面図である。ターゲット冶具１８は、全ての教示位置に設けられる。本実施形態では、図１に示すように３つの教示位置があり、３つの教示位置にターゲット冶具１８が設けられている。ターゲット冶具１８は、板状部材１８ａを備えており、板状部材１８ａの下面には、リフレクタ１９及び一対の突起片２０，２０が設けられている。

リフレクタ１９は、コーナキューブを複数有する回帰反射板を備えており、前記回帰反射板に入射するレーザ光を入射方向と反対の方向へと反射する。そして、このリフレクタ１９を挟むように一対の突起片２０，２０が板状部材１８ａの下面に配置されている。一対の突起片２０，２０は、下方に突出している。ロボットハンド２の保持部９には、一対の突起片２０，２０に対応させて一対の位置センサ１５，１６が夫々設けられている。

一対の位置センサ１５，１６は、保持部９の基端側部分において幅方向に間隔をあけて配置されており、各々の支持部８の一側面からの距離が略一致している。一対の位置センサ１５、１６は、いわゆるフォトマイクロセンサであり、保持部９の幅方向に間隔をあけて配置された投光部１７ａと受光部１７ｂ（図４参照）とを有している。投光部１７ａは、受光部１７ｂに向ってレーザ光が投光するように構成されている。一対の位置センサ１５、１６は、制御装置３３に電気的に接続されており（図３参照）、突起片２０により投光部１７ａと受光部１７ｂとの間が遮られると、制御装置３３に信号を送信する。

以下では、ロボット１に教示位置を教示する方法について説明する。まず、制御装置３３は、ロボットハンド２を予め定められた検索開始位置に移動させる。次に、半導体レーザ１０にレーザ光３５を投光させながらロボットハンド２を上下左右移動させて、ターゲット冶具１８を検索する（センシング動作）。ロボットハンド２を移動させて投光されたレーザ光３５の光軸上にターゲット冶具１８のリフレクタ１９がくると、レーザ光３５がリフレクタ１９により反射される。反射光をレーザセンサ１０のフォトセンサ１２により受光すると、フォトセンサ１２から制御装置３３に信号が送信され、制御装置３３がターゲット冶具１８を検出したと判断する。これにより、センシング動作を終了し、ロボットハンド２の移動を停止する。

次に、制御装置３３は、ターゲット冶具１８が検出された検出位置である直進開始位置からターゲット冶具１８に向ってロボットハンド２を直進させる。ロボットハンド２が直進してターゲット冶具１８に近づくと、やがて、ロボットハンド２の一対の位置センサ１５，１６に一対の突起片２０，２０が入る。このとき、一対の突起片２０，２０が一対の位置センサ１５，１６に夫々略同時に入ると、一対の位置センサ１５，１６から制御装置３３にターゲット冶具１８に達したことを示す信号が送信される。これにより、制御装置３３は、ロボットハンド２がターゲット冶具１８に対して真直ぐに進入したと判断し、ロボットハンド２の直進を止める。制御装置３３は、一対の突起片２０，２０が一対の位置センサ１５，１６により検出され位置を教示位置とし、この教示位置の位置情報を記憶装置３４に記憶する。

ところが、レーザセンサ１０の位置精度（特に、傾きの精度）や、第１乃至第３連結部５，６，７の寸法精度、ロボット１の取付け時の位置精度が低い場合、ターゲット冶具１８に向ってロボットハンド２の直進させたときに、図５の二点鎖線で示すように、ターゲット冶具１８に対してロボットハンド２が傾いて進入することがある。

このとき、第１位置センサ１５に一方の突起片２０が入るときのロボットハンド２の位置と、第２位置センサ１６に他方の突起片２０が入るときのロボットハンド２の位置が異なる。これら検出されたロボットハンド２の位置の違いにより、制御装置３３は、ターゲット冶具１８に対してロボットハンド２が傾いて進入してきたと判断する。そうすると、制御装置３３は、例えば、ターゲット冶具１８に対してロボットハンド２が真直ぐ進入するように前記ロボットハンド２の姿勢や進行方向を変更する。

このような構成を有するロボット１では、本来、レーザ光の光軸とロボットハンド２の直進方向とは略一致するように設計されている。それ故、直進開始位置からロボットハンド２を直進させることで、予め定められた経路（図９の１点鎖線）上をロボットハンド２が移動し、ターゲット冶具１９を見失ったり、ロボットハンド２が半導体処理装置内の障害物に当ったりすることなくロボットハンド２が教示位置に到達させることができる。なお、予め定められた経路は、教示位置からロボットハンド２の進行方向と逆方向に延びる経路であり、レーザ光の光軸とロボットハンド２の直進方向とは略一致する場合、レーザ光の光軸と一致する。

ところが、レーザセンサ１０の位置精度（特に、傾きの精度）及び第１乃至第３連結部５，６，７の寸法精度が低い場合、ロボットハンド２の進行方向に対してレーザ光の光軸がずれていることがある。それ故、直進開始位置は、予め定められた経路から外れてしまう。そのため、前記直進開始位置からロボットハンド２を直進させると、やがて突起片２０が第１及び第２位置センサ１５，１６内に入らずにターゲット冶具１９を見失い、また、ロボットハンド２が予め定められた経路上を移動していないために半導体処理装置内の障害物に当ったりすることがある。そこで、ロボット１では、ロボットハンド２が予め定められた経路を直進するように直進開始位置を較正するように構成されている。

なお、ロボット１では、教示する教示位置毎にアーム３の姿勢及びロボットハンド２の進行方向が異なる。そのため、教示すべき教示位置毎にロボットハンド２の進行方向とレーザ光の光軸とのずれ量が異なる。そのため、異なる３つの第１乃至第３教示位置毎に後述する補正データを求めて、各教示位置に対応する直進開始位置を較正するように、制御装置３３を構成している。

以下では、直進開始位置を較正するための較正方法について説明する。なお、この較正方法は、ロボット１が出荷前の製造段階で行なわれることが好ましいが、製造段階で用いられるものに限定されない。例えば、ロボット１が出荷された後に行なってもよい。

図６は、較正方法の流れを示すフローチャートである。較正方法が開始されると、ステップＳ１で引数ｉに１が代入され、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、アーム３を第ｉ番目の姿勢に変更する。ここでは、ステップＳ１で引数ｉに１が代入されているので、各モータ２２〜２４を駆動してアーム３を第１の姿勢にする。ステップＳ２でとるアーム３の各姿勢は、各教示位置の検索開始位置での姿勢である。第１の姿勢は、第１の教示位置を検索する際の姿勢であり、例えば図２の実線で示すアーム３の姿勢である。アーム３を第１の姿勢にすると、ステップＳ３へと移行する。ステップＳ３では、直進開始位置を校正するための校正処理が行なわれる。

図７は、校正処理の流れを示すフローチャートである。図８は、各センシング位置Ａ，Ｂでセンシング動作を行うロボット１の一部を示す平面図である。図９は、センシング位置Ａ，Ｂにおいて、教示位置が検出された時のロボットハンド２を夫々示す平面図である。校正処理が開始されると、ステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、記憶装置３４に記憶される図７に示すセンシング位置Ａ（以下、単に「Ａ位置」ともいう）に制御装置３３がロボットハンド２を移動させる。

本実施形態において、制御装置３３では、ロボットハンド２を移動させる座標系としてＸＹＺ座標系が用いられている。ＸＹＺ座標系は、第１連結部５が延びる方向をＸ方向とし、アーム３が昇降する方向をＺ方向とし、それらに直交する方向をＹ方向として規定されている。Ａ位置は、ＸＹＺ座標系の点として規定されて記憶されている。以下では、直進開始位置のＹ方向成分を校正する場合について述べる。Ａ位置にロボットハンド２を移動させると、ステップＳ１２へと移行する。

ステップＳ１２では、Ａ位置にてセンシング動作を開始させる。センシング動作では、制御装置３３がロボットハンド２をＹ方向に移動させながら教示位置の検索、つまりターゲット冶具１８の検索を行う（例えば、図８参照）。Ａ位置にてセンシング動作が開始され、ターゲット冶具１８が検出されると、ステップＳ１３へと移行する。

ステップＳ１３では、制御装置３３がＡ位置におけるセンシング動作によりターゲット冶具１８が検出された時のロボットハンド２の位置である第１検出位置の座標を取得する。第１検出位置の座標を取得すると、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、制御装置３３が記憶装置３４に記憶される図７に示すセンシング位置Ｂ（以下、単に「Ｂ位置」ともいう）に移動させる。Ｂ位置は、Ａ位置と異なる点であり、本実施形態では、Ａ位置と同様にＸＹＺ座標系の点として規定されており、教示位置に近い位置である。なお、校正処理は製造段階で行なわれるため、教示位置付近のスペースを広く取れるため、Ｂ位置は、教示位置付近であることが好ましい。Ｂ位置にロボットハンド２が移動すると、ステップＳ１５へと移行する。

ステップＳ１５では、Ｂ位置にて制御装置３３にセンシング動作を開始させる。センシング動作では、Ａ位置の場合と同様の方法で検索を行う。Ｂ位置にてセンシング動作が開始され、教示位置にあるターゲット冶具１８が検出されると、ステップＳ１６へと移行する。ステップＳ１６では、制御装置３３がＢ位置にて検索してターゲット冶具１８が検出された時にロボットハンド２が配置される第２検出位置の座標を取得する。第２検出位置の座標を取得すると、ステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１７では、ステップＳ１３及びＳ１６にて取得した第１及び第２検出位置の座標に基づいて、直進開始位置を補正するための補正データＨを演算する。補正データＨは、第１検出位置と第２検出位置との予め定められる経路Ｃの延長方向（本実施形態では、Ｘ方向）の距離Δｄ＝ｄＡ−ｄＢ、及び前記延長方向に直交する直交方向（本実施形態では、Ｙ方向）の距離Δｗ＝ｗＡ−ｗＢとしたとき、
Ｈ＝Δｗ／Δｄ ・・・（１）
の関係式（１）により演算される。なお、ｄＡ及びｄＢは、教示位置からＡ位置及びＢ位置までのＸ方向の距離であり、ｗＡ及びｗＢは、教示位置からＡ位置及びＢ位置までのＹ方向の距離である。

本実施形態では、Ａ位置及びＢ位置の座標を（ｘａ，ｙａ）、（ｘｂ，ｙｂ）に基づいて、補正データＨは、
Ｈ＝（ｙａ−ｙｂ）／（ｘａ−ｘｂ） ・・・（２）
の関係式（２）により演算される。補正データＨが演算されると、ステップＳ１７が終了し、校正処理が終了する。

校正処理が終了すると、図６に戻って、ステップＳ４へと移行する。ステップＳ４では、引数ｉが予め規定されるｎ以上となっているかを判定する。ｎは、較正すべき姿勢の数であり、本実施形態では、３つの教示位置に対して３つの異なる姿勢をとるので、ｎは３に設定されている。引数ｉが３未満である場合、ステップＳ５へと移行する。

ステップＳ５では、引数ｉに１が足される。引数ｉが足されると、ステップＳ２へ移行する。ステップＳ２では、制御装置３３が第２番目の姿勢にアーム３の姿勢を変更する。変更されると、ステップＳ３に移行し、その姿勢での校正処理が行なわれる。この処理は、引数ｉが３となり、ステップＳ４に移行するまで行なわれる。ステップＳ４にて、引数ｉがｎとなっている、本実施形態では３となっていると判断されると、較正方法が終了する。

前述の通り較正方法は一般的には製造段階で行なわれ、校正処理で得られた補正データＨは、ロボット１を実際に使用する場所に設置し、そこで搬送位置を教示するために使用される。教示する際、搬送位置には前述のターゲット冶具１８が配置されており、このターゲット冶具１８によりロボット１に搬送位置を教示する。以下では、搬送位置を教示する搬送位置教示処理を説明する。なお、搬送位置もまた、教示位置である。

図１０は、搬送位置教示処理の手順を示すフローチャートである。搬送位置教示処理が開始すると、ステップＳ２１へ移行する。ステップＳ２１では、制御装置３３がロボットハンド２を検索開始位置に移動させる。ここで、検索開始位置は記憶装置３４に予め記憶された位置であり、想定されるレーザ光３５の光軸及びその付近にターゲット冶具１８のリフレクタ１９が配置されるように設定されている。本実施形態において、検索開始位置は、教示したい搬送位置からＸ方向に距離ｄＣ離れた位置であり、搬送位置から離れた位置である。ただし、検索開始位置は、搬送位置近くであっても良い。検索開始位置に移動させると、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２では、補正された検索開始位置にてロボットハンド２を移動及び回動させて、センシング動作を実行する。センシング動作により、ターゲット冶具１８が検出されると、ステップＳ２３へ移行する。

ステップＳ２３では、補正データＨと距離ｄＣとに基づいて補正量ｗＣを演算する。補正量ｗＣは、
ｗＣ＝Ｈ×ｄＣ ・・・（３）
の関係式（３）により演算される。補正データＨは、センシング動作をする際のアーム３の姿勢に応じて決定される。アーム３の各姿勢は、教示すべき第１乃至第３教示位置毎に対応付けられている。各搬送位置は、第１乃至第３教示位置に対応しているので、教示すべき搬送位置に応じて補正データＨが決定される。補正量ｗＣを演算すると、制御装置３３は、直進開始位置をＹ方向に補正量ｗＣずらすように直進開始位置を補正する。これにより、ロボットハンド２が予め定められる経路上に配置される。

補正データＨが予め演算されているため、直進開始位置とターゲット冶具１８との距離ｄＣにより補正量ｗＣを取得することにより、補正量ｗＣを容易に取得でき、直進開始位置の補正が容易である。また、この方法であれば、距離ｄＣが長くても精度良く直進開始位置の補正を行うことができる。直進開始位置が補正されると、ステップＳ２４へ移行する。

ステップＳ２４では、補正された直進開始位置からロボットハンド２を進行方向に直進させる。これにより、予め定められる経路上をロボットハンド２が移動する。これにより、第１及び第２位置センサ１５，１６内に突起片２０が入り、ターゲット冶具１８が精度良く検出され、また、ロボットハンド２が半導体処理装置内の障害物に当たることがない。ロボットハンド２を直進開始位置から直進させると、ステップＳ２５へと移行する。

ステップＳ２５では、制御装置３３が第１及び第２位置センサ１５，１６で突起片２０が検出されたか否かを判断する。少なくとも一方が突起片２０を検出していない場合、ステップＳ２４へ戻り、ロボットハンド２を更に進行させる。第１及び第２位置センサ１５，１６で共に検出された場合、ステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６では、制御装置３３が第１及び第２位置センサ１５，１６で突起片２０を検出したときのロボットハンド７の位置に基づいて、ターゲット冶具１８に対するロボットハンド２の進入角度θを演算する。具体的には２つのセンサ１５，１６で突起片２０を夫々検出したときのロボットハンド７の位置の距離ｄｌと、２つのセンサ１５，１６の間隔ｄＬと、関係式（４）とに基づき、
θ＝ｔａｎ（ｄｌ／ｄＬ） （４）
進入角度θを演算する。なお、距離ｄｌは、第１及び第２位置センサ１５，１６で突起片２０を夫々検出したときのロボットハンド７の座標位置から求められ、間隔ｄＬは、予め設定された設計値である。

これにより、例えば、第１及び第２位置センサ１５，１６が略同時に突起片２０を検出した場合、距離ｄｌが略０となり、進入角度θが略０度となる。また、第１位置センサ１５の方が先に突起片２０を検出した場合、距離ｄｌが正の値となるため、進入角度θが正の角度となり、第２位置センサ１６の方が先に突起片２０を検出した場合、距離ｄｌが負の値となるため、進入角度θを負の角度となる。

制御装置３３は、演算された進入角度θに基づいて、ロボットハンド２の進入角度θが略０度となるようにロボットハンド７の姿勢又は搬送位置に至る進入経路を補正する。進入経路を補正すると、搬送位置教示処理を終了する。

搬送位置教示処理は、全ての搬送位置に対して実行される。これにより、ロボットハンド２が精度良く搬送位置に動かすことでき、且つ所望の進入角度で搬送位置に進入させることができる。従って、搬送位置の前にゲート３２が形成され、搬送位置への進入路が狭くとも、保持した基板１４をゲート３２に当てることなく搬送することができる。

本実施形態のロボット１では、直進開始位置のＹ方向成分を較正する場合について述べているが、直進開始位置のＺ方向成分も上述と同様の較正処理にて較正することができる。具体的には、Ａ及びＢ位置におけるセンシング動作時にＺ方向に移動させながらターゲット冶具１８の検索を行う。そして、Ｘ方向及びＺ方向における第１検出位置と第２検出位置との距離に基づいて補正データＨを求め、補正データＨと距離ｄＣに基づいて、Ｚ方向の補正量ｗＣを求めることで実現できる。

本実施形態のロボット１では、半導体レーザ１０とフォトセンサ１２とが一体化されたレーザセンサ１０が用いられているが、フォトセンサ１２だけがロボットハンド２に設けられ、半導体レーザ１０がターゲット冶具１８に設けられるような較正であってもよい。また、較正方法では、Ａ位置及びＢ位置の２つの位置で検索しているが、３つ以上の位置であってもよい。

本発明の実施形態の多関節ロボットの一部を示す斜視図である。 多関節ロボットの平面図である。 ロボットの電気的構成を示すブロック図である。 ターゲット冶具を示す側面図である。 ターゲット冶具を下方から見た平面図である。 較正方法の流れを示すフローチャートである。 校正処理の流れを示すフローチャートである。 各センシング位置Ａ，Ｂでセンシング動作を行うロボットの一部を示す平面図である。 センシング位置Ａ，Ｂにおいて、教示位置が検出された時のロボットハンドを夫々示す平面図である。 搬送位置教示処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ロボット
２ ロボットハンド
３ アーム
１０ レーザセンサ
１５ 第１位置センサ
１６ 第２位置センサ
１８ ターゲット冶具
２０ 突起片
３３ 制御装置
３４ 記憶装置
３５ レーザ光

Claims (7)

1. レーザ光により教示位置を検出する教示位置検出手段を複数の関節を有するアームによって移動させて前記教示位置を検索し、前記教示位置が検出された複数の検出位置の１つである直進開始位置から前記教示位置に向かって前記教示位置検出手段を直進させるロボットにおいて、
   前記教示位置検出手段を移動させて前記直進開始位置と異なる位置で１つの前記教示位置を検出させ、前記直進開始位置及び前記異なる位置を含む前記教示位置を検出した複数の検出位置の位置情報を取得する検出位置取得手段と、
   前記検出位置取得手段により取得した前記複数の検出位置の位置情報に基づいて、前記教示位置検出手段が予め定められた経路を直進すると前記教示位置に到達するように前記直進開始位置を較正する較正手段を備えることを特徴とするロボット。
2. 前記較正手段は、前記検出位置から単位距離離れたときに増加した予め定められた経路との距離である補正データを演算し、前記補正データに前記直進開始位置から前記教示位置までの距離を乗じて得られる補正量で前記直進開始位置を補正することで、前記直進開始位置を較正するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
3. 前記検出位置取得手段は、互いに異なる第１及び第２の検出位置の位置情報を取得し、
   前記較正手段は、前記第１の検出位置及び前記第２の検出位置の位置情報から前記第１の検出位置及び前記第２の検出位置の前記経路の延長方向の距離Δｄ並びに前記延長方向に直交する直交方向の距離Δｗを取得し、
   Ｈ＝Δｗ／Δｄ …（１）
   なる関係式（１）により前記補正データＨを演算するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のロボット。
4. 前記教示位置検出手段は、前記教示位置から延長方向に距離ｄＣ離れた前記直進開始位置に配置され、
   前記較正手段は、前記距離ｄＣと前記補正データＨとに基づいて前記直交方向の補正量ｗＣを演算し、前記教示位置検出手段を、前記直進開始位置から前記直交方向に補正量ｗＣずらして前記直進開始位置を補正するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のロボット。
5. 前記アームは、異なる姿勢で前記教示位置検出手段を異なる方向に直線運動させるように構成されており、
   前記較正手段は、前記アームの姿勢毎に前記直進開始位置を較正するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載のロボット。
6. 前記アームの先端部に取付けられたハンドと、
   前記ハンドに間隔をあけて設けられ、前記対象物を検出する一対の位置検出手段と、
   前記一対の位置検出手段の各々が前記対象物を検出する位置に基づいて前記対象物の向きを検出する向き検出手段とを更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載のロボット。
7. レーザ光により教示位置の有無を検出する教示位置検出手段を複数の関節を有するアームによって動かして前記教示位置を検索し、前記教示位置が検出された検出位置の１つである直進開始位置から前記教示位置検出手段を直進させるロボットの教示位置の直進開始位置の較正方法であって、
   前記教示位置検出手段を移動させて前記直進開始位置と異なる位置で１つの前記教示位置を検出させて、教示位置を検出した前記直進開始位置と前記異なる位置を含む複数の検出位置の位置情報を取得する位置情報取得工程と、
   前記位置情報取得工程で取得した前記複数の検出位置の位置情報に基づいて、前記教示位置検出手段が予め定められた経路を直進すると前記教示位置に到達するように前記直進開始位置を較正する較正工程とを有するロボットの教示位置の直進開始位置の較正方法。

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