JPWO2018110601A1 - ロボットの教示方法 - Google Patents

Abstract

ロボットアームの手首部に取り付けられ、同一の回転軸周りに独立して回転可能に設けられた第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとを有するロボットの教示方法であって、前記回転軸周りにおける回転位置を互いに一致させた状態で相対動作を防止する相対動作防止装置を第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとに取り付ける第１ステップ（Ｓ１）と、第１エンドエフェクタの教示点と、第３ステップ（Ｓ３）において記憶部に関連付けられて記憶された第１エンドエフェクタの回転位置情報と第２エンドエフェクタの回転位置情報とに基づいて、第２エンドエフェクタの教示点を作成する第４ステップ（Ｓ４）と、を備える。

Description

本発明は、ロボットの教示方法に関する。

従来から、ロボットの教示方法が知られている。このようなロボットの教示方法が、例えば、特許文献１に記載された基板保持装置に対して行われている。

特許文献１の基板保持装置は、上下に間隔を隔てて配置された第１ハンド及び第２ハンドと、第１ハンド及び第２ハンドの間隔を制御する間隔制御機構と、第１ハンド及び第２ハンドの間隔が制御された際にそれらの振動を減衰する振動減衰機構とを備える。第１ハンド及び第２ハンドは、それぞれ、基板を保持するための支持突起上面に設けられたＵ字状のプレート部材である。

特開平７−２９７２５５号公報

ところで、特許文献１に記載された基板保持装置では、第１ハンド及び第２ハンド（以下、「第１エンドエフェクタ及び第２エンドエフェクタ」という。）が同一の回転軸周りに回転するように構成されている。したがって、第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとの上下方向の距離が既知であれば、これを修正することで、第１エンドエフェクタの教示点を第２エンドエフェクタに流用することが可能である。そして、理論的には、第１エンドエフェクタの教示点に基づいて第１エンドエフェクタを動作させる場合と、第１エンドエフェクタの教示点を流用して第２エンドエフェクタを動作させる場合とで、第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとの回転位置は互いに一致する。

しかし、上記のように第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとを動作させる場合、第１エンドエフェクタ及び第２エンドエフェクタそれぞれの駆動機構（例えば、減速機構など）におけるガタ付きなどに起因して、第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとの回転位置が互いにずれてしまう場合があった。その結果、第２エンドエフェクタを精度良く動作させることができないという問題があった。

そこで、本発明は、第１エンドエフェクタの教示点を流用して第２エンドエフェクタを動作させる場合であっても、第２エンドエフェクタを精度良く動作させることが可能な、ロボットの教示方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係るロボットの教示方法は、ロボットの教示方法であって、前記ロボットは、ロボットアームと、前記ロボットアームの手首部に取り付けられ、同一の回転軸周りに独立して回転可能に設けられた第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタと、前記第１エンドエフェクタを回転軸周りに回転させる第１駆動源と、前記第２エンドエフェクタを前記回転軸周りに回転させる第２駆動源と、前記第１エンドエフェクタの回転位置を検出する第１回転位置検出装置と、前記第２エンドエフェクタの回転位置を検出する第２回転位置検出装置と、前記第１回転位置検出装置の出力に基づく第１エンドエフェクタの回転位置情報と、前記第２回転位置検出装置の出力に基づく第２エンドエフェクタの回転位置情報とを記憶可能である記憶部と、前記ロボットアーム、前記第１エンドエフェクタ、前記第２エンドエフェクタ、前記第１駆動源、前記第２駆動源、及び前記記憶部を制御するロボット制御部と、を有し、前記回転軸周りにおける回転位置を互いに一致させた状態で相対動作を防止する相対動作防止装置を前記第１エンドエフェクタと前記第２エンドエフェクタとに取り付ける第１ステップと、前記第１ステップを行った後で、前記相対動作防止装置が前記第１エンドエフェクタと前記第２エンドエフェクタとに取り付けられた状態で、前記第１エンドエフェクタ及び前記２エンドエフェクタを回転動作させる第２ステップと、前記第２ステップを行っている間に、前記第１エンドエフェクタの複数の回転位置における回転位置情報と、前記複数の回転位置それぞれに対応した前記第２エンドエフェクタの回転位置における回転位置情報とを、前記複数の回転位置ごとに互いに関連付けて記憶部に記憶させる第３ステップと、前記第１エンドエフェクタに教示を与えることによって登録される前記第１エンドエフェクタの教示点と、前記第３ステップにおいて前記記憶部に関連付けられて記憶された前記第１エンドエフェクタの回転位置情報と前記第２エンドエフェクタの回転位置情報とに基づいて、前記第２エンドエフェクタの教示点を作成する第４ステップと、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、第１エンドエフェクタに教示を与えることによって登録される当該第１エンドエフェクタの教示点を流用して第２エンドエフェクタを動作させるとき、第１エンドエフェクタ及び第２エンドエフェクタそれぞれの駆動機構（例えば、減速機など）におけるガタ付きなどに起因して、第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとの回転位置が互いにずれてしまうことを防止することができる。その結果、第１エンドエフェクタの教示点を流用して第２エンドエフェクタを動作させる場合であっても、第２エンドエフェクタを精度良く動作させることが可能な、ロボットの教示方法を提供することができる。

前記第３ステップにおいて前記記憶部に関連付けられて記憶された前記第１エンドエフェクタの回転位置情報と前記第２エンドエフェクタの回転位置情報とに基づいて作成された、前記第１エンドエフェクタの回転位置から対応する前記第２エンドエフェクタの回転位置を導出するための近似式を用いて、前記第１エンドエフェクタの教示点から前記第２エンドエフェクタの教示点を作成してもよい。

上記構成によれば、第３ステップにおいて複数の回転位置ごとに互いに関連付けて記憶部に記憶された第１エンドエフェクタの複数の回転位置情報と、第２エンドエフェクタの複数の回転位置情報と、の間に存する情報を補間することが可能となる。

前記相対動作防止装置は、前記第１エンドエフェクタと前記第２エンドエフェクタとを前記回転軸周りにおける一方側と他方側とから挟持する構造であってもよい。

上記構成によれば、第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとの相対動作を簡単な構造で確実に防止することが可能となる。

例えば、前記第１エンドエフェクタと前記第２エンドエフェクタとは平面視において互いに同じ外形を有してもよい。

例えば、前記ロボットは、半導体製造現場であるクリーンルーム内で半導体ウェハを保持して搬送するための搬送用ロボットであってもよい。

本発明によれば、第１エンドエフェクタの教示点を流用して第２エンドエフェクタを動作させる場合であっても、第２エンドエフェクタを精度良く動作させることが可能な、ロボットの教示方法を提供することができる。
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

図１は、本発明の実施形態に係る教示方法によって教示が行われるロボットの全体構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係る教示方法によって教示が行われるロボットが、第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとの上下間隔を最大にしたときの概略的な断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る教示方法によって教示が行われるロボットが、第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとの上下間隔を最小にしたときの概略的な断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る教示方法によって教示が行われるロボットの第１エンドエフェクタの平面図である。 図５Ａは、本発明の実施形態に係る教示方法によって教示が行われるロボットが、第１エンドエフェクタのみをウェハ収容装置に進入可能な状態としたときの平面図である。 図５Ｂは、本発明の実施形態に係る教示方法によって教示が行われるロボットが、第２エンドエフェクタのみをウェハ収容装置に進入可能な状態としたときの平面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る教示方法のフローチャートである。 図７は、本発明の実施形態に係る教示方法の第１ステップにおいてエンドエフェクタに相対動作防止装置を取り付けた様子を示すエンドエフェクタ及びその近傍部分の斜視図である。 図８Ａは、本発明の実施形態に係る教示方法の第３ステップにおいて記憶部に記憶させる情報の一例を示す図である。 図８Ｂは、本発明の実施形態に係る教示方法の第３ステップにおいて記憶部に記憶させる情報とそれに基づいて作成された近似式による直線を示す図である。 図８Ｃは、本発明の実施形態に係る教示方法の第３ステップにおいて記憶部に記憶させる情報とそれに基づいて作成された近似式による曲線を示す図である。 図９は、本発明の実施形態に係る教示方法の第１ステップにおいてエンドエフェクタに取り付ける相対動作防止装置の第１変形例を示すエンドエフェクタ及びその近傍部分の斜視図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る教示方法の第１ステップにおいてエンドエフェクタに取り付ける相対動作防止装置の第２変形例を示すエンドエフェクタ及びその近傍部分の斜視図である。

（全体構成）
以下、本発明の実施形態に係るロボットの教示方法について図面を参照して説明する。なお、本実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（ロボット１０）
図１は、本実施形態に係る教示方法によって教示が行われるロボットの全体構成を示す斜視図である。本実施形態におけるロボット１０は、半導体製造現場であるクリーンルーム内で半導体ウェハＷ（図２及び図３参照）を保持して搬送するための搬送用ロボットである。なお、半導体ウェハＷは、半導体プロセスにおいて用いられる薄い板であり、半導体デバイスの材料であると定義される。

図１に示すように、ロボット１０は、いわゆる水平多関節型の３軸ロボットであり、基台３０と、基台３０の上面に設けられた昇降主軸３２と、昇降主軸３２の上端部に取り付けられたロボットアーム４０と、ロボットアーム４０の手首部に取り付けられたエンドエフェクタ５０と、ロボット制御部３８と、を備える。

（昇降主軸３２及びロボットアーム４０）
昇降主軸３２は、図示しないエアシリンダ等で上下方向に伸縮可能に構成されており、この昇降動作は、基台３０の内部に設けられた昇降駆動源２０によって行われる。また、昇降主軸３２は、基台３０に対して鉛直方向に延びる第１回転軸Ｌ１周りに回転可能に設けられており、この回転動作は、基台３０の内部に設けられた第１旋回駆動源２１によって行われる。昇降駆動源２０及び第１旋回駆動源２１、並びに後述する第２旋回駆動源２２及び第３旋回駆動源２３は、それぞれ、サーボモータで構成することができる。また、これらの駆動源は、それぞれ、ロボット制御部３８によって制御され得る。

ロボットアーム４０は、水平方向に延びる長尺状の部材で構成される第１リンク４１及び第２リンク４２を有する。

第１リンク４１は、その長手方向の一端部が昇降主軸３２の上端部に取り付けられている。第１リンク４１は、昇降主軸３２と一体的に昇降し、且つ昇降主軸３２と一体的に第１回転軸周りに回転する。

第２リンク４２は、その長手方向の一端部が第１リンク４１の長手方向の他端部に鉛直方向に延びる第２回転軸Ｌ２周りに回転可能に取り付けられている。第１リンク４１に対する第２リンク４２の回転動作は、第１リンク４１の内部に設けられた第２旋回駆動源２２によって行われる。

（エンドエフェクタ５０）
エンドエフェクタ５０は、第２リンク４２の長手方向の他端部（ロボットアームの手首部）に取り付けられている。エンドエフェクタ５０は、鉛直方向に延びる同一の第３回転軸Ｌ３（回転軸）周りに独立して回転可能に設けられた第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とを有する。本実施形態では、第１エンドエフェクタ６０の下側に第２エンドエフェクタ８０が配置されている。第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とは平面視において互いに同じ外形を有する。

図２は、本実施形態に係る教示方法によって教示が行われるロボットが、第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとの上下間隔を最大にしたときの概略的な断面図である。図３は、同第１エンドエフェクタと同第２エンドエフェクタとの上下間隔を最小にしたときの概略的な断面図である。図２及び図３に示すように、第２リンク４２に対する第１エンドエフェクタ６０の回転動作、及び第２リンク４２に対する第２エンドエフェクタ８０の回転動作は、それぞれ、第２リンク４２の内部に設けられた第３旋回駆動源２３によって行われる。

（第１エンドエフェクタ６０）
第１エンドエフェクタ６０は、第３回転軸Ｌ３を中心として鉛直方向に延びる第１手首軸６１と、第１手首軸６１の上端部に接続された中空部材で形成される第１エンドエフェクタ基部６２と、第１エンドエフェクタ基部６２の天板の底面から垂下される第１昇降エアシリンダ６３と、第１昇降エアシリンダ６３の下端から突出するように設けられた第１昇降ピストン６４と、第１昇降ピストン６４の下端部に接続され、先端側に向けて水平方向に延びる第１昇降部材６５と、第１昇降部材６５の上面に設けられた第１押圧エアシリンダ６６と、第１押圧エアシリンダ６６の先端部から突出するように設けられた第１押圧ピストン６７と、第１押圧ピストン６７の先端部に設けられた第１可動挟持部６８と、第１昇降部材６５の先端部に接続され、先端側に向けて水平方向に延びる第１ブレード部材７０と、を有する。

第１エンドエフェクタ６０は、サーボモータ等で構成される第１駆動源６１ａをさらに有する。第１駆動源６１ａが発生した動力は減速機構等を介して第１手首軸６１に伝達される。これにより、第１エンドエフェクタ６０は、鉛直方向に延びる第３回転軸Ｌ３周りに第２エンドエフェクタ８０とは独立して回転可能である。第１駆動源６１ａにはエンコーダ等で構成される図示しない第１回転位置検出装置が設けられている。当該第１回転位置検出装置によって第１エンドエフェクタ６０の回転位置を検出することができる。

（第２エンドエフェクタ８０）
第２エンドエフェクタ８０は、第１手首軸６１の外側に設けられ、第３回転軸Ｌ３を中心として鉛直方向に延びる第２手首軸８１と、第２手首軸８１の上端部に接続された中空部材で形成される第２エンドエフェクタ基部８２と、第２エンドエフェクタ基部８２の底板の上面から垂下される第２昇降エアシリンダ８３と、第２昇降エアシリンダ８３の上端から突出するように設けられた第２昇降ピストン８４と、第２昇降ピストン８４の上端部に接続され、先端側に向けて水平方向に延びる第２昇降部材８５と、第２昇降部材８５の底面に設けられた第２押圧エアシリンダ８６と、第２押圧エアシリンダ８６の先端部から突出するように設けられた第２押圧ピストン８７と、第２押圧ピストン８７の先端部に設けられた第２可動挟持部８８と、第２昇降部材８５の先端部に接続され、先端側に向けて水平方向に延びる第２ブレード部材９０と、を有する。

第２エンドエフェクタ８０は、サーボモータ等で構成される第２駆動源８１ａをさらに有する。第２駆動源８１ａが発生した動力は減速機構等を介して第２手首軸８１に伝達される。これにより、第２エンドエフェクタ８０は、鉛直方向に延びる第３回転軸Ｌ３周りに第１エンドエフェクタ６０とは独立して回転可能である。第２駆動源８１ａにはエンコーダ等で構成される図示しない第２回転位置検出装置が設けられている。当該第２回転位置検出装置によって第２エンドエフェクタ８０の回転位置を検出することができる。

（第１ブレード部材７０と第２ブレード部材９０との配置状態）
第１昇降エアシリンダ６３及び第２昇降エアシリンダ８３は、それぞれ、ロボット制御部３８によって互いに独立して駆動可能である。これにより、第１ブレード部材７０と第２ブレード部材９０との上下方向の配置に関して、４つの状態を適宜切り替えることが可能である。

すなわち、第１ブレード部材７０がその可動範囲において最も下方に位置し、且つ、第２ブレード部材９０がその可動範囲において最も上方に位置する配置状態（最小ピッチ）と、第１ブレード部材７０がその可動範囲において最も上方に位置し、且つ、第２ブレード部材９０がその可動範囲において最も下方に位置する配置状態（最大ピッチ）と、第１ブレード部材７０がその可動範囲において最も下方に位置し、且つ、第２ブレード部材９０がその可動範囲において最も下方に位置する配置状態（下側中間ピッチ）と、第１ブレード部材７０がその可動範囲において最も上方に位置し、且つ、第２ブレード部材９０がその可動範囲において最も上方に位置する配置状態（上側中間ピッチ）と、を適宜切り替えることが可能である。

上記した通り、第１昇降ピストン６４を下向きとし、且つ、第２昇降ピストン８４を上向きとしたので、長尺状のエアシリンダを用いた場合でも、図３に示したように、第１ブレード部材７０と第２ブレード部材９０との上下方向の最小間隔（最小ピッチ）を小さくすることが可能となる。

（半導体ウェハＷを挟持する構造）
図４は、本実施形態に係る教示方法によって教示が行われるロボットの第１エンドエフェクタの平面図である。図４に示すように、第１ブレード部材７０は、平面視において先端部が２股に分かれたＹ字状に形成されている。当該Ｙ字状の基端部の上面には、半導体ウェハＷの底面を支持する一対の第１底面支持部７２が設けられる、また、当該Ｙ字状の２つの先端部の上面には、半導体ウェハＷの縁部に当接する一対の第１固定挟持部７４ａ、７４ｂが突設される。

第１固定挟持部７４ａ、７４ｂは、上記した第１可動挟持部６８と協働して基端部と先端部を結ぶ方向に半導体ウェハＷを挟持する。なお、第２ブレード部材９０は、第１ブレード部材７０と同様に構成され、第２底面支持部９２ａ、９２ｂ及び第２固定挟持部９４ａ、９４ｂを有するが、ここではその説明を繰り返さない。

第１押圧エアシリンダ６６及び第２押圧エアシリンダ８６は、それぞれ、ロボット制御部３８によって互いに独立して駆動可能である。すなわち、第１エンドエフェクタ６０及び第２エンドエフェクタ８０は、それぞれ、互いに独立して半導体ウェハＷを挟持する動作を行うことができる。また、上記構成によれば、第１昇降エアシリンダ６３の昇降に連動して第１ブレード部材７０及び第１可動挟持部６８などが昇降し、これとは独立して、第２昇降エアシリンダ８３の昇降に連動して第２ブレード部材９０及び第２可動挟持部８８などが昇降する。

図５Ａは、本実施形態に係る教示方法によって教示が行われるロボットが、第１エンドエフェクタのみをウェハ収容装置に進入可能な状態としたときの平面図である。図５Ｂは、同ロボットが、第２エンドエフェクタのみをウェハ収容装置に進入可能な状態としたときの平面図である。エンドエフェクタ５０は、図１に示すように、第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とが上下方向に重ねて配置された第１稼働状態と、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とが上下方向に重ならずに配置され、これらのいずれか一方のみがＦＯＵＰなどのウェハ収容装置に進入可能な状態である第２稼働状態と、を切り替え可能に構成されている。

図５Ａに示すように、第２稼働状態では、第１エンドエフェクタ６０を稼働位置としたままで第２エンドエフェクタ８０を非稼働位置まで退避させることができる。或いは、図５Ｂに示すように、第２エンドエフェクタ８０を稼働位置としたままで第１エンドエフェクタ６０を非稼働位置まで退避させることができる。ここで「稼働位置」とは、第１エンドエフェクタ６０及び第２エンドエフェクタ８０のいずれか一方がＦＯＵＰなどのウェハ収容装置に進入可能に配置されたときの位置である。また、「非稼働位置」とは、稼働位置に配置された第１エンドエフェクタ６０及び第２エンドエフェクタ８０のいずれか一方によるウェハ収容装置からの半導体ウェハＷの出し入れの妨げにならないようにいずれか他方が退避させられたときの位置である。なお、第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とは、平面視において少なくともその一部（すなわち、少なくとも第３回転軸Ｌ３及びその近傍部分）が重なった状態となる。

（ロボット制御部３８）
ロボット制御部３８は、ロボットアーム４０、第１エンドエフェクタ６０、第２エンドエフェクタ８０、第１駆動源６１ａ、第２駆動源８１ａ、及び後述する記憶部を制御する。ロボット制御部３８の構成は特に限定されないが、公知のプロセッサ（例えば、ＣＰＵ等）が記憶部（例えば、メモリ等）に格納されるプログラムに従って動作することで実現される構成であってもよい。当該記憶部には、第１回転位置検出装置の出力に基づく第１エンドエフェクタ６０の回転位置情報と、第２回転位置検出装置の出力に基づく第２エンドエフェクタ８０の回転位置情報とが記憶される。

なお、第１エンドエフェクタ６０の回転位置情報及び第２エンドエフェクタ８０の回転位置情報は、ロボット制御部３８内に設けられるメモリ以外の記憶部に記憶されてもよいし、ロボット制御部３８とは別個に設けられる記憶部に記憶されてもよい。

（半導体ウェハＷの出し入れの一例）
ロボット制御部３８の制御によってロボットアーム４０及びエンドエフェクタ５０を動作させ、ウェハ収容装置の上段から処理済みの半導体ウェハＷを受け取り、且つ、同下段に処理済みの半導体ウェハＷを載置する際の動作の一例について説明する。

まず、第１エンドエフェクタ６０が半導体ウェハＷを保持していない状態とし、且つ、第２エンドエフェクタ８０が処理済みの半導体ウェハＷを保持している状態とする。

次に、ロボットアーム４０を駆動して、ウェハ収容装置の上段と下段の間に第１ブレード部材７０及び第２ブレード部材９０を進入させる。このとき、第１ブレード部材７０の先端部に突設された固定挟持部７４がウェハ収容装置の上段に載置された処理済みの半導体ウェハＷの遠位側（すなわち、ウェハ収容装置の奥側）の縁部の位置を僅かに超えるまで、第１ブレード部材７０及び第２ブレード部材９０をウェハ収容装置に進入させる。

さらに、第１可動挟持部６８を非挟持位置まで後退させた状態で第１ブレード部材７０を上昇させることで、第１ブレード部材７０によってウェハ収容装置の上段から処理済みの半導体ウェハＷを受け取る。このとき、第１固定挟持部７４は、ウェハ収容装置の上段に載置された半導体ウェハＷの遠位側の縁部を僅かに超えた位置に配置されているため、その上端に半導体ウェハＷが乗り上げることはない。

そして、第１可動挟持部６８を前進させることで、当該第１可動挟持部６８と第１固定挟持部７４とでウェハ収容装置の上段に収容された処理済みの半導体ウェハＷを挟持して保持する。これにより、第１エンドエフェクタ６０による半導体ウェハＷの受け取り動作が完了する。

次に、上記した第１ブレード部材７０を上昇させる動作と同時に、或いは当該動作の完了後に、第１エンドエフェクタ６０及び第２エンドエフェクタ８０を僅かに後退させることで、第２ブレード部材９０に保持させた処理済みの半導体ウェハＷがウェハ収容装置の下段の載置位置の上方に位置した状態とする。

さらに、第２可動挟持部８８を非挟持位置まで後退させる。

そして、第２ブレード部材９０を下降させることで、ウェハ収容装置の下段に第２ブレード部材９０で保持した処理済みの半導体ウェハＷを載置する。これにより、第２エンドエフェクタ８０による半導体ウェハＷの載置動作が完了する。

最後に、ロボットアーム４０を駆動して、第１エンドエフェクタ６０及び第２エンドエフェクタ８０を後退させてウェハ収容装置から抜き出す。

上記したように、ウェハ収容装置の上段から処理済みの半導体ウェハＷを受け取るタイミングと、同下段に処理済みの半導体ウェハＷを載置するタイミングとをずらすことで、第１固定挟持部７４の上端に当該半導体ウェハＷが乗り上げないように当該第１固定挟持部７４をウェハ収容装置の上段に載置された半導体ウェハＷの遠位側の縁部を僅かに超えた位置に配置することができる。これにより、エンドエフェクタによる半導体ウェハＷの保持方式の種類にかかわらず、半導体ウェハＷ搬送時のタクトタイムを短縮することが可能となる。

（ロボットの教示方法）
以下、上記構成を有するロボット１０の教示方法の一例について説明する。ロボット１０により半導体ウェハＷの搬送作業を行うためには、搬送されるべき半導体ウェハＷが存する位置や、エンドエフェクタ５０で保持した半導体ウェハＷを載置する位置などをロボット１０の記憶部に記憶させる必要がある。このようにロボット１０に位置を記憶させることを教示と呼ぶ。なお、ここでは教示された位置を教示点と呼ぶ。

例えば、ロボット制御部３８の記憶部（又は外付けの汎用コンピュータ等の記憶部）に複数の教示点を記憶させておき、当該複数の記憶部の間で予め記憶しておいたプログラムに基づいて半導体ウェハＷを搬送するようにロボット１０を制御することが可能である。

なお、実際には、教示点は、第１エンドエフェクタ６０又は第２エンドエフェクタ８０が教示点に配置された状態での各駆動源（すなわち、第１旋回駆動源２１、第２旋回駆動源２２、第３旋回駆動源２３、第１駆動源６１ａ及び第２駆動源８１ａ）の回転位置を検出する回転位置検出装置の出力に基づく回転位置情報としてロボット制御部３８に記憶される。なお、回転位置情報は、例えば、エンコーダからの出力値であってもよいし、又はエンコーダからの出力値に関連する情報（例えば、上記各駆動源が駆動する関節軸それぞれの関節回転位置情報など）であってもよい。

図６は、本実施形態に係る教示方法のフローチャートである。図６に示すように、本実施形態に係る教示方法は、第１ステップＳ１〜第４ステップＳ４で構成されている。

まず、第３回転軸Ｌ３（回転軸）周りにおける回転位置を互いに一致させた状態で相対動作を防止する相対動作防止装置１００ａを第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とに取り付ける第１ステップＳ１を行う。このときの状態を図７に示す。図７は、本実施形態に係る教示方法の第１ステップにおいてエンドエフェクタに相対動作防止装置を取り付けた様子を示すエンドエフェクタ及びその近傍部分の斜視図である。

本実施形態では、第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とが平面視において互いに同じ外形を有するため、上記のようにして相対動作防止装置１００ａを取り付けたとき、平面視において第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とが重なることで第２エンドエフェクタ８０が視認できなくなる。

本実施形態で用いる相対動作防止装置１００ａは、第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とを第３回転軸Ｌ３周りにおける一方側と他方側とから挟持する構造である。具体的には、相対動作防止装置１００ａは、回転位置を互いに一致させた状態の第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とに対して、第１エンドエフェクタ基部６２の基端と先端を結ぶ方向に延在する一方の側面（図７において手前側の側面）に当接して上下方向に延びる第１部分と、同他方の側面（同図において奥側の側面）に当接して上下方向に延びる第２部分と、第１部分と第２部分とを接続するように第１エンドエフェクタ基部６２の上面に当接して幅方向に延びる第３部分と、を有する構造である。

次に、第１ステップＳ１を行った後で、相対動作防止装置１００ａが第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とに取り付けられた状態で、ロボット制御部３８によって第１エンドエフェクタ６０及び２エンドエフェクタ８０を回転動作させる第２ステップＳ２を行う。このとき、第１エンドエフェクタ６０及び第２エンドエフェクタ８０を第３回転軸Ｌ３周りにおける正方向の限界位置まで、及び負方向の限界位置まで（すなわち、平面視において時計回りの方向に回転可能な限界位置まで、及び反時計回りの方向に回転可能な限界位置まで）回転動作させることが好ましい。

さらに、第２ステップＳ２を行っている間に、第１エンドエフェクタ６０の複数の回転位置における回転位置情報と、当該複数の回転位置それぞれに対応した第２エンドエフェクタ８０の回転位置における回転位置情報とを、当該複数の回転位置ごとに互いに関連付けて記憶部に記憶させる第３ステップＳ３を行う。

図８Ａは、本実施形態に係る教示方法の第３ステップにおいて記憶部に記憶させる情報の一例を示す図である。図８Ａでは、縦軸が第１エンドエフェクタの回転位置情報を示し、横軸が第２エンドエフェクタの回転位置情報を示す。図８Ａに示すように、本実施形態では６組の回転位置情報を記憶部に記憶させている。このとき、第１エンドエフェクタ６０及び第２エンドエフェクタ８０を第３回転軸Ｌ３周りに回転させるごとに上記回転位置情報の組を記憶部に記憶させてもよいし、ロボット制御部３８の信号処理サイクルタイムごとに上記回転位置情報の組を記憶部に記憶させてもよい。

或いは、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、第３ステップＳ３において記憶部に関連付けられて記憶された第１エンドエフェクタ６０の回転位置情報と第２エンドエフェクタ８０の回転位置情報とに基づいて作成された、第１エンドエフェクタ６０の回転位置から対応する第２エンドエフェクタ８０の回転位置を導出するための近似式（又は関数）を記憶部に記憶させてもよい。図８Ｂは、同第３ステップにおいて記憶部に記憶させる情報とそれに基づいて作成された近似式による直線を示す図である。図８Ｃは、同第３ステップにおいて記憶部に記憶させる情報とそれに基づいて作成された近似式による曲線を示す図である。

最後に、第１エンドエフェクタ６０に教示を与えることによって登録される第１エンドエフェクタ６０の教示点と、第３ステップＳ３において記憶部に関連付けられて記憶された第１エンドエフェクタ６０の回転位置情報と第２エンドエフェクタ８０の回転位置情報とに基づいて、第２エンドエフェクタ８０の教示点を作成する第４ステップＳ４を行う。

例えば、上記第３ステップＳ３で記憶部に記憶させた第１エンドエフェクタ６０の回転位置情報と、それに対応する第２エンドエフェクタ８０の回転位置情報との組が図８Ａのようにプロットできたとする。

さらに、第１エンドエフェクタ６０に関してある教示が与えられたとする。そして、当該教示のうち、第３回転軸Ｌ３周りの第１エンドエフェクタ６０の回転位置（又は上記した回転位置情報）がＢだったとすると、第１エンドエフェクタ６０の教示点に第２エンドエフェクタ８０を位置付けるためには、上下方向の距離を修正する他に第３回転軸Ｌ３周りの第２エンドエフェクタ８０の回転位置を図８Ａに基づきＡに修正する必要がある（なお、ＡとＢが一致する場合も考えられる）。

（効果）
本実施形態に係る教示方法は、第１エンドエフェクタ６０の教示点を流用して第２エンドエフェクタ８０を動作させるとき、上記した第３ステップＳ３で記憶部に記憶させた情報に基づき第２エンドエフェクタ８０の回転位置情報を修正することで、第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０との回転位置が互いにずれてしまうことを防止することができる。その結果、第１エンドエフェクタ６０の教示点を流用して第２エンドエフェクタ８０を動作させる場合であっても、第２エンドエフェクタ８０を精度良く動作させることが可能となる。

本実施形態では、第１エンドエフェクタ６０の回転位置から対応する第２エンドエフェクタ８０の回転位置を導出するための近似式を用いて、第１エンドエフェクタ６０の教示点から第２エンドエフェクタ８０の教示点を作成してこれを記憶部に記憶することで、第３ステップＳ３において複数の回転位置ごとに互いに関連付けて記憶部に記憶された第１エンドエフェクタ６０の複数の回転位置情報と、第２エンドエフェクタ８０の複数の回転位置情報と、の間に存する情報を補間することが可能となる。

本実施形態に係る相対動作防止装置１００ａは、前記第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とを第３回転軸Ｌ３周りにおける一方側と他方側とから挟持する構造であることで、第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０との相対動作を簡単な構造で確実に防止することが可能となる。

（変形例）
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

上記実施形態では、第１ステップＳ１において用いる相対動作防止装置１００が図７に示す構造である場合について説明したが、これに限定されず、例えば、図９及び図１０に示すような構造であってもよい。図９は、本実施形態に係る教示方法の第１ステップにおいてエンドエフェクタに取り付ける相対動作防止装置の第１変形例を示すエンドエフェクタ及びその近傍部分の斜視図である。図１０は、同第２変形例を示すエンドエフェクタ及びその近傍部分の斜視図である。

図９に示すように、第１変形例に係る相対動作防止装置１００ｂは、第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とを第３回転軸Ｌ３周りにおける一方側と他方側とから挟持する構造であることに関しては、上記実施形態に係る相対動作防止装置１００ａと同様である。

しかし、第１変形例に係る相対動作防止装置１００ｂは、上記実施形態に係る相対動作防止装置１００ａと異なり、回転位置を互いに一致させた状態の第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とに対して、第１ブレード部材７０の基端と先端を結ぶ方向に延在する一方の端面（図９において手前側の端面）に当接して上下方向に延びる板状に形成された第１部分と、同他方の端面（同図において奥側の端面）に当接して上下方向に延びる板状に形成された第２部分と、第１部分と第２部分とを接続するように第１ブレード部材７０の上面に当接して幅方向に延びる板状に形成された第３部分と、を有する構造である。このような構造で第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０との相対動作を防止してもよい。

なお、第１変形例に係る相対動作防止装置１００ｂは、上記実施形態に係る相対動作防止装置１００ａよりも第３回転軸Ｌ３から離間した位置で第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とを挟持している。このように挟持することで、第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０との基端と先端を結ぶ方向を一層正確に一致させることが可能となる。

図１０に示すように、第２変形例に掛かる相対動作防止装置１００ｃは、回転位置を互いに一致させた状態の第１ブレード部材７０及び第２ブレード部材９０に平面視において一致する位置に上下方向に貫通するように穿設された孔に挿通される棒状の部材である。このような構造で第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０との相対動作を防止してもよい。

上記実施形態では、第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０とが平面視において互いに同じ外形を有する場合について説明したが、これに限定されず、互いに異なる外形であってもよい。このような場合、例えば、第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０との外形を考慮して、第１エンドエフェクタ６０及び第２エンドエフェクタ８０それぞれの基端と先端を結ぶ方向が互いに一致するように相対動作防止装置１００ａの形状を決定してもよい。

上記実施形態では、第１エンドエフェクタ６０が上側に配置され、第２エンドエフェクタ８０が下側に配置される場合について説明したが、その逆であってもよい。

上記実施形態では、第２ステップＳ２において、ロボット制御部３８によって第１エンドエフェクタ６０及び２エンドエフェクタ８０を回転動作させる場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、第２ステップＳ２において、第１エンドエフェクタ６０を回転駆動するための第１駆動源６１ａ及び第２エンドエフェクタ８０を回転駆動するための第２駆動源８１ａで駆動力を発生させず、且つ、それらに対してブレーキが作用していない状態で、作業者が手作業によって第１エンドエフェクタ６０及び２エンドエフェクタ８０を回転動作させてもよい。

或いは、第２ステップＳ２において、第２駆動源８１ａで駆動力は発生させず、且つ、第２エンドエフェクタ８０にブレーキが作用していない状態で、第１駆動源６１ａのみによる駆動力で第１エンドエフェクタ６０を回転駆動することで第２エンドエフェクタ８０を回転させてもよい。又は、第１駆動源６１ａで駆動力は発生させず、且つ、第１エンドエフェクタ６０にブレーキが作用していない状態で、第２駆動源８１ａのみによる駆動力で第２エンドエフェクタ８０を回転駆動することで第１エンドエフェクタ６０を回転させてもよい。

上記実施形態では、第３ステップＳ３において、第１エンドエフェクタ６０の回転位置情報と第２エンドエフェクタ８０の回転位置情報とを記憶部に６組記憶させている場合について説明したが、これに限定されない。例えば、第２ステップＳ２において第１エンドエフェクタ６０及び第２エンドエフェクタ８０を下限位置、上限位置、及び下限位置と上限位置の中間位置の３点に移動させることで、３組の回転位置情報を記憶部に記憶させてもよいし、１組、２組、４組、５組、又は７組以上の回転位置情報を記憶部に記憶させてもよい。

上記実施形態では、ロボット１０は、半導体製造現場であるクリーンルーム内で半導体ウェハＷを保持して搬送するための搬送用ロボットである場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、ロボット１０は、同一の第３回転軸Ｌ３周りに独立して回転可能に設けられた第１エンドエフェクタ６０と第２エンドエフェクタ８０などを有する構造であれば、食品製造現場や自動車製造現場などで作業を行う他のロボットであってもよい。

１０ ロボット
２０ 昇降駆動源
２１ 第１旋回駆動源
２２ 第２旋回駆動源
２３ 第３旋回駆動源
３０ 基台
３２ 昇降軸
３８ ロボット制御部
４０ ロボットアーム
４１ 第１リンク
４２ 第２リンク
５０ エンドエフェクタ
６０ 第１エンドエフェクタ
６１ 第１手首軸
６１ａ 第１駆動源
６２ 第１エンドエフェクタ基部
６３ 第１昇降エアシリンダ
６４ 第１昇降ピストン
６５ 第１昇降部材
６６ 第１押圧エアシリンダ
６７ 第１押圧ピストン
６８ 第１可動挟持部
７０ 第１ブレード部材
７２ 第１底面支持部
７４ 第１固定挟持部
８０ 第２エンドエフェクタ
８１ 第２手首軸
８１ａ 第２駆動源
８２ 第２エンドエフェクタ基部
８３ 第２昇降エアシリンダ
８４ 第２昇降ピストン
８５ 第２昇降部材
８６ 第２押圧エアシリンダ
８７ 第２押圧ピストン
８８ 第２可動挟持部
９０ 第２ブレード部材
９２ 第２底面支持部
９４ 第２固定挟持部
１００ 相対動作防止装置
Ｌ 回転軸
Ｗ 半導体ウェハ

Claims (5)

1. ロボットの教示方法であって、
   前記ロボットは、
   ロボットアームと、
   前記ロボットアームの手首部に取り付けられ、同一の回転軸周りに独立して回転可能に設けられた第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタと、
   前記第１エンドエフェクタを回転軸周りに回転させる第１駆動源と、前記第２エンドエフェクタを前記回転軸周りに回転させる第２駆動源と、
   前記第１エンドエフェクタの回転位置を検出する第１回転位置検出装置と、前記第２エンドエフェクタの回転位置を検出する第２回転位置検出装置と、
   前記第１回転位置検出装置の出力に基づく第１エンドエフェクタの回転位置情報と、前記第２回転位置検出装置の出力に基づく第２エンドエフェクタの回転位置情報とを記憶可能である記憶部と、
   前記ロボットアーム、前記第１エンドエフェクタ、前記第２エンドエフェクタ、前記第１駆動源、前記第２駆動源、及び前記記憶部を制御するロボット制御部と、
   を有し、
   前記回転軸周りにおける回転位置を互いに一致させた状態で相対動作を防止する相対動作防止装置を前記第１エンドエフェクタと前記第２エンドエフェクタとに取り付ける第１ステップと、
   前記第１ステップを行った後で、前記相対動作防止装置が前記第１エンドエフェクタと前記第２エンドエフェクタとに取り付けられた状態で、前記第１エンドエフェクタ及び前記２エンドエフェクタを回転動作させる第２ステップと、
   前記第２ステップを行っている間に、前記第１エンドエフェクタの複数の回転位置における回転位置情報と、前記複数の回転位置それぞれに対応した前記第２エンドエフェクタの回転位置における回転位置情報とを、前記複数の回転位置ごとに互いに関連付けて記憶部に記憶させる第３ステップと、
   前記第１エンドエフェクタに教示を与えることによって登録される前記第１エンドエフェクタの教示点と、前記第３ステップにおいて前記記憶部に関連付けられて記憶された前記第１エンドエフェクタの回転位置情報と前記第２エンドエフェクタの回転位置情報とに基づいて、前記第２エンドエフェクタの教示点を作成する第４ステップと、
   を備えることを特徴とする、ロボットの教示方法。
2. 前記第３ステップにおいて前記記憶部に関連付けられて記憶された前記第１エンドエフェクタの回転位置情報と前記第２エンドエフェクタの回転位置情報とに基づいて作成された、前記第１エンドエフェクタの回転位置から対応する前記第２エンドエフェクタの回転位置を導出するための近似式を用いて、前記第１エンドエフェクタの教示点から前記第２エンドエフェクタの教示点を作成する、請求項１に記載のロボットの教示方法。
3. 前記相対動作防止装置は、前記第１エンドエフェクタと前記第２エンドエフェクタとを前記回転軸周りにおける一方側と他方側とから挟持する構造である、請求項１又は２に記載のロボットの教示方法。
4. 前記第１エンドエフェクタと前記第２エンドエフェクタとは平面視において互いに同じ外形を有する、請求項１乃至３のいずれかに記載のロボットの教示方法。
5. 前記ロボットは、半導体製造現場であるクリーンルーム内で半導体ウェハを保持して搬送するための搬送用ロボットである、請求項１乃至４のいずれかに記載のロボットの教示方法。

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