KR100563982B1

KR100563982B1 - 클린 로봇의 안전 보호 장치

Info

Publication number: KR100563982B1
Application number: KR1020017004860A
Authority: KR
Inventors: 노무라아키히로; 야마시타신지; 다마이마사후미; 무라카미사토시; 사토시노부; 스즈키다케오
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2006-03-29
Also published as: KR20010080227A; JP4269129B2; US6343242B1; WO2000024053A1

Abstract

로봇 암(3)을 구동하는 액튜에이터(4, 5)를 내부에 수납한 베이스부(7)와, 베이스부(7)를 직선 방향으로 주행시키는 직선 이동 안내 장치(8)와, 로봇 암(3)의 구동 모터(4A, 5A)와 직선 이동 안내 장치(8)의 액튜에이터(9)를 구동 제어하는 로봇 콘트롤러(10)를 구비한 클린 로봇(1)에 있어서, 베이스부(7) 내에 설치되고 또한 클린 로봇(1)이 주위의 물체와 간섭하였을 때의 충격을 3축 방향의 진동 가속도로서 검출하도록 각 축의 각각에 설치한 가속도 센서(11)와, 각 축의 가속도 센서(11)의 검출 신호가 기준이 되는 문턱값을 넘은 경우에 펄스 신호를 출력하는 간섭 검출 수단(13)과, 각 축의 간섭 검출 수단(13)으로부터 출력된 신호를 간섭 신호로 변환하는 제1의 AND 회로(17를 구비하고, 간섭 검출 신호를 로봇 콘트롤러(10)로 보낸 후, 로봇 암(3)의 구동용 모터(4A, 5A) 및 직선 이동 안내 장치(8)의 구동용 액튜에이터(9)를 정지시킨다.

이에 따라, 로봇 내에 내장된 감속기의 파손을 막을 수 있다.

Description

클린 로봇의 안전 보호 장치{Protective device for clean robot}

본 발명은, 클린 로봇의 일부 혹은 반송물이 주위의 물체와 간섭한 경우, 로봇의 감속기가 과부하에 의해 파손되는 일 없이, 로봇을 신속하게 정지시킬 수 있는 클린 로봇의 안전 보호 장치에 관한 것이다.

종래로부터, 반도체나 액정 표시 패널 등의 제조 공정, 검사 공정의 분야에서 웨이퍼나 액정 기판의 반송 장치로서 이용되는 클린 로봇이 알려져 있다. 이러한 클린 로봇은 도 9와 같이 되어 있다.

도면에 있어서, 1은 클린 환경 등에서 핸들링 작업을 하는 클린 로봇, 2는 웨이퍼 등의 피반송물을 주고 받는 포크, 3은 클린 로봇(1)에 설치한 회전축 주위로 회전 가능한 로봇 암, 3A는 선단부에 포크(2)를 장착한 제1 로봇 암, 3B는 제1로봇 암(3A)의 기단부에 장착한 제2 로봇 암, 4 및 5는 로봇 암(3)을 구동하는 액튜에이터, 4A는 제1의 구동 모터, 4B는 제1의 구동 모터(4A)와 연결된 제1의 감속기, 5A는 제2의 구동 모터, 5B는 제2의 구동 모터(5A)와 연결된 제2의 감속기이다. 6은 액튜에이터(4, 5)를 통하여 로봇 암(3)을 회동시키는 구동 드럼, 7은 액튜에이터(4, 5) 및 구동 드럼(6)을 내부에 수납한 베이스부, 8은 베이스부(7)를 직선 방향으로 주행시키는 직선 이동 안내 장치, 9는 직선 이동 안내 장치(8)의 액튜에이 터, 10은 액튜에이터(4, 5, 9)를 구동 제어하기 위한 지령을 내리는 로봇 콘트롤러이다.

이러한 구성의 클린 로봇(1)에 있어서, 로봇 콘트롤러(10)로부터 액튜에이터(4, 5, 9)에 구동 지령을 보내고, 로봇 암(3)을 선회, 신축 등의 동작을 하게 함과 동시에 직선 이동 안내 장치(8)에 의한 주행 동작과의 조합에 의해, 제1의 로봇 암(3A)의 선단에 장착한 포크(2)로 웨이퍼의 반송이나 주고 받기를 행한다.

그러나, 종래의 기술에서는 오퍼레이터가, 예컨데 클린 로봇 동작의 티칭시의 조작을 잘못하여, 클린 로봇의 포크, 로봇 암 또는 웨이퍼 등의 피반송물이 그 주위에 설치한 반도체 제조 장치나 검사 장치 등의 물체와 간섭되는 일이 있다. 그 때, 클린 로봇이 주위의 물체와 간섭하더라도 로봇 암을 구동하는 구동 모터는 로봇 암을 계속 움직이려고 하므로, 구동 모터와 로봇 암과의 사이에 설치한 감속기에 과부하가 걸리고, 최악의 경우 감속기가 파손되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 클린 로봇의 일부 혹은 피반송물이 주위의 물체와 간섭하였을 때 클린 로봇의 동작을 안전하게 정지시킬 수 있고, 감속기의 파손을 미연에 방지할 수 있는 클린 로봇의 안전 보호 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 선단부에 웨이퍼 등의 피반송물을 주고 받는 포크를 지지하고, 또한 수평 방향으로 선회 또는 신축 가능한 로봇 암과, 상기 로봇 암의 하부에 설치됨과 동시에, 상기 로봇 암을 구동하는 구동 모터와 상기 구동 모터에 연결된 감 속기로 이루어진 액튜에이터를 내부에 수납하는 베이스부와, 상기 베이스부를 수평 방향으로 직선 이동시키도록 설치한 직선 이동 안내 장치와, 상기 로봇 암 및 상기 직선 이동 안내 장치를 구동 제어하는 로봇 콘트롤러를 구비한 클린 로봇에 있어서, 상기 베이스부의 내부에 설치됨과 동시에, 상기 클린 로봇이 다른 주위의 물체와 간섭했을 때 받는 충격을 서로 직교하는 3축 방향의 진동 가속도로서 검출하도록 각 축 각각에 설치한 가속도 센서와, 상기 각 축의 가속도 센서에 접속하여 설치되고, 상기 가속도 센서의 검출 신호가 기준이 되는 문턱값을 넘는 경우에 펄스 신호를 출력하는 간섭 검출 수단과, 상기 각 축의 간섭 검출 수단으로부터 출력된 신호를 간섭 신호로 변환하는 제1의 AND 회로로 이루어지는 신호 처리 회로를 구비하며, 상기 신호 처리 회로로부터 출력된 간섭 검출 신호를 상기 로봇 콘트롤러에 보낸 후, 상기 액튜에이터의 구동 모터를 정지시키도록 한 것이다.

또한 본 발명은, 상기 간섭 검출 수단은, 상기 가속도 센서로부터의 가속도 신호를 임피던스 변환하는 버퍼 앰프와, 상기 버퍼 앰프에 의해 임피던스 변환된 진동 가속도의 출력 신호의 주파수 대역을 변별하는 밴드 패스 필터와, 상기 밴드 패스 필터의 출력 신호를 증폭하는 증폭 앰프와, 상기 증폭 앰프에 의해 증폭한 진동 가속도의 출력 신호를 상기 문턱값이 되는 진동 가속도의 상한값 신호, 하한값 신호와 비교하는 제1, 제2의 비교기와, 상기 2개의 비교기에 의해 비교된 신호가 상기 문턱값의 어느 하나를 넘었을 때 간섭을 검출한 것으로 하여 간섭의 유무를 출력하는 신호로 변환하는 제2의 AND 회로로 구성된 것이다.

또한 본 발명은, 상기 제1의 AND 회로와 상기 로봇 콘트롤러의 사이에, 상기 간섭 검출 수단으로부터의 펄스 신호를 상기 로봇 콘트롤러의 샘플링 시간보다 길게 유지하는 래치 회로가 설치되고, 간섭 검출 신호를 모두 상기 로봇 콘트롤러에 의해 검출할 수 있도록 한 것이다.

상기 수단에 의해, 클린 로봇의 베이부 내에 설치한 가속도 센서에 의해, 로봇이 주위의 물체와 간섭했을 때 받는 충격을 3축 방향의 진동 가속도로서 검출함과 동시에, 각 축의 가속도 센서에 접속된 간섭 검출 수단에 의해, 센서의 검출 신호가 기준인 문턱값을 넘은 경우에 펄스 신호를 출력하고, 제1의 AND회로에 의해 각 축의 간섭 검출 수단로부터 출력된 신호를 간섭 신호로 변환하도록 하였으므로, 간섭 검출 신호를 로봇 콘트롤러로 보낸 후, 로봇 암이나 직선 이동 안내 장치의 액튜에이터의 구동 모터를 신속하게 정지시킬 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예를 나타내는 안전 보호 장치를 구비한 클린 로봇으로서, 도 1a는 안전 보호 장치의 블록도, 도 1b는 안전 보호 장치의 X축 간섭 검출 수단을 나타내는 블록도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 실시예에서 이용한 가속도 센서로서, 도 2a는 센서 기판에 탑재한 각 축의 가속도 센서의 사시도, 도 2b는 가속도 센서의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 3은 가속도 센서의 전기적 등가 회로이다.

도 4는 클린 로봇이 신축 동작 중에 간섭을 일으켰을 때의, 각 축 가속도 센서의 출력 파형이다.

도 5는 선회 동작 중에 간섭을 일으켰을 때의, 각 축 가속도 센서의 출력 파형이다.

도 6은 주행 동작 중에 간섭을 일으켰을 때의, 각 축 가속도 센서의 출력 파형이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 간섭 검출 수단의 블록도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 간섭 검출 수단의 블록도이다.

도 9는 종래의 클린 로봇의 구성을 나타내는 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1a 및 도 1b는, 본 발명의 실시례를 나타내는 안전 보호 장치를 구비한 클린 로봇으로서, 도 1a는 안전 보호 장치의 블록도, 도 1b는 안전 보호 장치의 X축 간섭 검출 수단의 블록도이다.

도면에 있어서, 종래와 같은 구성 요소에 대해서는 같은 부호를 붙여 그 설명을 생략하고, 다른 구성만 설명하기로 한다.

본 발명이 종래와 다른 구성은 아래와 같다.

11은 클린 로봇(1)이 다른 물체와 간섭하였을 때 받는 충격을 서로 직교하는 X축, Y축, Z축의 3축 방향의 진동 가속도로서 검출하도록 한 가속도 센서로서, 각 축 검출용의 가속도 센서를 동일한 센서 기판에 고정한 것이다. 12는 가속도 센서(11)에 접속됨과 동시에, 가속도 센서(11)의 출력 신호로부터 간섭 검출 신호를 처리하는 신호 처리 회로, 13은 신호 처리 회로(12) 중에 설치한 간섭 검출 수 단이다. 14는 직선 이동 안내 장치(8)을 설치하는 판면(미도시)에 평행하고, 또한 클린 로봇(1)의 베이스부(7)의 주행 방향(X축)에 가해지는 충격을 검출하는 X축 간섭 검출 수단, 15는 판면(미도시)에 평행하고 또한 베이스부(7)의 주행 방향과 직각인 방향(Y축)의 충격을 검출하는 Y축 간섭 검출 수단, 16은 X축 및 Y축과 직교하는 Z축 방향의 충격을 검출하는 Z축 간섭 검출 수단이다.

또한 17은 각 축의 간섭 검출 수단으로부터 얻어진 출력 신호 중 적어도 하나가 로우 레벨인 신호를 출력하였 때 그 출력 신호를 간섭 신호로 변환하는 제1의 AND 회로이다. 18은 제1의 AND 회로(17)의 간섭 신호를 로봇 콘트롤러(10)의 샘플링 시간보다 길게 유지하고, 간섭 검출 신호(19)가 모두 로봇 콘트롤러(10)에서 검출할 수 있도록 한 래치 회로이다. 래치 회로(18)로부터 출력된 간섭 검출 신호(19)는, 로봇 콘트롤러(10)에 보내지고, 로봇 콘트롤러(10)는 제1, 제2의 구동 모터(4A, 5A), 액튜에이터(9)의 구동 모터를 정지시키는 지령을 발생하도록 하고 있다.

이어서, 상기에 나타낸 각 축 센서의 간섭 검출 수단 중, X축 간섭 검출 수단에 대해서 설명하기로 한다.

20은 X축 가속도 센서(11A)로부터의 가속도 신호를 임피던스 변환하는 버퍼 앰프, 21은 버퍼 앰프(20)에 의해 임피던스 변환된 진동 가속도의 출력 신호의 주파수 대역을 변별하기 위해 설치한 하이 패스 필터(22) 및 로우 패스 필터(23)를 조합하여 이루어진 밴드 패스 필터, 24는 밴드 패스 필터(21)의 출력 신호(S_f)를 증폭하는 증폭 앰프이다. 25는 기준이 되는 진동 가속도의 상한값을 나타내는 기준 신호원, 26은 기준이 되는 진동 가속도의 하한값을 나타내는 기준 신호원, 27은 증폭 앰프(24)에 의해 증폭된 진동 가속도의 출력 신호(S_a)와 기준 신호원(25)의 신호(S_b1)를 비교하고, 신호(S_a)가 신호(S_b1)보다 클 때 간섭을 검출한 것으로 하여 로우 레벨의 신호를 출력하는 제l의 비교기이다. 마찬가지로 28은 증폭 앰프(24)에 의해 증폭된 진동 가속도의 출력 신호(S_a)와 기준 신호원(26)의 신호(S_b2)와 비교하고, 신호(S_a)가 신호(S_b2)보다 작을 때 간섭을 검출한 것으로 하여 로우 레벨의 신호를 출력하는 제2의 비교기이다. 29는 제1의 비교기(27), 제2의 비교기(28)에 의해 얻어진 신호(S_c1, S_c2) 중 적어도 어느 하나의 신호가 로우 레벨의 신호를 출력하였을 때의 간섭 신호를 간섭이 있고, 없음의 신호로 변환하는 제2의 AND 회로이다. 여기서는 X축 간섭 검출 수단에 대해 설명했지만, Y축, Z축 간섭 검출 수단에 대해서도 같은 구성을 가지므로 그 설명을 생략하기로 한다.

이어서, 가속도 센서의 구성에 대하여 설명하기로 한다.

도 2a 및 도 2b는 본 실시예에 이용한 가속도 센서로서, 도 2a는 센서 기판에 탑재한 각 축의 가속도 센서의 사시도, 도 2b는 가속도 센서의 구조를 나타내는 단면도이다.

도면에 있어서, 1lA, 1lB, 11C는 각각 X축, Y축, Z축의 가속도 센서이고, 화살표는 센서의 감도 축 방향을 나타내고 있다. 가속도 센서는 플레임(F)과 양측지지 대들보(B)로 구성되어 있고, 양측지지 대들보(B)는 표면에 전극을 갖는 압전 세라믹판 2장을 맞붙힌 바이몰프판으로 이루어지고, 양측지지 대들보(B)의 양단을 플 레임(F)으로 지지하고 있다. 이러한 구성의 가속도 센서는 양측 지지대들보(B)에 수직으로 힘이 더해져, 변형된 후에 왜곡이 뒤틀림이 걸리면, 압전 세라믹스가 분극되어 2장의 전극 상에 전하를 발생하고, 센서의 정전 용량에 상당하는 전압이 발생한다. 여기서, 센서 출력 전압은, 센서 절연 저항과 신호 처리 회로의 입력 저항의 영향을 받아 신호 처리 회로에 전달되는 전압은 주파수 특성을 갖는다. 이 가속도 센서는 후술하는 컷 오프 주파수보다 높은 주파수 영역에 있어서는 발생 전압이 진동의 크기에 비례하므로, 진동이 더해지면, 센서의 발생 전압은 센서에 접속된 신호 처리 회로로 보내지고, 간섭 검출 판정을 행하게 되어 있다.

도 3은 가속도 센서의 전기적 등가 회로이다.

도면에 있어서, Cs는 센서의 정전용량, Rs는 센서의 절연 저항, Rc는 처리 회로 입력 저항, Vs는 센서 출력 전압이다. 가속도 센서의 정전 용량(Cs), 절연 저항(Rs) 및 센서 신호 처리 회로의 입력 저항(Rc)에 의해 가속도 센서 및 그 처리 회로는, 1차의 하이 패스 필터에서 근사할 수 있고, 컷 오프 주파수(Fc)는 다음 식으로 나타낼 수 있다.

Fc=(Rs+Rc)/(2*π*Cs*Rs*Rc)

본 발명에 이용한 가속도 센서의 경우, 정전 용량 Cs= 420pF, 절연 저항 Rs= 500MΩ이므로, 하이 패스 필터의 컷 오프 주파수(Fc)는 신호 처리 회로의 입력 저항(Rc)이 1MΩ일 때 380Hz, 10MΩ일 때 38.7Hz, 50MΩ일 때 8.3Hz가 된다. 이와 같이 10Hz 근방의 저주파역으로부터 가속도 센서 신호를 처리하기 위해서는 처리 회로의 입력 저항(Rc)은 50MΩ 이상으로 설정하지 않으면 안된다. 그 때문에 도 1b에 나타낸 가속도 센서(11)의 신호를, 입력 저항 50MΩ을 갖는 버퍼 앰프(20)에서임피던스 변환을 행하게 하고 있다.

이어서, 동작을 설명하기로 한다.

실리콘 웨이퍼나 글래스 기판 등을 지지한 클린 로봇(1)이, 로봇의 주위에 있는 웨이퍼 카셋트나 기타 물체와 간섭하면, 물체로부터 받은 충격은 로봇의 포크(2)로부터 로봇 암(3)으로 전해진 후, 베이스부(7) 내에 설치한 액튜에이터(4, 5)에까지 전달된다. 그 때, 베이스부(7) 내부의 액튜에이터(4, 5) 근방에 설치한 가속도 센서(11)의 설치 기판이 진동하므로, 이 기판의 진동은 가속도 센서(11)에서 검출된다.

그 후의 간섭 검출 수단(13)의 설명을 간단히 하기 위하여, X축에 대해 설명하면, 우선 가속도 센서(1lA)에 검출된 진동 가속도가, 밴드 패스 필터(21)를 통하여 증폭 앰프(24)에 의해 증폭된다. 이어서, 제1의 비교기(27), 제2의 비교기(28)에 있어서, 증폭 앰프(24)에 의해 증폭된 증폭 신호(S_a)와 각각 상한값이 되는 기준 신호원(25)의 신호(S_b1), 하한값이 되는 기준 신호원(26)의 신호(S_b2)와 비교된다. 증폭 신호(S_a)가 상한값이 되는 기준 신호(S_b1)보다 크거나, 또는 하한값이 되는 기준 신호(S_b2)보다 작으면 간섭을 검출한 것으로 하여 로우 레벨의 신호를 출력한다. 이어서, 제1의 비교기(27), 제2의 비교기(28)로부터 출력된 신호 중 어느 하나가 로우 레벨일 때, 가속도 센서(1lA)가 간섭을 검출한 것으로 하여, 제2의 AND 회로에 들어 가고, 간섭 유무를 나타내는 간섭 검출 신호를 출력한다. 여기서는, Y축 및 Z축의 간섭 검출 수단도 X축과 같은 신호 처리에 의해 동작하기 때문에, 그 설명은 생략한다.

이어서, 상술한 X축의 간섭 검출 수단(14)과 같이, Y축 및 Z축의 간섭 검출 수단(15, 16)에 의해 간섭 검출 신호가 얻어지면, 간섭 검출 신호는 제1의 AND 회로(17)로 들어 가고, 이러한 간섭 검출 신호 중 적어도 하나가 로우 레벨이면 최종의 간섭 검출 신호(19)가 출력된다. 여기서, 제1의 AND 회로(17)의 출력은 래치 회로(18)에 의해 유지된다.

여기서, 제1의 AND 회로(17)의 출력 파형은, 간섭에 의해 전해지는 충격이 큰 경우에는 시간폭이 넓은 펄스가 되지만, 충격이 적은 경우에는 시간폭이 좁은 펄스가 된다. 로봇 콘트롤러(10)의 샘플링 시간에 의해서는 시간폭이 좁은 펄스를 검출하지 못할 가능성이 있다. 예컨대 샘플링 시간이 2ms인 경우에는 2ms 미만의 펄스를 검출할 수 없는 경우가 생긴다. 이 때문에, 래치 회로(18)에 의해 제1의 AND 회로(17)의 출력 신호를 로봇 콘트롤러(10)의 샘플링 시간보다 길게 유지하고, 간섭 검출 신호를 모두 로봇 콘트롤러(10)에서 검출하므로, 최종적으로는, 클린 로봇(1)은 로봇 콘트롤러(10)에 있어서 간섭 검출 신호(19)를 받으면 정지하게 된다.

이어서, 도 4 내지 도 6은 클린 로봇의 간섭에 의한 각 축의 가속도 센서 신호의 출력 파형의 예를 설명하기로 한다.

도 4는 클린 로봇이 신축 동작 중에 간섭을 일으켰을 때의 각 축 가속도 센서의 출력 파형, 도 5는 선회 동작 중에 간섭을 일으켰을 때의 각 축 가속도 센서의 출력 파형, 도 6은 주행 동작 중에 간섭을 일으켰을 때의 각 축 가속도 센서의 출력 파형을 나타내고 있다.

도 4에 도시한 바와 같이 신축 동작 중에 간섭을 일으킨 경우에는 Y축 가속도 센서 신호가 가장 크다. 도 5에 도시한 바와 같이 선회 동작 중에 간섭을 일으킨 경우에는 X축 가속도 센서 신호가 가장 크다. 도 6에 도시한 바와 같이 주행 동작 중에 간섭을 일으킨 경우에는, 간섭에 의한 신호는 X축 가속도 센서 신호 및 Y축 가속도 센서 신호가 Z축 가속도 센서 신호 보다 큼을 알 수 있다. 그러나 주행 동작 중에 X축 가속도 센서 신호 및 Y축 가속도 센서 신호에는 큰 백 그라운드 신호가 나타나 있다. 한편, Z축 가속도 센서 신호에는 큰 백 그라운드 신호가 나타나 있지 않고 간섭을 일으킨 경우에만 신호가 나타난다.

이들 결과로부터, 신축 동작을 행하는 경우에는, Y축 가속도 센서에서 간섭 판정을 행할 수 있고, 또한 선회 동작을 행하는 경우에는, X축 가속도 센서에서 간섭 판정을 행할 수 있다. 또한, 주행 동작 중에 간섭을 일으키는 경우에는 Z축 가속도 센서에서 간섭 판정을 행할 수 있다.

따라서, 클린 로봇에 있어서, 베이스부 내에 로봇이 주위의 물체와 간섭하였을 때의 충격을 3축 방향의 진동 가속도로서 검출하는 가속도 센서를 설치하고, 또한 각 축의 가속도 센서의 검출 신호가 기준이 되는 문턱값을 넘는 경우에 펄스 신호를 출력하는 간섭 검출 수단을 설치함과 동시에, 각 축의 간섭 검출 수단으로부터 출력된 신호를 간섭 신호로 변환하는 제1의 AND 회로를 설치하였으므로, 간섭 검출 신호를 로봇 콘트롤러로 보낸 후, 로봇암의 구동용 모터, 직선 이동 안내 장치의 액튜에이터를 안전하게 정지시킬 수 있고, 감속기의 파손을 미연에 막을 수 있다.

또한, 가속도 센서는, 클린 로봇의 동작이나 간섭 조건이 제한되는 경우에는 반드시 3축 방향을 모두 검출하는 것을 이용할 필요는 없고, 간섭 검출 감도가 높은 1축 또는 2축 방향만을 검출하는 것을 이용해도 된다.

또한 본 실시예에서는 압전 세라믹스를 사용한 가속도 센서를 사용했지만, 기타 방식의 센서를 사용해도 된다.

또한 본실시예에서는, 가속도 센서를 로봇의 베이스부 내에 설치하였지만, 포크의 내부 또는 로봇 암의 내부에 설치해도 된다.

또한 본 실시예에서는, 로봇 콘트롤러의 샘플링 속도가 충분히 빠른 경우에는 래치 회로를 설치하지 않아도 된다.

또한 밴드 패스 필터의 설정은 클린 로봇이 통상 동작할 때의 신호에 대하여 간섭을 일으킬 때의 신호의 크기가 최대가 되도록 하이 패스 필터 및 로우 패스 필터의 컷 오프 주파수를 결정하는 것으로, 본 실시예에서는 하이 패스 필터의 컷 오프 주파수를 400Hz, 로우 패스 필터의 컷 오프 주파수를 1.5kHz로 설정하고 있다.이 컷 오프 주파수는 로봇의 종류, 그 반송물 및 간섭 대상물에 의해 다른 값이 되므로 적절히 설정하도록 해도 된다.

또한 신호 처리 회로 내에 설치한 AND 회로로 바꾸고, OR 회로를 설치해도 되고, 그 때 제1, 제2의 비교기의 입력 단자의 부호를 반대로 교체하도록 한다.

이어서, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명은, 상기 도 1a 및 도 1b에 도시한 실시예에 한정되지 않으며, 가속 도 센서에 통신 기능을 부가함과 동시에, 간섭 검출 신호를 디지털 처리하여 로봇 콘트롤러와 통신하고, 간섭 발생 신호의 전송 및 간섭 검출 수단의 시스템 파라미터의 변경을 하도록 해도 된다. 이하, 본 발명의 다른 실시예를 도 7을 이용하여 설명하기로 한다.

즉, 도면에 있어서, 30은 A/D 변환기로서, 가속도 센서(11)에 의해 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것이다. 31은 디지털 필터로서, 도 1b의 밴드 패스 필터로 바꾼 것이다. 디지털 필터(31)는, A/D변환기(30)에서 변환된 디지털 신호 중 특정 주파수 성분만을 취출하는 것으로, 그 필터의 계수는 재기입 가능한 기억 소자 RAM(미도시)에 격납된다. 또한 32는 간섭 검출 신호 처리 회로로서, 도 1b에서의 증폭 앰프(24), 기준 신호원(25, 26), 제1의 비교기(27), 제2의 비교기(28), 제2의 AND 회로(29)를 통합한 것에 해당한다.

간섭 검출 신호 처리 회로(32)는, 디지털 필터(31)의 출력 신호를 항상 감시함과 동시에, 출력 신호의 절대값의 크기가 간섭의 문턱값 이상이 되었을 때 간섭이 발생한 것으로 판단하여 간섭 발생 신호를 내는 것이고, 문턱값을 특정값으로 변경함으로써 간섭 검출의 감도를 임의의 크기로 설정할 수 있다. 또한, 33은 통신용 LSI이고, 간섭 검출 신호 처리 회로(32)의 간섭 발생 신호를 감시하여 간섭이 발생한 경우 그 정보를 통신 케이블에 의해 로봇 콘트롤러(10)로 전송한다.

또한 통신용 LSI(33)는 로봇 콘트롤러(10)로부터 전송되어 온 디지털 필터(31)의 계수나 간섭 검출 신호 처리 회로(32)의 문턱값 등의 파라미터값을 수신하고, 디지털 필터(31)의 계수를 격납하고 있는 기억 소자(미도시)의 값이나 간 섭 검출 신호 처리 회로(32)의 문턱값을 저장하고 있는 기억 소자(미도시)의 값을 전송되어 온 새로운 파라미터의 값으로 재기입한다.

이어서, 동작을 설명하기로 한다.

예컨대, 클린 로봇이, 웨이퍼 카셋트나 기타의 물체와 간섭하면, 물체로부터 받은 충격은, 최종적으로는 베이스부 내부의 액튜에이터 근방에 설치한 가속도 센서(11)에서 검출된다. 가속도 센서(11)의 신호는, A/D 변환기(30)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 디지털 필터(31)에 의해 특정 주파수 대역만의 신호를 취출할 수 있다. 이어서, 간섭 검출 신호 처리 회로(32)에 있어서, 디지털 필터(31)의 출력 신호의 절대값이 간섭 검출 처리 회로(32)에 기억 되어 있는 문턱값보다 커지면, 간섭이 발생한 것으로 판정되어 간섭 발생 신호가 발생된다. 간섭 발생 신호가 출력되면, 통신용 LSI(33)는 간섭 발생을 로봇 콘트롤러(10)로 전송한다. 이 로봇 콘트롤러(10)의 지령에 의해, 로봇이 비상 정지한다.

또한 반대로 로봇 콘트롤러(10)로부터 필터 계수나 문턱값 등의 시스템 파라미터의 변경이 지령되면, 로봇 콘트롤러(10)는 통신용 LSI(33)로 파라미터의 종류와 그 값을 전송한다.

이와 같은 통신용 LSI(33)는, 파라미터의 종류를 판정하고 그 파라미터에 해당하는 디지털 필터(31) 또는 간섭 검출 신호 처리 회로(32)의 기억 소자(미도시)의 내용을 송신되어 온 값으로 재기입한다. 예컨대, 디지털 필터(31)의 계수를 특정값으로 변경함으로써 가속도 센서(11)의 신호의 특정 주파수 대역 성분을 선택할 수 있다.

따라서, 가속도 센서에 통신 기능을 부가함과 동시에, 간섭 검출 신호를 디지털 처리하여 로봇 콘트롤러와 통신하도록 하였기 때문에, 간섭 발생 신호의 전송을 이 통신용 LSI를 이용하여 행할 수 있다. 또한 간섭 검출 수단의 시스템 파라미터의 변경을, 오퍼레이터가 로봇 콘트롤러의 티치 박스 등을 이용하여 사전에 로봇 콘트롤러에 장착된 소프트웨어에 의해 행할 수 있다.

또한, 상기 디지털 필터 회로(31) 및 간섭 검출 신호 처리 회로(32)에 한정되지 않고, 이들 기능을 대용하는 것으로, 도 8에 도시한 바와 같이 소프트웨어로 처리하는 CPU 회로(34)에 의해 구성해도 무방하다. 이에 따라, 필터의 차수도 로봇을 움직이면서 CPU의 소프트웨어의 변경에 의해 변경할 수 있다. 또한 밴드 패스 필터를 복수개 선택하는 것도 소프트웨어의 변경으로 가능해진다. 또한 본 실시예에서는 개별의 센서 출력 전압에 밴드 패스 필터를 걸은 신호를 비교기에 입력함으로써 간섭 검출을 행하였지만, 3개의 센서 출력 전압의 2승의 합을 신호 처리하는 등 검출 방식을 변경하는 것도, CPU의 소프트웨어의 변경에 의해 용이하게 행할 수 있다.

또한 상기 가속도 센서(11), A/D 변환기(30), 및 CPU 회로(34)를, 구동 모터에 접속되는 엔코더(미도시) 내부에 설치함과 동시에, 로봇 콘트롤러와의 통신은, 엔코더 통신용 LSI(35)를 설치하여 이에 대용시키는 구성으로 해도 된다. 또한 CPU 회로(34)를 엔코더 제어용의 CPU 회로로 대용시키는 구성으로 해도 된다. 신호의 전송 및 동작은, 상기 실시예와 기본적으로 같고, 이에 따라 간섭 검출 장치의 전원을 엔코더로부터 얻을 수 있으며, 또한 통신 기능도 엔코더의 통신 기능을 이용 할 수 있고, 스페이스, 배선을 줄일 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 클린 로봇의 안전 보호 장치는, 예컨대 클린 환경 중에서의 웨이퍼나 액정 기판 등의 반송 장치에 이용되는 클린 로봇의 안전을 보호하는 장치로서 유용하다.

Claims

선단부에 웨이퍼 등의 피반송물을 주고 받는 포크를 지지하고, 또한 수평 방향으로 선회 또는 신축 가능한 로봇 암과, 상기 로봇 암의 하부에 설치됨과 동시에, 상기 로봇 암을 구동하는 구동 모터와 상기 구동 모터에 연결된 감속기로 이루어진 액튜에이터를 내부에 수납하는 베이스부와, 상기 베이스부를 수평 방향으로 직선 이동시키도록 설치한 직선 이동 안내 장치와, 상기 로봇 암 및 상기 직선 이동 안내 장치를 구동 제어하는 로봇 콘트롤러를 구비한 클린 로봇에 있어서,

상기 베이스부의 내부에 설치됨과 동시에, 상기 클린 로봇이 다른 주위의 물체와 간섭했을 때 받는 충격을 서로 직교하는 3축 방향의 진동 가속도로서 검출하도록 각 축 각각에 설치한 가속도 센서와, 상기 각 축의 가속도 센서에 접속하여 설치되고, 상기 가속도 센서의 검출 신호가 기준이 되는 문턱값을 넘는 경우에 펄스 신호를 출력하는 간섭 검출 수단과, 상기 각 축의 간섭 검출 수단으로부터 출력된 신호를 간섭 신호로 변환하는 제1의 AND 회로로 이루어지는 신호 처리 회로를 구비하며, 상기 신호 처리 회로로부터 출력된 간섭 검출 신호를 상기 로봇 콘트롤러에 보낸 후, 상기 액튜에이터의 구동 모터를 정지시키도록 하고, 상기 제1의 AND 회로와 상기 로봇 콘트롤러의 사이에, 상기 간섭 검출 수단으로부터의 펄스 신호를 상기 로봇 콘트롤러의 샘플링 시간보다 길게 유지하는 래치 회로가 설치되고, 간섭 검출 신호를 모두 상기 로봇 콘트롤러에 의해 검출할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 클린 로봇의 안전 보호 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 간섭 검출 수단은, 상기 가속도 센서로부터의 가속 도 신호를 임피던스 변환하는 버퍼 앰프와, 상기 버퍼 앰프에 의해 임피던스 변환된 진동 가속도의 출력 신호의 주파수 대역을 변별하는 밴드 패스 필터와, 상기 밴드 패스 필터의 출력 신호를 증폭하는 증폭 앰프와, 상기 증폭 앰프에 의해 증폭한 진동 가속도의 출력 신호를 상기 문턱값이 되는 진동 가속도의 상한값 신호, 하한값 신호와 비교하는 제1, 제2의 비교기와, 상기 2개의 비교기에 의해 비교된 신호가 상기 문턱값의 어느 하나를 넘었을 때 간섭을 검출한 것으로 하여 간섭의 유무를 출력하는 신호로 변환하는 제2의 AND 회로로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 클린 로봇의 안전 보호 장치.
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