KR20080107255A

KR20080107255A - 액정 반송 로봇 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20080107255A
Application number: KR1020080040392A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 키리타니; 히로후미 카토; 테츠야 야마사키
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2008-12-10
Also published as: JP5146641B2; CN101318328B; TWI471257B; CN101318328A; JP2008302451A; TW200906694A; KR101440158B1

Abstract

본 발명은 정확하게 유리 기판의 위치를 검출하고, 위치를 보정하여 반송하는 액정 반송 로봇을 제공한다. 본 발명은 링크 기구(1A, 2A)로 이루어지는 승강 기구(1C, 2C)와, 링크 기구(3A, 4A)로 이루어지는 수평 다관절 기구(3C, 4C)와, 상기 수평 다관절 기구에 직사각형 형상의 기판(W)을 올려놓는 핸드부(9)와, 상기 승강 기구(1C, 2C)에 구비된 주행대차(12)로 이루어지는 액정 반송 로봇(1)에 있어서, 상기 핸드부(9)와 상기 수평 다관절 기구(3C, 4C)의 사이에 칼럼(8)이 구비되고, 상기 칼럼(8)에 상기 기판(W)의 위치를 검출하는 센서(10)가 구비된 것이다.

유리 기판, 액정 반송 로봇, 링크 기구, 승강 기구, 수평 다관절 기구

Description

액정 반송 로봇 및 그 제어 방법{LIQUID CRYSTAL SUBSTRATE CARRYING ROBOT AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 액정 기판 반송 장치의 제어 방법에 관한 것이다.　

종래 액정 반송 로봇(robot)에는, 액정 기판의 가로 어긋남을 보정하는 방법으로서 거리 센서(sensor)를 이용하여 가로 어긋남을 계측하고, 로봇을 가로 방향으로 이동시킴으로써 가로 어긋남을 보정하는 방법이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 도 4에 종래의 액정 반송 로봇을 나타낸다. 연결부(106)의 상단부(106a)에, 도 4에 나타나듯이, 위치 검출 센서(114)를 지지하는 지지 암(arm)(115)이 장착된다. 위치 검출 센서(114)는 로봇 핸드(robot hand)가 굴절하는 방향과 마주보는 측에 배치되도록, 지지 암(115)이 연결부(106)의 상면부(106a)에 장착되는 것이 좋다. 그리고, 로봇 핸드(105)가 유리 기판을 흡착 후, 로봇의 원점 위치로 이동되었을 때에, 유리 기판의 좌단 테두리의 위치를 검출할 수 있도록, 위치 검출 센서(114)가 유리 기판(W)측(도 4에 있어서의 우측)으로 개구하도록 「ㄷ」자 형상으로 형성되어 있다.

또, 핸드 암(hand arm)(131C)의 상면에 유리 기판의 전면부에 대략 평행으 로, 2개소의 제1거리 센서(113)가 장착되고, 제1거리 센서(113)의 후방부에, 위치 검출 센서(114)가 장착되는 지지 암이 회동 가능하게 설치되어 있다. 지지 암은 「L」자 형상으로 형성되고, 선단부에 위치 검출 센서(114)가 유리 기판측을 향해 개구되도록 「コ」자 형상으로 형성되어 있다. 지지 암은 도시하지 않은 구동 모터(motor)에 의해, 도 5와 같이, 로봇 핸드(131C)의 후방 장착부를 중심으로 시계 방향으로 회동하고, 그 회동 종단은 유리 기판이 원점 위치로 이동되었을 때에, 유리 기판의 좌단 테두리가 위치 검출 센서(114)의 개구부에 삽입되는 위치로 된다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 1997-162257호(제4-5페이지　도 4, 도 7)

액정 반송 로봇(robot)은 유리 기판이 다단으로 배치된 카세트(cassette)로부터 로봇 핸드(robot hand)로 유리 기판을 흡착하고, 작업 영역에 유리 기판을 배치하는 작업을 하고 있다. 유리 기판이 배치되어 있는 카세트에서는, 유리 기판은 소정의 위치에 배치되어 있도록 되어 있지만, 실제로는 카세트 내에서 회전 어긋남이나 가로 어긋남이 생기고 있고, 이대로의 상태의 유리 기판을 로봇 핸드로 꺼내면, 올려놓음 오차를 포함한 채, 작업 영역으로 반송되게 되어, 작업 영역에서 행해지는 묘화나 노광의 공정에서 오차가 생겨, 흠결품의 대상으로 되어 버린다. 또, 근년의 유리 기판은 대형화가 진행되어, 미소량인 회전 어긋남이나 가로 어긋남도 유리 기판이 대형화함으로써 크게 영향을 주는 것으로 되어오고 있다. 또, 유리 기판의 대형화가 진행되어, 반송물의 관성이 커지는 한편 택트 타임(tact time)의 단축이 요구되고 있다. 즉, 액정 반송 로봇에는 고강성인 구조가 요구되고, 진동하기 어려운 구조가 필요하게 되어오고 있는 것이다.

이에 대해, 종래의 액정 반송 로봇은 로봇 핸드 상에 놓인 액정 기판의 회전 어긋남 및 가로 어긋남을 보정하기 위한 센서(sensor)를 구비하여 보정하도록 되어 있지만, 연결부 상에 구비된 지지 암에 위치 검출 센서가 구비된 구조의 경우, 큰 관성을 가지는 액정 기판을 올려놓은 로봇 핸드가 이동함으로써, 연결부에도 반력이 작용하고, 이 연결부로부터 상방으로 뻗는 위치에 배치된 위치 센서는, 지지 암의 강성이 낮기 때문에 잔류 진동이 생기는 것으로 된다. 이러한 진동이 생기고 있 는 중에서 가로 어긋남을 계측하려고 해도 위치 센서 자신의 진동하고 있는 값도 검출하는 것으로 되어 버리기 때문에, 진정한 가로 어긋남량을 검출할 수가 없다고 하는 문제가 생기고 있었다.

또, 위치 검출 센서가 장착된 지지 암을 회동시켜 유리 기판의 가로 어긋남을 계측하는 방법에 대해서는, 위치 검출 센서가 장착된 지지 암을 회동시켜 계측 위치에 배치하도록 하고 있었기 때문에, 위치 검출 센서의 계측 위치에는, 회동 운동이 있는 이상 오차가 생기고 있어, 정확한 가로 어긋남을 검출할 수가 없다고 하는 문제가 생기고 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 정확하게 유리 기판의 위치를 검출하고, 위치를 보정하여 반송하는 액정 반송 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다음과 같이 구성한 것이다.

청구항 1 기재의 발명은, 링크(link) 기구로 이루어지는 승강 기구와, 링크 기구로 이루어지는 수평 다관절 기구와, 상기 수평 다관절 기구에 직사각형 형상의 기판을 올려놓는 핸드(hand)부와, 상기 승강 기구에 구비된 주행대차(走行臺車)로 이루어지는 액정 반송 로봇(robot)에 있어서, 상기 핸드부와 상기 수평 다관절 기구의 사이에 칼럼(column)이 구비되고, 상기 칼럼에 상기 기판의 위치를 검출하는 센서(sensor)가 구비된 것이다.

또, 청구항 2 기재의 발명은, 상기 센서는 상기 직사각형 형상의 기판의 한 변이 통과하도록 상기 칼럼에 배치된 것이다.

또, 청구항 3 기재의 발명은, 상기 수평 다관절 기구가 상기 기판의 반송 방향에 대해서 대칭 구조로 되도록 구성되고, 상기 칼럼에 구비된 상기 센서도 상기 대칭 구조로 되도록 배치된 것이다.

또, 청구항 4 기재의 발명은, 상기 센서가 투과형의 광 센서로 이루어지고, 상기 칼럼이 「コ」자 형상으로 형성되고, 상기 칼럼의 상하면에 상기 센서 소자를 구비한 것이다.

또, 청구항 5 기재의 발명은, 상기 광 센서가 직사각형 형상의 기판의 한 변이 통과할 때의 상기 기판에 의한 차광량을 상기 기판의 가로 어긋남량으로서 검출하는 것이다.

또, 청구항 6 기재의 발명은, 직사각형 형상의 기판을 올려놓는 핸드(hand)부가 적어도 하나의 선회축을 구비한 링크(link) 기구로 이루어지는 승강 기구와, 적어도 2개의 선회축으로 이루어지는 링크 기구로 이루어지는 수평 다관절 기구와, 상기 승강 기구에 구비된 주행대차로 조작되는 액정 반송 로봇에 있어서, 상기 핸드부와 상기 수평 다관절 기구의 사이에 칼럼(column)이 구비되고, 상기 칼럼에 상기 기판의 위치를 검출하는 센서 신호를 기초로 상기 기판의 위치를 보정하여 조작하는 것이다.

또, 청구항 7 기재의 발명은, 상기 센서 신호를 기초로 상기 기판의 회전 어긋남을 검출한 경우, 상기 회전 어긋남을 상기 칼럼에 구비된 선회축의 회전 각도로 변환하여 상기 회전 어긋남을 보정하는 것이다.

또, 청구항 8 기재의 발명은, 상기 센서 신호를 기초로 상기 기판의 가로 어긋남을 검출한 경우, 상기 가로 어긋남은 상기 주행대차의 이동량으로 변환하여 보정되는 것이다.

또, 청구항 9 기재의 발명은, 상기 센서 신호를 기초로 상기 기판의 회전 어긋남 및 가로 어긋남을 검출한 경우, 상기 회전 어긋남을 보정하는 스텝(step)의 후에 상기 가로 어긋남을 보정하는 스텝을 실행하는 것이다.

또, 청구항 10 기재의 발명은, 상기 센서 신호가 거리 검출 센서의 신호로서, 상기 거리 검출 센서의 신호를 기초로 회전 어긋남을 보정하는 스텝의 후에 가로 어긋남을 보정하는 스텝을 실행하는 것이다.

청구항 1 내지 5의 발명에 의하면, 강성이 높은 칼럼(column)에 기판의 위치를 검출하는 센서(sensor)를 구비함으로써, 고가속(高加速)·고속으로 핸드부가 이동하여도, 그 반동이 직접 칼럼에 진동으로서 주어지는 일이 없기 때문에, 정확한 위치 정보를 얻을 수 있다. 이와 같이 정확한 위치를 검출할 수 있기 때문에, 정확한 보정이 실현될 수 있어서, 지금까지 문제로 되고 있던 작업 영역에서의 묘화나 노광의 공정에서의 흠결품의 문제가 해소됨과 아울러, 대형화하는 유리 기판에 대해서도 적용하는 것이 가능하다.

또, 청구항 6 내지 10의 발명에 의하면, 정확한 위치 정보를 기초로 보정을 할 수 있으므로 작업 영역으로 반송되었을 때에도 정확한 위치에 유리 기판을 위치 결정할 수 있어, 제품의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또, 유리 기판이 통과할 때에 위치 정보를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 각 관절의 회전 각도로 변환되어 보정되므로, 유리 기판이 이동 중에 보정할 수도 있기 때문에 택트 타임(tact time)의 단축도 가능하다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도를 참조하여 설명한다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 액정 반송 로봇(robot)의 사시도이다. 도 1은 왼팔 암(arm)이 전방으로 뻗은 상태를 나타내고, 도 2는 오른팔 암이 전방으로 뻗은 상태를 나타내고 있다. 도에 있어서, 1은 액정 반송 로봇, 1C는 제1의 선회축, 2C는 제2의 선회축, 3C는 제3의 선회축, 1A는 제1의 암(arm)체, 2A는 제2의 암체, 3A는 제3의 암체, 4A는 제4의 암체, 7은 수평 베이스(base), 8은 「コ」자 칼럼(column), 9는 로봇 핸드(robot hand), 10은 거리 검출 센서(sensor), 11은 고정 베이스, 12는 주행대차(走行臺車)이다.

본원 발명이 특허문헌 1과 다른 점은, 유리 기판의 가로 어긋남을 검출하는 거리 검출 센서가 「コ」자 칼럼에 구비된 부분이다.

액정 반송 로봇(1)은 크게 3개의 구조로 구성되어 있다. 하나는 고정 베이스(11)가 수직 방향으로 상승하도록 이동하는 제1의 선회축(1C)으로 이루어지고, 수평 베이스(7) 상에 수평면 내에서 선회하는 제3선회축(3C)으로 이루어져 있다. 또, 제2의 선회축(2C)을 중심으로 유리 기판(W)을 올려놓은 로봇 핸드(9)의 진행 방향에 대해서 좌우 대칭으로 제3 및 제4의 암체(3A, 4A)가 배치되어 있고, 제2의 선회축(2C)에서 좌우 대칭으로 제3 및 제4의 암체(3A, 4A) 및 로봇 핸드(9)를 선회한다.

또, 고정 베이스(11)는 주행대차(12)에 장착되고, 주행대차(12)는 유리 기판의 진퇴 방향과 직교하는 방향으로 이동시키는 것이다.

이하에 상세한 로봇의 구조를 설명한다.

고정 베이스(11)에 배치되고, 수평면 내에 선회축을 구비한 제1의 선회축(1C)을 제1 및 제2의 암체(1A, 2A)를 벨트(belt) 구동으로, 제1의 선회축(1C)을 중심으로 제1의 암체(1A) 및 제2의 암체(1A)가 선회하고, 액정 반송 로봇(1)을 상하 이동시킨다. 제2의 암체(2A)의 선단은 수평 베이스(7)에 장착되고, 수직면 내에 선회축을 가지는 제2의 선회축(2C)을 구비하고, 제2의 선회축(2C)에 의해 수평 베이스(7)가 선회하는 수평 베이스(7)에는, 왼팔과 오른팔의 암체(3A, 4A)가 대칭 구조로 배치되어 있다. 각각 첨자에 L과 R이 붙어 있는데, L이 왼팔을 나타내고, R이 오른팔을 나타내는 것이다. 수평 베이스(7)에는 각각 제3의 암체(3AR, 3AL)가 배치되고, 제3의 암체(3AR, 3AL)의 타단은 수직면 내에 선회축을 가지는 제3의 선회축(3CR, 3CL)을 구비하고, 제3의 선회축(3CR, 3CL)에 의해 제3의 암체(3AR, 3AL)와 제4의 암체(4AR, 4AL)가 벨트 구동으로 선회된다. 제4의 암체(4AR, 4AL)의 타단에는 로봇 핸드(9)를 구비한 「コ」자 칼럼(8R, 8L)과 연결되어 있다.

「コ」자 칼럼(8R, 8L)에는, 도 2에 나타나듯이 유리 기판(W)이 통과하는 부분에 대향하도록, 예를 들면 투과형 광 센서의 거리 검출 센서(10R, 10L)가 배치되어 있다. 예를 들면, 광의 차광량으로부터 유리 기판(W)의 위치로서 환산하는 것이 다. 또, 로봇 핸드(9)는 경량화와 고강성을 얻기 위해서 CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱)로 형성되지만, 유리 기판(W)이 대형화해 오면 그 중량은 수십kg으로도 되기 때문에 칼럼(8R, 8L)도 높은 강성을 구비하도록 두께나 재질을 최적화하여 형성되고 있다.

다음에 동작에 대해서 설명한다. 액정 반송 로봇(1)은 소정의 높이에 있는 도시하지 않은 카세트(cassette)의 유리 기판(W)을, 제1의 선회축(1C)을 제어함으로써, 로봇 핸드(9)와 유리 기판(W)의 높이를 맞추도록 이동시키고, 제3의 선회축(3C)을 제어함으로써, 암체(3A, 4A)를 진퇴시켜 로봇 핸드(robot hand)(9) 상에 유리 기판(W)을 올려놓고, 유리 기판(W)의 작업 영역으로 이동시킨다.

다음에, 유리 기판의 로봇 핸드 상에서의 위치 보정 방법에 대하여 그 스텝(step)에 대해서 도 3을 이용하여 설명한다.

(1) 로봇 핸드 상에 유리 기판을 올려놓는다.

(2) 도시하지 않은 로봇 핸드에 구비된 2개의 센서의 상대 각도로부터 각도 어긋남을 검출한다. 예를 들면 특허문헌 1에서 개시되어 있는 각도 어긋남 검출 방법에 의해 검출해도 좋다.

(3) 스텝 2에서 검출된 각도 어긋남은 제3의 선회축의 회전 각도로 변환되어 각도 보정된다.

(4) 로봇 핸드에 올려놓은 유리 기판을 끌어들인 경우에, 「コ」자 칼럼에 탑재한 거리 검출 센서로 가로 어긋남을 검출한다.

(5) 가로 어긋남이 생겨 있으면, 주행대차의 이동량으로 가로 어긋남량을 변 환하여 위치 보정한다.

(6) 각도 및 위치 보정한 자세를 유지한 채 작업 영역으로 이동한다.

도 1은 본 발명의 액정 반송 로봇(robot)을 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 핸드(hand)의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 위치 보정 방법을 나타내는 플로우차트(flowchart)이다.

도 4는 종래의 액정 반송 로봇을 나타내는 정면도이다.

도 5는 종래의 액정 반송 로봇의 센서(sensor)부를 나타내는 도이다.

<부호의 설명>

1　액정 반송 로봇(robot)

1C　제1의 선회축

2C　제2의 선회축

3C　제3의 선회축

4C　제4의 선회축

1A　제1의 암(arm)체　

2A　제2의 암체

3A　제3의 암체

4A　제4의 암체

7　수평 베이스(base)

8　「コ」자 칼럼(column)

9　로봇 핸드(robot hand)

10　거리 검출 센서(sensor)

11　고정 베이스

12　주행대차(走行臺車)

Claims

링크 기구로 이루어지는 승강 기구와, 링크 기구로 이루어지는 수평 다관절 기구와, 상기 수평 다관절 기구에 직사각형 형상의 기판을 올려놓는 핸드부와, 상기 승강 기구에 구비된 주행대차로 이루어지는 액정 반송 로봇에 있어서,

상기 핸드부와 상기 수평 다관절 기구의 사이에 칼럼이 구비되고, 상기 칼럼에 상기 기판의 위치를 검출하는 센서가 구비된 것을 특징으로 하는 액정 반송 로봇.
제1항에 있어서,　

상기 센서는 상기 직사각형 형상의 기판의 한 변이 통과하도록 상기 칼럼에 배치된 것을 특징으로 하는 액정 반송 로봇.
제1항에 있어서,　

상기 수평 다관절 기구가 상기 기판의 반송 방향에 대해서 대칭 구조로 되도록 구성되고, 상기 칼럼에 구비된 상기 센서도 상기 대칭 구조로 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 액정 반송 로봇.
제1항에 있어서,　　

상기 센서는 투과형의 광 센서로 이루어지고, 상기 칼럼이 「コ」자 형상으 로 형성되고, 상기 칼럼의 상하면에 상기 센서 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 반송 로봇.
제4항에 있어서,　　

상기 광 센서는 직사각형 형상의 기판의 한 변이 통과할 때의 상기 기판에 의한 차광량을 상기 기판의 가로 어긋남량으로서 검출하는 것을 특징으로 하는 액정 반송 로봇.
직사각형 형상의 기판을 올려놓는 핸드부가 적어도 하나의 선회축을 구비한 링크 기구로 이루어지는 승강 기구와, 적어도 2개의 선회축으로 이루어지는 링크 기구로 이루어지는 수평 다관절 기구와, 상기 승강 기구에 구비된 주행대차로부터 조작되는 액정 반송 로봇의 제어 방법에 있어서,

상기 핸드부와 상기 수평 다관절 기구의 사이에 칼럼이 구비되고, 상기 칼럼에 상기 기판의 위치를 검출하는 센서 신호를 기초로 상기 기판의 위치를 보정하여 조작하는 것을 특징으로 하는 액정 반송 로봇의 제어 방법.
제6항에 있어서,　　

상기 센서 신호를 기초로 상기 기판의 회전 어긋남을 검출한 경우, 상기 회전 어긋남을 상기 칼럼에 구비된 선회축의 회전 각도로 변환하여 상기 회전 어긋남을 보정하는 것을 특징으로 하는 액정 반송 로봇의 제어 방법.
제6항에 있어서,　　

상기 센서 신호를 기초로 상기 기판의 가로 어긋남을 검출한 경우, 상기 가로 어긋남은 상기 주행대차의 이동량으로 변환하여 보정되는 것을 특징으로 하는 액정 반송 로봇의 제어 방법.
제6항에 있어서,　　

상기 센서 신호를 기초로 상기 기판의 회전 어긋남 및 가로 어긋남을 검출한 경우, 상기 회전 어긋남을 보정하는 스텝의 후에 상기 가로 어긋남을 보정하는 스텝을 실행하는 것을 특징으로 하는 액정 반송 로봇의 제어 방법.
제6항에 있어서,　　

상기 센서 신호가 거리 검출 센서의 신호로서, 상기 거리 검출 센서의 신호를 기초로 회전 어긋남을 보정하는 스텝의 후에 가로 어긋남을 보정하는 스텝을 실행하는 것을 특징으로 하는 액정 반송 로봇의 제어 방법.