CN102448682A - 机器人示教装置及机器人示教方法 - Google Patents

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Abstract

一种机器人的示教方法，所述机器人用机械手支撑运送物，并在两处以上的交接地点之间进行运送，所述示教方法具备：夹具配置工序，将定位夹具配置在所述交接地点，并使所述定位夹具与配置在所述交接地点时的所述运送物同一中心轴；以及示教工序，在各所述交接地点，使所述机械手运动至所述机械手的抵接部与所述定位夹具相抵接的位置，并对控制器示教所述机械手的位置。

Description

机器人示教装置及机器人示教方法
技术领域
本发明涉及一种对运送用机器人示教动作的机器人示教方法及机器人示教装置，详细而言涉及一种在短时间内准确地进行机器人的示教的技术。
本申请基于2009年06月30日在日本提出申请的特愿2009-155723号要求优先权，并且在此援引其内容。
背景技术
用于基板运送的运送用机器人等工业用机器人通过规定的动作程序来驱动。在该动作程序的生成时，被称为示教人的技术人员实际使机器人的可动部例如机械臂、机械手等按照所希望的动作运动(示教)。例如，对于在多室型真空装置中运送基板的机器人，示教机械手至停止位置的行程、机械手在停止位置的角度及高度。
然后，通过将机器人的可动部的行程或角度数值化并输出的编码器，检测机械手至停止位置的行程、机械手在停止位置的角度及高度，并将其结果记录于控制器中。然后，基于所记录的数据生成机器人的动作程序。在机器人动作时，基于所生成的动作程序使可动部运动。
以往，在示教使例如晶圆等圆盘状的基板在多个交接地点之间移动的运送用机器人时，在用于支撑基板的机械手上载置模拟基板，并且利用机械手上所形成的开口等，用销等在各交接地点上固定圆盘状的夹具。
然后，在该夹具中央设置孔等标志，并通过对标志照射激光等方法检测标志，以示教机械手在各交接地点的停止位置，例如交接位置(例如专利文献1)。
专利文献1：特开2009-004264号公报
然而，用激光调整示教所使用的夹具的设置位置的方法需要激光光源和用于检测激光的部件(装置)，具有示教所需设备的成本增加的问题。此外，需要调整激光的投光位置，还具有在实际进行示教之前的安装花费时间的问题。
进一步，由于是基于设置在机械手上的标志，例如孔或突起的位置来确定基板的中心轴，因此具有示教所使用的夹具的设置位置的定位精度下降的问题。例如，在难以设置表示载置于机械手上的基板位置的中心的孔或突起等的定位标志时，需要对机械手形成多个标志，并以这多个标志为基准设置具有中心标志的夹具。因此，具有示教所使用的夹具的设置位置的定位精度下降的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种机器人示教方法及机器人示教装置，该方法及装置用简单的结构，在短时间内以高精度示教用于运送大致圆盘状运送物的运送用机器人。
为了解决上述问题，提供如下的机器人的示教方法及机器人的示教装置。
本发明的一实施方式所涉及的机器人的示教方法，所述机器人用机械手支撑运送物，并在两处以上的交接地点之间进行运送，所述示教方法具备：夹具配置工序，将定位夹具配置在所述交接地点，并使所述定位夹具与载置于所述交接地点时的所述运送物同一中心轴；以及示教工序，在各所述交接地点，使所述机械手运动至所述机械手的抵接部与所述定位夹具相抵接的位置，并对控制器示教所述机械手的位置。
(2)所述抵接部可利用在所述定位夹具的中心轴与当被所述机械手支撑时的所述运送物的中心轴重叠的位置上与所述定位夹具的周面相抵接的表面。
(3)将所述定位夹具配置在所述交接地点时，可利用将所述定位夹具引导至所述定位夹具的中心轴与所述运送物的中心轴重叠的位置的标志。
(4)可将所述交接地点设为在多个机器人之间授受所述运送物的地点。
(5)所述机器人可由伺服电动机驱动。
(6)所述机器人可通过同心双轴电动机进行伸缩运动及旋转运动。
(7)本发明的一实施方式所涉及的机器人的示教装置具备：机器人，由具有抵接面的机械手支撑运送物，并在两处以上的交接地点之间运送所述运送物；编码器，与所述机器人连接，以获得有关所述机器人的信息；控制器，基于由所述编码器获得的信息，计算所述机械手的位置，以生成机器人的示教数据；以及定位夹具，以当抵接于所述机械手的所述抵接面时，与载置于所述交接地点时的所述运送物同一中心轴的方式配置在所述转移地点。
(8)所述机器人可为真空运送机器人。
(9)所述定位夹具的周面的至少一部分可具有曲面形状，所述机械手的所述抵接面可至少在三处与所述定位夹具的周面相抵接。
(10)所述机械手的所述抵接面可为与所述定位夹具中相抵接的周面具有相同曲率的曲面。
(11)可在所述定位夹具的一面上形成突部，在所述交接地点的一面上形成与所述突部结合的凹部。
(12)可在所述定位夹具的一个面上形成突出的周壁面，在所述定位夹具的另一个面上形成具有与所述机械手的所述抵接面相抵接的周面的突出部，在将所述定位夹具配置在所述交接地点的状态下，所述交接地点收纳于由所述周壁面形成的凹部内。
根据本发明的一实施方式所涉及的机器人示教方法及机器人示教装置，能够生成可准确无误地运送运送物的机器人的驱动程序。
另外，在进行上述示教时，即使不采用如以往那样使用激光配置在表示机械手的停止位置的标志交接位置等花费工夫和时间的方法，仅通过将定位夹具配置在交接地点上，能够容易地将定位夹具设置在交接地点的中心。
附图说明
图1是表示运送用机器人的第一结构例的俯视图。
图2A是表示运送用机器人的动作的侧视图。
图2B是表示运送用机器人的动作的俯视图。
图2C是表示运送用机器人的动作的俯视图。
图3是表示构成机器人的机械手的放大俯视图。
图4是表示将定位夹具配置在交接地点的状态的剖视图。
图5A是表示本发明的第一实施方式所涉及的机器人示教方法的示意图。
图5B是沿图5A的中心线的剖视图。
图5C是表示同一个实施方式所涉及的机器人示教方法的说明图。
图5D是表示同一个实施方式所涉及的机器人示教方法的说明图。
图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的机器人示教方法的结构例的俯视图。
图7是表示本发明的第三实施方式所涉及的机器人示教方法的结构例的俯视图。
图8A是表示本发明的第四实施方式所涉及的机器人示教方法的结构例的俯视图。
图8B是图8A的剖视图。
图9A是表示本发明的第五实施方式所涉及的机器人示教方法的结构例的俯视图。
图9B是图9A的剖视图。
图10是表示本发明的第六实施方式所涉及的机器人示教方法的结构例的剖视图。
图11是表示能够适用本发明的机器人示教方法的机器人的第二结构例的俯视图。
图12是表示能够适用本发明的机器人示教方法的机器人的第三结构例的俯视图。
具体实施方式
下面，基于附图说明本发明的实施方式所涉及的运送用机器人示教方法及机器人示教装置。另外，这些实施方式是为了更好地理解发明宗旨而举例说明的内容，若没有特别的指定，并非用来限制本发明。此外，在以下说明中采用的附图中，为了便于理解本发明的特征，为了方便有时放大显示了作为主要部分的部分，各结构要素的尺寸比例等并不一定与实际相同。
图1是具备进行示教的运送用机器人的真空装置的第一结构例的俯视图。
多室型的真空装置10具有运送室11，在该运送室11的内部配置有运送用机器人20。该运送用机器人20例如运送在真空装置10内进行处理的大致圆盘状的基板15。
在运送室11的周围连接有送入室12、送出室13以及多个处理室14a、14b、14C、14D。通过运送用机器人20，能够使作为运送物的基板15在各室11～13、14a～14d之间移动。
图2A是运送用机器人20的侧视图。图2B及图2C是从运送室11的天花板侧俯瞰的俯视图。运送用机器人20具有旋转轴30、第一主动臂21a、第二主动臂21b、第一从动臂22a、第二从动臂22b、机械手23以及上下移动装置24。
旋转轴30具备外筒30a、配置在该外筒30a的内部的内筒30b。外筒30a和内筒30b连接于同心双轴电动机25，并能够以同一旋转轴线P为中心独立地进行旋转。另外，如图2C所示，在该同心双轴电动机25上连接有将在后面叙述的编码器26。编码器26在示教机器人时，检测主动臂21a、21b和从动臂22a、22b的动作，例如这些臂的行程和角度。
上下移动装置24使主动臂21a、21b、从动臂22a、22b、机械手23等可动部沿高度方向h(图2A)上下移动。
在第一主动臂21a和第二主动臂21b中的一个固定于外筒30a上，另一个固定于内筒30b上。在本实施方式中，第一主动臂21a固定于外筒30a上，第二主动臂21b固定于内筒30b上。第一从动臂22a和第二从动臂22b分别能够转动地安装于第一主动臂21a和第二主动臂21b的前端部分。在本实施方式中，第一从动臂22a能够转动地安装于第一主动臂21a的前端部分，第二从动臂22b能够转动地安装于第二主动臂21b的前端部分。
旋转轴30铅直配置，以使旋转轴线P铅直，第一主动臂21a和第二主动臂21b、第一从动臂22a和第二从动臂22b水平配置。因此，第一主动臂21a和第二主动臂21b、第一从动臂22a和第二从动臂22b能够在水平面内移动。
第一转动轴线Qa和第二转动轴线Qb分别是第一从动臂22a和第二从动臂22b相对于第一主动臂21a和第二主动臂21b的转动中心。第一转动轴线Qa与旋转轴线P之间的距离和第二转动轴线Qb与旋转轴线P之间的距离相等。
通过如上结构，用于支撑基板15的机械手23能够以旋转轴线P为中心进行旋转，并且能够沿图2B所示的方向k(机械手的水平移动方向)水平移动。即，如图2B及图2C中的方向k所示，机械手23能够向远离旋转轴线P的方向水平移动，或者向接近旋转轴线P的方向水平移动。此外，机械手23通过上下移动装置24，能够沿与水平方向正交的高度方向h上下移动。即，机械手23能够在规定的范围内，沿XYZ三维方向自由移动。由此，能够使运送物即基板15在各室11～13、14a～14之间(参照图1)自由移动。
图3是表示用于支撑基板15的第一例的机械手23的放大俯视图。
在机械手23上形成有用于载置基板15的叉子27和以与基板15的周面相同的曲率形成且在支撑基板15时与基板15的周缘相抵接的支撑端28。在本实施方式中，该支撑端28的形状可与所支撑的基板15的形状对应形成。而且，在叉子27的中央附近形成有抵接部29。该抵接部29可以构成与例如在后述的机器人示教时使用的大致圆柱形的定位夹具41的周面相同的曲率的表面。在本实施方式中，该抵接部29的形状可与定位夹具41的周面形状对应形成。
图4是表示将定位夹具41配置在交接地点的状态的侧面剖视图，表示在机器人示教时使用的定位夹具41的一例。在进行示教时使用的定位夹具41例如设置在授受运送物即基板15的多个交接地点(下称台架)上。定位夹具41由例如呈圆柱形的部件构成，且在一面(底面)的中心T形成有定位突起(标志)42。
而且，在机器人示教时预先将定位夹具41设置在台架51时，以对于形成在台架51的中心即载置基板的区域的中心S的凹部(标志)52***定位突起(标志)42的方式设置定位夹具41。由此，能够以使定位夹具41的中心T与台架51的中心S相一致的方式，容易地将定位夹具41设置在台架51上。
接下来，说明使用如上所述结构的运送用机器人的机器人示教方法。
在使用运送用机器人时，需要将机械手23准确地引导至基板15在真空装置10的各室11～13、14a～14D中的交接位置(载置位置)。例如，基板15在交接位置的设置容许误差为±1mm以下，优选为±0.2mm以下。
对于这样的设置容许误差，在通过机械手23经由中间室交接基板15时，若机械手23和基板15在未预期的地方接触，并产生尘埃是不期望的。例如，若产生±1.5mm以上的偏移，基板15的侧面有可能与机械手23的周缘部接触。另一方面，当机械手23的停止位置精度为±0.15mm时，设置容许误差优选为±0.2mm以下。
另一方面，在中间室以外载置基板15时，若基板15，例如对于300mm的圆盘状基板，静电吸盘的直径为294mm的情况下，若该圆盘状的基板偏移3mm以上，则由于台架51的静电吸盘表面被暴露，甚至静电吸盘上也被进行成膜或蚀刻等处理。当不容许膜在基板15的侧面或背面蔓延形成时，要求设置容许误差例如抑制在±0.5mm以下的范围内。
为此，在运送用机器人的运转之前，首先最先由被称作示教人的操作者以所希望的动作实际使机械手23运动，并通过由编码器26检测该运动，以生成动作程序(机器人示教)。即，在该编码器26所获得的信息的基础上，例如通过控制器算出机械手的位置，以生成机器人的示教数据。
图5A、图5C、图5D是阶段性地图示第一实施方式所涉及的机器人示教方法的示意图。
如图5A所示，在进行运送用机器人的示教时，首先在通过运送用机器人进行基板的授受的所有台架(交接地点)51、51...上设置大致圆柱形的定位夹具41(夹具配置工序)。
在设置定位夹具41时，如图5B所示，以对于形成在台架51的中心即载置基板的区域中心S的凹部52***定位突起(标志)42的方式设置定位夹具41。由此，能够以使定位夹具41的中心T和台架51的中心S相一致的方式容易地将定位夹具41设置在台架51上。
接下来，在将编码器26(参照图2C)设为记录状态后，使机械手23实际朝向台架51运动(参照图5C)。
然后，以由机械手23的叉子27夹住配置在台架51上的定位夹具41的方式***机械手23。然后，使机械手移动直至定位夹具41的周面41a与机械手23的抵接部29抵接的位置，并将在该抵接状态下的位置记录为机械手23在该台架51上的停止位置(交接位置)(示教工序)。
此时，定位夹具41的中心轴T配置为与在台架51上载置基板15时的基板1同一中心轴。而后，使机械手23运动至抵接部29和定位夹具41的周面41a相抵接的位置，并记录作为机械手23在该台架51上的停止位置，从而能够将基板15准确无误地运送至台架51的中心。其中，所述抵接部29由与在机械手23支撑基板15时的基板15的中心轴W同轴的弯曲面构成。
即，定位夹具的中心轴配置为与将运送物载置在交接地点上时的运送物同一中心轴。而且，通过使机械手运动至抵接部和定位夹具的周面相抵接的位置，并记录为机械手的交接位置，从而能够生成能够将运送物准确无误地运送至交接地点中心的机器人的驱动程序。其中，抵接部由与在机械手支撑运送物时的中心轴同轴的表面构成。
另外，在进行这种示教时，即使不采用如以往那样使用激光表示将表示机械手23的停止位置的标志配置在交接位置上等花费时间和工夫的方法，仅通过使形成于定位夹具41上的定位突起42配合在形成于台架51的中心的凹部52中，也能够容易地将定位夹具41设置在台架51的中心。
然后，同样地向多个台架(交接地点)51、51...，以所希望的动作使机械手23运动，并将在各个台架51上机械手23的抵接部29和定位夹具41的周面41a相抵接的位置记录作为机械手23的停止位置，从而能够容易地在短时间内进行运送用机器人20的示教。
而且，与定位夹具41抵接的抵接部29的抵接面无需必须为与定位夹具41的周面41a相同曲率的弯曲面。例如，如图6所示，可以相对于设置在台架(交接地点)上的大致圆柱形的定位夹具41的周面41a，以至少三点F1～F3抵接的方式形成机械手71的抵接部72。
此外，定位夹具41无需必须为圆柱形。例如，如图7所示，也可以将定位夹具75的形状形成为两侧面为平坦面75a，且在***于机械手76的方向上的前后面为曲面75b。由此，在将定位夹具75***于机械手76时的偏移变少，并且在示教时向定位夹具75的***也变得容易。
定位夹具在台架上的设置方法并不限定于上述的突起和凹部的配合。例如，如图8A至图8B所示，作为定位夹具81的形状，也可以由抵接(配合)于构成机器人的机械手83的上部体81a和与台架82配合的下部体81b构成。
这种结构在示教时将定位夹具81配置在台架82上的时候，仅通过使台架82被下部体81b覆盖，便能够将定位夹具81准确地配置在台架82的中心。此外，由于无需在台架82上设置孔(开口)等，因此即使对于以往的台架等，难以重新形成开口的运送用机器人，也能够适用本发明的机器人示教方法。
此外，例如如图9A及图9B所示，也可以将定位夹具101的形状形成为具有切除圆形的一部分的平坦面101a，且该平坦面101a之间的宽度小于机械手103的宽度。由此，能够减少将定位夹具101***于机械手103时的摩擦，且能够防止由于夹具的磨损所引起的定位精度的下降。
此外，如图10所示，也可以是在台架85的周围设置有用于引导定位夹具86的标志87，并对于台架85配置定位夹具86，使得定位夹具86与该标志87配合的结构。
在设置定位夹具时，为了从多个不同的角度使机械手抵接并进行示教，优选使用例如螺丝等固定装置固定定位夹具。由此，能够防止由于定位夹具与设置位置的松动，根据按压机械手时的按压方向，所记录的位置发生偏移的现象。
进一步，还优选将定位夹具形成为其具有在机械手抵靠于定位夹具时，定位夹具的顶部和机械手的上表面之间的位置相一致的高度。由此，即使在交接位置的高度上没有富余的情况下，也能够适用本发明。
能够适用本发明的实施方式所的机器人示教方法的机器人并不限定于图1所示结构的机器人。例如，如图11所示，还能够适用于具有以一个可动轴91为中心对称配置的两个机械手92a、92b的运送用机器人90的示教。
此外，例如，如图12所示，还能够适用于具有在两个真空装置95、96与设置在其间的交接室97各自之间运送运送物(基板)的两个机械手98a、98b的运送用机器人99的示教。
虽然在以上说明中，将大致圆盘状的基板作为运送物来进行说明，但并不仅仅限定于此，也能够运送四边形的基板。
产业上的可应用性
根据本发明的实施方式的机器人示教方法，能够准确无误地运送运送物。
符号说明
10运送用机器人(机器人)
15基板(运送物)
23机械手
29抵接部
41定位夹具
51台架(交接地点)

Claims (12)

1.一种机器人的示教方法，所述机器人用机械手支撑运送物，并在两处以上的交接地点之间进行运送，所述示教方法具备：
夹具配置工序，将定位夹具配置在所述交接地点，使所述定位夹具与载置于所述交接地点时的所述运送物同一中心轴；以及
示教工序，在各所述交接地点，使所述机械手运动至所述机械手的抵接部与所述定位夹具相抵接的位置，并对控制器示教所述机械手的位置。
2.根据权利要求1所述的机器人的示教方法，其特征在于，所述抵接部利用在所述定位夹具的中心轴与当被所述机械手支撑时的所述运送物的中心轴重叠的位置上与所述定位夹具的周面相抵接的表面。
3.根据权利要求1或2所述的机器人的示教方法，其特征在于，将所述定位夹具配置在所述交接地点时，利用将所述定位夹具引导至所述定位夹具的中心轴与所述运送物的中心轴重叠的位置的标志。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的机器人的示教方法，其特征在于，将所述交接地点设为在多个机器人之间授受所述运送物的地点。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的机器人的示教方法，其特征在于，所述机器人由伺服电动机驱动。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的机器人的示教方法，其特征在于，所述机器人通过同心双轴电动机进行伸缩运动及旋转运动。
7.一种机器人的示教装置，其特征在于，具备：
机器人，由具有抵接面的机械手支撑运送物，并在两处以上的交接地点之间运送所述运送物；
编码器，与所述机器人连接，以获得有关所述机器人的信息；
控制器，基于由所述编码器获得的信息，计算所述机械手的位置，以生成机器人的示教数据；以及
定位夹具，以当抵接于所述机械手的所述抵接面时，与载置于所述交接地点时的所述运送物同一中心轴的方式配置在所述转移地点。
8.根据权利要求7所述的机器人的示教装置，其特征在于，所述机器人是真空运送机器人。
9.根据权利要求7或8所述的机器人的示教装置，其特征在于，
所述定位夹具的周面的至少一部分具有曲面形状，
所述机械手的所述抵接面在至少三处与所述定位夹具的周面相抵接。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的机器人的示教装置，其特征在于，所述机械手的所述抵接面为与所述定位夹具中相抵接的周面具有相同曲率的曲面。
11.根据权利要求7至11中的任一项所述的机器人的示教装置，其特征在于，
在所述定位夹具的一面上形成有突部，
在所述交接地点的一面上形成有与所述突部结合的凹部。
12.根据权利要求7至11中的任一项所述的机器人的示教装置，其特征在于，
在所述定位夹具的一个面上形成有突出的周壁面，
在所述定位夹具的另一个面上形成有具有与所述机械手的所述抵接面相抵接的周面的突出部，
在将所述定位夹具配置在所述交接地点的状态下，所述交接地点收纳于由所述周壁面形成的凹部内。
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