JP2006123157A - ロボットを教示するロボット教示用プログラム、及びこれに使用するカセット、位置測定器具並びにこれらを利用したロボット作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロボットの教示作業の負担を軽減するために、基準カセットを用いての教示によって得られた教示データを基準にして、展開カセットを用いての教示を省略して、自動的に展開カセットにおける教示データを生成する。
【解決手段】 カセットに識別マーク１〜４を設けて、かかる識別マークを位置測定器具５００で操作することでカセットの位置情報を得る。この位置情報によって基準カセットと展開カセットとの物理的位置関係を求め、基準カセットを用いて予め教示された基準教示データから、展開カセットにおける展開教示データを自動生成する。また、カセットに設けられた識別マーク１〜４等によってカセットの形状を認識してカセットの歪みを検出し、展開教示データに補正をかける。
【選択図】 図８

Description

本発明は、板状のワークを多段に積層して収納するカセットや同様に積層収納して乾燥処理する炉等の装置の間でそのワークを移載搬送するためのロボットに教示する作業を行うに際して使用されるロボット教示用プログラム及びその教示に基づくロボットの作動方法に関し、特に、１のカセット（基準カセット）を用いての教示によって、他のカセット（展開カセット）を用いての教示を省略することが可能なロボット教示用プログラム及びそのロボットの作動方法である。

また、このロボット教示用プログラムを実行させて、省略した展開カセットにおける教示データを生成するために必要な作業を実現するカセット及び位置測定器具に関する。

従来から、半導体ウエハやガラス基板等のワークをカセット間で搬送するロボットがある。このロボットは、搬送のために必要な所定動作が予め教示されており、この教示データに従って画一的な動作を行う。

具体的には、ある地点に設置されているカセットに収容されたワークをロボットアームで取るための取出準備位置、ロボットアームで取った取出開始位置、取ったワークを他の地点に設置されているカセットに収容するための収容準備位置、収容してアームを引き戻すための引戻開始位置、その他の動作経路といった詳細な位置情報、その他速度情報や作業情報といった教示データを記憶させ、この教示データに従って所望の動作をさせること
ができる。

そして、この教示データは、ロボット固有の絶対座標（ロボット座標）に基づいて構成されており、１つ１つの絶対位置を作業者が確認して入力し、全てのポイントを入力し終えることで、１台のロボットにおける教示作業が完了することになる。また、別のカセット（別の位置）において同じロボットを使用する場合にも、同様の作業を教示するには、別のカセットを用いて改めて１つ１つの絶対位置を入力する必要がある。

そのため、このような教示作業の負担を軽減するものとして、特許文献１〜３に記載された発明がある。

特許文献１に記載された発明は、カセットの溝の各々に識別用マークを設けて、かかる識別用マークを検出しながらアームの位置を合わせて作業をするものである。この発明によれば、識別用マークとカセットとが１：１で対応付けられており、識別用マークを逐一検出することで、教示作業を行わずにロボットを動作させることを可能にしたものである。

また、特許文献２及び３に記載された発明は、カセットとの位置関係が一定となるように検出マークを各保管部に設け、検出マークに対するハンドの基準位置を求めておき、他の保管部における検出マークに対するハンドの補正位置を求め、基準位置と補正位置とが一致したときのハンドの座標を位置決め座標と決定するものである。この発明によれば、基準位置及び補正位置を用いて各保管部におけるハンドの位置決め座標を教示して、教示作業の負担の軽減を図ることができるものである。

特開平５−１１４６４１号公報（図１） 特開平８−７１９７３号公報（段落［００３０］） 特開２００１−１５８５０７号公報（段落［００１１］）

しかしながら、特許文献１に記載された発明は、各々の識別用マークを検出しながらアームの位置合わせを行うものであるため、ロボットによるワークのローディング／アンローディングを高速に行うことに支障を生じている。

また、特許文献２及び３に記載された発明は、位置決め座標の決定にあたり、実際にロボットを移動させる作業を行って、検出マークを画像認識していることから、大掛かりな機器が必要となったり、正確な画像認識に要する時間がかかることになる。

また、特許文献１〜３に記載された発明のいずれも、１つの収容部（保管部）に対しての識別用マーク（検出マーク）が設けられているのみで、複数の収容部（保管部）に対する点が考慮されていない。

さらに、近年の液晶やプラズマディスプレーの大型化によるガラス基板の大型化に伴ってロボットも大型化しており、ロボットの教示作業に様々な問題点を抱えている。

第１に、教示作業を最低３人で行わざるを得ないことから、人件費の高騰や作業効率の悪化といった問題点がある。すなわち、ワークである基板自体が大型化して、ワークとカセットとの位置関係を目視確認するために、左側を担当する作業者及び右側を担当する作業者の２人が必要となり、加えて、ロボットを操作する作業者も必要であるから、最低３人の要員が必要となる。特に、第６世代のガラス基板（１．５ｍｘ１．８ｍ程度）や第７世代のガラス基板（１．９ｍｘ２．２ｍ程度）といったように、ワークである基板が大型化するに伴い、目視確認をするための要員が増加していくことになる。

第２に、カセットの大型化及びロボットの上下ストロークの増加によって、高所での教示作業も必要で、危険であるといった問題点がある。すなわち、高所（例えば、４ｍの位置）において、ワークとカセットとの位置関係を目視確認することも必要となるので、教示作業が危険なものとなっている。また、高所での作業における危険性に加えて、教示中のロボットの動作不良や誤動作による予期しない危険性も予測される。

さらには、第１の問題点と関係して、高所での目視確認をする要員も必要となると、さらに目視確認をするための要員が増加していくことになる。

このように、カセットの大型化等による教示作業の負担増加が発端で教示作業の効率化が種々検討されているが、最大の問題点は、各カセット間の構造のバラツキである。すなわち、カセットが大型化し、収納される基板の数も増加していることから、基板を一枚ずつ収納する棚状の各保管部を高い寸法精度で設置することが困難であるとともに、各保管部のバラツキが許容される誤差も、保管部数の増加という収容効率の点からは少なくせざるを得ないが、個々のカセットのバラツキを考慮した教示作業を自動化するには至っていなかった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボットの教示作業の負担を軽減するために、ある１のカセットを用いての教示によって得られた教示データを基準にして、他のカセットを用いての教示を省略して、自動的に他のカセットにおける教示データを生成するロボット教示用プログラムとともに当該プログラムによる教示に基づくロボットの作動方法を提供することにある。

また、本発明は、ロボット教示用プログラムを用いて他のカセットにおける教示データを生成する際に、ある１のカセットと他のカセットとの物理的状況の差異を認識することのできるカセット及びその認識に使用する位置測定器具を提供することにある。

以上のような課題を解決するために、本発明は、基準カセットと展開カセットとの物理的位置関係を認識するために設けられた識別マークからロボットが認識する位置座標として得られる基準カセット位置データ及び展開カセット位置データに基づいて、基準カセットを用いて教示された基準カセット用教示データから展開カセットにおける展開カセット用教示データを自動生成することを特徴とする。

より具体的には、本発明は、以下のものを提供する。

（１） ワークを搬送するロボットと電気的に接続される情報処理端末で実行され、基準カセットを用いて教示されたロボットの所定動作を、展開カセットにて実現可能なロボット教示用プログラムであって、前記基準カセットを用いて教示されたロボットの所定動作に必要な基準教示データと、前記基準カセットに設けられた識別マークを走査して得られる基準カセットの基準位置データとが前記情報処理端末の初期教示記憶部に記憶されており、前記情報処理端末に、ロボットのハンドに設けられた検知センサを用いて、前記展開カセットに設けられた識別マークを走査する識別マーク走査工程と、前記識別マーク走査工程による走査に基づいて得られる展開カセットの展開位置データを測定する展開位置測定工程と、前記基準位置データと前記展開位置データとの相対的位置関係に基づいて、前記基準教示データから、前記展開カセットを用いて所定動作を実現するのに必要な展開教示データを自動生成する教示データ生成工程と、を実行させることを特徴とするロボット教示用プログラム。

本発明によれば、ロボットがワークを搬送する等のロボットの所定動作を教示するロボット教示用プログラムであって、１のカセットを基準カセット、他のカセットを展開カセットとした場合に、基準カセットを用いて教示された基準教示データに基づいて、自動的に展開カセットにおける展開教示データを生成することのできるロボット教示用プログラムを提供することとなるから、展開カセットを用いての教示作業を省略することができ、教示作業の負担の軽減を図ることができる。

すなわち、従来は、例えば同一形状のカセットが４つ存在した場合は、４つ全てに対してロボットの教示作業を強いられていたが、本発明によれば、４つのうち１つを基準カセットとして、この基準カセットのみを用いた教示作業を行って基準教示データを収集し、この基準教示データを活用して自動的に展開カセットにおける展開教示データを生成することができる。また、従来は１つ１つのカセットについて、逐一位置データをロボットに与えて教示していた作業を、本発明によれば、自動的に生成された展開教示データを目安として、個々のカセットの構造特性（物理的状況の差異）に応じた微調整を施せば適確な教示データを得ることができることから、逐一ロボットを教示操作しなくてもいいといった観点からも負担の軽減を図ることができる。換言すれば、本発明は、基準カセットを用いてロボットを教示するだけで、展開カセット（他のカセット）は教示をする必要がなくなるものである。

また、基準カセットを教示作業のし易い位置に設置されているものとし、高所に設置されているカセットを展開カセットとして選択することで、教示作業のし易い位置のみで教示を行えば、高所にある展開カセットの教示を省略することができることから、高所作業もなくなり安全面においても優れたものを提供することができる。

ここで、基準カセットと展開カセットとは物理的に異なる位置に設置されていることから、基準教示データから展開教示データを自動生成するためには、基準カセットと展開カセットとの位置関係に関する情報が必要となる。このため、基準カセット及び展開カセット各々の所定位置に略同一の識別マークを設けておき、この識別マークを走査して得られる各々のカセットの位置データ（基準位置データ，展開位置データ）に基づいて、展開教示データを生成している。すなわち、基準カセットと展開カセットとは、略同一の外形構造を有し、略同一の位置に略同一の識別マークが設けられていることで、位置データ（基準位置データ，展開位置データ）に基づいて、展開教示データを生成することが容易となる。なお、基準カセットと展開カセットとがこのような構造・構成を有しなくても、例えば、相対的な大きさが異なるものであっても、基準位置データによって基準カセットの構造・構成を、展開位置データによって展開カセットの構造・構成を知ることができれば、その情報に基づいて展開教示データを自動生成することができる。更に、カセットと同じ収納構成の乾燥炉等の装置に基板が収納される場合でも、カセットとの相似位置に識別マークを設ければ、仮想カセットが構成されるので、前記同様に展開教示データを自動生成することができる。

この「識別マーク」とは、ロボットの所定のセンサによってカセットのある所定の一部分を特定することにより、カセットの位置（ロボット座標）を測定することができるようにカセットに設けたマークである。識別マークとしては、各カセットの予め定められた所定位置に配置されていればよく、種々の形態・形状が考えられる。また、識別マークは、カセットにおいてワークを出し入れする側の開放面上又はその近傍に設けられていることが好ましい。このようにすることで、ロボットが所定動作をする範囲内において識別マークの走査を容易に行うことができる。

例えば、カセットの外枠に識別マークが設ける場合は、四角形、円形、三角形等シール状のものをマークとしたり、カセットの外枠に凹凸を付けたり、その一部分のみ色を異ならせたりと、様々なマーキングが可能である。但し、区別して認識することができるように、識別マークとその近傍の外枠とでセンサビームの反射率が異なるものを採用することが必要である。さらに、カセットの所定位置に収納されたワークの一部を識別マークとすることもできる。

（２） 前記基準カセットに設けられた複数の識別マークを走査して得られる基準位置データ又は前記展開カセットに設けられた複数の識別マークを走査して得られる展開位置データに基づいて、前記基準カセット又は前記展開カセットの歪みを検出する歪み検出工程と、該歪み検出工程によって検出された歪み量に基づいて、前記基準教示データ又は前記展開教示データを補正する補正工程とを実行させることを特徴とするロボット教示用プログラム。

本発明によれば、基準カセットの歪みを基準位置データから検出して、その歪み量に基づいて、既に得られた基準教示データを補正することができ、また、展開カセットの歪みを展開位置データから検出することができることから、個々のカセットの構造上の特性を把握することが可能となる。

ここで、カセットの構造上の特性は、物理的状況の差異であって、個々のカセットに固有の寸法誤差や歪みの他、カセットが設置される床や基台の傾きや歪みに起因するカセットの傾きや歪み等が含まれる。

更に、本発明によれば、歪み検出工程によって得られた歪み量に基づいて、既に得られた展開教示データを補正することができることから、個々のカセットの構造状況に応じた教示データの作成を自動的に行うことができ、教示作業の負担の軽減を図ることができる。

（３） ロボットのハンドに取り付けられたＸＹ検知センサを用いて、前記基準カセット又は前記展開カセットに設けられた前記識別マークを走査して得られるＸＹ方向の距離・位置情報から前記基準カセット又は前記展開カセットのＸＹ方向への歪みを検出するＸＹ歪み検出工程と、ロボットのハンドに取り付けられたＺ検知センサを用いて、前記基準カセット又は前記展開カセットにおける枠体のＺ方向距離・位置を走査して得られるＺ方向距離・位置情報から前記基準カセット又は前記展開カセットのＺ方向への歪みを検出するＺ歪み検出工程とを実行させることを特徴とするロボット教示用プログラム。

本発明によれば、基準カセット又は展開カセットの歪みをＸＹ方向の距離・位置情報及びＺ方向距離・位置情報というロボット座標のズレとして、ＸＹ方向におけるＸＹ歪みと、Ｚ歪みとの２要素に分離して検知することができる。なお、ＸＹ歪みとは、ワークを出し入れする側の開放面上と平行なＸＹ方向における二次元の歪みであり、Ｚ歪みとは、ワークを出し入れする方向と平行なＺ方向における一次元の歪みである。従って、簡単なセンサの構成によって、基準カセット及び展開カセットの歪みを枠体のＸＹ方向及びＺ方向距離及び位置から検出することができることから、傾き及び歪みなどＸＹ方向及びＺ方向における個々のカセットの構造上の特性を簡易な方法で把握することが可能となる。

なお、複数の識別マークが基準カセット又は展開カセットにおける同一面内に設けられていれば、複数の識別マークの走査が容易であるとともに、簡易な方法でＸＹ歪みを検出することができる。即ち、左右に配置した１の識別マークと他の識別マークの位置を測定することで、カセットのＸＹ方向への歪みの有無とその歪み量を検出することができる。

ここで、複数の識別マークが基準カセット又は展開カセットにおける同一面内に設けられているとは、カセットにおいて、ロボットによるワークのローディング／アンローディングを可能にする枠体の開放面に設けられていることを意味する。また、開放面と平行な面であってもその同一面内に識別マークを設けることができれば、同様の効果を得ることができる。

また、枠体の上側の所定位置と下側の所定位置におけるＺ方向距離・位置（奥行き方向の長さ）を測定することによりカセットのＺ方向への歪みの有無とその歪み量を検出することができる。ここで、所定位置は、枠体の上側に配置した１の識別マークと下側に配置した他の識別マークであることが好ましい。

さらに、本発明によれば、基準カセットの歪みを枠体の外枠のＸＹ方向及びＺ方向距離・位置から検出して、その歪み量に基づいて、既に得られた基準教示データを補正することができる。また、展開カセットの歪みを枠体の外枠のＸＹ方向及びＺ方向距離・位置から検出して、その歪み量に基づいて、既に得られた展開教示データを補正することができる。これらのことから、個々のカセットの構造状況に応じた教示データの作成を自動的に行うことができ、教示作業の負担の軽減を図ることができる。

（４） ワークを搬送するロボットと電気的に接続される情報処理端末で実行され、既に教示されたロボットの所定動作を、特性の変化したロボットにて実現可能なロボット教示用プログラムであって、特性の変化前におけるロボットの所定動作に必要な第１教示データと、カセットに設けられた識別マークを走査して得られる特性の変化前におけるロボットの第１位置データと、が前記情報処理端末の初期教示記憶部に記憶されており、前記情報処理端末に、特性の変化後におけるロボットのハンドに設けられた検知センサを用いて、前記カセットに設けられた識別マークを走査する識別マーク走査工程と、前記識別マーク走査工程による走査に基づいて得られるロボットの第２位置データを測定する変化後位置測定工程と、前記第１位置データと前記第２位置データとの相対的位置関係に基づいて、前記第１教示データから、特性の変化後の所定動作を実現するのに必要なロボットの教示データを自動生成する変化後教示データ生成工程とを実行させることを特徴とするロボット教示用プログラム。

本発明によれば、ロボットのハンドやアームの部品を交換したり、メンテナンスによってロボットの位置ずれや軸ずれが起こった等のように、ロボットの特性が変化した場合でも、特性の変化前におけるロボットの教示データ（第１教示データ）から、特性の変化後におけるロボットが所定動作を実現するのに必要な教示データ（第２教示データ）を自動生成することができることから、再度の教示作業を行う必要がなく、教示作業の負担の軽減を図ることができる。

ここで、ロボットの位置ずれや軸ずれは、カセットに設けられた識別マークを走査して、特性の変化前においてロボットに認識された第１位置データ（特性変化前のカセット位置データ）と特性の変化後においてロボットに認識された第２位置データ（特性変化後のカセット位置データ）との相対的位置関係によって検出することができ、かかる検出量に基づけば、教示データの補正を容易に行うことができる。

更に、「特性の変化前におけるロボット」と「特性の変化後におけるロボット」とは、必ずしも、一部の部品を交換した同一のロボットに限らず、同一設計構成の別ロボット又は、異なる設計構成のロボットでもよい。要するに、所定のカセット郡（基準カセット及び展開カセットよりなる）に対する教示データ（第１教示データ）が得られた後は、各ロボットに固有の位置データの相対的位置関係の検出に基づいて、新たな教示データ（第２教示データ）を自動生成することができる。

（５） 外枠を有する枠体内にワークを収容可能な複数の収容部と、ロボットによるワークのローディング／アンローディングを可能にする、前記枠体の開放面とを備えたカセットにおいて、前記開放面側の外枠には、前記複数の収容部に対しての指標となる識別マークが設けられているとともに、略同一の外形構造を有し、略同一の位置に略同一の識別マークが設けられている複数のカセットであること、を特徴とするカセット。

本発明によれば、複数の収容部と、枠体の開放面と、を備えたカセットにおいて、この開放面側の外枠には、複数の収容部に対しての指標となる識別マークが設けられていることから、ロボットの絶対位置を測定したり、複数の収容部に対する相対位置を算出することに資することとなる。

さらに、略同一の構造を有する少なくとも２つのカセットにおいて、略同一の位置に略同一形状の識別マークが設けられたカセットを提供することで、教示作業の負担を軽減することが可能となる。

ここで、「複数の収容部に対しての指標となる識別マーク」とは、各々の収容部に設けられる識別マークとは異なり（特許文献１参照）、収容部数と識別マーク数とが異なっている関係であって、各収容部の位置が識別マークからの相対位置により認識されることをいう。

また、「略同一の外形構造」とは、少なくとも略同一の大きさの枠体内に収容部が同数備えられることを意味し、「略同一の位置に略同一の識別マークが設けられている」とは、略同一形状の識別マークが、略同一の大きさの枠体と略同一の位置に設けられていることを意味する。なお、「略同一」とは、ロボットの作業動作に支障のない程度の誤差を許容する意味であり、ロボットやカセットの大型化に伴って、同一性の範囲を広く許容することは可能である。

（６） ワーク搬送ロボットによりワークを出し入れし、このワークが内部に棚状に載置されるカセットの位置を測定する位置測定器具であって、前記カセットに載置されたワークを出し入れする開放面の外枠に設けられた識別マークをＸＹ方向に走査するＸＹ検知センサと、前記カセットにおける枠体の外枠のＺ方向を走査するＺ検知センサと、を備え、前記ＸＹ検知センサは、発光素子と受光素子とを連結した反射型センサであり、前記Ｚ検知センサは、発光素子と受光素子とを対向した遮光センサであって、前記ＸＹ検知センサ及び前記Ｚ検知センサのビーム方向が略直角になるように配置したことを特徴とする位置測定器具。

本発明によれば、ＸＹ検知センサによってカセット（基板収納装置）における枠体の外枠に設けられた識別マークを走査する一方、Ｚ検知センサによってカセットにおける枠体の外枠のＺ方向（奥行き方向）を走査することから、位置測定器具による識別マークの認識によるＸＹ方向の距離・位置及び外枠のＺ方向の距離・位置の測定ができ、教示作業の負担を軽減することが可能となる。

（７） 複数のカセットに対して複数の板状のワークを多段に積層して収納し、又は前記基板を前記カセットから搬出するロボットの作動方法であって、前記ロボットによるワークの収納及び搬出を可能にする前記複数カセット各々に識別マークを設ける工程と、前記複数カセットのうち1のカセットを基準カセットとして、この基準カセットを用いてロボットの所定動作に必要な基準教示データを得る基準教示データ取得工程と、ロボットのハンドに設けられたセンサを用いて、前記基準カセットに設けられた識別マークを走査して基準カセットの基準位置データを得る基準位置データ取得工程と、他の前記複数カセットを展開カセットとして、前記センサを用いて、前記展開カセットに設けられた識別マークを走査して、展開カセットの展開位置データを測定する展開位置測定工程と、前記基準位置データと前記展開位置データとの相対的位置関係に基づいて、前記基準教示データから、前記展開カセットを用いて所定動作を実現するのに必要な展開教示データを自動生成する展開教示データ生成工程と、前記展開教示データに基づいて前記展開カセットに対するロボットの作動を実行させる一方、前記基準教示データに基づいて前記基準カセットに対するロボットの作動を実行ささせる作動実行工程と、を備えることを特徴とするロボットの作動方法。

本発明によれば、複数のカセットのうち1のカセットを基準カセットとする一方、他の前記複数カセットを展開カセットとして、基準カセットに関する基準位置データ及び展開カセットに関する展開位置データに基づいて、基準カセットを用いて取得した基準教示データから、展開カセットを用いて所定動作を実現するのに必要なロボットの展開教示データを自動生成することができるので、展開カセットを用いての教示作業を省略することができ、教示作業の負担の軽減を図ることができる。また、基準カセットを教示作業のし易い安全な位置に設置されているものとすれば、高所等危険な位置にある展開カセットの教示を省略することができることから、教示作業の安全性を優れて確保することができる。

また、ロボットのハンドに設けられたセンサを用いて、簡易な方法で正確な基準位置データ及び展開位置データを取得するので、教示の手番を大幅に短縮することができるのでロボットの稼動効率を向上させることができるという点からも生産性の向上に資する。

（８） 前記識別マークは、前記カセットのワークを搬入及び搬出する開放面を囲む枠体上に取り付けられた標識、又は前記カセットに収容されたワークのエッジであることを特徴とするロボットの作動方法。

本発明によれば、カセットに対してワークを搬入及び搬出する開放面を囲む枠体に識別マークとしての標識を設けたので、ロボットに設けたセンサによる識別マークの走査検出を容易にすることができ、簡易に基準位置データ及び簡易位置データを取得することができる。また、カセットに収容されてワークのエッジを仮想的に標識としても、開放面近傍に標識を設けたこととなるので、ロボットに設けたセンサにより容易に走査検出することができる。

なお、識別マークは、開放面の少なくとも３頂点近傍の略同一位置に略同一の外形構造の標識として設けられることが好ましい。

（９） 前記基準カセットに設けられた複数の識別マークを走査して得られる基準位置データ又は前記展開カセットに設けられた複数の識別マークを走査して得られる展開位置データに基づいて、前記基準カセット又は前記展開カセットの歪みを検出する歪み検出工程と、歪み検出工程によって検出された歪み量に基づいて、前記基準教示データ又は前記展開教示データを補正する補正工程と、を備えることを特徴とするロボットの作動方法。

本発明によれば、基準カセットの歪みを基準位置データから検出して、その歪み量に基づいて、既に得られた基準教示データを補正することができ、また、展開カセットの歪みを展開位置データから検出することができることから、個々のカセットの構造上の特性を把握することが可能となる。

更に、本発明によれば、歪み検出工程によって得られた歪み量に基づいて、既に得られた展開教示データを補正することができることから、個々のカセットの構造状況に応じた教示データの作成を自動的に行うことができ、教示作業の負担の軽減を図ることができる。

（１０） 前記歪み検出工程は、前記基準カセット又は前記展開カセットにおける枠体のＸＹ方向及び／又はＺ方向への歪みを検出する工程であることを特徴とするロボットの作動方法。

本発明によれば、カセットの歪みをＸＹ方向歪み及びＺ方向歪みの２要素に分解して、それらのいずれか一方又は双方に基づいて簡易な方法で検出することができる。

以上説明したように、本発明に係るロボットを教示するロボット教示用プログラム、及びこれに使用するカセット、位置測定器具並びにこれらを利用したロボット作動方法は、基準カセットを用いての教示作業をするだけで、他の展開カセットを用いての教示作業を省略して、展開教示データを基準教示データから自動的に生成することができるので、教示作業の負担の軽減を図ることができる。また、センサを有する位置測定器具やハンドに設けたセンサを用いてカセットの構造を把握することで、カセットの構造上の特性を正確に認識し、自動的に生成された展開教示データの自動補正が可能となることから、適確な教示データを得ることができ、教示作業の負担の軽減を図ることができる。

また、特性の変化したロボットにおいても、カセットに対する特性の変化を識別マークを用いて検出することで、特性の変化後におけるロボットの再度の教示作業の負担を軽減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

［ロボット教示システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態に係るロボット教示システムの構成図である。

ロボット教示システムは、ロボット１００と、ロボットコントローラ２００と、情報処理端末３００と、教示操作端末（ティーチング・ペンダント）４００と、位置測定器具（ティーチング・バー）５００と、から構成される。なお、図1では各種装置・機器類はシリアルケーブル等の有線接続により電気的に接続されているが、これに限ることはなく、赤外線通信やブルートゥースなどにより無線接続されていてもよい。また、ＬＡＮやインターネットなどを介して接続する構成としてもよい。

本発明の実施の形態に係るロボット教示システムにおいては、位置測定器具５００をロボット１００のハンド１２０に取り付けて、対象となるカセット（基準カセット，展開カセット）の位置を測定し、位置データとして情報処理端末３００に記憶する。情報処理端末３００は、予め教示された教示データと位置データとを用いて、基準カセットにおける基準教示データから展開カセットにおける展開教示データを自動生成する。詳細については、後述する。

［ロボットコントローラの電気的構成］
図２は、本発明の実施の形態に係るロボット教示システムにおけるロボットコントローラ２００の電気的構成を示すブロック図である。

ロボットコントローラ２００は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、ＥＥＰＲＯＭ１０４と、複数の通信Ｉ／Ｆ１０５ａ、１０５ｂと、外部入出力Ｉ／Ｆ１０６と、サーボ制御部１１０とがバスによって接続されている。

ＣＰＵ１０１は、ロボットコントローラ２００の制御中枢を司るものであって、ロボット１００に対するにに制御を行う。

ＲＯＭ１０２は、ロボットの基本機能を支えるシステムプログラムを格納している。また、ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１と互いにインターフェースをとっており、ＣＰＵ１０１のワーキングエリアとして機能する。すなわち、ＲＡＭ１０３では、変数値の書き込み及び読み出しがランダムに行われる。ＥＥＰＲＯＭ１０４は、電気的に何度でも記憶の消去・書き込みが可能であって、外部から電力を供給しなくても記憶を保持することができる。

通信Ｉ／Ｆ１０５ａ、１０５ｂには情報処理端末３００及び教示操作端末４００がそれぞれ接続され、ロボット制御のための各種データやプログラムの入出力がなされる。また、外部入出力Ｉ／Ｆ１０６は、ロボットに設けられたセンサや周辺機器のアクチュエータが接続される。

サーボ制御部１１０は、サーボ制御器１〜ｎ（ｎ：ロボットの総軸数にツールの可動軸数を加算した数）を備えており、ロボット制御のための演算処理（軌道作成及び補間、逆変換等）を経て作成された制御指令を受けて、ロボット各軸機構部のアクチュエータを構成するサーボモータ１１０ｂ_１〜１１０ｂ_ｎを各サーボアンプ１１０ａ_１〜１１０ａ_ｎを介して制御する。なお、サーボ制御部１１０及び外部入出力Ｉ／Ｆ１０６の信号は、ロボットコントローラ２００とロボット１００との間において前述の電気的な接続を介して授受される。

［情報処理端末の電気的構成］
次に、本発明の実施の形態に係るロボット教示システムにおける情報処理端末３００の電気的構成について、図３を下に説明する。

図３において、情報処理端末３００は、ＣＰＵ３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、入力部３０４と、出力部３０５と、通信部３０６と、がバスによって接続されている。

ＣＰＵ３０１は、情報処理端末３００の制御中枢を司るものであって、ＲＯＭ３０２に記憶されているプログラムに従って種々の制御を行う。ＲＯＭ３０２には、情報処理端末３００に各種処理を実行させるプログラムが格納されており、その中には、後述するロボット教示用プログラムが含まれている。詳細については、［ロボット教示用プログラム］の欄において説明する。

ＲＡＭ３０３は、ＣＰＵ３０１と互いにインターフェースをとっており、ＣＰＵ３０１のワーキングエリアとして機能する。入力部３０４は、マウスやキーボードなどから構成され、オペレータによって入力された情報をＣＰＵ３０１に対して送信する。出力部３０５は、モニタやスピーカなどから構成され、ＣＰＵ３０１から受信した制御信号に基づき、オペレータに対して各種情報を報知する。通信部３０６は、ロボットコントローラ２００の通信Ｉ／Ｆ１０５ａと電気的に接続されており、このロボットコントローラ２００との間の各種情報の送受信を行う。

［教示操作端末の構成］
教示操作端末４００は、ＬＣＤディスプレイの他、各種座標系における直線動作キー、回転動作キー、各軸動作キー等が備えられており、ロボットコントローラ２００のＩ／Ｆ１０５ｂと電気的に接続されており、ロボットコントローラ２００を介して、ロボット１００に対するマニュアルでの操作命令の入力や位置・作動等の情報のモニタリングを行う。なお、このロボットコントローラ２００と教示操作端末４００とは、従来と同様である。

［位置測定器具の構成］
図４は、本発明の実施の形態に係るロボット教示システムにおける位置測定器具５００及びこれを取り付けたロボットのハンド１２０の構成図である。

位置測定器具５００は、支持体５０１と、左右一対のセンサユニット５０２ａ，５０２ｂと、から構成されている。センサユニット５０２ａには、発光素子と受光素子とを連結した反射型のＸＹ検知センサ５０３ａと、発光素子と受光素子とを対向した遮光型のＺ検知センサ５０４ａ_１−５０４ａ_２と、が設けられており、一方のセンサユニット５０２ｂも同様に、発光素子と受光素子とを連結した反射型のＸＹ検知センサ５０３ｂと、発光素子と受光素子とを対向した遮光型のＺ検知センサ５０４ｂ_１−５０４ｂ_２と、が設けられている。なお、図４では、ハンド１２０に装着された状態を示している。

このような構成を有する位置測定器具５００は、ＸＹ検知センサ５０３ａ、５０３ｂが対象物Ｘに向けてビームＡ_１を出射してその反射光Ａ_２を検知することで作動し、検知信号をロボットコントローラ２００に送出する。また、位置測定器具５００は、発光素子５０４ａ_１，５０４ｂ_１から出射したビームをそれぞれの受光素子５０４ａ_２，５０４ｂ_２で検知することで作動する。

なお、図４に示す位置測定器具５００は、左右一対に各種センサが備えられているので、左右同時に検知することができるが、本発明はこれに限定されるものではなく、１個のＸＹ検知センサと１個のＺ検知センサとを備えるもの、２個のＸＹ検知センサと１個のＺ検知センサとを備えるもの、複数個のＸＹ検知センサ及びＺ検知センサを備えるものなど、その構成は問わない。

また、反射型のＸＹ検知センサ５０３ａ、５０３ｂは、対象物（例えば、ロボットの略前方に位置する識別マーク）を走査して反射光を得る一方、遮光型のＺ検知センサ５０４ａ_１−５０４ａ_２，５０４ｂ_１−５０４ｂ_２は、発光素子と受光素子との物理的空間内におけるビームの遮断によって物（例えば、枠体の外枠）を検知しながら走査するという機能上の相違から、ＸＹ検知センサ及びＺ検知センサのビーム方向が略直角になるように、ＸＹ検知センサ及びＺ検知センサが配置されている。

なお、本実施例では、反射型及び遮光型としたＸＹ検知センサ及びＺ検知センサは、これに限られず、超音波センサやその他のセンサを用いることもできる。また、ＸＹ検知センサ５０３ａ，５０３ｂに距離センサを用いれば、Ｚ検知センサと兼用することもできる。

このような構成を有する位置測定器具５００は、支持体５０１はロボット１００のハンドの先端に脱着可能となっており、図４では、ロボットのハンド１２０に載上して取り付けられている。また、位置測定器具５００は、カセットＣの横幅Ｗと同程度の長さを有することが好ましく、その場合は枠体の左右両方の柱を同時に走査することができる。

［カセットと識別マーク］
図５は、本発明の実施の形態に係るカセットＣの構成図である。

カセットＣは、その枠体９の開放面１０と、枠体９内の複数の収容部１１ａ〜１１ｊと、四角形状の識別マーク１〜４と、が設けられている。具体的には、枠体９は、少なくともその一部が開放されてワークのローディング／アンローディングが行えるように開放面１０が設けられていればよく、また、枠体９内にワークを収容可能なように複数の収容部１１ａ〜１１ｊ（収容領域）が棚状に設けられている。なお、図５は、ワークＷが積層載置されている（一部符号Ｗを省略している）。

また、開放面１０側の外枠９には、識別マーク１〜４が設けられ、カセットＣの現在位置を測定する基準となる。この識別マーク１〜４は、その走査を位置測定器具５００のＸＹ検知センサ５０３ａ，５０３ｂによって行うが、識別マーク１〜４とその近傍の外枠（カセットＣ自体）とを区別して検知できるように、外枠部材とは反射が異なるものを使用する。さらに、識別マーク１〜４のそれぞれ貼付位置は、左右一対のＸＹ検知センサを備える位置測定器具５００での測定が効率化できるように、ＸＹ検知センサの位置関係を考慮することが望ましい。更に、識別マークの貼付数に限定はないが、１台のカセットにおける貼付数を増やすことでカセットの位置関係の精度が向上し、より正確な教示に資することとなる。また、２次元のＸＹ平面での位置データの取得するためには、少なくとも３箇所に設けることが好ましい。なお、識別マークは、ＸＹ検知センサの方式に応じて、適宜のものを選択適用することができる。

さらに、カセットＣには、Ｚ方向に向かって設けられた縦ハリ１２と、ＸＺ平面内に設けられた横ハリ１４と、柱１６と、が設けられており、複数の縦ハリ１２は、交差する横ハリによって支えられている（図９参照）。図５においては、縦ハリ１２上にワークＷが載置されている。各収容部が横ハリ１４によって区画され、結果的に複数の収容部が設けられることとなる。また、柱１６はカセットＣの最奥で縦ハリ１２の一端を支持しており、図５では模式的に記載している。

［基準カセットと展開カセット］
図６は、基準カセットと展開カセットとの関係を説明するための図である。

図６において、４つのカセットＣ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₂₁，Ｃ₂₂が２段重ねで２列に設置されている場合、１のカセットを基準カセット、他のカセットを展開カセットとする。なお、カセットの配置はこれに限られるものではなく、工程のレイアウトによっては、ロボットを中心に放射状に配置する等適宜の配置が可能である。

基準カセットは、ロボットの教示作業を実際に行って所定動作を教示するために用いるものであり、教示者が任意に選択することができる。例えば、教示作業のし易い位置に設置されているカセットを選択することができる。以下では、カセットＣ₁₁を基準カセットに選択したとする。

このように１つのカセットを選択すると、他のカセットＣ₁₂，Ｃ₂₁，Ｃ₂₂は展開カセットとなる。展開カセットは、基準カセットを用いて教示された内容から自動的に教示データを作成するものを意味する。すなわち、基準カセットＣ₁₁と展開カセットＣ₁₂，Ｃ₂₁，Ｃ₂₂とが略同一の構造を有していれば、ロボットの所定動作に必要な教示内容が同様のものとなることから、省略化を図ろうとするものである。ここで、基準カセットＣ₁₁と展開カセットＣ₁₂，Ｃ₂₁，Ｃ₂₂とは物理的に異なる位置に設置されていることから、基準カセットと展開カセットとの位置関係に関する情報を得るために、各カセットに識別マーク１〜４が設けられている。正確な位置関係に関する情報を得るためには、略同一の位置に略同一の識別マークが設けられている必要がある。

次に、図７〜図９を基にして、ロボットの所定動作に必要な教示によって得られる基準教示データ、ロボット１００のハンド１２０に取り付けられた位置測定器具５００を用いての各種測定によって得られる基準位置データ、展開位置データ、ＸＹ歪み及びＺ歪みについて説明する。

［基準教示データ］
図７は、ロボットの所定動作に必要な教示について説明するための図である。

ロボットが半導体ウエハやガラス基板等のワークをカセット間で搬送するための所定動作をするには、予めロボットを教示する必要がある。ロボットの教示は、使用するカセットＣごとに行うことが一般的であったが、本発明の実施の形態では、基準カセットＣ₁₁のみを用いて教示を行うものである。

具体的な教示内容は、従来と同様であって、教示操作端末４００によりロボットの位置入力を行いながら、教示していく。例えば、収容部１１ａにワークをローディングする工程を教示する場合は、ロボットのハンド１２０を収容部１１ａ内に移動させる前の収容前準備位置Ｐ_１，ハンド１２０が収容部１１ａ内に移動して収容体勢に入る収容準備位置Ｐ_２，ハンド１２０を下降してワークが収容部１１ａ内に収容されるための収容下降位置Ｐ_３，収容後にハンドを引き戻す引戻位置Ｐ_４といった位置データを基準教示データとして得ていく。逆にワークをアンローディングする工程を教示する場合は、Ｐ_４からＰ_３、Ｐ_３からＰ_２、Ｐ_２からＰ_１の位置データを得ていく（図７（ｂ）参照）。さらに、この位置データを収容部１１ｂ，１１ｃ，・・・，１１ｊについて収集していき、基準カセットＣ_１１を用いた基準教示データが得られる。なお、基準教示データには、位置データのみならず速度データや作業指令データなども含めることができる。

図７（ｂ）を用いて詳述すると、ワークＷをローディングしようとするロボットのハンド位置はＰ_１を経てＰ_２に到達する。この時ハンド１２０はワークＷ（破線で表示）を搭載した状態である。次に、ハンドを下降させることで、ワークＷ（実線で表示）が縦ハリ１２上に載置される。更に、ハンドをＰ_２からＰ_３に下降させ、ワークＷが確実に収容された段階で、ハンドをＰ_４まで引き戻す。Ｐ_１からＰ_４の工程が実行される際には、ワークＷを搬送するロボットのハンド１２０は、カセットＣの縦ハリ１２及び横ハリ１４と干渉しないように、互いに柱１６を挟んで対向する縦ハリ１２、１２の間を移動する。なお、図７（ａ）においては、説明の便宜上、縦ハリ１２間の最奥に設けられる柱１６を示している。なお、「ハンド位置」とは、ハンドの所定箇所に関する座標である位置データによって示され、図７（ａ）（ｂ）ではＰ_１からＰ_４によってその座標点を示している。

また、１つ１つの収容部について位置データを収集していくのみならず、例えば、収容部１１ａと１１ｊの２つに対して教示を行い、あとは収容部数によって各位置データを分割計算するということもできる。すなわち、基準カセットを用いて教示されたロボットの所定動作に必要な基準教示データには、実際には教示されていないが理論的に算出されたデータも含めることができる。特に、基準カセットＣ_１１の歪みが少ない場合には、計算によって教示作業を軽減することができる。

このようにして得られる基準教示データは、ロボットコントローラ２００の記憶領域（ＲＡＭ１０３やＥＥＲＯＭ１０４）等のほか、情報処理端末３００の記憶領域（ＲＯＭ３０２やＲＡＭ３０３）の一部を初期教示記憶部として記憶される。

［基準位置データ、展開位置データ］
図８は、位置測定器具５００を用いてカセットＣの位置データ（基準位置データ、展開位置データ）を取得するための説明図である。なお、図８では、カセットＣの正面図と位置測定器具５００の上面図とを模式的に表している。

位置データは、カセットＣ（基準カセット，展開カセット）に設けられた識別マーク１〜４を走査することで取得することができる。すなわち、ロボットのハンドを動かして識別マークを４方向に走査し、反射型のＸＹ検知センサ５０３ａ，５０３ｂの発光素子から出射されたビームの反射光を受光素子が受けない位置、換言すれば、識別マークとカセットＣの外枠との境界位置を検知して、この位置におけるロボット座標を求める。４方向に走査した結果得られる座標を基にして、識別マークの中心位置を求めることができる。

図８に示す位置測定器具５００は、左右一対の反射型のＸＹ検知センサが設けられているので、１回の動作で、左右それぞれの識別マーク（例えば、識別マーク１及び２）の中心位置を求めることができる。この走査を識別マーク１及び２と識別マーク３及び４とについて行うことで、４つの識別マークの中心位置が求められ、これを基準カセットにおける基準位置データ又は展開カセットにおける展開位置データとして取得する。

このようにして得られる基準位置データは、情報処理端末３００の記憶領域（ＲＯＭ３０２やＲＡＭ３０３）の一部を初期教示記憶部として記憶される。また、展開位置データも同様にして記憶領域（ＲＯＭ３０２やＲＡＭ３０３）に記憶される。

［ＸＹ歪み］
図８に示すように、４つの識別マーク１〜４を走査して位置データを得ることで、カセットＣの上下左右方向への歪みの有無を検出したり、その歪み量を検出したりすることができる。具体的には、４つの識別マーク１〜４が互いに対称な位置に貼付されている場合に、それぞれの識別マークの中心位置座標を検出して、その中心位置座標に基づけば、カセットＣと同一形状の四角体（計測による四角体）を求めることができる。そして、その計測による四角体が、歪みのない設計上の四角体（基準四角体）に対して、歪んでいる場合は、すなわち、計測したカセットＣの標識マークの中心位置座標と設計上の座標にズレが生じている場合は、カセットＣ自体が歪んでいること判断することができ、その歪み量（歪み方向や歪みの程度）が検出できる。なお、上記では、４点の計測による歪みを検出するとしたが、二次元の平面を形成するデータを得ることができれば、十分であるので、少なくとも３点のデータを取得すれば足り、より効率的な教示及び歪み計測が可能となる。

［Ｚ歪み］
Ｚ歪みは、カセットＣの外枠のＺ方向距離及び位置を走査することで検出することができる。図９は、位置測定器具５００を用いてカセットＣのＺ方向（奥行き方向）への歪みを検出するための説明図である。なお、図９では、カセットＣの上面図と位置測定器具５００の上面図とを模式的に表している。

Ｚ方向距離及び位置は、遮光型のＺ検知センサの発光素子５０４ａ_１（５０４ｂ_１）から出射されたビーム光を受光素子５０４ａ_２（５０４ｂ_２）が受ける位置（非遮光位置）から受光素子５０４ａ_２（５０４ｂ_２）がビーム光を受けない遮光位置へ前進させ、又は、その反対に遮光位置から非遮光位置へ後退させて、遮光と非遮光が切り替わる位置をＺ方向位置として検出し、この位置におけるロボット座標を求めて測定する。換言すると、発光素子５０４ａ_１（５０４ｂ_１）と受光素子５０４ａ_２（５０４ｂ_２）とがカセットの外枠を挟み込むようにハンドを前進又は後退させて、Ｚ検知センサのＯＮ／ＯＦＦが切り替わる位置を走査してＺ方向の位置を求める。また、所定位置からＺ方向位置への距離を計測しＺ方向距離とする。なお、このＺ方向位置を走査する際には、ＸＹ方向を固定又は維持した状態でハンドを前進及び後退移動させる。

Ｚ歪みは、ハンドの所定のＸＹ方向位置（ＸＹ座標位置）において、上記のＺ検知センサの走査によりＺ方向の位置及び所定位置からの距離を測定し第１のロボット座標を求め、次に、ハンドの別のＸＹ座標位置において同様に第２のロボット座標を求め、両方のロボット座標におけるＺ方向距離を比較することにより求めることができる。図８によれば、識別マーク１の位置におけるロボット座標と識別マーク３の位置におけるロボット座標を求め、これを比較することにより枠体９の上下における傾きを検出することができる。同様に識別マーク１における座標と識別マーク２における座標を比較することにより、枠体９の左右の位置が対称になっていない場合の歪みを検出することができる。

このようにＺ検知センサを用いてＺ方向距離・位置を走査ことによって得られた位置情報（ロボット座標）から、枠体の歪みを検出することができる。なお、全ての識別マーク１〜４についてロボット座標を求めることでカセットＣの全体的な歪みを略把握することができるが、更に検出するロボット座標を増やせば、より正確なカセットの歪み検出をすることができる。

更に、位置情報を基にＺ歪みを検出する以外にも、ロボットハンドが前進又は後退する際に、位置測定器具５００の左右一対の遮光型Ｚ検知センサのＯＮ／ＯＦＦが切り替わるタイミングの時間差（時間情報）からＺ歪みを検出することもできる。

［位置データの自動測定］
図１０は、本発明の実施の形態に係るロボット教示用プログラムにおいて、ロボットのハンドに取り付けられた位置測定器具５００を用いて、上述した基準位置データ及び展開位置データを取得するサブルーチンプログラムのフローチャートを示す。

まず、ハンド１２０に取り付けた位置測定器具５００のＸＹ検知センサ５０３ａ、５０３ｂと識別マーク１及び２（又は３及び４）とが略対向する走査位置へハンド１２０が移動される。（ステップＳ１）次に、遮光型のＺ検知センサ５０４ａ、５０４ｂが非遮光の状態位置にあること、すなわち、位置測定器具５００がカセットＣの外枠９と干渉しない位置にあることを確認する。もし、Ｚ検知センサ５０４ａ、５０４ｂが遮光（ＯＦＦ）されている場合は、処理を中断して、ハンド１２０を後退させる等の調整を行う。そして、Ｚ検知センサ５０４ａ、５０４ｂがＯＮの場合は、カセットＣに設けられた識別マーク１及び２（又は３及び４）を走査する識別マーク走査工程へ進む。（ステップＳ２）

カセットＣに設けられた識別マークを走査する識別マーク走査工程（ステップＳ３）では、ハンドを上下左右（ＸＹ方向）へ移動し識別マークを４方向に走査し、反射型のＸＹ検知センサ５０３ａ、５０３ｂのＯＮ及びＯＦＦの切り替え位置、すなわち、識別マークの上下左右のロボット位置座標を求める。

次に、識別マークを走査して得られたロボット位置座標から識別マークの中心位置（ＸＹ方向位置）が検出されたか否かを判断する基準位置測定工程又は展開位置測定工程を実行する（ステップＳ４）。中心位置が検出されていないと判定した場合は、ステップＳ３の処理から繰り返す。一方で、検出されたと判定した場合は、その位置座標をＲＡＭ３０３等に記憶し、ＸＹ方向位置の座標が取得される。そして、検出後、ハンド１２０は、識別マークの中心位置に移動する（ステップＳ５）。

次に、ハンド１２０を前進させ（ステップＳ６）、Ｚ方向位置及び距離の検出を実行する。この際、位置測定器具５００に設けられているＺ検知センサが遮光されていない状態（ＯＮ状態）を検出しつつ、Ｚ検知センサが遮光されたこと（ＯＦＦ状態）を検知したときにＺ方向位置に到達したものと判断し、そのときの位置座標やその位置までの時間を検出する。Ｚ方向位置が検出されていないと判定した場合は、ステップＳ６の処理を繰り返され、ハンドは前進を続ける。一方で、検出されたと判定した場合は、その位置座標をＲＡＭ３０３等に記憶し、Ｚ方向位置の座標が取得される（ステップＳ７）。

その後、ハンド１２０を後退させる（ステップＳ８）。後退は所定量行い、例えばステップＳ３で前進させた位置まで後退させる。

次に、さらに別の識別マークを走査するか否かを判断する（ステップＳ９）。走査を終了する場合は、本サブルーチンプログラムを直ちに終了する。

一方、走査をすると判定した場合、例えば、カセットの下側に設けられた識別マーク１及び２を走査して中心位置検出、Ｚ方向距離・位置検出を行った場合にさらに走査をする場合は、カセットの上側に設けられた識別マーク３及び４を走査する。この場合、ハンド１２０を上昇させる（ステップＳ１０）。ハンド１２０の上昇は、ＸＹ検知センサが次の走査対象となる別の識別マーク３及び４を検出するまで行い（ステップＳ１１）、識別マークを検出した場合は、再び識別マークの走査を開始し（ステップＳ３）、以下ステップＳ４〜ステップ９まで同様の工程を繰り返す。

このように、ＹＸセンサを用いて識別マークを走査してＹＸ方向位置を検知し、また、Ｚ検知センサを用いて、Ｚ方向位置・距離を検知することにより、基準カセットの基準位置データ及び展開カセットの展開位置データを取得することができる。なお、上記の実施形態では、左右対称の位置測定器具５００を使用するので、左右の識別マークを同時に走査している。また、複数の識別マークを走査する場合には、対応する識別マークの形状を同一としておくことが好ましい。

［展開位置データの生成］
図１１は、本発明の実施の形態に係るロボット教示用プログラムにおいて、取得した基準位置データ及び展開位置データを用いてＸＹ歪み及びＺ歪みを検出し、また、展開教示データを生成するとともに、教示データに対する歪みの補正をする一連の作動を説明するフローチャートである。

まず、初期設定がなされる（ステップＳ１００）。すなわち、情報処理端末３００のＲＡＭ３０３等に既に記憶されている基準教示データや基準位置データ等の情報の呼び出しが行われる。なお、基準教示データは既に説明した適宜公知の方法により、また基準位置データは図１０に示すサブルーチンプログラムによってあらかじめ取得される。

次に、展開カセットに設けられた識別マークを走査する識別マーク走査工程が実行され（ステップＳ１０１）、展開カセットの展開位置データが測定される展開位置測定工程が実行されＸＹ方向位置が検出される（ステップＳ１０２）。また、展開カセットの外枠のＺ方向距離・位置を走査するＺ方向検出工程が実行されＺ方向位置が検知される（ステップＳ１０３）。これらの一連の処理は、図１０に示すサブルーチンプログラムによって行われる。

一方、ステップＳ１０２によって測定された展開位置データやステップＳ１０３によって測定されたＺ方向距離・位置データに基づいて、ＸＹ歪み検出工程及びＺ歪み検出工程が実行される（ステップＳ１０４）。ＸＹ歪み検出及びＺ歪み検出は、各測定・検出工程とともに行うこともできる。

次に、展開カセットにおける展開教示データを自動生成する教示データ生成工程が実行される（ステップＳ１０５）。すなわち、初期設定で呼び出された基準位置データと、ステップＳ１０２において測定された展開位置データとの相対的位置関係に基づいて、基準教示データから、展開カセットを用いて所定動作を実現するのに必要なロボットの展開教示データを自動生成する。

例えば、図６及び図７を参照して、基準カセットＣ₁₁を用いて教示された基準教示データ（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４等）を、基準カセットＣ₁₁と展開カセットＣ₁₂，Ｃ₂₁，Ｃ₂₂の位置関係を考慮して、座標変換していく。基準カセットと展開カセットの位置関係は、図１０に示すサブルーチンプログラムで求めた基準位置データ及び展開位置データから求めることができる。

最後に、必要があれば、理論的演算で自動生成された展開教示データの補正を行う第１補正工程及び第２補正工程が実行される（ステップＳ１０６）。ＸＹ歪み検出工程によって検出された歪み量に基づいて、展開教示データを補正する第１補正工程や、Ｚ歪み検出工程によって検出された歪み量に基づいて、展開教示データを補正する第２補正工程という、それぞれの歪みに応じた補正をかけることで、適確な展開教示データを得ることができる。また、展開教示データのみならず、基準教示データに対する補正工程も同様である。

［他の実施の形態１］
上記の実施の形態では、ロボットのハンド１２０に別途設けられている位置測定器具５００を用いて識別マークを走査して、基準位置データ及び展開位置データを取得する例で説明したが、本発明はこれに限定される趣旨ではなく、例えば、ロボットのハンドやアームに搭載されたセンサを用いて、位置測定器具５００と同様の機能を果たし得る。次に、その実施の形態を説明する。

図１２は、本実施形態におけるロボットのハンド１２１の構成を示す。

ロボットのハンド１２１は、４本のフォーク１２２ａ，１２２ｃ，１２２ｂ，１２２ｄを備え、これらフォークを載置部として、ガラス基板等のワークを載置して搬送する。また、左右両端のフォーク１２２ａ，１２２ｄの先端にはアライメントセンサ５０ａ、５０ｂが設けられている。アライメントセンサは、発光素子と受光素子とを連結した反射型のセンサであり、通常は、カセットに収納されるガラス基板等のワークの有無や位置を検知するために用いられている。アライメントセンサ５０ａ、５０ｂは、ロボットのハンド１２１のフォーク１２２ａ，１２２ｃ，１２２ｂ，１２２ｄがガラス基板等の検知対象物の下側に移動する際に、上側に位置することとなるワークを検知対象物とし、これに向けてビームを出射してその反射光を検知することで検知対象物の有無及び位置を検知する。

図１３は、本実施形態におけるカセットＣｘと識別マークの構成を示す図である。

カセットＣｘは、識別マーク２１、２２、２３、２４を除く他の構成は前記のカセットＣ又は公知のカセットと同様である。従って、以下では、説明の便宜上、カセットＣと同一の構成にはカセットＣと同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

識別マーク２１、２２、２３、２４は、枠体９の開放面１０に対して略直角の平面を有するプレートであり、開放面１０側の枠体９に取り付けられ、カセットＣｘの位置を測定する基準となる。この識別マーク２１〜２４は、ハンド１２１のフォーク１２２ａ，１２２ｄの先端に設けられたアライメントセンサ５０ａ、５０ｂによる走査が可能となる程度の面積の平面及び形状を有し、そのアライメントセンサ５０ａ、５０ｂと対向することになる下面はセンサの種類に応じた適宜の構成とすることができる。また、識別マーク２１〜２４のそれぞれ貼付位置は、前述のカセットＣの識別マークと同様に、２次元のＸＹ平面での位置データの取得可能なように、少なくとも３箇所以上に設けることが好ましく、本実施の形態では４箇所としている。

次に、アライメントセンサ５０ａ、５０ｂ（以下では単に「センサ５０ａ、５０ｂ」という）を用いて、カセットＣｘに対する位置データ（基準位置データ又は展開位置データ）を取得するサブルーチンプログラムについて説明する。図１４は、その作動のフローを示す。

まず、ハンド１２１を走査開始位置へ移動する（ステップＳ２０１）。走査開始位置は、センサ５０ａ、５０ｂのいずれか一方と識別マーク２１、２２、２３、２４のプレートのいずれか１とが略対向する位置である。なお、以下では、図１２も参照して、センサ５０ａを識別マーク２２の下に位置させた場合として説明する。

次に、センサ５０ａがＯＮである（識別マーク２２を検知している）ことを確認する。もしセンサ５０ａがＯＦＦである（識別マーク２２を検知していない）場合は、処理を中断して、ハンド１２１を移動して走査開始位置を再設定する等の調整を行う。そして、センサ５０ａがＯＮの場合は、次のＹ座標測定工程へ進む。（ステップＳ２０２）

Ｙ座標測定工程では、センサ５０ａがＯＮであることを検知しつつハンド１２１を下側（Ｙ方向マイナス）へ移動させ（ステップＳ２０３）、ハンド１２１はセンサ５０ａがＯＦＦになる位置を検知するまで移動し停止させる（ステップＳ２０４）。ここで、センサ５０ａの検知限界が得られる。次に、ハンド１２１をセンサＯＦＦ位置から上側（Ｙ方向プラス）へ一定距離戻し、この時のハンド１２１の高さを識別マーク２２のＹ座標とする（ステップＳ２０５）。この高さはセンサ５０ａが確実に識別マーク２２を検知している位置である。

次のＺ座標測定工程では、まず、ハンド１２１をＹ座標の高さを維持しつつ、センサ５０ａがＯＦＦになるまでカセットＣｘから離れる方向へ移動（Ｚ方向プラス）させ（ステップＳ２０６）、センサ５０ａがＯＦＦとなった位置を検知するまで移動させる（ステップＳ２０７）。ここで、識別マーク２２のＺ方向の境界２２ａが検知される。次に、ハンド１２１を境界２２bの位置からカセットＣｘに近づく方向（Ｚ方向マイナス）へ一定距離戻し、この時のハンド１２１の位置を識別マーク２２のＺ座標とする（ステップＳ２０８）。なお、境界２２ａからの戻し距離は、識別マーク２２のサイズ及びセンサ５０ａのハンド１２１への取り付け位置によって適宜定められる。

次にＸ座標測定工程が実行される。ハンド１２１をＹ及びＺ座標を維持しつつ、センサ５０ａがＯＦＦになるまで図１２で右側へ移動（Ｘ方向プラス）させ（ステップＳ２０９）、センサ５０ａがＯＦＦとなった位置を検知するまで移動させる（ステップＳ２１０）。ここで、識別マーク２２のＸ方向の境界２２bが検知される。次に、ハンド１２１を境界２２bの位置から左側（Ｘ方向マイナス）へ一定距離戻し、この時のハンド１２１の位置を識別マーク２２のＸ座標とする（ステップＳ２１１）。なお、境界２２bからの戻し距離は、識別マーク２２のサイズの範囲内で適宜定められる。また、カセットＣｘ左側の識別マーク２１をセンサ５０ｂで走査する場合のＸ座標測定工程におけるハンド１２１のＸ方向の移動は、上記の場合とは反対の方向となる。また、Ｘ座標測定工程をＺ座標測定工程の前に実施しても同様のロボット座標を得ることができる。

このように識別マーク２２の走査により決定された識別マーク２２のロボット座標はＲＡＭ３０３等に記憶される。その後、さらに別の識別マークを走査するか否かを判断し（ステップＳ２１２）走査する場合は、ステップＳ２０１からＳ２１１の工程を繰り返す。一方、別の走査をしない場合は、本サブルーチンプログラムを直ちに終了する。

基準カセット及び展開カセットとしてカセットＣｘと略同一の位置に略同一の識別マークが設けられている同様の構成のカセットを複数設け、本実施形態のサブルーチンプログラムにより得られるロボット座標に基づいて基準位置データ及び展開位置データを構成すれば、図１１のフローチャートと同様に、基準カセットに対する基準位置データを取得し、展開カセットに対する展開位置データを自動生成することができる。すなわち、図１１における初期設定の基準データ取得及びステップＳ１０１からＳ１０３の工程を本実施形態のサブルーチンプログラムによって実行できる。

なお、本実施形態におけるＸＹ歪み検出及びＺ歪み検出は、上記のサブルーチンプログラムによって得られたロボット座標を比較することにより検出される。すなわち、識別マーク２１と２４（又は２２と２３）のＺ座標の差を検出することによりＺ方向への傾きや歪みを検出し、識別マーク２１と２２（又は２３と２４）との比較によってＸＹ方向への歪みを検出することができる。さらに、４つの識別マーク１〜４が互いに対称な位置に設けられている場合に、それぞれの識別マークに対するロボット座標（位置データ）を検出して、その位置座標に基づく計測によるカセット形状が歪みのない設計上のカセットに対して歪んでいる場合は、すなわち、計測したカセットＣｘの標識マークの位置座標と設計上の位置座標にズレが生じている場合は、カセットＣ自体が歪んでいると判断することができ、その歪み量（歪み方向や歪みの程度）が検出できる。

本実施形態の構成によれば、特別な位置測定器具を用いることなく識別マークを走査して、基準位置データ及び展開位置データを取得することができ、また、カセットの構造上の特性を把握することができる。また、位置測定器具を装着しないためハンドの先端に重量がかからずハンドが撓むことがなく、また、測定のための移動時の加速度や撓みに対する反作用によってハンドが振動することもないので、測定誤差を発生させることなく正確な位置測定をすることができ、正確な位置データや歪み補正のためのデータを得ることができる。また、展開位置データも一層正確なものとなる。

［他の実施の形態２］
次に、上記の実施形態において、識別マークとしてカセットの所定段に収納したワークである基板のエッジ（角部）を用いる例を説明する。

図１５は、位置測定作動における標識となる基板のエッジとハンド先端のセンサの関係を示す図であり、円内はその要部拡大して示す。カセットＣｙ内の最上段のワーク収納部には、位置測定の基準となるガラス基板として基準ワーク３１が、また最下段には同様の基準ワーク３２が載置される。なお、ロボットのハンド１２１は、他の実施形態１と同一でありフォークの先端にアライメントセンサ５０ａ、５０ｂが搭載されている。

ここで、上段の基準ワーク３１の前端右角部３１ａに対するロボット座標を求める場合を例に説明する。ハンド１２１のセンサ５０ａは前端右角部３１ａの下側に移動してＹ方向の座標を決定し、次に基準ワーク３１の前端右角部３１ａ開口側の前端を走査してＺ座標を決定し、最後に前端右角部３１ａ右側の端を走査してＸ座標を決定する。これは図１４のサブルーチンプログラムと同様の作動である。換言すれば、本実施の形態は、基準ワークのエッジ（角部）に仮想の識別マークを設け、前記の別の実施形態１と同様に図１４のサブルーチンプログラムによって、基準位置データ及び展開位置データを得るものである。

以上のような構成によれば、特別な位置測定器具を用いることなくまた、カセットに特別の識別マークを設ける必要もなく。カセットの基準位置データ及び展開位置データを取得することができ、また、カセットの構造上の特性を把握することができ、上記の各実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、基準カセット及び展開カセットで同一の配置とする限り、基準ワークを載置する収納部は最上段及び最下段に限られず、所定の離間を持った配置であればよい。また、Ｚ歪及びＸＹ歪みの検知及び補正並びに展開カセットに対する展開教示データの生成については前記の各実施形態と同様であるので、説明を省略する。

［他の応用例］
本発明の実施の形態に係るロボット教示用プログラムによれば、ロボットのハンドやアームの部品を交換したり、メンテナンスによってロボットの位置ずれが起こった等のように、ロボットの特性が変化した場合でも、特性の変化前におけるロボットの第１教示データから、特性の変化後におけるロボットが所定動作を実現するのに必要な第２教示データを自動生成することができる。

すなわち、カセットに設けられた識別マークの位置がずれることはないが、ロボットにメンテナンスを施した場合に、ロボットから見て識別マークの位置がずれていると検出されることがある。この場合、特性の変化前におけるロボットの第１教示データから、特性の変化後におけるロボットが所定動作を実現するのに必要な第２教示データを自動生成するために（第１教示データを補正して第２教示データを得るために）、特性の変化前に得られるカセットの第１位置データと、特性の変化後に得られるカセットの第２位置データと、の相対的位置関係を求めることができる。

また、本発明の実施の形態に係るロボット教示用プログラムによれば、ある１のロボットで得られた位置データ、教示データを基にして、他のロボットでの教示の負担を軽減することもできる。これは、カセットに識別マークが設けられていて、この識別マークが収容部に対する指標となったり、各収容部における教示データに対する指標となっていることから、識別マークを走査して位置情報を得ることで教示データを作成することができるためである。

以上説明したように、本発明は、基準カセットを用いて教示作業をするだけで、他の展開カセットを用いての教示作業を省略して、展開教示データを基準教示データから自動的に生成することができるので、教示作業の負担の軽減を図ることができる。また、特性の変化したロボットにおいても、カセットに対する特性の変化を識別マークを用いて検出することで、特性の変化後におけるロボットの再度の教示作業の負担を軽減することができる。

本発明の実施の形態に係るロボット教示システムの構成図。 本発明の実施の形態に係るロボット教示システムにおけるロボットの電気的構成を示すブロック図。 本発明の実施の形態に係るロボット教示システムにおける情報処理端末の電気的構成を示すブロック図。 本発明の実施の形態に係る位置測定器具とロボットのハンドの構成図。 本発明の実施の形態に係るカセットの構成図。 基準カセットと展開カセットとの関係を説明するための図。 ロボットの所定動作に必要な教示について説明するための図 位置測定器具を用いてカセットの位置データを取得するための説明図。 位置測定器具を用いてカセットの奥行き方向（Ｚ方向）への歪みを検出するための説明図。 本発明の実施の形態に係るロボット教示用プログラムのサブルーチンのフローチャート。 本発明の実施の形態に係るロボット教示用プログラムのフローチャート。 本発明の他の実施の形態１に係るロボットのハンドの概略図。 本発明の他の実施の形態１に係るカセットの構成図。 本発明の他の実施の形態１に係るロボット教示用プログラムのサブルーチンのフローチャート。 本発明の他の実施の形態２に係る基板の角によって位置データを取得するための説明図。

符号の説明

１００ ロボット
１２０、１２１ ハンド
２００ ロボットコントローラ
３００ 情報処理端末
４００ 教示操作端末（ティーチング・ペンダント）
５００ 位置測定器具（ティーチング・バー）
５０２ａ、５０２ｂ 検知センサユニット
５０ａ、５０ｂ アライメントセンサ
Ｗ ワーク
Ｃ カセット
１、２、３、４、２１、２２、２３、２４ 識別マーク
９ 枠体
１０ 開放面

Claims (10)

1. ワークを搬送するロボットと電気的に接続される情報処理端末で実行され、基準カセットを用いて教示されたロボットの所定動作を、展開カセットにて実現可能なロボット教示用プログラムであって、
   前記基準カセットを用いて教示されたロボットの所定動作に必要な基準教示データと、前記基準カセットに設けられた識別マークを走査して得られる基準カセットの基準位置データと、が前記情報処理端末の初期教示記憶部に記憶されており、
   前記情報処理端末に、
   ロボットのハンドに設けられた検知センサを用いて、前記展開カセットに設けられた識別マークを走査する識別マーク走査工程と、
   前記識別マーク走査工程による走査に基づいて得られる展開カセットの展開位置データを測定する展開位置測定工程と、
   前記基準位置データと前記展開位置データとの相対的位置関係に基づいて、前記基準教示データから、前記展開カセットを用いて所定動作を実現するのに必要な展開教示データを自動生成する教示データ生成工程と、
   を実行させることを特徴とするロボット教示用プログラム。
2. 前記基準カセットに設けられた複数の識別マークを走査して得られる基準位置データ又は前記展開カセットに設けられた複数の識別マークを走査して得られる展開位置データに基づいて、
   前記基準カセット又は前記展開カセットの歪みを検出する歪み検出工程と、
   該歪み検出工程によって検出された歪み量に基づいて、前記基準教示データ又は前記展開教示データを補正する補正工程と、
   を実行させることを特徴とする請求項１記載のロボット教示用プログラム。
3. 前記検知センサは、ＸＹ検知センサとＺ検知センサよりなり、
   前記ＸＹ検知センサを用いて、前記基準カセット又は前記展開カセットに設けられた前記識別マークを走査して得られるＸＹ方向の距離・位置情報から前記基準カセット又は前記展開カセットのＸＹ方向への歪みを検出するＸＹ歪み検出工程と、
   前記Ｚ検知センサを用いて、前記基準カセット又は前記展開カセットにおける枠体のＺ方向距離・位置を走査して得られるＺ方向距離・位置情報から前記基準カセット又は前記展開カセットのＺ方向への歪みを検出するＺ歪み検出工程と、
   を実行させることを特徴とする請求項１又は２記載のロボット教示用プログラム。
4. ワークを搬送するロボットと電気的に接続される情報処理端末で実行され、既に教示されたロボットの所定動作を、特性の変化したロボットにて実現可能なロボット教示用プログラムであって、
   特性の変化前におけるロボットの所定動作に必要な第１教示データと、カセットに設けられた識別マークを走査して得られる特性の変化前におけるロボットの第１位置データと、が前記情報処理端末の初期教示記憶部に記憶されており、
   前記情報処理端末に、
   特性の変化後におけるロボットのハンドに設けられた検知センサを用いて、前記カセットに設けられた識別マークを走査する識別マーク走査工程と、
   前記識別マーク走査工程による走査に基づいて得られるロボットの第２位置データを測定する変化後位置測定工程と、
   前記第１位置データと前記第２位置データとの相対的位置関係に基づいて、前記第１教示データから、特性の変化後の所定動作を実現するのに必要なロボットの教示データを自動生成する変化後教示データ生成工程と、
   を実行させることを特徴とするロボット教示用プログラム。
5. 外枠を有する枠体内にワークを収容可能な複数の収容部と、
   ロボットによるワークのローディング／アンローディングを可能にする、前記枠体の開放面とを備えたカセットにおいて、
   前記開放面側の外枠には、前記複数の収容部に対しての指標となる識別マークが設けられているとともに、
   略同一の外形構造を有し、略同一の位置に略同一の識別マークが設けられている複数のカセットであること、
   を特徴とするカセット。
6. ワーク搬送ロボットによりワークを出し入れし、このワークが内部に棚状に載置されるカセットの位置を測定する位置測定器具であって、
   前記カセットに載置されたワークを出し入れする開放面の外枠に設けられた識別マークをＸＹ方向に走査するＸＹ検知センサと、
   前記カセットにおける枠体の外枠のＺ方向を走査するＺ検知センサと、を備え、
   前記ＸＹ検知センサは、発光素子と受光素子とを連結した反射型センサであり、
   前記Ｚ検知センサは、発光素子と受光素子とを対向した遮光センサであって、
   前記ＸＹ検知センサ及び前記Ｚ検知センサのビーム方向が略直角になるように配置したことを特徴とする位置測定器具。
7. 複数のカセットに対して複数の板状のワークを多段に積層して収納し、又は前記基板を前記カセットから搬出するロボットの作動方法であって、
   前記ロボットによるワークの収納及び搬出を可能にする前記複数カセット各々に識別マークを設ける工程と、
   前記複数カセットのうち1のカセットを基準カセットとして、該基準カセットを用いてロボットの所定動作に必要な基準教示データを得る基準教示データ取得工程と、
   ロボットのハンドに設けられたセンサを用いて、前記基準カセットに設けられた識別マークを走査して基準カセットの基準位置データを得る基準位置データ取得工程と、
   他の前記複数カセットを展開カセットとして、前記センサを用いて、前記展開カセットに設けられた識別マークを走査して、展開カセットの展開位置データを測定する展開位置測定工程と、
   前記基準位置データと前記展開位置データとの相対的位置関係に基づいて、前記基準教示データから、前記展開カセットを用いて所定動作を実現するのに必要な展開教示データを自動生成する展開教示データ生成工程と、
   前記展開教示データに基づいて前記展開カセットに対するロボットの作動を実行させる一方、前記基準教示データに基づいて前記基準カセットに対するロボットの作動を実行ささせる作動実行工程と、
   を備えることを特徴とするロボットの作動方法。
8. 前記識別マークは、前記カセットのワークを搬入及び搬出する開放面を囲む枠体上に取り付けられた標識、又は前記カセットに収容されたワークのエッジであることを特徴とする請求項７記載のロボットの作動方法。
9. 前記基準カセットに設けられた複数の識別マークを走査して得られる基準位置データ又は前記展開カセットに設けられた複数の識別マークを走査して得られる展開位置データに基づいて、前記基準カセット又は前記展開カセットの歪みを検出する歪み検出工程と、
   歪み検出工程によって検出された歪み量に基づいて、前記基準教示データ又は前記展開教示データを補正する補正工程と、
   を備えることを特徴とする請求項７又は８記載のロボットの作動方法。
10. 前記歪み検出工程は、前記基準カセット又は前記展開カセットにおける枠体のＸＹ方向及び／又はＺ方向への歪みを検出する工程であることを特徴とする請求項７乃至９記載のロボットの作動方法。
    

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