JP2021022643A5 - - Google Patents

Description

本発明のワーク位置検出方法では、ハンドごとの多関節機構を共通軸において本体に取り付けるようにした上で、第１方向に沿って後退しているときのハンドの手首軸からみて共通軸の位置よりも前進方向の位置でエッジ検出センサを本体に取り付けることが好ましい。この構成によれば、ハンドが後退位置にあるときにエッジ検出センサによってワークの辺を検出可能にしつつ、手首軸とエッジ検出センサとの距離を十分とることができて検出対象ではないワークを保持するハンドを手首軸の周りでの回転させるときの回転角を小さくすることができる。 In the work position detection method of the present invention, the articulated mechanism for each hand is attached to the main body on a common axis, and then the position of the common axis as viewed from the wrist axis of the hand when retracting along the first direction. It is preferable to attach the edge detection sensor to the main body at a position in the forward direction. According to this configuration, the edge detection sensor can detect the side of the work when the hand is in the retracted position, and the work that is not the detection target can be held by keeping a sufficient distance between the wrist axis and the edge detection sensor. The angle of rotation when rotating the hand around the wrist axis can be reduced.

ハンド１３Ａ，１３Ｂは、下から保持することによって板状のワーク５０を水平状態に保ったまま搬送できるように、複数の棒状部材を平行に配置したフォーク状の形状となっている。ワーク５０を保持する状態で、ハンド１３Ａ，１３Ｂは、第２アーム１２Ａ，１２Ｂとの接続位置である根元側を除いてハンド１３Ａ，１３Ｂの全体がワーク５０によって覆われる。ハンド１３Ａ，１３Ｂは、ロードロック室などに収納されているワーク５０を取り出してハンド１３Ａ，１３Ｂ上に保持したり、保持しているワーク５０をロードロック室内などに収納するときにワーク５０に対して前進または後退するが、このハンド１３Ａ，１３Ｂの前進したり後退する方向は、棒状部材の延びる方向と平行な方向とされる。ハンド１３Ａ，１３Ｂの左右方向すなわち前後方向に直交する方向での幅は、搬送対象のワーク５０の左右方向の幅よりも短くなっている。 The hands 13A and 13B have a fork-like shape in which a plurality of rod-shaped members are arranged in parallel so that the plate-shaped work 50 can be conveyed while being held in a horizontal state by holding the hands 13A and 13B from below. In the state of holding the work 50, the hands 13A and 13B are entirely covered by the work 50 except for the root side which is the connection position with the second arms 12A and 12B. The hands 13A and 13B are used with respect to the work 50 when the work 50 stored in the load lock chamber or the like is taken out and held on the hands 13A or 13B, or when the held work 50 is stored in the load lock chamber or the like. The forward or backward direction of the hands 13A and 13B is parallel to the extending direction of the rod-shaped member. The width of the hands 13A and 13B in the left-right direction, that is, in the direction orthogonal to the front-back direction is shorter than the width in the left-right direction of the work 50 to be conveyed.

このロボットにおいて水平多関節機構は、第１アーム１１Ａ，１１Ｂと第２アーム１２Ａ，１２Ｂとに組み込まれたリンク機構により、支持部２６が延びる方向とは直交する方向で直線運動でハンド１３Ａ，１３Ｂが前進及び後退運動を行うように構成されている。すなわち両方のハンド１３Ａ，１３Ｂは同一方向に前進及び後退を行う。共通軸３２に対してハンド１３Ａ，１３Ｂの先端が遠ざかる動きが前進運動であり、前進運動とは反対方向の動きが後退運動である。第１アーム１１Ａ，１１Ｂと第２アーム１２Ａ，１２Ｂとは全体して屈曲運動を行い、それにも関わらず水平面内でのハンド１３Ａ，１３Ｂの向きを一定とするために、ハンド１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ、第２アーム１２Ａ，１２Ｂの先端の位置で手首軸３４Ａ，３４Ｂの周りで水平面内を回転可能に取り付けられている。上側の水平多関節機構は、支持部２６に設けられたモータ（不図示）が駆動されることによって、第１アーム１１Ａ及び第２アーム１２Ａが動き、ハンド１３Ａはその向きを保ったまま、支持部２６の延びる方向とは直交する方向に移動する。同様に下側の水平多関節機構は、支持部２６に設けられたモータ（不図示）が駆動されることによって、第１アーム１１Ｂ及び第２アーム１２Ｂが動き、ハンド１３Ｂはその向きを保ったまま、支持部２６の延びる方向とは直交する方向に移動する。このロボットでは、ハンド１３Ａとハンド１３Ｂとを独立して移動させることができ、これらの移動の途中で手首軸３４Ａと手首軸３４Ｂとが上下方向に正確に整列する、すなわちハンド１３Ａとハンド１３Ｂとが相互に上下方向に正確に重なり合うことができるようになっている。 In this robot, the horizontal articulated mechanism is a link mechanism incorporated in the first arms 11A and 11B and the second arms 12A and 12B, and the hands 13A and 13B are linearly moved in a direction orthogonal to the direction in which the support portion 26 extends. Is configured to perform forward and backward movements. That is, both hands 13A and 13B move forward and backward in the same direction. The movement in which the tips of the hands 13A and 13B move away from the common axis 32 is the forward movement, and the movement in the direction opposite to the forward movement is the backward movement. The first arms 11A and 11B and the second arms 12A and 12B perform bending motions as a whole, and nevertheless, in order to keep the directions of the hands 13A and 13B in the horizontal plane constant, the hands 13A and 13B are used. They are rotatably attached in the horizontal plane around the wrist shafts 34A and 34B at the positions of the tips of the second arms 12A and 12B, respectively. In the upper horizontal articulated mechanism, the first arm 11A and the second arm 12A move by driving a motor (not shown) provided in the support portion 26, and the hand 13A supports the hand 13A while maintaining its orientation. The portion 26 moves in a direction orthogonal to the extending direction. Similarly, in the lower horizontal articulated mechanism, the first arm 11B and the second arm 12B move by driving a motor (not shown) provided on the support portion 26, and the hand 13B keeps its orientation. As it is, it moves in a direction orthogonal to the extending direction of the support portion 26. In this robot, the hand 13A and the hand 13B can be moved independently, and the wrist shaft 34A and the wrist shaft 34B are accurately aligned in the vertical direction during these movements, that is, the hand 13A and the hand 13B. Can overlap each other exactly in the vertical direction.

さらにロボットには、水平多関節機構が取り付けられている支持部２６に対しては静止している位置であって、ハンド１３Ａ，１３Ｂにワーク５０が保持されている状態であればハンド１３Ａ，１３Ｂの前進後退運動によってワーク５０の縦方向辺が通過する位置に、例えば遮光センサからなるエッジ検出センサ２８が設けられている。ここに示す例では、エッジ検出センサ２８は、昇降機構２４の移動部２４Ｂに取り付けられている。エッジ検出センサ２８は、ハンド１３Ａ，１３Ｂ上におけるワーク５０の載置位置の左右方向におけるずれを検出するものであり、ワーク５０の縦方向辺についてその左右方向における位置を検出する例えば一次元センサによって構成されている。エッジ検出センサ２８はコの字形の外形を有し、コの字による開口部を検出空間として、この検出空間内にワーク５０が入り込んだ時にワーク５０の縦方向辺を検出する。エッジ検出センサ２８は、両方のハンド１３Ａ，１３Ｂによって保持されるワーク５０に共通に設けられている。本実施形態のロボットでは上下方向におけるハンド１３Ａ，１３Ｂ間の間隔は一定であり、エッジ検出センサ２８の開口部の開口幅は、このハンド１３Ａ，１３Ｂ間の間隔よりも大きく、両方のハンド１３Ａ，１３Ｂがいずれもワーク５０を搭載しているときにワーク５０が通過可能なようになっている。本実施形態のロボットは搬送用のロボットであってハンド１３Ａ，１３Ｂを前進させることによりロードロック室などからワーク５０を取り出し、またロードロック室にワーク５０を収納するものであるから、ハンド１３Ａ，１３Ｂを前進させた状態ではワーク５０は検出空間から離れ、ハンド１３Ａ，１３Ｂを後退させた状態でワーク５０が検出空間に入り込むこととなる。 Further, if the robot is in a stationary position with respect to the support portion 26 to which the horizontal articulated mechanism is attached and the work 50 is held by the hands 13A and 13B, the hands 13A and 13B An edge detection sensor 28 made of, for example, a light-shielding sensor is provided at a position where the vertical side of the work 50 passes by the forward / backward movement of the work 50. In the example shown here, the edge detection sensor 28 is attached to the moving portion 24B of the elevating mechanism 24. The edge detection sensor 28 detects the deviation of the mounting position of the work 50 on the hands 13A and 13B in the left-right direction, and detects the position of the vertical side of the work 50 in the left-right direction, for example, by a one-dimensional sensor. It is configured. The edge detection sensor 28 has a U-shaped outer shape , and the U-shaped opening is used as a detection space, and when the work 50 enters the detection space, the vertical side of the work 50 is detected. The edge detection sensor 28 is commonly provided on the work 50 held by both hands 13A and 13B. In the robot of the present embodiment, the distance between the hands 13A and 13B in the vertical direction is constant, and the opening width of the opening of the edge detection sensor 28 is larger than the distance between the hands 13A and 13B. The work 50 can pass through when the work 50 is mounted on any of the 13Bs. Since the robot of the present embodiment is a transport robot and moves the hands 13A and 13B forward to take out the work 50 from the load lock chamber and the like, and stores the work 50 in the load lock chamber, the hands 13A and 13A, When the 13B is advanced, the work 50 is separated from the detection space, and when the hands 13A and 13B are retracted, the work 50 enters the detection space.

次に、ロボットにおけるエッジ検出センサ２８の位置について説明する。ハンド１３Ａ，１３Ｂが取り付けられている水平多関節機構が上下方向に昇降する場合、ハンド１３Ａ，１３Ｂがどの高さにあってもワーク５０のエッジを検出できることが好ましいから、ロボットにおいて水平多関節機構とともに昇降する位置にエッジ検出センサ２８が設けられていることが好ましい。搬送用のロボットでは、ロボット全体が水平面上を平行移動しているときに周囲の物体に対してワーク５０やハンド１３Ａ，１３Ｂが衝突することを避けるために、平行移動を行っているときはハンド１３Ａ，１３Ｂは後退状態とされる。ワーク５０の縦方向辺の検出もハンド１３Ａ，１３Ｂが後退状態にあるときに行うことが好ましい。また、検出対象以外のワークを保持しているハンドをその手首軸の周りで回転させるときは、回転量が小さい方が好ましい。回転量を小さくする観点からは、ハンドが後退状態にあるときの手首軸の位置からできるだけ遠方にエッジ検出センサ２８が取り付けられていることが好ましいことになる。例えば、後退状態にあるハンド１３Ａ，１３Ｂの手首軸３４Ａ，３４Ｂから見て、支持部２６における水平多関節機構の取り付け位置である共通軸３２の位置よりも前進方向側の位置でエッジ検出センサがロボットに取り付けられていることが好ましい。 Next, the position of the edge detection sensor 28 in the robot will be described. When the horizontal articulated mechanism to which the hands 13A and 13B are attached moves up and down, it is preferable that the edge of the work 50 can be detected regardless of the height of the hands 13A and 13B. It is preferable that the edge detection sensor 28 is provided at a position where it moves up and down together with the mechanism. In the transport robot, in order to prevent the work 50 and the hands 13A and 13B from colliding with surrounding objects when the entire robot is moving in parallel on the horizontal plane, the hand is moving in parallel. 13A and 13B are in the retracted state. It is preferable that the detection of the vertical side of the work 50 is also performed when the hands 13A and 13B are in the retracted state. Further, when rotating a hand holding a work other than the detection target around the wrist axis, it is preferable that the amount of rotation is small. From the viewpoint of reducing the amount of rotation, it is preferable that the edge detection sensor 28 is attached as far as possible from the position of the wrist axis when the hand is in the retracted state. For example, when viewed from the wrist shafts 34A and 34B of the hands 13A and 13B in the retracted state, the edge detection sensor is located at a position on the forward direction side from the position of the common shaft 32 which is the mounting position of the horizontal articulated mechanism on the support portion 26. It is preferably attached to the robot.

次に、本実施形態のロボットがロードロック室あるいはカセットなどに収納されているワーク５０を取り出してハンド１３Ｂ上に保持する動作について説明する。このときすでにハンド１３Ａは後退状態にあって別のワークを保持しているものとする。ハンド１３Ｂはワーク５０を保持せずに後退状態にあるものとする。ロボットは、レール２１に沿って対象のロードロック室の前まで移動し、昇降機構２４によりハンド１３Ｂの高さをロードロック室の高さに合わせる。そして、アーム１１Ｂ，１２Ｂが駆動されてハンド１３Ｂは前進し、ロードロック室に収納されているワーク５０の下方の位置までロードロック室の内部に進入する。この状態で昇降機構２４によりハンド１３Ｂを上昇させるとワーク５０がハンド１３Ｂ上に載置されることになる。このとき、ハンド１３Ｂに設けられた１対のセンサ２７によってワーク５０の横方向辺を検出し、横方向辺の位置がハンド１３Ｂでの基準位置に一致するように、ハンド１３Ｂの前進量を制御する。１対のセンサ２７の検出結果から、傾斜角を求めることができる。理想的には傾斜角はゼロであるべきであるので、１対のセンサ２７によって検出される傾斜角がゼロとなるように手首軸３４Ｂの周りでハンド１３Ｂを回転させることによって、ワーク５０は、その横方向辺とハンド１３Ｂの左右方向とが一致するようにハンド１３Ｂ上に載置されることになる。ハンド１３Ｂ上にワーク５０を載置するときに傾斜角を補正すれば、ワーク５０の縦方向辺の向きとハンド１３Ｂの前後方向とが一致しているので、後述するように左右方向でのワーク５０の位置の補償を行うときの計算が簡単なものとなる。 Next, an operation in which the robot of the present embodiment takes out the work 50 stored in the load lock chamber or the cassette and holds it on the hand 13B will be described. At this time, it is assumed that the hand 13A is already in the retracted state and holds another work. It is assumed that the hand 13B is in the retracted state without holding the work 50. The robot moves along the rail 21 to the front of the target load lock chamber, and the height of the hand 13B is adjusted to the height of the load lock chamber by the elevating mechanism 24. Then, the arms 11B and 12B are driven, and the hand 13B moves forward and enters the inside of the load lock chamber to a position below the work 50 housed in the load lock chamber. If the hand 13B is raised by the elevating mechanism 24 in this state, the work 50 will be placed on the hand 13B. At this time, a pair of sensors 27 provided on the hand 13B detects the lateral side of the work 50, and controls the amount of advance of the hand 13B so that the position of the lateral side matches the reference position on the hand 13B. do. The tilt angle can be obtained from the detection results of the pair of sensors 27. Ideally, the tilt angle should be zero, so by rotating the hand 13B around the wrist axis 34B so that the tilt angle detected by the pair of sensors 27 is zero, the work 50 It will be placed on the hand 13B so that the lateral side thereof and the left-right direction of the hand 13B coincide with each other. If the tilt angle is corrected when the work 50 is placed on the hand 13B, the direction of the vertical side of the work 50 and the front-back direction of the hand 13B are the same. The calculation when compensating for the position of 50 becomes simple.

ロードロック室内でハンド１３Ｂ上にワーク５０が載置されたら、アーム１１Ｂ，１２Ｂが駆動されてハンド１３Ｂは後退し、後退状態となる。このとき、エッジ検出センサ２８の検出空間には、ハンド１３Ａ，１３Ｂにそれぞれ載置されているワーク５０が入り込んでいる。新たに載置されたワークであるハンド１３Ｂ上のワーク５０における左右方向の位置を決定する必要があるから、上述したようにハンド１３Ａをその手首軸３４Ａの周りで回転させてハンド１３Ａ上のワーク５０を検出空間から退出させ、エッジ検出センサ２８によってハンド１３Ｂ上のワークの縦方向辺の位置を検出する。検出された縦方向辺の位置から、ハンド１３Ｂにおける左右方向でのワーク５０のずれ量が決定される。このずれ量に基づいて、ロボットがワーク５０をレール２１に沿って別のロードロック室まで平行移動により搬送する移動量を定めることにより、搬送先のロードロック室に対して正確にワーク５０を格納できるようになる。なお、傾斜角を補正しない状態でワーク５０の搬送先までロボットが平行移動する場合には、ロボットの移動量の算出に際して傾斜角の影響を考慮する必要がある。
When the work 50 is placed on the hand 13B in the load lock chamber, the arms 11B and 12B are driven and the hand 13B retracts to a retracted state. At this time, the work 50 placed on the hands 13A and 13B, respectively, has entered the detection space of the edge detection sensor 28. Since it is necessary to determine the position in the left-right direction of the work 50 on the hand 13B, which is a newly placed work, the hand 13A is rotated around the wrist shaft 34A as described above, and the work on the hand 13A is rotated. 50 is moved out of the detection space, and the position of the vertical side of the work on the hand 13B is detected by the edge detection sensor 28. From the position of the detected vertical side, the amount of displacement of the work 50 in the left-right direction in the hand 13B is determined. Based on this amount of deviation, the robot determines the amount of movement of the work 50 by translation along the rail 21 to another load lock chamber, so that the work 50 can be accurately transferred to the destination load lock chamber. It will be possible to store it. When the robot moves in parallel to the transfer destination of the work 50 without correcting the tilt angle, it is necessary to consider the influence of the tilt angle when calculating the movement amount of the robot.