JP4466785B2 - 移送ロボットおよび移送ロボットの制御方法 - Google Patents

移送ロボットおよび移送ロボットの制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、液晶用のガラス基板や半導体ウェハ等の薄板状のワークをストッカに出し入れする移送ロボットおよびその移送方法と制御方法に関する。
従来の移送ロボットしては、脚部を屈曲伸縮させて上下動し、上部に配置されたアームによりワークを移送するものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
従来の第１の移送ロボットは、図７に示すようにハンド部材１８０を紙面と直交する水平方向（Ｘ方向：同図中に符号不記入）に移動自在とするハンド部材動作機構１０８と、このハンド部材動作機構１０８の全体を移動させるためのリンク機構１０９とを有している。リンク機構１０９は、ベース部材１９０に一端部が連結部１９３ａを介して回転自在に連結された第１のアーム１９１と、この第１のアーム１９１の他端部に連結部１９３ｂを介して連結された第２のアーム１９２とを具備しており、かつこの第２のアーム１９２の他端部には、ハンド部材動作機構１０８のベース部１８１が連結部１９３ｃを介して回転可能に連結された構造を有している。
しかしながら、できる限り広い領域でハンド部材を移動できるようにし、かつハンド部材を水平および垂直方向に直線的に移動できるようにすることが要求される場合に、従来の第１の移送ロボットでは、第１および第２のアーム１９１、１９２を回転させることによってワークをＹ方向（図７の紙面に直交する方向）およびＺ方向に直線的に移動させるが、移動範囲が比較的狭くなっていた。
これを解決するために、第２の従来例が提案されている。図８を用いて第２の従来例について説明する。第２の従来例は、ベース部材２０１と、リンク機構２０２と、２つのハンド部材２３０（２３０Ａ、２３０Ｂ）を有するハンド部材動作機構２０３とを具備して構成されている。ベース部材２０１は、一定の高さを有するボックス状に形成されており、たとえばフロアに固定して設置されている。ただし、後述するように、このベース部材２０１をＹ方向に移動自在に設けることもできる。リンク機構２０２は、第１および第２のアーム２２１、２２２と中間アーム２２３とは、第１から第４の連結部２２４ａ〜２２４ｄで連結されて構成されている。第１から第４の連結部２２４ａ〜２２４ｄのそれぞれの軸心Ｃ１〜Ｃ４の軸線は、いずれも同方向に延びている。第１のアーム２２１の一端部は、第１の連結部２２４ａを介してベース部材２０１の一側面の上部に連結されており、軸心Ｃ１周りに回転自在である。軸心Ｃ１から第１のアーム２２１の他端部先端までの長さは、フロアから軸心Ｃ１までの高さよりも短い寸法とされている。このことにより、第１のアーム２２１は軸心Ｃ１の全周囲にわたって回転自在となっている。中間アーム２２３の長さは、第１のアーム２２１と略同一長さである。この中間アーム２２３は、その一端部が第３の連結部２２４ｃを介して第１のアーム２２１の他端部に連結されていることにより、第１のアーム２２１に対して軸心Ｃ３周りに相対回転自在である。第２のアーム２２２の長さは、第１のアーム２２１や中間アーム２２３よりも短く形成されている。第２のアーム２２２の一端部が第４の連結部２２４ｄを介して中間アーム２２３の他端部に連結されるように構成され、中間アーム２２３に対して軸心Ｃ４周りに相対回転することができる。第２のアーム２２２の他端部は、ハンド部材動作機構２０３のベース部２３１に第２の連結部２２４ｂを介して連結されている。このため、ハンド部材動作機構２０３は、第２のアーム２２２に対して軸心Ｃ２周りに相対回転することができる。
また、第３の従来例について図９を用いて説明する。第３の従来例は、昇降装置３１０は、複数のポスト３２１、３２２を有するベースユニット３１２と、ワークを支持するワーク支持ユニット３１３と、一端がベースユニット３１２のポスト３２１、３２２に連結され、かつ他端がワーク支持ユニット３１３に連結される屈伸型の複数のアームユニット３４１、３４２、３４３、３４４を有する昇降機構３１４とを備える。ワーク上昇時に、ワーク支持ユニット３１３が複数のポスト３２１、３２２よりも高い位置に配され、ワーク下降時に、ワーク支持ユニット３１３の少なくとも一部が複数のポスト３２１、３２２の間に配される。
特開平１１−２３８７７９号公報（第４頁、図２） 特開２００２−２１０６８４号公報（第６頁、図２） 特開２００６−１７６２７６号公報（第４頁、図１）
ストッカには天井に届くほどの高さから床面近くまでに液晶用のガラス基板や太陽光パネル等の薄板状のワークが一定の間隔を持って積み重ねられ保管されている。このようなストッカが移送ロボットの前後または左右に配置されている。このために移送ロボットは、大型化するとともに長ストロークの昇降機構と旋回機構を備える必要がある。大型化することで、ストッカは移送ロボットのワークの取り出し方向に対してローリング方向に傾いて取り付けられ、このような設置が増えてきている。そうすると、ワークを移送ロボットのハンドで受け取るときに、ハンドはストッカに対して傾いた状態になるためにワークを受け取った際にワークが位置ずれを起こすので、搬送先で所定の位置に配置できない等の問題が生じる。このために、ローリング方向の補正機能が必要とされてきている。また、ストッカ内のワークの配置についても、ワークは正確な位置にあるとは限らない。たとえば、ワークの取り出し方向に対してヨーイング方向に傾いていたり、横方向にスライドしたりしている場合がある。搬送先で所定の位置に配置するために補正する機能が必要とされてきている。これまでは、これらを補正をするために、移送ロボットの他に補正機構が備えられていたが、装置が複雑化することや設置面積が大きくなるといった問題が生じていた。
また、保管されるワークも大型化されることで重量が重くなり、これを移送する移送ロボットは剛性を高める必要があるとともに、万が一、昇降機構が故障した際にワークが落下して損傷することを防止する安全策を備えることが要求されてきている。また、年々、基板の生産数は増えるためにスループットを速くすることが、基板が大型化しても要求されている。
さらに、このようなワークを移送するシステムの環境は周囲のクリーン度を保つ設備を必要としており、大型化する移送ロボットについてもフットプリントを小さくすることが要求されている。
しかしながら、従来の第１の移送ロボットは、第１および第２のアームを回転させることによってワークを水平方向および垂直方向に直線的に移動させることができるが、垂直方向に関して、ハンドとベース部材と干渉するためにベース部材より下面には物理的に下降することができないために昇降範囲が狭くなっていた。また、ストッカ内のワークの位置ずれを補正する手段がないために補正できない問題が生じていた。このような補正する機構を備えると構造が大きくなる、または複雑になるといった問題が生じることになり、適用が困難となっていた。
また、従来の第２の移送ロボットでは、３リンク構成にすることにより可動範囲を広くすることができるようになったが、リンクを駆動する駆動機構が故障した場合、ワークの落下を防止する機構を備えていないので、高価なワークが損傷する問題が生じていた。
また、リンク機構がベース部材に対して外向きに屈曲する構成であるので下降位置では大きな設置面積を必要とすることになり、フットプリントが小さくならない問題が生じていた。また、最下降位置は、ハンドとベース部材が干渉することからベース部材より下面に物理的に下降できないために昇降範囲が狭くなっていた。
また、水平方向に垂直方向の位置を維持したまま移動することができることにより、ストッカ内のワークの横ずれを補正することはできるかもしれないが、補正するのに必要なセンサを備えていないために補正することができない。その他のローリング方向やヨーインク方向の補正することができないために所定の位置に搬送することができないといった問題が生じていた。
また、従来の第３の移送ロボットでは、４本のリンク機構によりワーク搬送部を支持して昇降することから、何れか１本のリンク機構の駆動機構に故障が生じても、ワークを落下させることなく、安全な位置へワークを移送することができる可能性がある。しかしながら、従来の第３の移送ロボットは、リンク機構が外向きに屈曲するために下降位置では大きな設置面を必要とすることになり、フットプリントが小さくならないといった問題が生じていた。また、ワークの取り出し方向に対してピッチング方向に傾かせることができるもののローリング方向、ヨーイング方向や横ずれを補正する機構が備えられていないために所定の位置への位置決めができないといった問題が生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、比較的小さな設置面積に配置でき、上下への昇降範囲が広くできるとともに、安全にワークを移送でき、移送する際に所定の位置へ位置決め可能なように傾き補正が可能な移送ロボットを提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部を回動可能に支持する第２アームと、前記第２アームを回転可能に支持する第１アームと、を少なくとも備え、前記ハンド部が一方向に移動するように前記アームが回転する水平アーム機構と、 前記水平アーム機構を上下に移動させる昇降機構と、を備えた移送ロボットにおいて、 前記昇降機構が、ベースの片側に片側第１関節部で回動可能に支持された片側第１脚部と、前記片側第１脚部に片側第２関節部で回動可能に支持され前記水平アーム機構を支持する片側第２脚部と、を備えた第１リンク機構と、前記ベースの他方側に他方側第１関節部で回動可能に支持された他方側第１脚部と、前記他方側第１脚部に他方側第２関節部で回動可能に支持され前記水平アーム機構を支持する他方側第２脚部と、を備えた第２リンク機構と、を備え、前記片側第１関節部と前記他方側第１関節部と前記片側第２関節部と前記他方側第２関節部のそれぞれの回転軸の方向と前記ハンド部の移動方向とが平行になるよう配置され、前記ハンド部の移動方向から見て、前記片側第２関節部と前記他方側第２関節部が前記第１リンク機構と前記第２リンク機構の内側に互いに張り出すように前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部が互いに逆方向に回転しながら、前記ハンド部を前記片側第１関節部と前記他方側第１関節部との間で上下に移動させること、を特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記ベースが、前記ベースの一端で上へ延在する片側脚部支持部材と、前記ベースの他端で上へ延在する他方側脚部支持部材と、を備え、前記片側第１脚部が、前記片側脚部支持部材の上端の前記片側第１関節部で回動可能に支持され、 前記他方側第１脚部が、前記他方側脚部支持部材の上端の前記他方側第１関節部で回動可能に支持され、前記片側第１脚部が前記片側脚部支持部材よりも長く形成され、前記他方側第１脚部が前記他方側脚部支持部材よりも長く形成されたこと、を特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記片側第２脚部が、前記片側第１脚部の先端の前記片側第２関節部で回動可能に支持されて前記片側第１脚部よりも短く形成され、前記他方側第２脚部が、前記他方側第１脚部の先端の前記他方側第２関節部で回動可能に支持されて前記他方側第１脚部よりも短く形成されたこと、を特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記片側第１関節部と前記他方側第１関節部のそれぞれに、前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部とをそれぞれ回動させる駆動機構が備えられ、 前記片側第２関節部と前記他方側第２関節部のそれぞれに、前記片側第２脚部と前記他方側第２脚部とをそれぞれ回動させる駆動機構が備えられたこと、を特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記片側第１脚部のリンク長と前記他方側第１脚部のリンク長とが同じ長さに構成され、前記片側第２脚部のリンク長と前記他方側第２脚部のリンク長とが同じ長さに構成されたこと、を特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記ベースを旋回させる旋回機構をさらに備え、前記旋回機構が前記ベースの中央を旋回軸として旋回させること、を特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、前記水平アーム機構が、前記搬送物を載置する下側ハンド部と、前記下側ハンド部を下側第３水平関節部で回動可能に支持する下側第２アームと、前記下側第２アームを下側第２水平関節部で回動可能に支持する下側第１アームと、からなる下側リンクアーム機構と、前記搬送物を載置する上側ハンド部と、前記上側ハンド部を上側第３水平関節部で回動可能に支持する上側第２アームと、前記上側第２アームを上側第２水平関節部で回動可能に支持する上側第１アームと、からなる上側リンクアーム機構と、前記下側第１アームを下側第１水平関節部で回動可能に支持するとともに前記片側第２脚部と前記他方側第２脚部とに支持される支持ベースと、前記上側第１アームを上側第１水平関節部で回動可能に支持する支持部材と、前記支持ベースの一端から立設して前記支持部材の一端を支持する支柱と、を備え、前記下側リンクアーム機構と前記上側リンクアーム機構とが前記支持部材と前記支持ベースとの間で上下で対向するよう配置され、前記下側リンクアーム機構と前記上側リンクアーム機構とが前記支持部材と前記支持ベースとの間で動作すること、を特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記下側第１水平関節部の回転軸と前記上側第１水平関節部の回転軸とが、同一の鉛直軸上になるよう配置されたこと、を特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、前記下側第１水平関節部の回転軸と前記上側第１水平関節部の回転軸とが、前記下側ハンド部および前記上側ハンド部の移動方向でオフセットするよう配置されたこと、を特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、前記下側リンクアーム機構の前記下側第２水平関節部と、前記上側リンクアーム機構の前記上側第２水平関節部とが、前記下側ハンド部および前記上側ハンド部の移動方向の軸に対して、同じ側で張り出すように動作すること、を特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明は、前記下側リンクアーム機構の前記下側第２水平関節部と、前記上側リンクアーム機構の前記上側第２水平関節部とが、前記下側ハンド部および前記上側ハンド部の移動方向の軸に対して、互いに異なる側で張り出すように動作すること、を特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明は、前記ベースを旋回させる旋回機構をさらに備え、前記下側第１水平関節部の回転軸と前記上側第１水平関節部の回転軸が、前記旋回機構の旋回軸に対して、前記下側ハンド部および前記上側ハンド部の移動方向にオフセットした位置に配置されたこと、を特徴とするものである。
請求項１３に記載の発明は、前記下側ハンド部と前記上側ハンド部のそれぞれに２つずつ設けられたセンサと、前記支持ベースと前記支持部材のそれぞれに設けられた距離検出センサと、をさらに備え、前記センサによって、前記下側ハンド部と前記上側ハンド部に載置された前記搬送物の角度ずれを検出し、前記それぞれの距離検出センサで、前記下側ハンド部と前記上側ハンド部に載置された前記搬送物の、前記ハンド部の移動方向に対する横ずれを検出すること、を特徴とするものである。
請求項１４に記載の発明は、搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部を回動可能に支持する第２アームと、前記第２アームを回転可能に支持する第１アームと、を少なくとも備え、前記ハンド部が一方向に移動するように前記アームが回転する水平アーム機構と、ベースに片側第１関節部で回動可能に支持された片側第１脚部と、前記片側第１脚部に片側第２関節部で回動可能に支持され前記水平アーム機構を支持する片側第２脚部と、を備えた第１リンク機構と、前記ベースに他方側第１関節部で回動可能に支持された他方側第１脚部と、前記他方側第１脚部に他方側第２関節部で回動可能に支持され前記水平アーム機構を支持する他方側第２脚部と、を備えた第２リンク機構と、を備え、前記片側第１関節部と前記他方側第１関節部と前記片側第２関節部と前記他方側第２関節部のそれぞれの回転軸の方向と前記ハンド部の移動方向とが平行になるよう配置され、前記水平アーム機構を上下に移動させる昇降機構と、を備えた移送ロボットの制御方法であって、前記ハンド部の移動方向から見て、前記片側第２関節部と前記他方側第２関節部が前記第１リンク機構と前記第２リンク機構の内側に互いに張り出すように前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部を互いに逆方向に回転させながら、前記ハンド部を前記片側第１関節部と前記他方側第１関節部との間で上下に移動させること、を特徴とするものである。
請求項１５に記載の発明は、前記昇降機構によって前記水平アーム機構を上下に移動させるとき、前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部とを同時に回転させ、かつ前記片側第２脚部と前記他方側第２脚部とを同時に回転させながら、前記水平アーム機構を水平に維持したまま前記水平アーム機構を上下に移動させること、を特徴とするものである。
請求項１６に記載の発明は、前記移送ロボットが、前記ベースの一端で上へ延在する片側脚部支持部材と、前記ベースの他端で上へ延在する他方側脚部支持部材と、を備え、前記片側第１脚部が前記片側脚部支持部材の上端で前記片側第１関節部で回動可能に支持され、前記他方側第１脚部が前記他方側脚部支持部材の上端で前記他方側第１関節部で回動可能に支持されている構成を備えており、前記ハンド部の移動方向から見て、前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部が、それぞれ前記片側脚部支持部材と前記他方側脚部支持部材とに重なる位置まで、前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部とを回転させることによって、前記ハンド部を最下降位置まで移動させるように制御すること、を特徴とするものである。
本発明によると、昇降機構が少なくとも２つのリンク機構から構成され、リンク機構が脚部支持部材の内側を旋回することで水平アーム機構を昇降させ、水平アーム機構が最下降位置に位置した際には脚部支持部材の内側に配置されるように構成されたことで、昇降範囲を広くすることができる。また、少なくとも２つのリンク機構から構成されていることで、万が一、１つのリンク機構が故障して駆動力が発生できなくなったとしても、他方のリンク機構により駆動力を得ることができることから水平アーム機構が落下することを防止し、ワークの損傷を防止する２重化した安全機構を提供している。さらに、水平アーム機構が脚部支持部材の内側に配置され、リンク機構も脚部支持部材よりも外側に大きく飛び出さないような位置に旋回して水平アーム機構が最下降位置に位置するように形成されるので、リンク機構が外側に飛び出るような屈曲構造ではないので、比較的小さな設置面積に配置することが可能であり、フットプリントを小さくすることができる。
また、本発明によると、ハンド移動方向に関して同軸上に第１水平関節を配置し、一方向に伸縮するアームによりハンドを移動させることにより、ストッカからのワークの出し入れが、２つのハンドを用いることにより高速化することができる。すなわちスループットを向上することができる。
また、本発明によると、２組のリンク機構からなる昇降機構に備えられた少なくとも２つの回転関節を備えることにより、水平アーム機構をハンドの移動方向に関してローリング方向および左右方向の何れか一つの方向に移動できることから、移送ロボットとストッカの相対的な位置ずれを移送ロボットの動作により補正できるので、従来あったロボットのように補正機構を必要とせずに済み、装置を複雑化することなく、設置面積が小さいまま補正することが可能となる。
また、本発明によると、２組のリンク機構からなる昇降機構に備えられた少なくとも２つの回転関節を備えるとともに、移送ロボットの旋回軸を利用して、水平アーム機構をハンドの移動方向に関してローリング方向、ヨーング方向および左右方向の搬送物がハンドに載置された際の搬送物の位置ずれを補正することができるので、ストッカ内の搬送物の配置に関わらず、搬送物を所定の位置で搬送先に移送することができる。
本発明の実施例を示す移送ロボットの斜視図 本発明の実施例の水平アーム機構が最上昇位置へ移動した場合を示す斜視図 本発明の実施例の水平アーム機構が最下降位置へ移動した場合を示す斜視図 本発明のローリングずれを補正する昇降機構の動作を示す模式図 本発明の横ずれを補正する昇降機構の動作を示す模式図 ハンド上のワークのずれを補正するフローチャート 第１の従来の移送ロボットを示す正面図 第２の従来の移送ロボットを示す正面図 第３の従来の移送ロボットを示す正面図
符号の説明
１ 台座
２ ベース
３ａ、３ｂ 脚部支持部材
４ａ、４ｂ 第１関節部
５ａ、５ｂ 第１脚部
６ａ、６ｂ 第２関節部
７ａ、７ｂ 第２脚部
８ 支持ベース
９ａ、９ｂ 第１水平関節部
１０ａ、１０ｂ 第１アーム
１１ａ、１１ｂ 第２水平関節部
１２ａ、１２ｂ 第２アーム
１３ａ、１３ｂ 第３水平関節部
１４ａ、１４ｂ ハンド
１５ 支柱
１６ 支持部材
１７ 旋回機構
２０ 昇降機構
３０ 水平アーム機構
１０８ ハンド部材動作機構
１０９ リンク機構
１８０ ハンド部材
１８１ ベース部
１９０ ベース部材
１９１ 第１のアーム
１９２ 第２のアーム
１９３ａ、１９３ｂ、１９３ｃ 連結部
２０１ ベース部材
２０２ リンク機構
２０３ ハンド部材動作機構
２２１ 第１のアーム
２２２ 第２のアーム
２２３ 中間アーム
２２４ａ 第１の連結部
２２４ｂ 第２の連結部
２２４ｃ 第３の連結部
２２４ｄ 第４の連結部
２３０、２３０Ａ、２３０Ｂ ハンド部材
２３１ ベース部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５ 軸心
３１０ 昇降装置
３１２ ベースユニット
３１３ ワーク支持ユニット
３１４ 昇降機構
３２１、３２２ ポスト
３４１、３４２、３４３、３４４ アームユニット
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の移送ロボットの斜視図である。
本発明の移送ロボットは、図示しないストッカに配置されたワークを取り出し、作業エリアへ移送するために、旋回機構１７、昇降機構２０および水平アーム機構３０から構成されている。
旋回機構１７は、台座１に取り付けられたベース２の略中心に旋回軸が配置されるように設置されている。また、ベース２の両端には脚部支持部材３ａ、３ｂが設置されている。
昇降機構２０は、脚部支持部材３ａ、３ｂに備えられた不図示の駆動部が第１関節部４ａ、４ｂを駆動し、第１関節部４ａ、４ｂには第１脚部５ａ、５ｂの一端が連結され、第１脚部５ａ、５ｂの他端は不図示の駆動部が備えられた第２関節部６ａ、６ｂで第２脚部７ａ、７ｂの一端と連結される。第２脚部７ａ、７ｂの他端は、支持ベース８に回動可能に連結されている。第１脚部５ａ、５ｂは、水平アーム機構３０の最下降位置への移動をより低くできるように脚部支持部材３ａ、３ｂよりも長く形成されている。第２脚部７ａ、７ｂの長さは、水平アーム機構３０が最下降位置へ移動した際に、第１脚部５ａ、５ｂの側面が脚部支持部材３ａ、３ｂの側面から外側へ出ないように、第１脚部５ａ、５ｂの長さよりも短い長さで形成されている。
ここでは、第１関節部および第２関節部を駆動する駆動部を各々備える実施例を記載しているが、たとえば、第１関節部を駆動する駆動部により、ベルト駆動により第２関節部を駆動するようにしても良い。
次に、水平アーム機構３０について説明する。水平アーム機構３０は、２つのハンド１４ａ、１４ｂを不図示のワークをストッカから出し入れするように移動させるダブルリンク機構から構成されている。ハンド１４ａ、１４ｂの移動方向は、昇降機構２０によって水平アーム機構３０が上下方向に垂直に移動する方向およびハンド１４ａ、１４ｂを昇降機構２０へ引き込んだ際の第２水平関節部の張り出し方向に対して直交する方向であり、ハンド１４ａ、１４ｂは一方向に直線的に移動する。
水平アーム機構２０の詳細について説明する。支持ベース８に備えられた不図示の駆動機構を備えた第１水平関節部９ａで第１アーム１０ａの一端と連結され、第１アーム１０ａの他端は、第２水平関節部１１ａで第２アーム１２ａの一端と連結される。第２アーム１２ａの他端は、第３水平関節部１３ａで第１ハンド１４ａと連結されている。
また、支持ベース８には、支持部材１６を備えた支柱１５が取り付けられており、支持部材に備えられた不図示の駆動機構を備えた第１水平関節部９ｂで第１アーム１０ｂの一端と連結され、第１アーム１０ｂの他端は、第２水平関節部１１ｂで第２アーム１２ｂの一端と連結される。第２アーム１２ｂの他端は、第３水平関節部１３ｂで第１ハンド１４ｂと連結されている。第１アーム１０ａ、１０ｂと第２アーム１２ａ、１２ｂは互いに対向し、対面構造を形成している。また、第１水平関節部９ａ、９ｂは、本実施例では上下に対面するように上下方向で同軸上に配置されている。しかしながら、ハンド１４ａ、１４ｂの移動方向に関して互いにオフセットした構成としても第１アーム１０ａ、１０ｂと第２アーム１２ａ、１２ｂのアーム長を変更することで本実施例と同じ動作が可能である。また、第１水平関節部９ａ、９ｂは、第３水平関節部１３ａ、１３ｂは、ハンド１４ａ、１４ｂの移動方向に関して直線上に位置し、ハンド１４ａ、１４ｂが上下方向に重なった場合には上下方向に同軸上に配置されている。
また、第１水平関節部９ａ、９ｂの回転軸は、本実施例では旋回機構１７の旋回軸よりもハンドの移動方向に関して前方にオフセットしており、旋回機構１７との干渉しないように配置されている。しかしながら、ハンド１４ａ、１４ｂの移動方向に関して前後の何れの方向または左右方向にオフセットした構成としても第１アーム１０ａ、１０ｂと第２アーム１２ａ、１２ｂのアーム長を変更することで本実施例と同じ動作が可能である。
次に、動作について説明する。はじめに昇降機構の動作について図２および３を用いて説明する。図２は昇降機構２０が最上昇位置に移動した場合であり、図３は昇降機構２０が最下降位置に移動した場合を示している。一方の昇降機構について説明し、他方の動作は面対称であるので説明を省略する。
図１および図２を用いて最上昇位置へ移動する場合について説明する。第１関節部４ａおよび第２関節部６ａの不図示のモータ等からなる駆動機構が駆動され、ハンド１４ａの移動方向正面から見て第１脚部５ａは反時計回りに第１関節部４ａを中心に旋回し、第２脚部７ａは時計回りに第２関節部６ａを中心に旋回して水平アーム機構３０を最上昇位置に移動させる。
また、図１および図３を用いて最下降位置へ移動する場合について説明する。第１関節部４ａおよび第２関節部６ａの不図示のモータ等からなる駆動機構が駆動され、ハンド１４ａの移動方向正面から見て第１脚部５ａは時計回りに第１関節部４ａを中心に旋回し、第２脚部７ａは反時計回りに第２関節部６ａを中心に旋回して水平アーム機構３０を下降させ、第１脚部５ａがベース２面と同じ高さになった場合、さらに第１脚部５ａは時計回りに第１関節部４ａを中心に旋回して、第１脚部５ａの側面が脚部支持部材３ａの側面から大きく飛び出さない程度まで旋回させ、第２脚部７ａは時計回りに第２関節部６ａを中心に旋回して最上昇位置に移動させる。
最下降位置に水平アーム機構３０が移動した場合、水平アーム機構３０は、昇降機構２０の間に配置される。このようにすることで、不図示のストッカの最下位置のワークを支持ベース８に取り付けられたハンド１４ａにより取り出すことが可能となる。
また、一方の昇降機構２０が故障しても他方の昇降機構２０で駆動できるので水平アーム機構は落下することなく、安全な最下位置への移動が可能であり、ワークを損傷することがない。
旋回領域は、旋回機構１７を中心に脚部支持部材３ａ、３ｂ側面までの長さが旋回半径となっており、比較的小さな設置面積を可能とする。
次に、図４を用いてハンドの移動方向に関してローリンク方向にストッカが傾いて設置された場合の昇降機構の補正動作について説明する。
ここで、傾きの方向について説明する。ローリンク方向とは、ハンドの移動方向の軸に対して回転する方向の傾きである。また、後述するヨーイング方向とは、昇降機構が垂直に上下方向に移動する方向の軸に対して回転する方向の傾きである。
図４はワークをストッカへ移送する方向から見た昇降機構の部分の模式図である。
ストッカがある傾きθ傾斜して設置された場合は、第１脚部５ａを水平維持状態から角度θ時計回りに第１関節部４ａを回転させ、第２脚部７ａを水平維持状態から角度θ反時計回りに第２関節部６ａを回転させる。また、第１脚部５ｂを水平維持状態から角度θ反時計回りに第１関節部４ｂを回転させ、第２脚部７ｂを水平維持状態から角度θ時計回りに第２関節部６ｂを回転させる。そうすることで、支持ベース８は、水平状態から角度θ傾いた状態に保持され、支持ベース８上に配置された不図示の水平アーム機構が水平状態から角度θ傾いた状態に保持される。
このような傾きを補正する動作としては、たとえば、ワークをストッカから取り出し、移送する動作を移送ロボットに操作者が教示する際に操作器による手動動作で行われる。一旦、動作が教示されれば、ワーク搬送時には同じ軌道を通るように移送ロボットは動作する。
次に、ハンドの移動方向に関してヨーイング方向にストッカが傾いて設置された場合の補正動作について説明する。このような傾きを補正する動作としては、たとえば、ワークをストッカから取り出し、移送する動作を移送ロボットに操作者が教示する際に操作器による手動動作で行われる。その際に補正動作する軸は、図４に記載されている旋回機構１７により所定の角度に調整される。一旦、動作が教示されれば、ワーク搬送時には同じ軌道を通るように移送ロボットは動作する。
次に、図５を用いてハンドの移動方向に関してストッカが左に横ずれして設置された場合の昇降機構の補正動作について説明する。図５はワークをストッカへ移送する方向から見た昇降機構の部分の模式図である。
ストッカが設置された場合に横ずれして設置された場合は、第１脚部５ａを水平維持状態から角度θ反時計回りに第１関節部４ａを回転させ、第２脚部７ａを水平維持状態から角度θ時計回りに第２関節部６ａを回転させる。また、第１脚部５ｂを水平維持状態から角度θ時計回りに第１関節部４ｂを回転させ、第２脚部７ｂを水平維持状態から角度θ時計回りに第２関節部６ｂを回転させる。そうすることで、支持ベース８は、水平状態を維持したまま左右に移動することができ、支持ベース８上に配置された不図示の水平アーム機構が水平状態を維持したまま、左右方向に移動できる。
ストッカが傾いていたり、横ずれしていたりした場合について説明したが、ストッカ内でワークが傾いたり、横ずれしていたりする場合も想定される。ワークの傾きに関しては、ワークの移送方向に関してローリングしている場合は考える必要はなく、ヨーイング方向に関してのみ考慮すればよい。つまり、ローリング方向に傾きはストッカの配置面が傾いていることが考えられるが、ストッカ内は精度良く製作されているので、ローリング方向の傾きは生じにくいと考えられるためである。
図６のフローチャートを用いて、ヨーイング方向の傾きの補正と横ずれについて説明する。
（１）ロボットハンド上にワークを載置する。
（２）ハンドに備えられた不図示の２つのセンサの相対角度から角度ずれを検出する。
（３）ステップ２で検出された角度ずれは、旋回機構の回転角度に変換されて角度補正される。
（４）ロボットハンドに載置したガラス基板を引き込んだ場合に、支持ベースおよび支持部材に搭載した不図示の距離検出センサで横ずれを検出する。
（５）横ずれが生じていれば、各関節の回転角度に横ずれ量を変換することで位置補正する。
（６）角度および位置補正した姿勢を維持したまま、作業領域へ移動する。
以上のステップを行うことにより、ワークをハンドに載置した際のヨーイングずれおよび横ずれを補正することができる。
角度ずれを検出するセンサは、図１のハンド１４ａ、１４ｂの第３水平関節部１３ａが取り付けられている部材に配置されている。センサには反射型の近接センサなどが用いられる。また、横ずれを検出する距離検出センサは、第１アーム１０ａが取り付けられた支持ベース８と第１アーム１０ｂが取り付けられた支持部材１６に対向するように支持ベース８の上面および支持部材１６の下面に透過型のセンサをワークの一辺が通過する位置で支柱１５の近傍に配置されている。
また、角度ずれを検出するセンサをハンドに備えない場合でも、ハンドが支持ベースおよび支持部材の間に引き込まれる際に透過型のセンサの検出値が変化する場合、ワークに傾きが生じていることがわかり、検出値の差分からヨーイング方向の傾きが求められる。この算出した傾きが旋回軸の角度に変換され、角度補正することも可能である。
次に、水平アーム機構３０の動作について図１をもとに説明する。第１アーム１０ａ、１０ｂの一端と支持ベース８および支持部材１６が連結され、第１アーム１０ａ、１０ｂの他端は、第２水平関節部１１ａ、１１ｂで第２アーム１２ａ、１２ｂの一端と連結される。第２アーム１２ａ、１２ｂの他端は、第３水平関節部１３ａ、１３ｂで第１ハンド１４ａ、１４ｂと連結されている。支持ベース８および支持部材１６に備えられた回転駆動機構が駆動されると、たとえば、各水平関節部へベルト駆動等により駆動力が伝達され、ハンド１４ａ、１４ｂは一方向を向いて移動する。ハンド１４ａはアームが伸びた位置を示したものであり、ハンド１４ｂはアームが縮んだ位置を示している。本実施例では、上下の水平アーム機構３０において、第２水平関節部１１ａ、１１ｂが互いに反対方向に張り出すようにしているが、これに限られるものではなく、たとえば、支柱１５の反対側の水平方向に互いの第２水平関節部１１ａ、１１ｂが張り出すように動作させても良い。
尚、本発明では、上アームと下アームを有する多関節ロボットについて述べたが、上下いずれか一方のアームからなる多関節ロボットでも良いことは自明である。また、第１から第３水平関節部の回転関節を有する移送ロボットについて述べたが、第３水平関節部が固定された移送ロボットについても同様な作用および効果を有することは当然である。
本発明では、液晶基板や半導体ウェハを移送するロボットについて述べたが、このような基板を搬送するものであれば、たとえば、太陽発電用のパネルや有機ＥＬ基板等の基板でも、基板であれば、移送することは可能である。

Claims (16)

  1. 搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部を回動可能に支持する第２アームと、前記第２アームを回転可能に支持する第１アームと、を少なくとも備え、前記ハンド部が一方向に移動するように前記アームが回転する水平アーム機構と、
    前記水平アーム機構を上下に移動させる昇降機構と、を備えた移送ロボットにおいて、
    前記昇降機構が、
    ベースの片側に片側第１関節部で回動可能に支持された片側第１脚部と、前記片側第１脚部に片側第２関節部で回動可能に支持され前記水平アーム機構を支持する片側第２脚部と、を備えた第１リンク機構と、
    前記ベースの他方側に他方側第１関節部で回動可能に支持された他方側第１脚部と、前記他方側第１脚部に他方側第２関節部で回動可能に支持され前記水平アーム機構を支持する他方側第２脚部と、を備えた第２リンク機構と、
    を備え、
    前記片側第１関節部と前記他方側第１関節部と前記片側第２関節部と前記他方側第２関節部のそれぞれの回転軸の方向と前記ハンド部の移動方向とが平行になるよう配置され、
    前記ハンド部の移動方向から見て、前記片側第２関節部と前記他方側第２関節部が前記第１リンク機構と前記第２リンク機構の内側に互いに張り出すように前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部が互いに逆方向に回転しながら、前記ハンド部を前記片側第１関節部と前記他方側第１関節部との間で上下に移動させること、を特徴とする移送ロボット。
  2. 前記ベースが、前記ベースの一端で上へ延在する片側脚部支持部材と、前記ベースの他端で上へ延在する他方側脚部支持部材と、を備え、
    前記片側第１脚部が、前記片側脚部支持部材の上端の前記片側第１関節部で回動可能に支持され、
    前記他方側第１脚部が、前記他方側脚部支持部材の上端の前記他方側第１関節部で回動可能に支持され、
    前記片側第１脚部が前記片側脚部支持部材よりも長く形成され、前記他方側第１脚部が前記他方側脚部支持部材よりも長く形成されたこと、を特徴とする請求項１記載の移送ロボット。
  3. 前記片側第２脚部が、前記片側第１脚部の先端の前記片側第２関節部で回動可能に支持されて前記片側第１脚部よりも短く形成され、
    前記他方側第２脚部が、前記他方側第１脚部の先端の前記他方側第２関節部で回動可能に支持されて前記他方側第１脚部よりも短く形成されたこと、を特徴とする請求項１記載の移送ロボット。
  4. 前記片側第１関節部と前記他方側第１関節部のそれぞれに、前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部とをそれぞれ回動させる駆動機構が備えられ、
    前記片側第２関節部と前記他方側第２関節部のそれぞれに、前記片側第２脚部と前記他方側第２脚部とをそれぞれ回動させる駆動機構が備えられたこと、を特徴とする請求項１記載の移送ロボット。
  5. 前記片側第１脚部のリンク長と前記他方側第１脚部のリンク長とが同じ長さに構成され、
    前記片側第２脚部のリンク長と前記他方側第２脚部のリンク長とが同じ長さに構成されたこと、を特徴とする請求項１記載の移送ロボット。
  6. 前記ベースを旋回させる旋回機構をさらに備え、前記旋回機構が前記ベースの中央を旋回軸として旋回させること、を特徴とする請求項１記載の移送ロボット。
  7. 前記水平アーム機構が、
    前記搬送物を載置する下側ハンド部と、前記下側ハンド部を下側第３水平関節部で回動可能に支持する下側第２アームと、前記下側第２アームを下側第２水平関節部で回動可能に支持する下側第１アームと、からなる下側リンクアーム機構と、
    前記搬送物を載置する上側ハンド部と、前記上側ハンド部を上側第３水平関節部で回動可能に支持する上側第２アームと、前記上側第２アームを上側第２水平関節部で回動可能に支持する上側第１アームと、からなる上側リンクアーム機構と、
    前記下側第１アームを下側第１水平関節部で回動可能に支持するとともに前記片側第２脚部と前記他方側第２脚部とに支持される支持ベースと、
    前記上側第１アームを上側第１水平関節部で回動可能に支持する支持部材と、
    前記支持ベースの一端から立設して前記支持部材の一端を支持する支柱と、
    を備え、
    前記下側リンクアーム機構と前記上側リンクアーム機構とが前記支持部材と前記支持ベースとの間で上下で対向するよう配置され、前記下側リンクアーム機構と前記上側リンクアーム機構とが前記支持部材と前記支持ベースとの間で動作すること、を特徴とする請求項１記載の移送ロボット。
  8. 前記下側第１水平関節部の回転軸と前記上側第１水平関節部の回転軸とが、同一の鉛直軸上になるよう配置されたこと、を特徴とする請求項７記載の移送ロボット。
  9. 前記下側第１水平関節部の回転軸と前記上側第１水平関節部の回転軸とが、前記下側ハンド部および前記上側ハンド部の移動方向でオフセットするよう配置されたこと、を特徴とする請求項７記載の移送ロボット。
  10. 前記下側リンクアーム機構の前記下側第２水平関節部と、前記上側リンクアーム機構の前記上側第２水平関節部とが、前記下側ハンド部および前記上側ハンド部の移動方向の軸に対して、同じ側で張り出すように動作すること、を特徴とする請求項７記載の移送ロボット。
  11. 前記下側リンクアーム機構の前記下側第２水平関節部と、前記上側リンクアーム機構の前記上側第２水平関節部とが、前記下側ハンド部および前記上側ハンド部の移動方向の軸に対して、互いに異なる側で張り出すように動作すること、を特徴とする請求項７記載の移送ロボット。
  12. 前記ベースを旋回させる旋回機構をさらに備え、
    前記下側第１水平関節部の回転軸と前記上側第１水平関節部の回転軸が、前記旋回機構の旋回軸に対して、前記下側ハンド部および前記上側ハンド部の移動方向にオフセットした位置に配置されたこと、を特徴とする請求項７記載の移送ロボット。
  13. 前記下側ハンド部と前記上側ハンド部のそれぞれに２つずつ設けられたセンサと、
    前記支持ベースと前記支持部材のそれぞれに設けられた距離検出センサと、をさらに備え、
    前記センサによって、前記下側ハンド部と前記上側ハンド部に載置された前記搬送物の角度ずれを検出し、
    前記それぞれの距離検出センサで、前記下側ハンド部と前記上側ハンド部に載置された前記搬送物の、前記ハンド部の移動方向に対する横ずれを検出すること、を特徴とする請求項７記載の移送ロボット。
  14. 搬送物を載置するハンド部と、前記ハンド部を回動可能に支持する第２アームと、前記第２アームを回転可能に支持する第１アームと、を少なくとも備え、前記ハンド部が一方向に移動するように前記アームが回転する水平アーム機構と、
    ベースに片側第１関節部で回動可能に支持された片側第１脚部と、前記片側第１脚部に片側第２関節部で回動可能に支持され前記水平アーム機構を支持する片側第２脚部と、を備えた第１リンク機構と、前記ベースに他方側第１関節部で回動可能に支持された他方側第１脚部と、前記他方側第１脚部に他方側第２関節部で回動可能に支持され前記水平アーム機構を支持する他方側第２脚部と、を備えた第２リンク機構と、を備え、前記片側第１関節部と前記他方側第１関節部と前記片側第２関節部と前記他方側第２関節部のそれぞれの回転軸の方向と前記ハンド部の移動方向とが平行になるよう配置され、前記水平アーム機構を上下に移動させる昇降機構と、
    を備えた移送ロボットの制御方法であって、
    前記ハンド部の移動方向から見て、前記片側第２関節部と前記他方側第２関節部が前記第１リンク機構と前記第２リンク機構の内側に互いに張り出すように前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部を互いに逆方向に回転させながら、前記ハンド部を前記片側第１関節部と前記他方側第１関節部との間で上下に移動させること、を特徴とする移送ロボットの制御方法。
  15. 前記昇降機構によって前記水平アーム機構を上下に移動させるとき、
    前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部とを同時に回転させ、かつ前記片側第２脚部と前記他方側第２脚部とを同時に回転させながら、前記水平アーム機構を水平に維持したまま前記水平アーム機構を上下に移動させること、を特徴とする請求項１４記載の移送ロボットの制御方法。
  16. 前記移送ロボットが、前記ベースの一端で上へ延在する片側脚部支持部材と、前記ベースの他端で上へ延在する他方側脚部支持部材と、を備え、前記片側第１脚部が前記片側脚部支持部材の上端で前記片側第１関節部で回動可能に支持され、前記他方側第１脚部が前記他方側脚部支持部材の上端で前記他方側第１関節部で回動可能に支持されている構成を備えており、
    前記ハンド部の移動方向から見て、前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部が、それぞれ前記片側脚部支持部材と前記他方側脚部支持部材とに重なる位置まで、前記片側第１脚部と前記他方側第１脚部とを回転させることによって、前記ハンド部を最下降位置まで移動させるように制御すること、を特徴とする請求項１４記載の移送ロボットの制御方法。
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