JP5055101B2 - Robot controller - Google Patents
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Description
この発明はロボット制御装置に関し、特に産業用ロボットを制御するロボット制御装置に関するものである。 The present invention relates to a robot control apparatus, and more particularly to a robot control apparatus that controls an industrial robot.
半導体ウェハや液晶基板等の被搬送物をカセット等の収納体から搬出入する水平多関節のロボットを制御するロボット制御装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。上記ロボットは、直線補間によってハンド部材が収納体に向かって直進動作するように制御され、真空吸着等の手段によりハンド部材で被搬送物を保持したり開放したりして、収納体から被搬送物を搬出入する。このように収納体から被搬送物を搬出入するロボットには、上記ロボットに同一のアーム部材の同一の一方端に支持されるハンド部材を更に構成して、ハンド部材を2つ備えたものもある。 A robot control device that controls a horizontal articulated robot that loads and unloads objects to be transported such as a semiconductor wafer and a liquid crystal substrate from a storage body such as a cassette is disclosed (for example, see Patent Document 1). The robot is controlled so that the hand member moves straight toward the container by linear interpolation, and the object to be conveyed is held or released by the hand member by means of vacuum suction or the like to be conveyed from the container. Carry in / out things. As described above, the robot for carrying in / out the object to / from the storage body further includes a hand member supported on the same one end of the same arm member by the robot and further including two hand members. is there.
図7は、従来のロボット制御装置によるロボットの動作を示した概略平面図である。 FIG. 7 is a schematic plan view showing the operation of the robot by the conventional robot control device.
図7を参照して、ロボット71は、ベース部材76と、一方端を第3駆動軸であるA軸77を介してベース部材76に回動可能に支持される下部アーム部材78と、一方端を駆動軸であるB軸79を介して下部アーム部材78の他方端に回動可能に支持される上部アーム部材80と、第1駆動軸である図示しないW1軸を介して上部アーム部材80の他方端に回動可能に支持される第1ハンド部材88と、W1軸と同軸に設置された第2駆動軸であるW2軸89を介して上部アーム部材80の他方端に回動可能に支持される第2ハンド部材90とを備えている。第2ハンド部材90は、第1ハンド部材88の上側に、平面視において第1ハンド部材88と重なるように取り付けられている。下部アーム部材78、上部アーム部材80、第1ハンド部材88及び第2ハンド部材90は、水平方向に回動可能である。
Referring to FIG. 7, a
図7の(1)から(3)までは、ハンド部材を2つ備えた上記ロボット71が、第2ハンド部材90に半導体ウェハ23を保持した状態で、第1ハンド部材88でカセット24から半導体ウェハ23を搬出しようとする一連の動作が示されている。従来のロボット制御装置では、先ず、図7の(1)で示したように、第1ハンド部材88の中心軸と第2ハンド部材90の中心軸がX方向で重なるように、第1ハンド部材88と第2ハンド部材90とを1つのカセット24の前で待機させている。このとき、第2ハンド部材90は、半導体ウェハ23を保持し、第1ハンド部材88は何も保持していない。次に、図7の(2)で示したように、第1ハンド部材88が半導体ウェハ23を搬出するためにカセット24内に直進動作して移動したときに、第2ハンド部材90及び第2ハンド部材90に保持された半導体ウェハ23がカセット24と干渉しない位置まで、第2ハンド部材90を関節補間(PTP制御)により反時計方向回りに回動させる。次に、第2ハンド部材90は図7の(2)の位置に停止させた状態のまま、第1ハンド部材88を直線補間(CP制御)によりカセット24に向かって直進動作させる。そして、第1ハンド部材88を所定の位置まで直進動作させた後、第1ハンド部材88に別の半導体ウェハ23を保持させる。その後は、図7の(1)から(3)までと逆の動作を順にさせている。先ず、第1ハンド部材88を図7の(2)で示した位置まで後退するように直進動作させて、一度停止した後、第2ハンド部材90を図7の(1)で示した位置まで時計方向回りに回動させる。このようにロボット71の動作を制御して、一方のハンド部材に半導体ウェハ23を保持した状態で、他方のハンド部材によりカセットから別の半導体ウェハ23が搬出される。
上記のような従来のロボット制御装置では、第1ハンド部材88を直進させる動作と第2ハンド部材90を回動させる動作とが同時に制御されず、各々異なる時間に動作させている。よって、例えば同一のカセット24内から半導体ウェハ23を搬出入して交換する場合に、半導体ウェハ23の交換時間が長くなっている。又、第1ハンド部材88と第2ハンド部材90とを異なる時間に動作するように制御していることに加えて、第1ハンド部材88を直線補間により制御して、第2ハンド部材90を関節補間により制御しているため、ロボット71の動作の調整作業も煩雑となっている。第1ハンド部材88の直進動作中に、カセット24との干渉を回避している第2ハンド部材90が、カセット24にX方向に対向して設置された半導体ウェハ処理装置等他の障害物と干渉してしまう場合には、第1ハンド部材88の直進動作と第2ハンド部材の回動動作を他段階に分割する必要が生じる。この場合には、更に、半導体ウェハ23の交換時間が長くなり、ロボット71の動作の調整作業も煩雑となる。
In the conventional robot control device as described above, the operation of moving the
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、収納体から被搬送物を搬出入して交換する時間を短縮させると共にロボットの動作の調整作業を容易にすることができるロボット制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can shorten the time for loading and unloading the object to be transferred from the storage body, and can facilitate adjustment of the operation of the robot. An object is to provide a robot control device.
上記の目的を達成するために、請求項1記載の発明は、収納体から被搬送物を搬出入するロボットを制御するロボット制御装置であって、前記ロボットは、一方端がアーム駆動軸を介して回動可能に支持されるアーム機構と、前記アーム機構の他方端に第1駆動軸を介して支持されると共に前記被搬送物を保持することができる第1ハンド部材と、前記アーム機構の他方端に、前記第1駆動軸と同軸に設置された第2駆動軸を介して支持されると共に前記被搬送物を保持することができる第2ハンド部材とを含み、前記第1ハンド部材を前記収納体に向かって前進するように直進動作させる前進動作手段と、前記第1ハンド部材の前記前進する直進動作に同期させて、前記収納体との干渉を回避するように前記第2ハンド部材を回動させる回避動作手段と、前記第1ハンド部材を前記収納体から後退するように直進動作させる後退動作手段と、前記第1ハンド部材の前記後退する直進動作に同期させて、前記回避動作手段により回動させる前の位置に戻る方向に前記収納体との干渉を回避するように前記第2ハンド部材を回動させる復帰動作手段とを備え、前記前進動作手段及び前記回避動作手段は、前記第1ハンド部材の中心軸と前記第2ハンド部材の中心軸とが重なった状態から開始され、前記回避動作手段は、前記第2ハンド部材に保持される前記被搬送物が前記ロボットの原位置姿勢側に移動する方向に前記第2ハンド部材の回動を開始させ、前記回避動作手段及び前記復帰動作手段は、前記第2ハンド部材に保持される前記被搬送物が、前記第1ハンド部材の直進動作方向に直交する方向に移動するように、前記第2ハンド部材を回動させるものである。
In order to achieve the above object, an invention according to
このように構成すると、直進動作する第1ハンド部材と回動動作する第2ハンド部材とが同時に動作する。また、第2ハンド部材がロボットの原位置姿勢側からみて第1ハンド部材より外方に回動しない。また、第2ハンド部材に保持される被搬送物の軌道が直線となり一定となる。 If comprised in this way, the 1st hand member which moves straightly and the 2nd hand member which rotates will operate | move simultaneously. Further, the second hand member does not rotate outward from the first hand member when viewed from the original position / posture side of the robot. Further, the trajectory of the object to be transported held by the second hand member becomes a straight line and becomes constant.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の発明の構成において、前記回避動作手段及び前記復帰動作手段は、前記第2駆動軸の中心から前記第2ハンド部材に保持される前記被搬送物の中心までの長さをL1、前記第2駆動軸の中心から前記第2ハンド部材に保持される前記被搬送物の中心までの直進動作方向の長さをL2、前記第1駆動軸の中心を通る前記第1ハンド部材の中心軸と前記第2駆動軸の中心を通る前記第2ハンド部材の中心軸とのなす角度を補正角度としてθとすると、
θ=arccos(L2/L1)
の関係を有するように、前記第2ハンド部材を回動させるものである。
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the invention, the avoidance operation unit and the return operation unit are held by the second hand member from the center of the second drive shaft. L1 is the length to the center of the object, L2 is the length in the linear movement direction from the center of the second drive shaft to the center of the object to be conveyed held by the second hand member, and the length of the first drive shaft When the angle formed by the central axis of the first hand member passing through the center and the central axis of the second hand member passing through the center of the second drive shaft is θ as a correction angle,
θ = arccos (L2 / L1)
The second hand member is rotated so as to have the following relationship.
このように構成すると、第2ハンド部材に保持される被搬送物の軌道が、前記第1ハンド部材の直進動作方向に直交する方向の直線となり一定となる。 If comprised in this way, the track | orbit of the to-be-conveyed object hold | maintained at the 2nd hand member will become the straight line of the direction orthogonal to the rectilinear advance direction of the said 1st hand member, and will become constant.
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明の構成において、前記前進動作手段は、前記第1ハンド部材の前進開始からの所定時間、所定速度を超過しないように低速動作させ、前記後退動作手段は、前記第1ハンド部材の後退終了前から後退終了までの所定時間、前記所定速度を超過しないように低速動作させるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect of the present invention, the advance operation means is a low speed so as not to exceed a predetermined speed for a predetermined time from the start of advancement of the first hand member. The backward movement means is operated at a low speed so as not to exceed the predetermined speed for a predetermined time from the end of the backward movement of the first hand member to the end of the backward movement.
このように構成すると、第2ハンド部材の中心軸が第1ハンド部材の直進動作方向に整列した姿勢の直前直後に、第2ハンド部材を回動させるために大きな加速度を必要としない。 If comprised in this way, a big acceleration is not required in order to rotate a 2nd hand member immediately before and after the attitude | position which the center axis | shaft of the 2nd hand member aligned with the linear motion direction of the 1st hand member.
請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の発明の構成において、前記ロボットは、前記アーム駆動軸を介して前記アーム部材の他方端を回動可能に支持するベース部材を更に含み、前記アーム機構は、一方端で前記第1駆動軸を介して前記第1ハンド部材を所定の平面方向に回動可能に支持すると共に、一方端で前記第2駆動軸を介して前記第2ハンド部材を前記平面方向に回動可能に支持する上部アーム部材と、一方端で第3駆動軸を介して前記上部アーム部材の他方端を前記平面方向に回動可能に支持すると共に、他方端を前記アーム駆動軸を介して前記平面方向に回動可能に前記ベース部材に支持される下部アーム部材とからなるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the present invention, the robot supports the other end of the arm member rotatably via the arm drive shaft. The arm mechanism further includes a base member, and the arm mechanism supports the first hand member so as to be rotatable in a predetermined plane direction via the first drive shaft at one end and supports the second drive shaft at one end. An upper arm member that supports the second hand member so as to be rotatable in the planar direction via a third drive shaft, and the other end of the upper arm member that is pivotable in the planar direction via a third drive shaft at one end. In addition, the other end is composed of a lower arm member supported by the base member so as to be rotatable in the planar direction via the arm drive shaft.
このように構成すると、所定の平面に、第1ハンド部材及び第2ハンド部材の軌道が形成される。 If comprised in this way, the track | orbit of a 1st hand member and a 2nd hand member will be formed in a predetermined plane.
以上説明したように、請求項1記載の発明は、直進動作する第1ハンド部材と回動動作する第2ハンド部材とが同時に動作するため、収納体から被搬送物を搬出入して交換する時間を短縮させると共にロボットの動作の調整作業を容易にすることができる。また、第2ハンド部材がロボットの原位置姿勢側からみて第1ハンド部材より外方に回動しないため、ロボットの原位置姿勢側からみて第1ハンド部材より外方に障害物が存在する場合に、その障害物と第2ハンド部材に保持される被搬送物との干渉を避けることができる。また、第2ハンド部材に保持される被搬送物の軌道が直線となり一定となるため、その被搬送物と収納体や他の障害物との干渉を回避し易くなり、ロボットの動作が効率的となる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the first hand member that moves straight and the second hand member that rotates rotate simultaneously operate. The time can be shortened and the adjustment operation of the robot operation can be facilitated. In addition, since the second hand member does not rotate outward from the first hand member when viewed from the original position / posture side of the robot, an obstacle exists outside the first hand member as viewed from the original position / posture side of the robot. In addition, it is possible to avoid interference between the obstacle and the object to be transported held by the second hand member. In addition, since the trajectory of the object to be transported held by the second hand member becomes a straight line and becomes constant, it becomes easy to avoid interference between the object to be transported and the storage body or other obstacles, and the operation of the robot is efficient. It becomes.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の発明の効果に加えて、補正角度θを設定すれば第2ハンド部材に保持される被搬送物の軌道が、前記第1ハンド部材の直進動作方向に直交する方向の直線となり一定となるため、ロボットの動作の調整が容易となる。 According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, when the correction angle θ is set, the trajectory of the object to be transported held by the second hand member moves straight ahead of the first hand member. Since it becomes a straight line in a direction orthogonal to the movement direction and becomes constant, the movement of the robot can be easily adjusted.
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明の効果に加えて、第2ハンド部材の中心軸が第1ハンド部材の直進動作方向に整列した姿勢の直前直後に、第2ハンド部材を回動させるために大きな加速度を必要としないため、各駆動軸の加速度のバランスがとれ、ロボットを無理なく安定して動作させることができる。
According to a third aspect of the invention, in addition to the effect of the invention according to
請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の発明の効果に加えて、所定の平面に、第1ハンド部材及び第2ハンド部材の軌道が形成されるため、第1ハンド部材及び第2ハンド部材の軌道の調整が容易となる。
In addition to the effects of the invention according to any one of
次に、発明の実施の形態について、図を用いて説明する。 Next, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1は、この発明の第1の実施の形態によるロボット制御装置が適用されるロボット制御システムの概略構成を示したブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a robot control system to which a robot control apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied.
図1を参照して、ロボット制御システム10は、水平多関節のロボット11と、ロボット11の動作を制御するロボット制御装置12と、ロボット11の動作の教示を行うティーチングボックス13とを備えている。ロボット制御装置12は、ロボット11に取り付けられたサーボモータを駆動させるサーボアンプ15と、サーボアンプ15に指令を与えてロボット11の動作及び姿勢を制御する制御部14とを含んでいる。
Referring to FIG. 1, a
ロボット11は、所定の場所に設置されるベース部材16と、一方端がベース部材16にA軸17を介して回動可能に支持される下部アーム部材18と、一方端が下部アーム部材18の他方端にB軸19を介して回動可能に支持される上部アーム部材20と、端部を上部アーム部材20の他方端にW1軸27を介して回動可能に支持される第1ハンド部材28と、端部を同じく上部アーム部材20の他方端にW2軸29を介して回動可能に支持される第2ハンド部材30とを備えている。W1軸27とW2軸29とは、W1軸27の上側にW2軸29がくるように同軸に設置され、平面視において各々の軸中心が一致している。即ち、ロボット11は、上部アーム部材20に支持される回動中心が一致した2つのハンド部材を備えている。ベース部材16の上側に下部アーム部材18が配置され、下部アーム部材18の上側に上部アーム部材20が配置され、上部アーム部材20の上側に第1ハンド部材28が配置され、第1ハンド部材28の上側に第2ハンド部材30が配置されている。下部アーム部材18、上部アーム部材20、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30は各々水平方向に回動可能となっている。
The
被搬送物を保持することができる第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30は、平面視において同一形状の細長いU字状に形成され、屈曲部側が基点となるようにW1軸27及びW2軸29が配置されている。第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30の各々には図示しない真空吸着等の保持手段を備え、その保持手段により第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30の各々の上面に被搬送物が固定される。第1ハンド部材28を固定させて第2ハンド部材30をW2軸29を中心に回動させていくと、両者は重なり、平面視において第1ハンド部材28が第2ハンド部材の下側に隠れるように構成されている。下部アーム部材18及び上部アーム部材20は、細長い平板状に形成され、各々の長さは、下部アーム部材18を固定させて上部アーム部材20をB軸19を中心に回動させたときに、A軸17とW2軸29とが重なるような長さに設定されている。ベース部材16は、上下方向を長手方向とした四角柱状に形成され、上下方向を長手方向とした円柱状に形成されたA軸17を収納することができるように構成されている。
The
ロボット11においては、W1軸27が第1駆動軸を、W2軸29が第2駆動軸を、B軸19が第3駆動軸を、A軸17がアーム駆動軸を構成する。又、上部アーム部材20、B軸19及び下部アーム部材18がアーム機構を構成する。
In the
A軸17、B軸19、W1軸27及びW2軸29は駆動軸であり、各々の駆動軸に図示しないサーボモータが設置されている。A軸17には下部アーム部材18を回動させるためのサーボモータ、B軸19には上部アーム部材20を回動させるためのサーボモータ、W1軸27には第1ハンド部材28を回動させるためのサーボモータ、W2軸29には第2ハンド部材30を回動させるためのサーボモータが各々設置されている。サーボモータの各々の出力軸と、下部アーム部材18、上部アーム部材20、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30の各々とが連結されて、下部アーム部材18、上部アーム部材20、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30が各々独立して回動可能となっている。その図示しないサーボモータの各々の回転軸等には、サーボモータの各々の回転軸の回転速度や回転量を検出する動作量検出手段である図示しないエンコーダが各々設置されている。この動作量検出手段により、下部アーム部材18、上部アーム部材20、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30の回転角度等が検出される。更に、A軸17には、A軸17を上下方向に昇降させるための図示しないサーボモータ又はシリンダがベース部材16の内部に設置されている。A軸17の昇降距離は、高さ検出手段である図示しないエンコーダにより検出される。
The
ベース部材16は所定の位置に設置されるためA軸17は移動せず、A軸17を基点として、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30が水平方向に所定の範囲で移動することとなる。又、A軸17が昇降すると、各々連結した下部アーム部材18、上部アーム部材20、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30が一体となって昇降する。このようにしてロボット11は動作して所定の範囲において被搬送物を搬送する。
Since the
サーボアンプ15は、制御部14からの指令信号に基づいて上記A軸17、B軸19、W1軸27及びW2軸29の各々に設置されたサーボモータに電力を供給してサーボモータを駆動させる。又、サーボアンプ15に上記エンコーダからの回転角度等の検出情報がフィードバックされ、制御部14からの指令信号とエンコーダからのフィードバック信号との差をなくすように、サーボアンプ15はサーボモータの駆動を制御する。尚、この制御は、PI制御やPID制御等により行われるが、限定されるものではない。
The
ティーチングボックス13は、ロボット11に近接して設置され、ロボット11を動作させるためのスイッチを備えている。このティーチングボックス13を用いて、ロボット11の位置及び姿勢からなる教示点の教示が行われる。
The
制御部14は、サーボアンプ15やティーチングボックス13に接続して、ロボット制御システム10の全体を制御している。制御部14は、ティーチングボックス13によって入力された内容を記憶する機能、サーボアンプ15に指令信号を送ることにより各駆動軸に設定されたサーボモータを駆動させてロボット11の動作や姿勢を制御する機能、各駆動軸に設置されたサーボモータの回転軸の回転角度等のエンコーダによって検出された情報をサーボアンプ15を介して取得して演算する機能、等を備えている。制御部14は、ティーチングボックス13により教示された教示点間をロボット11が移動するようにロボット11の動作を制御する。
The
次に、制御部14で制御されるロボット11の動作について説明する。
Next, the operation of the
図2は、図1で示したロボットが所定のカセットから半導体ウェハを搬出するときの動作を示した概略平面図であり、図3は図1で示したロボットの原位置姿勢を示した概略平面図である。 FIG. 2 is a schematic plan view showing an operation when the robot shown in FIG. 1 carries a semiconductor wafer out of a predetermined cassette, and FIG. 3 is a schematic plan view showing the original position and posture of the robot shown in FIG. FIG.
図2を参照して、上述したロボット11が、Y方向に延びるように配置された被搬送物である半導体ウェハ23が収納された収納体であるカセット24と、カセット24に平行に配置された半導体ウェハ23の処理を行う処理装置25との間に設置されている。ロボット11は、カセット24や処理装置25から半導体ウェハ23を搬出入して、カセット24と処理装置25との間で半導体ウェハ23を搬送する。図2の(1)から(3)までは、ハンド部材を2つ備えた上記ロボット11が、第2ハンド部材30に半導体ウェハ23を保持した状態で、第1ハンド部材28で所定のカセット24から半導体ウェハ23を搬出しようとする一連の動作が示されている。
Referring to FIG. 2, the
図2の(1)で示したように、先ず、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30が、各々の中心軸をX方向に向けて重ねるようにして、所定のカセット24の手前で待機している。第1ハンド部材28は、第2ハンド部材30の下方に重なり、平面視において隠れた状態である。又、第2ハンド部材30は半導体ウェハ23を保持し、第1ハンド部材28は何も保持していない。この状態から、図2の(2)で示したように、第1ハンド部材28はカセット24内の半導体ウェハ23を搬出するために、カセット24に向かって前進するように直進動作を開始する。第1ハンド部材28の直進動作の開始と同時に、第2ハンド部材30は、第2ハンド部材30や第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23がカセット24と干渉するのを回避するように、W2軸29を中心に反時計方向回りに回動を開始する。このとき、第2ハンド部材30は、ロボット11の原位置姿勢側に移動する方向即ち、アーム駆動軸であるA軸17側に回動を開始している。この実施の形態におけるロボット11の原位置姿勢とは、図3で示したロボット11の姿勢であり、下部アーム部材18、上部アーム部材20、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30のすべてが、その軸中心をX方向に整列させて重なった状態のときの姿勢である。更に、第1ハンド部材28は直進動作を継続し、同時に第2ハンド部材30は、第2ハンド部材30や第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23がカセット24と干渉するのを回避するように回動を継続する。そして、カセット24から第1ハンド部材28に半導体ウェハ23を載せ替える図2の(3)で示した位置まで到達すると、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30とは同時に停止する。第1ハンド部材28は、図示しない真空吸着等の保持手段により、カセット24内の半導体ウェハ23を保持する。
As shown in FIG. 2A, first, the
第1ハンド部材28に保持された半導体ウェハ23のカセット24からの搬出にあたっては、ロボット11は、図2の(1)から(3)までの動作と反対の動作を行う。具体的には、図2の(3)で示した位置から、第1ハンド部材28は、カセット24から後退するように直進動作を開始する。同時に、第2ハンド部材30は、第2ハンド部材30や第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23がカセット24と干渉するのを回避するように、図2の(1)で示した最初の位置に戻る方向に回動を開始する。即ち、第2ハンド部材30は、W2軸29を中心に時計方向回りに回動を開始する。そして、第1ハンド部材28は直進動作を継続し、同時に第2ハンド部材30は、第2ハンド部材30や第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23がカセット24と干渉するのを回避するように回動を継続する。そして、図2の(1)で示した元の位置まで到達すると、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30とは同時に停止する。このとき、第1ハンド部材28と第2ハンド部材30とは、双方ともに半導体ウェハ23を保持している。尚、上記では、所定のカセット24から半導体ウェハ23を搬出する場合のロボット11の動作を説明しているが、所定のカセット24に半導体ウェハ23を搬入する場合も、搬出の場合と同様にロボット11は動作する。このようにして、ロボット11により、所定のカセット24から半導体ウェハ23が第1ハンド部材28に保持されて搬出入される。
When the
次に、制御部14で制御されるロボット11の動作制御について説明する。
Next, operation control of the
再び、図2を参照して、図2の(1)で示したロボット11の姿勢から、制御部14は前進動作手段により、直線補間のもと、A軸17、B軸19及びW1軸27の各々を回動させて、第1ハンド部材28を所定のカセット24に向かって前進するように直進動作させる。同時に、制御部14は、回避動作手段により、前進動作手段による第1ハンド部材28の直進動作に同期させて、W2軸29を駆動させて、第2ハンド部材30をW2軸29を中心に反時計方向回りに回動させる。このとき、第2ハンド部材30や第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23がカセット24と干渉するのを回避するように回動させる。次に、制御部14は、ロボット11が図2の(3)で示した姿勢になった時点で、上記動作を停止させ、第1ハンド部材28にカセット24内の半導体ウェハ23を保持させる。次に、制御部14は、後退動作手段により、直線補間のもと、A軸17、B軸19及びW1軸27の各々を回動させて、第1ハンド部材28をカセット24から後退するように直進動作させる。同時に、制御部14は、復帰動作手段により、後退動作手段による第1ハンド部材28の直進動作に同期させて、W2軸29を駆動させて、第2ハンド部材30をW2軸29を中心に回避動作手段により回動させる前の位置に戻る方向、即ち、時計方向回りに回動させる。このとき、回避動作手段のときと同様に、第2ハンド部材30や第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23がカセット24と干渉するのを回避するように回動させる。
Referring to FIG. 2 again, from the posture of the
上記回避動作手段及び上記復帰動作手段は、後述する補正角度θを利用して、第2ハンド部材30や第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23がカセット24と干渉するのを回避しながら、第1ハンド部材28の直進動作に同期させて第2ハンド部材30を回動させている。
The avoidance operation means and the return operation means use a correction angle θ described later while avoiding interference between the
次に、補正角度θについて説明する。 Next, the correction angle θ will be described.
図4は図2の(2)で示したときのロボットの姿勢の拡大平面図である。 FIG. 4 is an enlarged plan view of the posture of the robot as shown in (2) of FIG.
図4を参照して、図2の(2)で示したときのロボット11の姿勢は、上記前進動作手段により第1ハンド部材28が前進するように少し直進動作し、回避動作手段により第2ハンド部材30が反時計方向回りに少し回動した状態である。第2ハンド部材30に保持される半導体ウェハ23の中心をP、第2ハンド部材30を回動可能に支持するW2軸29の中心をQとする。W2軸29の中心と第1ハンド部材28を回動可能に支持するW1軸27の中心は一致しているため、W1軸27の中心もQである。中心Pは、第2ハンド部材30の中心軸(中心線)上にある。又、中心Qは、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30の各々の中心軸(中心線)上にある。ここで、W2軸29の中心Qから半導体ウェハ23の中心Pまでの長さをL1、W2軸29の中心Qから半導体ウェハの中心Pまでの直進動作方向、即ちX方向の長さをL2、第1ハンド部材28の中心軸(中心線)と第2ハンド部材30の中心軸(中心線)とのなす角度を補正角度としてθとすると、
θ=arccos(L2/L1)
となる。補正角度θは、直線補間により直進動作する第1ハンド部材28の位置を基準として第2ハンド部材30の位置を決定する角度である。上記回避動作手段及び上記復帰動作手段は、この補正角度θを利用して第1ハンド部材28の直進動作に同期させて、例えば補間時間毎に、上記式の関係を有するように第2ハンド部材30を回動させる。このように第2ハンド部材30を回動させると、第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23の中心Pの軌道は、図4の2点鎖線で示したように、第1ハンド部材28の直進動作方向に直交する方向、即ちY方向の直線となり一定となる。又、この補正角度θを利用すれば、第2ハンド部材30及び第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23とカセット24との干渉が回避される。したがって、ロボット11の動作の調整が容易となると共に、第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23がカセット24や他の障害物と干渉するのを回避し易くなる。又、ロボット11の動作が効率的となる。
Referring to FIG. 4, the posture of the
θ = arccos (L2 / L1)
It becomes. The correction angle θ is an angle that determines the position of the
ところで、上記回避動作手段及び上記復帰動作手段により、第2ハンド部材30や第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23がカセット24と干渉するのを回避している。しかし、上記前進動作手段による第1ハンド部材28の前進開始からの所定時間と、上記後退動作手段による第1ハンド部材28の後退終了前から後退終了までの所定時間の間は、半導体ウェハ23を保持した第2ハンド部材30がその中心軸をX方向に整列させる直前直後であり、第2ハンド部材30が回動する量に対して、第2ハンド部材30に保持されている半導体ウェハ23のX方向の移動量は小さい。よって、上記所定時間の間は、第2ハンド部材30や第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23がカセット24と干渉するのを回避するために、第1ハンド部材28の直進動作速度に対して第2ハンド部材30の回動を高速にする必要がある。上記所定時間の間、第2ハンド部材30に非常に大きな加速度が発生する。このような大きな加速度を第2ハンド部材30に発生させないために、上記所定時間の間、第1ハンド部材28を低速動作させる必要がある。図2に戻って、上記所定時間は、例えば、前進動作手段では第1ハンド部材28が図2の(1)で示した位置から図2の(2)で示した位置に移動するまでの時間であり、後退動作手段では、第1ハンド部材28が図2の(2)で示した位置から図2の(1)で示した位置に移動するまでの時間である。
By the way, the avoidance operation means and the return operation means prevent the
図5は図1で示したロボットが図2で示した動作をするときの第1ハンド部材の直進動作速度と経過時間との関係を示した図である。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the linear motion speed of the first hand member and the elapsed time when the robot shown in FIG. 1 performs the motion shown in FIG.
図5を参照して、縦軸には第1ハンド部材28の直進動作速度が採られ、横軸には経過時間が採られている。図2の(1)で示した姿勢から直進動作を開始してから、図2の(3)姿勢で停止するまでの第1ハンド部材の直進動作速度の変化である。第1ハンド部材28は、直進動作の開始から時間T1までは、速度V1になるまで加速して速度V1が維持され、時間T1を超えてからは、最高速度V2まで加速した後、減速して停止されている。制御部14は、前進動作手段において、第1ハンド部材28の前進開始からの上記所定時間の間、所定速度V1を超過しないように第1ハンド部材28を低速動作させる。又、制御部14は、後退動作手段において、第1ハンド部材28の後退終了前から後退終了までの上記所定時間の間、所定速度V1を超過しないように第1ハンド部材28を低速動作させる。このように、上記所定時間の間、第1ハンド部材28を低速動作させると、第2ハンド部材30の中心軸が第1ハンド部材28の直進動作方向に整列した姿勢の直前直後に、第2ハンド部材30を回動させるために大きな加速度を必要としない。そのため、各駆動軸の加速度のバランスが取れ、ロボット11を無理なく安定して動作させることができる。
With reference to FIG. 5, the vertical axis represents the linear movement speed of the
ロボット制御装置12では、所定のカセット24からの半導体ウェハ23の搬出入において、直進動作する第1ハンド部材28と回動動作する第2ハンド部材30とが同時に動作する。そのため、カセット24から半導体ウェハ23を搬出入して交換する時間を短縮させることができる。又、ロボット11の開始から停止までの動作が、第1ハンド部材28が前進するとき及び後退するときの2段階しかないため、ロボット11の動作の調整作業が容易となる。
In the
又、第2ハンド部材30がロボット11の原位置姿勢側からみて第1ハンド部材28より外方に回動しないため、ロボット11の原位置姿勢側からみて第1ハンド部材28より外方に障害物が存在する場合に、その障害物と第2ハンド部材30に保持される半導体ウェハ23との干渉を避けることができる。又、上記ロボット11では、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30の軌道は水平面に形成されるため、第1ハンド部材28及び第2ハンド部材30の軌道の調整が容易となる。
Further, since the
図6は、この発明の第2の実施の形態によるロボット制御装置により制御されるロボットの姿勢の拡大平面図であり、先の第1の実施の形態による図4に対応した図である。基本的な構成及びロボット11の動作制御は第1の実施の形態によるロボット制御装置12と共通するので異なる点を中心に説明する。
FIG. 6 is an enlarged plan view of the posture of the robot controlled by the robot control apparatus according to the second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 4 according to the previous first embodiment. Since the basic configuration and the operation control of the
図6を参照して、第1の実施の形態によるロボット制御装置12では、第2ハンド部材30に保持された半導体ウェハ23の中心Pの軌道が、第1ハンド部材28の直進動作方向に直交する方向に直線Mとなるようにロボット11の動作が制御されていたが、第2の実施の形態によるロボット制御装置では、上記直線Mから所定角度αだけ傾斜した方向に直線Nとなるようにロボット11の動作が制御される。直線Mと第1ハンド部材28の中心軸との交点をRとし、中心Pから交点Rまでの長さをL3とし、中心Qから直線Mまでの直進動作方向、即ちX方向の長さをL4とする。任意の所定角度αを与えると、
L12−(L3×cosα)2=(L4+L3×sinα)2
から長さL3が求められる。長さL3が求められると、補正角度θは余弦定理より、
θ=arccos[(L12+L42−L32)/(2×L1×L4)]
となる。この補正角度θを利用して第1ハンド部材28の直進動作に同期させて、例えば補間時間毎に、上記式の関係を有するように第2ハンド部材30を回動させる。このように第2ハンド部材30を回動させると、第2ハンド部材に保持された半導体ウェハ23の中心Pの軌道は、第1ハンド部材28の直進動作方向に直交する方向、即ちY方向の直線Mから所定角度α傾斜した方向の直線Nとなり一定となる。
With reference to FIG. 6, in the
L1 2 − (L3 × cos α) 2 = (L4 + L3 × sin α) 2
To obtain a length L3. When the length L3 is obtained, the correction angle θ is obtained from the cosine theorem,
θ = arccos [(L1 2 + L4 2 −L3 2 ) / (2 × L1 × L4)]
It becomes. Using the correction angle θ, the
尚、上記の各実施の形態では、ハンド部材及びアーム機構を水平方向に回動させているが、必ずしもこのように構成する必要はなく、他の平面方向に回動してもよい。例えば、垂直多関節のロボットに適用されてもよい。 In each of the above embodiments, the hand member and the arm mechanism are rotated in the horizontal direction. However, the configuration is not necessarily required, and the hand member and the arm mechanism may be rotated in another plane direction. For example, the present invention may be applied to a vertical articulated robot.
又、上記の各実施の形態では、第1ハンド部材の中心軸と第2ハンド部材の中心軸が重なった姿勢から動作を開始し、又は終了しているが、重なっていなくてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the operation starts or ends from the posture in which the central axis of the first hand member and the central axis of the second hand member overlap, but they may not overlap.
更に、上記の各実施の形態では、第2ハンド部材に保持される半導体ウェハがロボットの原位置姿勢側に移動する方向に第2ハンド部材が回動を開始しているが、原位置姿勢側とは反対側の障害物との干渉を考慮しなくてよければ、反対方向に回動を開始してもよい。 Further, in each of the above embodiments, the second hand member starts to rotate in the direction in which the semiconductor wafer held by the second hand member moves to the original position / posture side of the robot. If it is not necessary to consider the interference with the obstacle on the opposite side, the rotation may be started in the opposite direction.
更に、上記の第1の実施の形態では、第2ハンド部材に保持される半導体ウェハが第1ハンド部材の直進動作方向に直交する方向に移動するようにロボットは動作しているが、カセット等の障害物との干渉を回避することができて、第2ハンド部材が第1ハンド部材の直進動作に同期して回動していれば、第2ハンド部材に保持される半導体ウェハは他の方向に移動してもよい。 Furthermore, in the first embodiment described above, the robot operates so that the semiconductor wafer held by the second hand member moves in a direction perpendicular to the linear movement direction of the first hand member. If the second hand member is rotated in synchronization with the straight movement of the first hand member, the semiconductor wafer held by the second hand member can be You may move in the direction.
更に、上記の各実施の形態では、所定時間の間、第1ハンド部材を低速動作させているが、第2ハンド部材の加速度に対する能力や他の駆動軸の加速度とのバランスに問題がなければ、低速動作させなくてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the first hand member is operated at a low speed for a predetermined time. However, if there is no problem in the balance with the acceleration capability of the second hand member and the acceleration of the other drive shaft. It is not necessary to operate at low speed.
更に、上記の各実施の形態では、2つのアーム部材で構成されているが、1つのアーム部材の一方端で2つのハンド部材が同軸に設置された駆動軸の各々を介して支持されていれば、3つ以上で構成されてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the arm is constituted by two arm members. However, two hand members are supported by one end of one arm member via each of drive shafts installed coaxially. For example, it may be composed of three or more.
更に、上記の実施の形態では、2つのアーム部材は同じ長さに構成されているが、異なる長さに構成してもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the two arm members are configured to have the same length, but may be configured to have different lengths.
更に、上記の実施の形態では、アーム機構がベース部材に支持されているが、他の構成からなる部材により支持されてもよく、又、A軸が上下方向に昇降しなくてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the arm mechanism is supported by the base member. However, the arm mechanism may be supported by a member having another configuration, and the A-axis may not be moved up and down.
更に、上記の実施の形態では、真空吸着等で被搬送物を保持するようにハンド部材が構成されているが、被搬送物を保持することができれば、被搬送物を狭持する等ハンド部材を他の構成してもよい。 Further, in the above embodiment, the hand member is configured to hold the object to be conveyed by vacuum suction or the like. However, if the object to be conveyed can be held, the hand member to sandwich the object to be conveyed, etc. Other configurations may be used.
11 ロボット
12 ロボット制御装置
16 ベース部材
17 A軸
18 下部アーム部材
19 B軸
20 上部アーム部材
23 半導体ウェハ
24 カセット
27 W1軸
28 第1ハンド部材
29 W2軸
30 第2ハンド部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ロボットは、一方端がアーム駆動軸を介して回動可能に支持されるアーム機構と、前記アーム機構の他方端に第1駆動軸を介して支持されると共に前記被搬送物を保持することができる第1ハンド部材と、前記アーム機構の他方端に、前記第1駆動軸と同軸に設置された第2駆動軸を介して支持されると共に前記被搬送物を保持することができる第2ハンド部材とを含み、
前記第1ハンド部材を前記収納体に向かって前進するように直進動作させる前進動作手段と、
前記第1ハンド部材の前記前進する直進動作に同期させて、前記収納体との干渉を回避するように前記第2ハンド部材を回動させる回避動作手段と、
前記第1ハンド部材を前記収納体から後退するように直進動作させる後退動作手段と、
前記第1ハンド部材の前記後退する直進動作に同期させて、前記回避動作手段により回動させる前の位置に戻る方向に前記収納体との干渉を回避するように前記第2ハンド部材を回動させる復帰動作手段とを備え、
前記前進動作手段及び前記回避動作手段は、前記第1ハンド部材の中心軸と前記第2ハンド部材の中心軸とが重なった状態から開始され、
前記回避動作手段は、前記第2ハンド部材に保持される前記被搬送物が前記ロボットの原位置姿勢側に移動する方向に前記第2ハンド部材の回動を開始させ、
前記回避動作手段及び前記復帰動作手段は、前記第2ハンド部材に保持される前記被搬送物が、前記第1ハンド部材の直進動作方向に直交する方向に移動するように、前記第2ハンド部材を回動させる、ロボット制御装置。 A robot control device that controls a robot that carries a transported object in and out of a storage body,
The robot has an arm mechanism whose one end is rotatably supported via an arm drive shaft, and is supported by the other end of the arm mechanism via a first drive shaft and holds the object to be conveyed. And a second hand shaft that is supported on the other end of the arm mechanism via a second drive shaft that is installed coaxially with the first drive shaft and that can hold the object to be conveyed. A hand member,
Forward operation means for linearly moving the first hand member so as to advance toward the storage body;
An avoidance operation means for rotating the second hand member so as to avoid interference with the storage body in synchronization with the linear movement of the first hand member that advances forward;
A reversing operation means for causing the first hand member to rectilinearly move so as to retreat from the storage body;
The second hand member is rotated so as to avoid interference with the storage body in a direction to return to a position before being rotated by the avoidance operation means in synchronization with the receding straight movement of the first hand member. A return operation means for causing
The forward movement means and the avoidance movement means are started from a state where the central axis of the first hand member and the central axis of the second hand member overlap each other.
The avoidance operation means starts rotation of the second hand member in a direction in which the conveyed object held by the second hand member moves to the original position / posture side of the robot,
The avoidance operation means and the return operation means are configured so that the object to be transported held by the second hand member moves in a direction orthogonal to the linear movement operation direction of the first hand member. A robot control device that rotates the robot.
θ=arccos(L2/L1)
の関係を有するように、前記第2ハンド部材を回動させる、請求項1に記載のロボット制御装置。 The avoidance operation means and the return operation means have a length L1 from the center of the second drive shaft to the center of the transported object held by the second hand member, and the center from the center of the second drive shaft. The length of the straight movement direction to the center of the conveyed object held by the second hand member is L2, and the center axis of the first hand member passing through the center of the first drive shaft and the center of the second drive shaft If the angle formed with the central axis of the second hand member passing through
θ = arccos (L2 / L1)
The robot control apparatus according to claim 1, wherein the second hand member is rotated so as to satisfy the relationship.
前記後退動作手段は、前記第1ハンド部材の後退終了前から後退終了までの所定時間、前記所定速度を超過しないように低速動作させる、請求項1又は請求項2に記載のロボット制御装置。 The forward movement means is operated at a low speed so as not to exceed a predetermined speed for a predetermined time from the start of advancement of the first hand member;
3. The robot control device according to claim 1, wherein the backward movement means is operated at a low speed so as not to exceed the predetermined speed for a predetermined time from the end of the backward movement of the first hand member to the end of the backward movement.
前記アーム機構は、一方端で前記第1駆動軸を介して前記第1ハンド部材を所定の平面方向に回動可能に支持すると共に、一方端で前記第2駆動軸を介して前記第2ハンド部材を前記平面方向に回動可能に支持する上部アーム部材と、一方端で第3駆動軸を介して前記上部アーム部材の他方端を前記平面方向に回動可能に支持すると共に、他方端を前記アーム駆動軸を介して前記平面方向に回動可能に前記ベース部材に支持される下部アーム部材とからなる、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のロボット制御装置。 The robot further includes a base member that rotatably supports the other end of the arm member via the arm drive shaft,
The arm mechanism supports the first hand member to be rotatable in a predetermined plane direction via the first drive shaft at one end, and the second hand via the second drive shaft at one end. An upper arm member that supports the member so as to be rotatable in the planar direction, and supports the other end of the upper arm member so as to be rotatable in the planar direction via a third drive shaft at one end, 4. The robot control device according to claim 1, comprising a lower arm member supported by the base member so as to be rotatable in the planar direction via the arm drive shaft. 5.
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