JP5702975B2 - 基板搬送ロボット - Google Patents
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Description
この図12に示すように、搬送ロボット10’は、旋回ベース1と、図示しない昇降機構と、第1アーム2a及び第2アーム2bからなるアーム機構2、第2アーム2bの先端に設けられたハンドホルダ3、ハンドホルダ3に取り付けられたハンド7及び基板の位置を検出する基板検出センサ8によって概略構成されている。なお、ハンド7は、第1のハンド7a及び第2のハンド7bによって構成されている。
基板検出センサ8は、非接触型のセンサであり、図13に示すように、センサ取付部材9に取り付けられている。そして、投光部から光線等を発射し、それを検出対象物である基板等によって反射させ、受光部で検出することによって、基板等の有無を検出する機能を有する。基板検出センサ8の検出信号は、図示しないケーブルを介して出力される。また、基板検出センサ8への指令等も図示しないケーブルを介して行われる。
図15(a)は、図12(b)に示すようなハンド7が後退した位置から、ハンド7をカセット側に前進させている状態を示す。この状態では、基板検出センサ8の上部に基板がない。そのため、基板検出センサ8の投光部から発射される光線等が基板で反射しないので、受光部で検出することができない。そのため、基板が無いことがわかる。
基板を保持するためのハンドを用いて、板状の基板をカセットに搬入およびカセットから搬出するための基板搬送ロボットを対象とし、
基板を保持するためのハンドと、
前記ハンドの基端部を支持するハンドホルダと、
前記ハンドの先端部又は先端部近傍に取り付けられた基板の有無を検出する基板検出センサと、
前記ハンドの位置を移動させる移動機構と、
前記ハンドの位置及び移動速度を制御する制御部と、
前記基板検出センサの検出信号と前記制御部から出力される前記基板検出センサの位置の情報に基づいて、基板のエッジ位置を演算する基板エッジ位置解析部と、
を備え、
前記制御部は、
予め与えられた前記カセット及び基板に関する情報に基づいて、前記ハンドが検出対象となる基板の下側を通過して前記カセットの奥側方向に移動できるようなカセット進入位置を求める機能と、
前記ハンドが前記カセット進入位置に移動するように移動機構を制御する機能と、
予め与えられた基板の規定位置情報又は演算によって求めた基板の規定位置情報に基づいて、前記カセットに収容されている基板の奥側のエッジ位置を推測する機能と、
前記カセット進入位置から前記カセットの奥側へ向かう方向を基準方向とした場合に、前記ハンドを、前記基準方向に沿って予め定めた速度で前進させ、前記ハンドをカセット内に進入させることによって、ハンドの先端部又は先端部近傍に設けた前記基板検出センサがカセットの奥側に移動するように移動機構を制御する機能と、
前記ハンドとともに移動する前記基板検出センサが、推測した奥側のエッジ位置と前記基準方向上で同じ位置から予め定めた距離だけ手前の位置に到達したときに、前記ハンドの移動速度が減速するように移動機構を制御する機能と、
前記基板検出センサが、推測した基板の奥側のエッジ位置と前記基準方向上で同じ位置よりもカセットの奥側の予め定めた位置まで移動するように移動機構を制御する機能と、
基板エッジ位置解析部で求めた基板の奥側のエッジ位置に基づいて、前記基板検出センサが取り付けられている位置を含む基準方向上における基板の位置ずれ量を演算する機能と、
演算された前記基準方向上における基板の位置ずれ量に基づいて、基板を把持するときのハンド位置を補正演算する機能と、
前記補正演算されたハンド位置に、ハンドが移動するように移動機構を制御する機能と、
を有していることを特徴としている。
前記基板エッジ位置解析部が、
前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶しておき、前記基板検出センサの検出信号が基板有りを示す状態から基板無しを示す状態に変化し、かつ基板無しを示す状態が予め定めた確認距離だけ連続したときに、そのときの前記基板検出センサの位置を基準位置として、前記基準位置からみて前記確認距離だけカセットの手前側の位置を基板の奥側のエッジ位置として解析することを特徴としている。
前記基板エッジ位置解析部が、
前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶しておき、前記基板検出センサの検出信号が基板有りを示す状態から基板無しを示す状態に変化し、かつ基板無しを示す状態が予め定めた確認時間の間連続したときに、そのときからみて確認時間だけ過去の前記基板検出センサの位置を基板の奥側のエッジ位置として解析することを特徴としている。
前記基板エッジ位置解析部が、
前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されているデータに基づいて、基板の奥側のエッジ位置を解析する解析部と、
を備えていることを特徴としている。
前記ハンドが複数設けられており、このうちの2つ以上のハンドに前記基板検出センサが設けられている。また、
前記基板エッジ位置解析部が、
前記各基板検出センサの位置情報と前記各基板検出センサの検出信号とを関連つけて記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されているデータに基づいて、前記各基板検出センサが取り付けられている位置を含む基準方向上における基板の奥側のエッジ位置を解析する解析部と、
を備えていることを特徴としている。
前記基板検出センサが、前記ハンドに埋め込むようにして取り付けられることを特徴としている。
前記ハンドを前記カセットの奥側まで移動させたときに、前記基板検出センサの位置が、基板の奥側エッジ位置よりも奥側に位置するように前記ハンドの長さが設定されていることを特徴としている。
前記ハンドよりも前記ハンドホルダの外側寄りに、基端部がハンドホルダに支持され、かつ前記ハンドよりも長さが短い補助ハンドを、さらに備えたことを特徴としている。
[第1実施形態]
図1は第1実施形態に係る搬送ロボット10の概略構成を示す図である。なお、従来と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。
図1に示すように、搬送ロボット10は、旋回ベース1と、図示しない昇降機構と、第1アーム2a及び第2アーム2bからなるアーム機構2、第2アーム2bの先端に設けられたハンドホルダ3、基端部がハンドホルダ3に取り付けられたハンド4及びハンド4の先端部(又は先端部近傍)に取り付けられた基板の有無を検出する基板検出センサ5によって概略構成されている。なお、ハンド4は、第1のハンド4a及び第2のハンド4bによって構成されている。また、基板検出センサ5は、第1の基板検出センサ5a及び第2の基板検出センサ5bによって構成されている。そして、基板検出センサ5から出力される検出信号に基づいて基板の位置を検出している。また、上記のような構成に限定されるものではない。例えば、ハンド4の数、基板検出センサ5の数は、上記と異なってもよい。
この図2(a)、図2(b)に示すように、基板検出センサ5の投光部、受光部は、ハンド4の進行方向に対して投光部、受光部が直列(図面では縦方向)に並んでいてもよいし、図2(c)に示すように、ハンド4の進行方向に対して投光部、受光部が並列(図面では横方向)に並んでいてもよい。
図5は、基板の位置と基板検出センサ5の受光部で検出する光量との関係を示すイメージ図である。
液晶基板の場合、基板のパターンは、基板の端部(エッジ付近)には積層されないため、基板の端部は素ガラスのままである。そのため、プロセスが進行しても反射率が低いままである。そのため、図5に示すように、実際にはエッジ位置において受光部で検出する光量は、他の部分の光量に比べて少ない。なお、プロセスの進行に伴って付着物が付くことはあるが、それでもエッジ位置において受光部で検出する光量が少ない。以下、基板の手前側と奥側について、それぞれ説明する。
基板検出センサ5が基板の手前側のエッジ位置に到達しても、受光部で検出する光量がしきい値に達せず、「基板無し」と検出してしまう場合がある。その後、ハンド4が奥側へ進行するに伴い、受光部で検出する光量が多くなって、しきい値以上になると「基板有り」と検出する。すなわち、エッジ位置を精度良く検出できない。
基板の奥側では、まだ基板の奥側のエッジ位置に到達していないにも関わらず、受光部で検出する光量が少なくなり、「基板無し」と検出してしまう場合がある。すなわち、エッジ位置を精度良く検出できない。なお、図5では、奥側のエッジ位置付近で光量が少なくなっているが、しきい値よりも大きいため、「基板有り」と検出されている例を図示している。
ハンド4先端部は、ハンド4の根元(基端部)よりも振動が生じやすい。そして、振動が生じると検出値が不安定になるので誤検出を招く。通常は、搬送時間を短縮するため、出来る限り速い速度でハンド4を移動させる。そうなると振動が生じやすく、検出値が不安定になりやすい。
プロセス実施前(加工前)の素ガラスでは、透過率が高いため反射率が低いが、プロセスの進行に伴って基板上にパターンが生成されていくに従い反射率が高まってくる。すなわち、プロセスの進行状況によって反射率が異なる。また、基板の全ての箇所が同じ反射率ではなく、箇所によって反射率が異なる場合がある。さらに、上述したハンド4の振動が反射率に影響を与える場合がある。そのため、基板の箇所によっては、基板があるにも関わらず受光量が少なくなり、基板が無いと誤検出する虞がある。すなわち、エッジ位置以外の箇所をエッジ位置であると誤検出する可能性がある。図5では、エッジ位置以外の箇所で微少距離d1(微少時間t1)だけ誤検出している例を示している。
基板検出センサ5は基板の直下を通過しているため、反射型のセンサであればある程度の受光量があり、充分に基板の有無を検出することが可能である。従来の搬送ロボット10’においても、基板のエッジを検出できていたことからもエッジ部分の検出に問題ないことが分る。すなわち、従来の搬送ロボット10’のように基板の手前側のエッジ位置を検出するのか、本実施形態のように基板の奥側のエッジ位置を検出するのかの違いはあるが、従来の搬送ロボット10’と同様に、検出対象となる基板の奥側のエッジ位置の直下に基板検出センサ5が到達したときの移動速度が遅くなっていれば、エッジ位置において基板の有無の変化を検出することができる。
なお、本実施形態のように、基板検出センサ5がハンド4の先端部(又は先端部近傍)に設けられている場合、基板検出センサ5が基板の手前側のエッジ位置の直下を通過するときには、タクトタイムを短縮させるために、ハンド4の移動速度を遅くできない。そのため、基板の手前側のエッジ位置の検出には不向きである。
検出したいエッジ位置は、基板の奥側のエッジ位置である。そのため、図6に示すように、基板検出センサ5の位置が、基板の奥側のエッジ位置よりもある程度手前から減速を開始していれば、基板検出センサ5が奥側のエッジ位置の直下を通過する際のハンド4の振動が小さくなり、十分に基板のエッジを検出することができる。
エッジ以外の箇所(例えば基板の中央付近)をエッジ位置であると検出する可能性がある問題に対しても、ハンド4の移動速度を遅くすれば、問題を解決できるが、そのようにすると、タクトタイムが遅くなり問題である。そのため、ハンド4の移動速度とは異なる解決策が望まれる。
そこで、エッジ以外の箇所をエッジであると検出する可能性が僅かであるという点に着目すると、仮に誤検出が生じたとしても、それは一部の箇所のみであり、それが連続することはない。そのため、基板が無いと検出された状態が連続した場合にのみ、エッジ位置であるとすればよい。この場合の判定基準は、予め定めた距離だけ「無」が続いた場合でもよいし、予め定めた時間だけ「無」が続いた場合でもよい。もちろん、その間に基板のエッジ位置から行き過ぎているので、その分を差し引いた位置を基板のエッジ位置とすればよい。また、カセットの位置も分かっているので、ハンド4がカセットに衝突しないように位置制御される。
この図7に示すように、上記対策を実現するために、本実施形態は、機能面から見ると、移動機構11、動作制御部12、基板エッジ位置解析部13を備えている。
具体的には、記憶部14に記憶されているデータを読み込み、基板検出センサ5の検出信号が基板有りを示す状態から基板無しを示す状態に変化し、かつ基板無しを示す状態が予め定めた確認距離だけ連続したときに、そのときの基板検出センサ5の位置を基準位置として、基準位置からみて上記確認距離だけカセットの手前側の位置を基板の奥側のエッジ位置として求める。
たとえば、基板の奥側のエッジ位置の規定値(規定位置)に対して、第1の基板検出センサ5a側では基準方向に対してハンドの前進方向に5mmずれていると検出され、第2の基板検出センサ5b側では基準方向に対してハンドの前進方向に10mmずれていると検出されたとする。そうなると、基準方向に対して基板が左右非対称にずれていることが分かる。
この動作制御部12の指令に基づいて上記の移動機構11がハンド4を移動させる。また、ハンド4に取り付けられた基板検出センサ5の位置情報を基板エッジ位置解析部13(より具体的には後述する記憶部14)に出力する。また動作制御部12は、次のような機能も有する。
(2)ハンド4が上記進入位置に移動するように移動機構11を制御する機能。
(3)予め与えられた基板の規定位置情報又は演算によって求めた基板の規定位置情報に基づいて、カセットに収容されている基板の奥側のエッジ位置を推測する機能。
(4)カセット進入位置からカセットの奥側へ向かう方向を基準方向とした場合に、ハンド4を、基準方向に沿って予め定めた速度で前進させる。そして、前記ハンド4をカセット内に進入させることによって、ハンド4の先端部に設けた基板検出センサ5がカセットの奥側に移動するように移動機構11を制御する機能。
(5)ハンド4とともに移動する基板検出センサ5が、推測した奥側のエッジ位置と上記基準方向上で同じ位置から予め定めた距離だけ手前の位置に到達したときに、前記ハンドの移動速度が減速するように移動機構を制御する機能。
(6)例えば、基板検出センサ5が、推測した基板の奥側のエッジ位置と上記基準方向上で同じ位置よりもカセットの奥側の予め定めた位置まで移動するように移動機構を制御する機能。
(7)基板エッジ位置解析部13で求めた基板の奥側のエッジ位置に基づいて、上記基板検出センサが取り付けられている位置を含む基準方向上における基板の位置ずれ量を演算する機能。
なお、この機能を実現するために、図7に示すように、基板エッジ位置解析部13(より具体的には後述する解析部15)で求めた基板の奥側のエッジ位置を動作制御部12に入力する。
(8)上記演算された上記基準方向上における基板の位置ずれ量に基づいて、基板を把持するときのハンド位置を補正演算する機能。
(9)上記補正演算されたハンド位置に、ハンド4が移動するように移動機構11を制御する機能。
図9は第2実施形態に係る搬送ロボット10aの概略構成を示す図である。
この搬送ロボット10aは、図1に示した搬送ロボット10に比べて、補助ハンド6(第1の補助ハンド6a、第2の補助ハンド6b)がさらに備えられたものである。その他の構成は、図1に示した搬送ロボット10と同様である。なお、第1の実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。
そのため、旋回半径という観点から考えると、ハンド4の基端部の位置をハンドホルダ3の中央に近づけて、最小旋回半径をできるだけ小さくすることが好ましい。
2a 第1アーム
2b 第2アーム
2 アーム機構
3 ハンドホルダ
4 ハンド
5 基板検出センサ
5a 基板検出センサ
5b 基板検出センサ
6 補助ハンド
7 ハンド
7a ハンド
7b ハンド
8 基板検出センサ
9 センサ取付部材
10 搬送ロボット
11 移動機構
12 動作制御部
13 基板エッジ位置解析部
14 記憶部
15 解析部
L1 連結軸
L2 連結軸
L3 連結軸
Claims (8)
- 基板を保持するためのハンドを用いて、板状の基板をカセットに搬入およびカセットから搬出するための基板搬送ロボットにおいて、
基板を保持するためのハンドと、
前記ハンドの基端部を支持するハンドホルダと、
前記ハンドの先端部又は先端部近傍に取り付けられた基板の有無を検出する基板検出センサと、
前記ハンドの位置を移動させる移動機構と、
前記ハンドの位置及び移動速度を制御する制御部と、
前記基板検出センサの検出信号と前記制御部から出力される前記基板検出センサの位置の情報に基づいて、基板のエッジ位置を演算する基板エッジ位置解析部と、
を備え、
前記制御部は、
予め与えられた前記カセット及び基板に関する情報に基づいて、前記ハンドが検出対象となる基板の下側を通過して前記カセットの奥側方向に移動できるようなカセット進入位置を求める機能と、
前記ハンドが前記カセット進入位置に移動するように移動機構を制御する機能と、
予め与えられた基板の規定位置情報又は演算によって求めた基板の規定位置情報に基づいて、前記カセットに収容されている基板の奥側のエッジ位置を推測する機能と、
前記カセット進入位置から前記カセットの奥側へ向かう方向を基準方向とした場合に、前記ハンドを、前記基準方向に沿って予め定めた速度で前進させ、前記ハンドをカセット内に進入させることによって、ハンドの先端部又は先端部近傍に設けた前記基板検出センサがカセットの奥側に移動するように移動機構を制御する機能と、
前記ハンドとともに移動する前記基板検出センサが、推測した奥側のエッジ位置と前記基準方向上で同じ位置から予め定めた距離だけ手前の位置に到達したときに、前記ハンドの移動速度が減速するように移動機構を制御する機能と、
前記基板検出センサが、推測した基板の奥側のエッジ位置と前記基準方向上で同じ位置よりもカセットの奥側の予め定めた位置まで移動するように移動機構を制御する機能と、
基板エッジ位置解析部で求めた基板の奥側のエッジ位置に基づいて、前記基板検出センサが取り付けられている位置を含む基準方向上における基板の位置ずれ量を演算する機能と、
演算された前記基準方向上における基板の位置ずれ量に基づいて、基板を把持するときのハンド位置を補正演算する機能と、
前記補正演算されたハンド位置に、ハンドが移動するように移動機構を制御する機能と、
を有する、ことを特徴とする基板搬送ロボット。 - 前記基板エッジ位置解析部は、
前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶しておき、前記基板検出センサの検出信号が基板有りを示す状態から基板無しを示す状態に変化し、かつ基板無しを示す状態が予め定めた確認距離だけ連続したときに、そのときの前記基板検出センサの位置を基準位置として、前記基準位置からみて前記確認距離だけカセットの手前側の位置を基板の奥側のエッジ位置として解析する、ことを特徴とする請求項1に記載の基板搬送ロボット。 - 前記基板エッジ位置解析部は、
前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶しておき、前記基板検出センサの検出信号が基板有りを示す状態から基板無しを示す状態に変化し、かつ基板無しを示す状態が予め定めた確認時間の間連続したときに、そのときからみて確認時間だけ過去の前記基板検出センサの位置を基板の奥側のエッジ位置として解析する、ことを特徴とする請求項1または2に記載の基板搬送ロボット。 - 前記基板エッジ位置解析部は、
前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されているデータに基づいて、基板の奥側のエッジ位置を解析する解析部と、
を備えていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の基板搬送ロボット。 - 前記ハンドは複数設けられており、このうちの2つ以上のハンドに前記基板検出センサが設けられており、
前記基板エッジ位置解析部は、
前記各基板検出センサの位置情報と前記各基板検出センサの検出信号とを関連つけて記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されているデータに基づいて、前記各基板検出センサが取り付けられている位置を含む基準方向上における基板の奥側のエッジ位置を解析する解析部と、
を備えていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の基板搬送ロボット。 - 前記基板検出センサは、前記ハンドに埋め込むようにして取り付けられることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の基板搬送ロボット。
- 前記ハンドを前記カセットの奥側まで移動させたときに、前記基板検出センサの位置が、基板の奥側エッジ位置よりも奥側に位置するように前記ハンドの長さが設定されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の基板搬送ロボット。
- 前記ハンドよりも前記ハンドホルダの外側寄りに、基端部がハンドホルダに支持され、かつ前記ハンドよりも長さが短い補助ハンドを、さらに備えたことを特徴とする請求項1〜7に記載の基板搬送ロボット。
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