KR20210012950A

KR20210012950A - 로봇에 있어서의 워크 위치 검출 방법

Info

Publication number: KR20210012950A
Application number: KR1020200091562A
Authority: KR
Inventors: 노리히코 다키자와; 고이치 도자키
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2020-07-23
Publication date: 2021-02-03
Also published as: CN112297036A; JP7303686B2; TWI718081B; JP2021022643A; KR102386597B1; TW202103873A; CN112297036B

Abstract

복수의 핸드를 갖는 로봇에 있어서, 핸드의 큰 이동을 수반하는 일 없이 워크의 중첩을 해소하여, 차광 센서 등의 에지 검출 센서에 의하여 워크의 에지 위치를 검출할 수 있도록 한다.
각각 수평 다관절 기구에 설치함으로써, 핸드(13A, 13B)가 그 배향을 제1 방향에 고정시킨 채 제1 방향을 따라 전진 및 후퇴시킬 수 있도록 한다. 핸드(13A, 13B)별로, 다관절 기구와 그 핸드를 접속하는 손목축(34A, 34B)의 둘레로, 제1 방향으로부터 벗어나는 방향으로 회전할 수 있는 기구를 마련한다. 검출 대상이 아닌 워크(50A)를 보유 지지하고 있는 핸드(13A)를 그 손목축(34A)의 둘레로 회전시킴으로써 그 워크(50A)를 에지 검출 센서(28)의 검출 공간 내로부터 퇴출시키고, 검출 대상인 워크(40B)의 변의 위치를 검출한다.

Description

로봇에 있어서의 워크 위치 검출 방법{METHOD FOR DETECTING WORK POSITION OF ROBOT}

본 발명은, 액정 표시 패널용 유리 기판 등의 판 형상의 워크의 반송에 이용되는 로봇에 관한 것이며, 특히 로봇의 핸드 상에서의 워크의 위치를 검출하는 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치의 제조 라인 등에서는, 다른 처리 장치 등의 사이에서 로봇을 사용하여 기판 등의 워크를 반송한다. 그 경우, 워크의 반송은, 반입원으로 되는 처리 장치의 로드 로크실이나 카세트에 대하여 로봇의 핸드를 삽입하여 그 핸드 상에 워크를 보유 지지하고, 로드 로크실 등으로부터 워크를 실은 핸드를 인출하고, 핸드에 워크를 실은 채 로봇의 암 혹은 로봇 전체를 이동시키고, 이어서, 반입처로 되는 처리 장치의 로드 로크실에 핸드를 꽂아 넣어 그 로드 로크실에 워크를 격납하고, 그 후, 핸드만을 로드 로크실로부터 인출함으로써 행해진다. 핸드는, 예를 들어 포크형의 형상으로 한다. 로봇은, 예를 들어 2개의 암을 접속하여 구성되고 선단에 핸드를 구비한 수평 다관절 기구와, 수평 다관절 기구째로 핸드를 상하 방향으로 승강시키는 승강 기구와, 연직축을 회전축으로 하여 수평 다관절 기구의 전체를 수평면 내에서 선회시키는 회전 기구를 구비하는 것이다. 수평 다관절 기구는, 그 2개의 암이 이루는 각이 작아지거나 커지거나 함으로써 동일한 직선 상에서 핸드를 전진시키거나 혹은 후퇴시키도록 움직인다. 수평면 내에서 핸드가 움직이는 방향의 배향을 바꾸기 위해서는, 회전 기구에 의하여 수평 다관절 기구째로 선회시킬 필요가 있다. 또한 로봇 전체를 수평면 내에서 직선 이동시키는 반송 기구가 마련된다. 이와 같은 로봇의 일례가 특허문헌 1에 기재되어 있다. 이하의 설명에 있어서, 핸드의 전진 및 후퇴의 방향을 전후 방향이라 칭하고, 전후 방향과 직교하는 방향을 좌우 방향이라 칭한다.

워크는, 핸드 상의 지정된 위치에 적재되지 않으면, 반송처인 로드 로크실에 격납될 때 오차를 생기게 할 우려가 있다. 직사각형 워크이면, 핸드 상의 소정의 위치에 있어서 워크의 4변이 핸드의 전후 방향 및 좌우 방향에 대하여 정렬해 있는 상태를 일반적으로 지정 위치인 것으로 한다. 이하의 설명에 있어서, 워크에 있어서 핸드의 전후 방향과 평행으로 되어야 하는 변을 워크의 종 방향 변이라 칭하고, 핸드의 좌우 방향과 평행으로 되어야 하는 변을 워크의 횡 방향 변이라 칭한다. 핸드 상에서의 워크의 지정 위치로부터의 어긋남은, 핸드의 전후 방향에서의 지정 위치로부터의 어긋남, 핸드의 좌우 방향에 있어서의 지정 위치로부터의 어긋남, 및 워크의 횡 방향 변과 핸드의 좌우 방향이 이루는 각도에 있어서의 어긋남의 3가지를 생각할 수 있다. 워크의 횡 방향 변과 핸드의 좌우 방향이 이루는 각을 경사각이라 칭하며, 워크가 지정 위치에 있을 때는 경사각은 0이다. 이 중, 전후 방향에서의 어긋남과 경사각은, 워크의 횡 방향 변을 검출하기 위한 센서를 핸드에 마련함으로써 보상할 수 있다. 워크가 기준 위치에 있을 때 핸드 상에 있어서의 그 워크의 좌우 방향으로 연장되는 에지, 즉, 횡 방향 변에 대응하는 위치의 2개소에 워크를 검출하기 위한 센서를 배치하고, 이 센서가 동시에 횡 방향 변을 검출하도록 핸드의 전진 또는 후퇴량과 수평 다관절 기구째로 핸드를 선회시키는 선회량을 제어하면, 전후 방향에서의 어긋남과 경사각이 생기지 않도록 워크를 핸드에 적재할 수 있다. 혹은 어긋남양을 구해 두고, 워크를 반송처인 로드 로크실로 반송할 때 어긋남양에 기초하여 보상을 행할 수 있다.

그러나 좌우 방향의 어긋남은, 핸드의 좌우 방향의 길이보다도 워크의 횡 방향 변의 길이가 큰 일반적인 경우에는, 핸드에 마련한 센서에 따라서는 워크의 종 방향 변을 검출할 수 없으므로 어긋남양을 구할 수 없으며, 또한 이 어긋남을 보상할 수도 없다. 그래서, 특허문헌 2에는, 수평 다관절 기구의 동작에 따라서는 영향을 받지 않는 위치에 에지 검출 센서를 설치하며, 예를 들어 승강 기구에 고정되도록 에지 검출 센서를 설치하고, 워크의 종 방향 변의 위치를 이 에지 검출 센서에 의하여 검출하는 것을 개시하고 있다. 에지 검출 센서로서는, 차광형 1차원 위치 센서인 라인 센서 등을 이용할 수 있다. 핸드에 있어서의 워크의 탑재 위치의 좌우 방향의 어긋남은, 에지 검출 센서에 의한 검출 결과에 기초하여 반송 기구에 의한 로봇의 이동량을 조절함으로써 보상할 수 있다. 또한 워크의 반송 효율을 높이기 위하여 특허문헌 2는, 독립적으로 제어되는 2조의 수평 다관절 기구를 마련하고 각 수평 다관절 기구에 핸드를 설치한 로봇을 개시하고 있다. 이 로봇은, 2개의 핸드의 전진 및 후퇴하는 방향이 상호 간에 동일한 방향이고, 또한 2개의 핸드가 상하 방향으로 상호 간에 정확히 중첩되는 위치를 취할 수 있도록 구성되어 있다. 상하 방향에서의 핸드 사이의 간격은 좁으며, 핸드 상에 보유 지지된 워크의 좌우 방향의 에지는, 2개의 핸드에 대하여 공통의 것으로서 마련된 하나의 라인 센서에 의하여 검출된다.

일본 특허 공개 제2003-117862호 공보 일본 특허 공개 제2008-302451호 공보

각각 핸드를 구비하는 2 이상의 수평 다관절 기구를 갖고 워크의 반송에 이용되는 로봇에 있어서, 워크의 에지, 즉, 종 방향 변의 위치를 검출하기 위한 에지 검출 센서를 핸드 사이에서 공용하는 경우, 에지 검출 센서의 검출 공간 내에서 워크가 겹쳐져 있으면 워크의 에지를 검출할 수 없다. 핸드 상의 워크의 좌우 방향의 위치를 검출하기 위해서는, 에지 검출 센서의 검출 공간 내에는 검출 대상인 워크 이외의 워크가 존재해서는 안 된다. 이 때문에, 2 이상의 핸드가 각각 워크를 보유 지지하고 있는 경우에는, 검출 대상인 워크 이외의 워크가 에지 검출 센서의 검출 공간에는 존재하지 않게 되도록 검출 대상인 워크 이외의 워크를 이동시킬 필요가 생긴다. 그러나 워크의 이동을 위하여 핸드를 움직이기 위해서는 시간이 걸리고, 또한 로봇의 위치에 따라서는 로봇의 주위의 벽면 등의 간섭 때문에 핸드를 전진시켜 워크를 이동시킬 수 없는 일도 일어날 수 있다. 로봇의 위치 때문에 핸드를 전진시킬 수 없을 때는, 보다 넓은 공간까지 로봇을 이동시키거나, 혹은 수평 다관절 기구째로 핸드의 배향을 바꾸는 것도 생각할 수 있지만, 이와 같은 동작을 시키기 위해서도 시간을 요한다.

본 발명의 목적은, 복수의 핸드를 갖는 로봇에 있어서, 핸드의 큰 이동을 수반하는 일 없이 워크의 중첩을 해소하여 워크의 에지 위치를 검출할 수 있도록 한 워크 위치 검출 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 워크 위치 검출 방법은, 복수의 핸드를 갖고 핸드별로 워크를 적재하는 것이 가능한 로봇에 있어서의 워크 위치 검출 방법이며, 로봇은, 로봇의 본체와, 핸드별로 마련되고 핸드의 배향을 제1 방향에 고정시킨 채 제1 방향을 따라 그 핸드를 전진 및 후퇴시킬 수 있는 다관절 기구와, 복수의 핸드에 공통으로 본체에 설치된 에지 검출 센서를 구비하고, 다관절 기구를 구동함으로써 복수의 핸드를 상하 방향으로 중첩되는 위치로 할 수 있도록 구성되어 있고, 에지 검출 센서는, 복수의 핸드가 제1 방향으로 이동하였을 때, 각 핸드에 탑재되어 있는 워크가 통과하는 영역을 포함하도록 검출 공간을 갖고, 검출 공간 내에 있어서 제1 방향과는 직교하는 제2 방향에서의 워크의 변의 위치를 검출하도록 구성되어 있고, 로봇은 또한, 핸드별로, 다관절 기구와 그 핸드를 접속하는 손목축의 둘레로, 제1 방향으로부터 벗어나는 방향으로 핸드를 회전시키는 기구를 구비하고, 제2 방향에서의 변의 위치의 검출의 대상으로 하지 않는 워크를 보유 지지하고 있는 핸드를 기구에 의하여 그 핸드의 손목축의 둘레로 회전시킴으로써, 검출의 대상으로 하지 않는 워크를 검출 공간 내로부터 퇴출시키고, 변의 위치의 검출의 대상으로 하는 워크의 변의 위치를 에지 검출 센서에 의하여 검출하는 공정을 갖는다.

본 발명의 워크 위치 검출 방법에 따르면, 손목축의 둘레로 핸드를 회전시키기만 하면 워크의 중첩을 해소할 수 있어서 검출 대상인 워크의 변을 에지 검출 센서로 검출할 수 있게 되므로, 핸드를 전진시키기 위하여 요하는 시간 등을 삭감할 수 있다.

본 발명의 워크 위치 검출 방법에서는, 에지 검출 센서는, 후퇴한 위치에 있는 핸드에 적재된 워크의 변의 위치를 검출하도록 본체에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 후퇴한 위치에 있는 핸드는, 로봇의 주위의 벽면 등으로부터 가장 간섭을 받기 어려운 상태에 있기 때문에, 이 구성에 따르면, 워크의 중첩을 해소하기 위하여 로봇의 주위에 마련해야만 하는 공간을 작게 할 수 있으므로, 공간을 절약하여 로봇을 설치할 수 있다.

본 발명의 워크 위치 검출 방법에서는, 복수의 핸드의 각각이 제2 방향을 따라 이격되어 마련된 1쌍의 센서를 구비하도록 하고, 워크를 핸드에 적재하기 위하여 워크를 향하여 핸드를 전진시킬 때, 1쌍의 센서를 이용하여 핸드에 대한 워크의 경사각을 구하고, 경사각에 따라 손목축의 둘레로 핸드를 회전시킴으로써, 경사각이 0으로 되도록 워크를 핸드에 적재할 수 있다. 이와 같이 워크를 핸드에 적재함으로써, 적재한 워크를 반송처까지 반송할 때의 로봇의 이동량의 계산을 간단한 것으로 할 수 있다.

혹은 본 발명의 워크 위치 검출 방법에서는, 복수의 핸드의 각각이 제2 방향을 따라 이격되어 마련된 1쌍의 센서를 구비하고, 워크를 핸드에 적재하기 위하여 워크를 향하여 핸드를 전진시킬 때, 1쌍의 센서를 이용하여 핸드에 대한 워크의 경사각을 구하고, 경사각을 기억하여 워크를 핸드에 적재하는 것으로 해도 된다. 이 경우에는, 경사각에 기초하는 핸드 각도의 보정을 행하지 않으므로 그만큼 시간을 단축할 수 있다.

본 발명의 워크 위치 검출 방법에서는, 핸드별 다관절 기구를 공통축에 있어서 본체에 설치하도록 한 후에, 제1 방향을 따라 후퇴하고 있을 때의 핸드의 손목축으로부터 보아 공통축의 위치보다도 전진 방향의 위치에 에지 검출 센서를 본체에 설치하는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 핸드가 후퇴 위치에 있을 때 에지 검출 센서에 의하여 워크의 변을 검출 가능하게 하면서 손목축과 에지 검출 센서 사이의 거리를 충분히 취할 수 있어서, 검출 대상이 아닌 워크의 핸드를 손목축의 둘레로의, 회전시킬 때의 회전각을 작게 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 핸드를 갖는 로봇에 있어서, 핸드의 큰 이동을 수반하는 일 없이 워크의 중첩을 해소하여 워크의 에지 위치를 검출할 수 있도록 된다.

도 1의 (a), (b)는 각각 본 발명의 일 실시 형태의 로봇의 측면도 및 평면도이다.
도 2는 수평 다관절 기구가 상승한 상태에서의 로봇을 도시하는 측면도이다.
도 3은 로봇의 핸드의 움직임을 설명하는 도면이다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 로봇을 도시하고 있으며, (a), (b)는 각각 측면도 및 평면도이다. 도 1에 도시하는 로봇은, 액정 표시 패널의 제조에 이용하는 유리 기판 등의 대략 직사각형 판 형상의 워크(50)를 반송하는 수평 다관절형의 것이며, 워크(50)를 각각 보유 지지하는 2개의 핸드(13A, 13B)를 구비하는, 이른바 더블 핸드 로봇이다. 또한 도 2는, 도 1에 도시하는 로봇에 있어서 수평 다관절 기구가 상승한 상태를 도시하고 있다.

로봇은, 바닥면에 직선으로 마련된, 상호 간에 평행인 1쌍의 레일(21) 상을 이동 가능한 기대(22)와, 기대(22) 상에 마련되고, 기대(22)에 내장된 모터(도시하지 않음)에 의하여 회전축(31)의 둘레로 수평면 내에서 회전하는 회전대(23)와, 회전대(23)에 대하여 직립하도록 마련된 승강 기구(24)를 구비하고 있다. 레일(21)에는, 그것을 덮는 커버(25)가 설치되어 있다. 승강 기구(24)는, 회전대(23)에 설치되어 있는 고정부(24A)와, 도시하지 않은 모터에 의하여 고정부(24A)에 대하여 승강하는 이동부(24B)를 구비하고 있다. 도 1의 (a)는, 승강 기구(24)의 이동부(24B)가 그 승강 범위에서의 가장 아래에 위치하고 있는 상태에서의 본 실시 형태의 로봇을 도시하는 데 비해, 도 2는, 이동부(24B)가 상승한 상태에서의 로봇을 도시하고 있다. 이동부(24B)에는, 수평 다관절 기구를 보유 지지하는 지지부(26)가 수평 방향으로 연장되도록 마련되어 있으며, 지지부(26)의 선단에는 2조의 수평 다관절 기구가 상하 방향으로 배열되어 설치되어 있다. 상측의 수평 다관절 기구는, 지지부(26)에 설치되고 공통축(32)의 둘레로 수평면 내를 회전 가능한 제1 암(11A)과, 제1 암(11A)의 선단에 설치되고 축(33A)의 둘레로 수평면 내를 회전 가능한 제2 암(12A)을 구비하고 있으며, 제2 암(12A)의 선단에 핸드(13A)가 설치되어 있다. 마찬가지로 하측의 수평 다관절 기구는, 지지부(26)에 설치되고 공통축(32)의 둘레로 수평면 내를 회전 가능한 제1 암(11B)과, 제1 암(11B)의 선단에 설치되고 축(33B)의 둘레로 수평면 내를 회전 가능한 제2 암(12B)을 구비하고 있으며, 제2 암(12B)의 선단에 핸드(13B)가 설치되어 있다. 로봇에 있어서 수평 다관절 기구와 그것에 설치된 핸드(13A, 13B)를 제외한 부분이 로봇의 본체이다.

핸드(13A, 13B)는, 아래로부터 보유 지지함으로써 판 형상의 워크(50)를 수평 상태로 유지한 채 반송할 수 있도록 복수의 봉 형상 부재를 평행으로 배치한 포크형의 형상으로 되어 있다. 워크(50)를 보유 지지하는 상태에서 핸드(13A, 13B)는, 제2 암(12A, 12B)과의 접속 위치인 밑동측을 제외하고 워크(50)의 전체가 워크(50)에 의하여 덮인다. 핸드(13A, 13B)는, 로드 로크실 등에 수납되어 있는 워크(50)를 취출하여 핸드(13A, 13B) 상에 보유 지지하거나, 보유 지지하고 있는 워크(50)를 로드 로크실 내 등에 수납할 때 워크(50)에 대하여 전진 또는 후퇴하는데, 이 핸드(13A, 13B)의 전진하거나 후퇴하는 방향은, 봉 형상 부재가 연장되는 방향과 평행인 방향으로 한다. 핸드(13A, 13B)의 좌우 방향, 즉, 전후 방향에 직교하는 방향에서의 폭은, 반송 대상인 워크(50)의 좌우 방향의 폭보다도 짧게 되어 있다.

이 로봇에 있어서 수평 다관절 기구는, 제1 암(11A, 11B)과 제2 암(12A, 12B)에 엮여 있는 링크 기구에 의하여, 지지부(26)가 연장되는 방향과는 직교하는 방향에서 직선 운동으로 핸드(13A, 13B)가 전진 및 후퇴 운동을 행하도록 구성되어 있다. 즉 양쪽의 핸드(13A, 13B)는 동일 방향으로 전진 및 후퇴를 행한다. 중심축(32)에 대하여 핸드(13A, 13B)의 선단이 멀어지는 움직임이 전진 운동이고, 전진 운동과는 반대 방향의 움직임이 후퇴 운동이다. 제1 암(11A, 11B)과 제2 암(12A, 12B)은 전체하여 굴곡 운동을 행하며, 그럼에도 불구하고 수평면 내에서의 핸드(13A, 13B)의 배향을 일정하게 하기 위하여 핸드(13A, 13B)는 각각, 제2 암(12A, 12B)의 선단의 위치에서 손목축(34A, 34B)의 둘레로 수평면 내를 회전 가능하게 설치되어 있다. 상측의 수평 다관절 기구는, 지지부(26)에 마련된 모터(도시하지 않음)가 구동됨으로써 제1 암(11A) 및 제2 암(12A)이 움직이며, 핸드(13A)는 그 배향을 유지한 채, 지지부(26)가 연장되는 방향과는 직교하는 방향으로 이동한다. 마찬가지로 하측의 수평 다관절 기구는, 지지부(26)에 마련된 모터(도시하지 않음)가 구동됨으로써 제1 암(11B) 및 제2 암(12B)이 움직이며, 핸드(13B)는 그 배향을 유지한 채, 지지부(26)가 연장되는 방향과는 직교하는 방향으로 이동한다. 이 로봇에서는, 핸드(13A)와 핸드(13B)를 독립적으로 이동시킬 수 있으며, 이들의 이동 도중에 손목축(34A)과 손목축(34B)이 상하 방향으로 정확히 정렬할 수 있도록, 즉, 핸드(13A)와 핸드(13B)가 상호 간에 상하 방향으로 정확히 중첩될 수 있도록 되어 있다.

핸드(13A, 13B)는 모두, 직사각형인 워크(50)의 횡 방향 변 중, 핸드(13A, 13B)의 후퇴 방향에 위치하는 횡 방향 변을 검출하기 위한 센서(27)를 구비하고 있다. 센서(27)는, 핸드(13A, 13B)의 각각에 있어서 그 좌우 방향의 단부로 되는 2개소에 마련되어 있으며, 센서(27)를 이용함으로써, 핸드(13A, 13B)의 전후 방향에서의 워크(50)의 위치의 어긋남의 보상과, 워크(50)의 횡 방향 변과 핸드(13A, 13B)의 좌우 방향이 이루는 경사각의 보상을 행할 수 있다.

또한, 로봇에는, 수평 다관절 기구가 설치되어 있는 지지부(26)에 대해서는 정지해 있는 위치이자, 핸드(13A, 13B)에 워크(50)가 보유 지지되어 있는 상태이면 핸드(13A, 13B)의 전진 후퇴 운동에 의하여 워크(50)의 종 방향 변이 통과하는 위치에, 예를 들어 차광 센서로 이루어지는 에지 검출 센서(28)가 마련되어 있다. 여기에 도시하는 예에서는, 에지 검출 센서(28)는 승강 기구(24)의 이동부(24B)에 설치되어 있다. 에지 검출 센서(28)는, 핸드(13A, 13B) 상에 있어서의 워크(50)의 적재 위치의 좌우 방향에 있어서의 어긋남을 검출하는 것이며, 워크(50)의 종 방향 변에 대하여 그 좌우 방향에 있어서의 위치를 검출하는, 예를 들어 1차원 센서에 의하여 구성되어 있다. 에지 검출 센서(28)는 역ㄷ자형의 외경을 가지며, 역ㄷ자에 의한 개구부를 검출 공간으로 하여, 이 검출 공간 내에 워크(50)가 들어갔을 때 워크(50)의 종 방향 변을 검출한다. 에지 검출 센서(50)는, 양쪽의 핸드(13A, 13B)에 의하여 보유 지지되는 워크(50)에 공통으로 마련되어 있다. 본 실시 형태의 로봇에서는, 상하 방향에 있어서의 핸드(13A, 13B) 사이의 간격은 일정하며, 에지 검출 센서(50)의 개구부의 개구 폭은 이 핸드(13A, 13B) 사이의 간격보다도 크고, 양쪽의 핸드(13A, 13B)가 모두 워크(50)를 탑재하고 있을 때 워크(50)가 통과 가능하도록 되어 있다. 본 실시 형태의 로봇은 반송용 로봇이며, 핸드(13A, 13B)를 전진시킴으로써 로드 로크실 등으로부터 워크(50)를 취출하고, 또한 로드 로크실에 워크(50)를 수납하는 것이기 때문에, 핸드(13A, 13B)를 전진시킨 상태에서는 워크(50)는 검출 공간으로부터 떨어지고, 핸드(13A, 13B)를 후퇴시킨 상태에서 워크(50)가 검출 공간에 들어가는 것이 된다.

핸드(13A, 13B)의 각각에 탑재된 워크(50)에 대하여 에지 검출 센서(28)가 공통으로 마련되어 있다고 하더라도, 워크(50)의 변의 위치를 검출하기 위해서는 에지 검출 센서(28)의 검출 공간 내에는 검출 대상인 워크(50)만이 존재하고 있을 필요가 있으며, 검출 대상이 아닌 워크(50)는 검출 공간 내에 존재해서는 안 된다. 핸드(13A, 13B)의 양쪽이 각각 워크(50)를 보유 지지하고 있는 상태에서는, 검출 대상인 워크(50)를 보유 지지하고 있지 않은 쪽의 핸드를 이동시켜 검출 대상인 워크(50)만이 검출 공간 내에 존재하도록 할 필요가 있다. 종래에는, 검출 대상이 아닌 워크(50)를 탑재하고 있는 핸드를 전진시킴으로써 검출 대상인 워크(50)만이 검출 공간 내에 존재하도록 하고 있지만, 그와 같이 핸드를 이동시키는 데는 시간이 걸리고, 또한 로봇의 주위의 벽면 등과의 충돌을 피하기 위하여 그와 같이 핸드를 이동시키는 것이 곤란한 경우도 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 로봇으로서, 핸드(13A, 13B)별로 마련된 도시하지 않은 모터에 의하여 손목축(34A, 34B)의 둘레로, 핸드(13A, 13B)를 그 본래의 전후 방향으로부터, 예를 들어 ±수 도의 범위에서 회전시킬 수 있는 것을 사용한다. 그리고 검출 대상 이외의 워크(50)를 보유 지지하고 있는 핸드에 대해서는, 본래의 전후 방향으로부터 어긋나도록 그 손목축의 둘레로 회전시킨다. 그 결과, 손목축의 둘레로 회전시킨 핸드에 보유 지지된 워크(50)는 에지 검출 센서(28)의 검출 공간으로부터 빠져나가는 것이 되어, 검출 대상인 워크(50)만이 검출 공간 내에 존재하도록 할 수 있다.

도 3은, 본 실시 형태의 로봇에 있어서의 에지 검출 센서(28)에 의한 워크(50)의 종 방향 변의 검출을 모식적으로 도시하는 도면이다. 워크(50)로서는 유리 기판을 상정하고 있으며, 평면도로 도시하였을 때는 워크(50)의 건너편측이 들여다 보이고 있는 것으로 하자. 설명을 위하여, 핸드(13A, 13B)에 보유 지지되어 있는 워크(50)를 각각 워크(50A, 50B)라 표기한다. (a)는, 핸드(13A, 13B)가 후퇴 위치에 있어서 상하 방향으로 중첩되어 있는 상태를 도시하는 평면도이고, (b)는, (a)에 대응하는 측면도이다. 에지 검출 센서(28)의 검출 공간에는 2매의 워크(50A, 50B)가 존재하므로, 워크(50A, 50B) 중 어느 것에 대해서도 변의 위치의 검출을 행할 수는 없다. 여기서, 하측의 핸드(13B)가 보유 지지하고 있는 워크(50B)의 변의 위치를 검출하는 것으로 하면, 본 실시 형태에서는, 상측의 핸드(13A)를 그 손목축(34A)의 둘레로, 에지 검출 센서(28)로부터 멀어지도록 회전시킨다. 그 결과, 상측의 핸드(13A)가 보유 지지하고 있는 워크(50A)는, 에지 검출 센서(28)의 검출 공간으로부터는 벗어나는 것이 되어, 에지 검출 센서(28)는, 하측의 핸드(13B)가 보유 지지하고 있는 워크(50B)의 변을 검출할 수 있도록 된다. 도 3에 있어서, (c)는, 손목축(34A)의 둘레로 핸드(13A)를 회전시킨 상태를 도시하는 평면도이고, (d)는, (c)에 대응하는 측면도이다.

한편, 손목축의 둘레로, 본래의 전후 방향으로부터 경사지는 방향으로 핸드를 회전시키지 않는 종래의 로봇에서는, 검출 대상이 아닌 워크(50)를 보유 지지한 핸드를 전진시킬 필요가 있다. 도 3에 도시하는 예에 있어서, 하측의 핸드(13B)에 보유 지지된 워크(50B)의 변을 검출하기 위해서는 상측의 핸드(13A)를 전진시킬 필요가 있다. 도 3에 있어서, (e)는, 상측의 핸드(13A)를 전진시킨 상태를 도시하는 평면도이고, (f)는, (e)에 대응하는 측면도이다.

다음으로, 로봇에 있어서의 에지 검출 센서(28)의 위치에 대하여 설명한다. 핸드(13A, 13B)가 설치되어 있는 수평 다관절 기구가 상하 방향으로 승강하는 경우, 핸드(13A, 13B)가 도의 높이에 있더라도 워크(50)의 에지를 검출할 수 있는 것이 바람직하기 때문에, 로봇에 있어서 수평 다관절 기구와 함께 승강하는 위치에 에지 검출 센서(28)가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 반송용 로봇에서는, 로봇 전체가 수평면 상을 평행 이동하고 있을 때 주위의 물체에 대하여 워크(50)나 핸드(13A, 13B)가 충돌하는 것을 피하기 위하여, 평행 이동을 행하고 있을 때는 핸드(13A, 13B)는 후퇴 상태로 한다. 워크(50)의 종 방향 변의 검출도, 핸드(13A, 13B)가 후퇴 상태에 있을 때 행하는 것이 바람직하다. 또한 검출 대상 이외의 워크를 보유 지지하고 있는 핸드를 그 손목축의 둘레로 회전시킬 때는, 회전량이 작은 편이 바람직하다. 회전량을 작게 하는 관점에서는, 핸드가 후퇴 상태에 있을 때의 손목축의 위치로부터 가능한 한 먼 곳에 에지 검출 센서(28)에 설치되어 있는 것이 바람직하게 된다. 예를 들어 후퇴 상태에 있는 핸드(13A, 13B)의 손목축(34A, 34B)으로부터 보아, 지지부(26)에 있어서의 수평 다관절 기구의 설치 위치인 공통축(32)의 위치보다도 전진 방향측의 위치에 에지 검출 센서가 로봇에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 실시 형태의 로봇이, 로드 로크실 혹은 카세트 등에 수납되어 있는 워크(50)를 취출하여 핸드(13B) 상에 보유 지지하는 동작에 대하여 설명한다. 이때 이미 핸드(13A)는 후퇴 상태에 있어서 다른 워크를 보유 지지하고 있는 것으로 하자. 핸드(13B)는 워크(50)를 보유 지지하지 않고 후퇴 상태 있는 것으로 하자. 로봇은 레일(21)을 따라 대상인 로드 로크실 앞까지 이동하여, 승강 기구(24)에 의하여 핸드(13B)의 높이를 로드 로크실의 높이에 맞춘다. 그리고 암(11B, 12B)이 구동되어 핸드(13B)는 전진하여, 로드 로크실에 수납되어 있는 워크(50)의 하방의 위치까지 로드 로크실의 내부에 진입한다. 이 상태에서 승강 기구(24)에 의하여 핸드(13B)를 상승시키면 워크(50)가 핸드(13B) 상에 적재되게 된다. 이때, 핸드(13B)에 마련된 1쌍의 센서(27)에 의하여 워크(50)의 횡 방향 변을 검출하고, 횡 방향 변의 위치가 핸드(13B)에서의 기준 위치에 일치하도록 핸드(13B)의 전진량을 제어한다. 1쌍의 센서(27)의 검출 결과로부터 경사각을 구할 수 있다. 이상적으로는 경사각은 0이어야 하므로, 1쌍의 센서(27)에 의하여 검출되는 경사각이 0으로 되도록 손목축(34B)의 둘레로 핸드(13B)를 회전시킴으로써 워크(50)는, 그 횡 방향 변과 핸드(13B)의 좌우 방향이 일치하도록 핸드(13B) 상에 적재되게 된다. 핸드(13B) 상에 워크(50)를 적재할 때 경사각을 보정하면, 워크(50)의 종 방향 변의 배향과 핸드(13B)의 전후 방향이 일치하고 있으므로, 후술하는 바와 같이 좌우 방향에서의 워크(50)의 위치의 보상을 행할 때의 계산이 간단한 것으로 된다.

로봇에 의하여 워크(50)를, 예를 들어 다른 로드 로크실로 반송할 때 회전축(31)의 둘레로 회전대(23)를 회전시켜 핸드(13B)의 전후 방향의 배향도 회전시킬 필요가 있는 경우에는, 경사각의 값을 기억한 후에, 핸드(13A) 상에서의 워크(50)의 경사각을 0으로 하는 동작을 행하는 일 없이, 회전축(31)의 둘레로 회전대(23)를 회전시킬 때 경사각분도 고려하여 회전량을 정하도록 하면 된다. 이 경우에는, 핸드(13B)에 워크(50)를 실을 때 경사각의 보정을 행하지 않으므로 그만큼 시간을 단축할 수 있다.

로드 로크실 내에서 핸드(13B) 상에 워크(50)가 적재되면 암(11B, 12B)이 구동되어, 핸드(13B)는 후퇴하여 후퇴 상태로 된다. 이때, 에지 검출 센서(28)의 검출 공간에는, 핸드(13A, 13B)에 각각 적재되어 있는 워크(50)가 들어가 있다. 새로이 적재된 워크인, 핸드(13B) 상의 워크(50)에 있어서의 좌우 방향의 위치를 결정할 필요가 있기 때문에, 상술한 바와 같이 핸드(13A)를 그 손목축(34A)의 둘레로 회전시켜 핸드(13A) 상의 워크(50)를 검출 공간으로부터 퇴출시키고, 에지 검출 센서(28)에 의하여 핸드(13B) 상의 워크의 종 방향 변의 위치를 검출한다. 검출된 종 방향 변의 위치로부터, 핸드(13B)에 있어서의 좌우 방향에서의 워크(50)의 어긋남양이 결정된다. 이 어긋남양에 기초하여, 로봇이 워크(50)를 레일(21)을 따라 다른 로드 로크실까지 평행 이동에 의하여 반송하는 것 이동량을 정함으로써, 반송처인 로드 로크실에 대하여 정확히 워크(50)를 격납할 수 있도록 된다. 또한 경사각을 보정하지 않은 상태에서 워크(50)의 반송처까지 로봇이 평행 이동하는 경우에는, 로봇의 이동량 산출 시에 경사각의 영향을 고려할 필요가 있다.

이상 설명한 본 실시 형태의 로봇에서는, 수평 다관절 기구의 선단에 설치된 핸드를 후퇴 상태로 한 상태에서 그 핸드의 손목축의 둘레로 핸드를 회전시킴으로써, 핸드를 전진 방향으로 이동시킬 필요 없이 검출 대상이 아닌 워크를 에지 검출 센서(28)의 검출 공간으로부터 퇴출시킬 수 있어서, 워크의 종 방향 변의 위치의 검출에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 또한 핸드를 전진시키지 않으므로, 로봇의 주위의 공간이 좁은 경우에도 워크의 종 방향 변의 위치의 검출을 행할 수 있도록 된다.

상술한 로봇에서는, 핸드를 전진 후퇴 운동시키기 위한 수평 다관절 기구와는 별도로, 수평 다관절 기구의 전체를 회전축(31)의 둘레로 선회시키기 위한 기구가 마련되어 있다. 레일(21)의 연장 방향을 따라 그 일방측에만 로드 로크실 등이 마련되어 있는 경우에는, 상술한 경사각은 손목축(34A, 34B)의 둘레로의 핸드(13A, 13B)의 회전에 의하여 보상할 수 있으므로 수평 다관절 기구를 크게 선회시킬 필요가 없게 되며, 그 때문에 회전축(31)이나 회전대(23)를 마련하지 않고 기대(22)에 승강 기구(24)를 그대로 설치하도록 하는 것도 가능하다. 또한 이상의 설명은, 2개의 핸드(13A, 13B)를 갖는 로봇에 관한 것이지만, 핸드의 수가 3 이상인 로봇이더라도, 검출 대상이 아닌 워크를 보유 지지하는 핸드를 그 손목축의 둘레로 회전시킴으로써 워크의 종 방향 변의 위치의 검출에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 또한 핸드를 전진시키지 않으므로, 로봇의 주위의 공간이 좁은 경우에도 워크의 종 방향 변의 위치의 검출을 행할 수 있도록 된다.

11A, 11B: 제1 암
12A, 12B: 제2 암
13A, 13B: 핸드
21: 레일
22: 기대
23: 회전대
24: 승강 기구
24A: 고정부
24B: 이동부
25: 커버
26: 지지부
27: 센서
28: 에지 검출 센서
31: 회전축
32: 공통축
33A, 33B: 축
34A, 34B: 손목축
50: 워크

Claims

복수의 핸드를 갖고 상기 핸드별로 워크를 적재하는 것이 가능한 로봇에 있어서의 워크 위치 검출 방법이며,
상기 로봇은, 로봇의 본체와, 핸드별로 마련되고 상기 핸드의 배향을 제1 방향에 고정시킨 채 상기 제1 방향을 따라 당해 핸드를 전진 및 후퇴시킬 수 있는 다관절 기구와, 상기 복수의 핸드에 공통으로 상기 본체에 설치된 에지 검출 센서를 구비하고, 상기 다관절 기구를 구동함으로써 상기 복수의 핸드를 상하 방향으로 중첩되는 위치로 할 수 있도록 구성되어 있고,
상기 에지 검출 센서는, 상기 복수의 핸드가 상기 제1 방향으로 이동하였을 때, 각 핸드에 탑재되어 있는 상기 워크가 통과하는 영역을 포함하도록 검출 공간을 갖고, 상기 검출 공간 내에 있어서 상기 제1 방향과는 직교하는 제2 방향에서의 상기 워크의 변의 위치를 검출하도록 구성되어 있고,
상기 로봇은 또한, 핸드별로, 상기 다관절 기구와 당해 핸드를 접속하는 손목축의 둘레로, 상기 제1 방향으로부터 벗어나는 방향으로 상기 핸드를 회전시키는 기구를 구비하고,
상기 제2 방향에서의 상기 변의 위치의 검출의 대상으로 하지 않는 상기 워크를 보유 지지하고 있는 상기 핸드를 상기 기구에 의하여 당해 핸드의 손목축의 둘레로 회전시킴으로써, 상기 검출의 대상으로 하지 않는 상기 워크를 상기 검출 공간 내로부터 퇴출시키고, 상기 변의 위치의 검출의 대상으로 하는 상기 워크의 상기 변의 위치를 상기 에지 검출 센서에 의하여 검출하는 공정을 갖는, 워크 위치 검출 방법.
제1항에 있어서,
상기 에지 검출 센서는, 후퇴한 위치에 있는 상기 핸드에 적재된 상기 워크의 상기 변의 위치를 검출하도록 상기 본체에 설치되어 있는, 워크 위치 검출 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 핸드의 각각은, 상기 제2 방향을 따라 이격되어 마련된 1쌍의 센서를 구비하고,
상기 워크를 상기 핸드에 적재하기 위하여 상기 워크를 향하여 상기 핸드를 전진시킬 때, 상기 1쌍의 센서를 이용하여 상기 핸드에 대한 상기 워크의 경사각을 구하고, 상기 경사각에 따라 상기 손목축의 둘레로 상기 핸드를 회전시킴으로써, 상기 경사각이 0으로 되도록 상기 워크를 상기 핸드에 적재하는, 워크 위치 검출 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 핸드의 각각은, 상기 제2 방향을 따라 이격되어 마련된 1쌍의 센서를 구비하고,
상기 워크를 상기 핸드에 적재하기 위하여 상기 워크를 향하여 상기 핸드를 전진시킬 때, 상기 1쌍의 센서를 이용하여 상기 핸드에 대한 상기 워크의 경사각을 구하고, 상기 경사각을 기억하여 상기 워크를 상기 핸드에 적재하는, 워크 위치 검출 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핸드별 상기 다관절 기구는 공통축에 있어서 상기 본체에 설치되고,
상기 에지 검출 센서는, 상기 제1 방향을 따라 후퇴하고 있을 때의 상기 핸드의 상기 손목축으로부터 보아 상기 공통축의 위치보다도 전진 방향의 위치에 상기 본체에 설치되어 있는, 워크 위치 검출 방법.
제2항에 있어서,
상기 복수의 핸드의 각각은, 상기 제2 방향을 따라 이격되어 마련된 1쌍의 센서를 구비하고,
상기 워크를 상기 핸드에 적재하기 위하여 상기 워크를 향하여 상기 핸드를 전진시킬 때, 상기 1쌍의 센서를 이용하여 상기 핸드에 대한 상기 워크의 경사각을 구하고, 상기 경사각에 따라 상기 손목축의 둘레로 상기 핸드를 회전시킴으로써, 상기 경사각이 0으로 되도록 상기 워크를 상기 핸드에 적재하는, 워크 위치 검출 방법.
제2항에 있어서,
상기 복수의 핸드의 각각은, 상기 제2 방향을 따라 이격되어 마련된 1쌍의 센서를 구비하고,
상기 워크를 상기 핸드에 적재하기 위하여 상기 워크를 향하여 상기 핸드를 전진시킬 때, 상기 1쌍의 센서를 이용하여 상기 핸드에 대한 상기 워크의 경사각을 구하고, 상기 경사각을 기억하여 상기 워크를 상기 핸드에 적재하는, 워크 위치 검출 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 핸드별 상기 다관절 기구는 공통축에 있어서 상기 본체에 설치되고,
상기 에지 검출 센서는, 상기 제1 방향을 따라 후퇴하고 있을 때의 상기 핸드의 상기 손목축으로부터 보아 상기 공통축의 위치보다도 전진 방향의 위치에 상기 본체에 설치되어 있는, 워크 위치 검출 방법.