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JP5453590B2 - Robot hand control method and workpiece transfer robot system - Google Patents
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Description

本発明は、ワークを複数の位置間で搬送するロボットのハンドの制御方法及びワーク搬送ロボットシステムに関する。   The present invention relates to a method for controlling a hand of a robot that conveys a workpiece between a plurality of positions, and a workpiece conveyance robot system.

従来から、半導体ウェハやガラス基板等のワークをカセット間で搬送するロボットがある。このロボットは、搬送のために必要な所定動作が予め教示されており、教示データに従って所定の教示動作を行う。例えば、カセットに収納された半導体ウェハを、ロボットの搬送アームにより取り出して、この状態で搬送アームを移動させ、他のカセットや検査テーブルに半導体ウェハを供給する、といった教示動作を行う。半導体ウェハの供給先では、それが搬送アームに正確に位置決めされた状態で供給されることが必要である。このような位置決めに関する技術として、例えば特許文献1に開示された技術がある。   Conventionally, there are robots that transport workpieces such as semiconductor wafers and glass substrates between cassettes. This robot is previously taught a predetermined operation necessary for conveyance, and performs a predetermined teaching operation according to the teaching data. For example, the semiconductor wafer stored in the cassette is taken out by the transfer arm of the robot, and the transfer arm is moved in this state to supply the semiconductor wafer to another cassette or inspection table. The semiconductor wafer supply destination needs to be supplied in a state where it is accurately positioned on the transfer arm. As a technique relating to such positioning, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 1.

特許文献1に開示された半導体ウェハの位置決め装置は、ロボットの搬送アームの移動方向に沿って2箇所に設置された光電センサに向かって半導体ウェハを直線移動させ、半導体ウェハの外周部エッジに基づく光電センサの応答位置を、半導体ウェハを保持するロボットの座標として取得する。光電センサの応答位置としては、未検出状態から検出状態に切り替わる立上り点を2点、検出状態から未検出状態に切り替わる立下り点を2点、という合計4点の応答位置を取得する。その後、光電センサの応答位置と、基準軌道からの距離や設置座標による光電センサの設置条件とで、半導体ウェハの中心とロボットの理想的な半導体ウェハ保持位置との偏差をずれ量として算出する。   The semiconductor wafer positioning apparatus disclosed in Patent Document 1 linearly moves the semiconductor wafer toward photoelectric sensors installed at two locations along the moving direction of the transfer arm of the robot, and is based on the outer peripheral edge of the semiconductor wafer. The response position of the photoelectric sensor is acquired as the coordinates of the robot that holds the semiconductor wafer. As a response position of the photoelectric sensor, a total of four response positions are acquired, that is, two rising points at which the detection state is switched to the detection state and two falling points at which the detection state is switched to the non-detection state. Thereafter, the deviation between the center of the semiconductor wafer and the ideal semiconductor wafer holding position of the robot is calculated as a deviation amount based on the response position of the photoelectric sensor and the installation conditions of the photoelectric sensor based on the distance from the reference trajectory and the installation coordinates.

なお、他にも例えば、半導体ウェハを、1点若しくは複数のセンサに対して円弧軌道を描くように通過させ、その半導体ウェハの外周部エッジに基づくセンサの応答位置を、半導体ウェハを保持するロボットの座標として取得するものもある(例えば特許文献2参照)。この際、センサの応答位置については、上述した特許文献1と同様になる。   In addition, for example, a robot that passes a semiconductor wafer so as to draw an arc trajectory with respect to one point or a plurality of sensors, and a sensor holding position of the response position of the sensor based on the outer peripheral edge of the semiconductor wafer. Some of them are acquired as the coordinates (see, for example, Patent Document 2). At this time, the response position of the sensor is the same as that of Patent Document 1 described above.

特開2000−012657号公報JP 2000-012657 A 特開2005−297072号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-297072

しかしながら、上述した従来技術は、いずれもセンサの立上りと立下りの応答を等価に扱っており、センサの固有特性である応答差(ヒステリシス)までは考慮していない。したがって、ずれ量を算出する計算においては、センサの応答差による誤差が加算されてしまう。   However, each of the above-described conventional techniques treats the rise and fall responses of the sensor equivalently, and does not consider the response difference (hysteresis) that is a characteristic characteristic of the sensor. Therefore, in the calculation for calculating the deviation amount, an error due to a difference in sensor response is added.

また、立上り点の2点と立下り点の2点という合計4点の応答位置を用いるとなると、半導体ウェハがセンサの上を通過し終わるまで(立下り点の応答位置を取得できないため)、ずれ量を判定することができない。   Also, when using a total of four response positions, two rising points and two falling points, until the semiconductor wafer has passed over the sensor (because the falling point response position cannot be obtained), The amount of deviation cannot be determined.

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサの応答差による誤差が加算されてしまうのを防ぐとともに、半導体ウェハがセンサ上を通過し終わらなくても、ずれ量を算出することが可能なロボットのハンドの制御方法及びワーク搬送ロボットシステムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent an error due to a difference in response between sensors from being added, and to prevent a semiconductor wafer from passing over the sensor even if the semiconductor wafer has not passed over the sensor. An object of the present invention is to provide a robot hand control method and a workpiece transfer robot system capable of calculating the amount.

以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides the following.

(1) 第1の位置から第2の位置にワークを位置決めしながら搬送するロボットのハンドの制御方法であって、前記第1の位置から前記第2の位置に前記ワークを搬送する搬送路中に、前記ワークの異なるエッジを検出する複数のセンサが、搬送される前記ワークの移動位置を定義するアライメント座標系に基づいて配置されており、前記第1の位置から前記第2の位置まで前記ワークを搬送する際、前記ワークの異なるエッジを前記複数のセンサを用いて検出し、前記複数のセンサの各々の立上り応答又は立下り応答のどちらか一方の検出信号を用いて、前記複数のセンサから出力された検出信号に基づく前記複数のセンサ相互の応答状態から、搬送される前記ワークの前記移動位置のずれ量を算出し、前記ずれ量を、前記ロボットの動作軌道を定義するロボット座標系に変換し、前記ロボットのハンドの動作を制御するものであって、前記アライメント座標系における前記複数のセンサの設置距離と、前記複数のセンサのいずれもがOFFしている状態と、前記複数のセンサのいずれもがONしている状態と、前記複数のセンサのいずれかがONしている各々の状態とのうち、一の状態から他の状態に変化したときの前記ロボットの動作量と、を使用して前記ずれ量を算出することを特徴とするロボットのハンドの制御方法。 (1) A method for controlling a hand of a robot that conveys a workpiece while positioning the workpiece from a first position to a second position, in a conveyance path that conveys the workpiece from the first position to the second position. In addition, a plurality of sensors for detecting different edges of the workpiece are arranged based on an alignment coordinate system that defines a movement position of the workpiece to be conveyed, and the first position to the second position are When conveying a workpiece, different edges of the workpiece are detected by using the plurality of sensors, and the plurality of sensors are detected by using a detection signal of either a rising response or a falling response of each of the plurality of sensors. A displacement amount of the movement position of the workpiece to be conveyed is calculated from a response state of the plurality of sensors based on the detection signal output from the sensor , and the displacement amount is calculated based on the movement amount of the robot. It converts to a robot coordinate system that defines a trajectory and controls the operation of the robot's hand, and the installation distance of the plurality of sensors in the alignment coordinate system and all of the plurality of sensors are turned off. Of one of the plurality of sensors and a state in which any of the plurality of sensors is on, and when the state changes from one state to another state. A method of controlling a hand of a robot, wherein the amount of deviation is calculated using an amount of movement of the robot.

本発明によれば、カセットなどの第1の位置からワーク(ウェハ)を取り出して、第2の位置(所定の供給先)に位置決めしながら搬送するロボットのハンドの制御方法で、第1の位置から第2の位置にワークを搬送する搬送路の途中に、ワークの異なるエッジを検出する複数のセンサを、搬送されるワークの移動位置を定義するアライメント座標系に基づいて配置し、これら複数のセンサによってワークの異なるエッジを検出し、検出信号から搬送されるワークの移動位置のずれ量を算出した後、そのずれ量をロボットの動作軌道を定義するロボット座標系に変換して、ロボットのハンドの動作を制御するようにしたので、センサの応答差による誤差が加算されてしまうのを防ぐことができる。 According to the present invention, in the method for controlling the hand of a robot that takes out a work (wafer) from a first position such as a cassette and transfers it to a second position (predetermined supply destination), the first position A plurality of sensors that detect different edges of the workpiece are arranged in the middle of the conveyance path for conveying the workpiece from the second position to the second position based on an alignment coordinate system that defines the movement position of the workpiece to be conveyed . After detecting different edges of the workpiece by the sensor and calculating the deviation amount of the movement position of the workpiece conveyed from the detection signal, the deviation amount is converted into a robot coordinate system that defines the movement trajectory of the robot. Thus, it is possible to prevent an error due to a difference in sensor response from being added.

すなわち、ワークの基準位置を定義するアライメント座標系に基づいて配置された複数のセンサによって、ワークの異なるエッジを検出することで、センサの応答特性が等価な複数のセンサの座標に基づき位置偏差(搬送されるワークの移動位置のずれ量)を(幾何学的に)算出することができる。したがって、従来の位置決め装置のように、立上り点と立下り点の応答位置を用いる必要がなく、センサの応答差による誤差が加算されてしまうのを防ぐことができる。 That is, by detecting different edges of a workpiece by a plurality of sensors arranged based on an alignment coordinate system that defines a reference position of the workpiece, a position deviation (based on the coordinates of the plurality of sensors with equivalent response characteristics of the sensor) It is possible to calculate (geometrically) the displacement amount of the movement position of the work to be conveyed . Therefore, unlike the conventional positioning device, it is not necessary to use the response positions of the rising point and the falling point, and it is possible to prevent an error due to a difference in sensor response from being added.

また、立上り点と立下り点の応答位置を用いる必要がなければ、ワークの外周部エッジの半分が検出対象となるため、ワークがセンサ上を通過し終わらなくても、ずれ量を算出することができ、ひいてはずれ量を検出するプロセスの短縮化を図ることができる。   If it is not necessary to use the response positions of the rising and falling points, half of the outer peripheral edge of the workpiece is to be detected, so the amount of deviation can be calculated even if the workpiece does not finish passing over the sensor. As a result, the process for detecting the amount of deviation can be shortened.

なお、本発明では、「複数のセンサ」は、ワークの基準位置を定義するアライメント座標系に基づいて配置されていれば足り、必ずしも、円周上や直線上に配置されていなくても構わない。   In the present invention, the “several sensors” need only be arranged based on the alignment coordinate system that defines the reference position of the workpiece, and may not necessarily be arranged on the circumference or straight line. .

(2) 前記アライメント座標系は前記複数のセンサを結ぶ直線と平行な軸をX軸とする直交座標系であり、かつ、前記ワークは円形状であり、前記ワークのエッジが前記複数のセンサ上に同時に位置する円を理想円とし、その中心を基準位置とし、前記基準位置にある前記ワークを理想円とした場合の中心点を当該直交座標系の原点とし、前記複数のセンサは、前記理想円の円周上に配置されたことを特徴とするロボットのハンドの制御方法。 (2) The alignment coordinate system is an orthogonal coordinate system in which an axis parallel to a straight line connecting the plurality of sensors is an X axis, the workpiece is circular, and the edges of the workpiece are on the plurality of sensors. The circle simultaneously located at the center is the ideal circle, the center is the reference position, the center point when the workpiece at the reference position is the ideal circle is the origin of the Cartesian coordinate system, and the plurality of sensors are the ideal circle A method for controlling a robot hand, which is arranged on a circle.

本発明によれば、上述したアライメント座標系は、複数のセンサを結ぶ直線と平行な軸をX軸とする直交座標系であり、かつ、基準位置にある円形状のワークを理想円とした場合の中心点を、その直交座標系の原点とし、複数のセンサは、理想円の円周上に配置されたこととしたので、これら複数のセンサによってワークの異なるエッジを検出することで、円形状のワークが理想円からどれだけずれているか(位置偏差)を算出することができる。このように、アライメント座標系を複数のセンサを結ぶ直線と平行な軸をX軸とする直交座標系とすることによって、座標変換の回数を低減することができ、ひいては処理負荷の軽減に寄与することができる。 According to the present invention, the alignment coordinate system described above is an orthogonal coordinate system having an X axis as an axis parallel to a straight line connecting a plurality of sensors, and a circular workpiece at the reference position is an ideal circle. The center point of is the origin of the Cartesian coordinate system, and the multiple sensors are arranged on the circumference of the ideal circle. By detecting different edges of the workpiece with these multiple sensors, the circular shape It is possible to calculate how much the workpiece is deviated from the ideal circle (positional deviation). Thus, by making the alignment coordinate system an orthogonal coordinate system having an X-axis as an axis parallel to a straight line connecting a plurality of sensors, the number of coordinate transformations can be reduced, thereby contributing to a reduction in processing load. be able to.

また、本発明のロボットのハンドの制御方法は、前記センサの立上り応答又は立下り応答のどちらか一方の検出信号を用いて、前記ずれ量を検出することを特徴とする The control method of the hand of the robot of the present invention, prior SL with either the detection signal of the rising response or falling response of the sensor, and detects the shift amount.

本発明によれば、上述したセンサの立上り応答又は立下り応答のどちらか一方の検出信号を用いて、ずれ量を検出することとしたので、ワークがセンサ上を通過し終わらなくても、ずれ量を算出することができ、ひいてはずれ量を検出するプロセスの短縮化を図ることができる。   According to the present invention, since the deviation amount is detected using the detection signal of either the rising response or the falling response of the sensor described above, even if the workpiece does not end on the sensor, the deviation is detected. The amount can be calculated, and as a result, the process of detecting the deviation amount can be shortened.

) ワークをハンドに載置して第1の位置から第2の位置に位置決めしながら搬送するワーク搬送ロボットシステムであって、前記ハンドの動作軌道を定義するロボット座標系と、前記ロボット座標系とは独立であって、搬送される前記ワークの移動位置を定義するアライメント座標系と、前記第1の位置から前記第2の位置に前記ワークを搬送する搬送路中に、前記アライメント座標系に基づいて配置されるとともに、前記ワークの異なるエッジを検出する複数のセンサと、前記第1の位置から前記第2の位置に前記ワークを搬送する際に、前記複数のセンサの各々の立上り応答又は立下り応答のどちらか一方の検出信号を用いて、記複数のセンサから出力された検出信号に基づく前記複数のセンサ相互の応答状態から、搬送される前記ワークの移動位置のずれ量を算出する手段と、前記ずれ量を、前記ロボット座標系における座標ずれに変換する手段と、を備え、前記アライメント座標系における前記複数のセンサの設置距離と、前記複数のセンサのいずれもがOFFしている状態と、前記複数のセンサのいずれもがONしている状態と、前記複数のセンサのいずれかがONしている各々の状態とのうち、一の状態から他の状態に変化したときの前記ロボットの動作量と、を使用して前記ずれ量を算出することを特徴とするワーク搬送ロボットシステム。
( 3 ) A workpiece transfer robot system that transfers a workpiece while placing the workpiece on the hand from the first position to the second position, the robot coordinate system defining the movement trajectory of the hand, and the robot coordinates An alignment coordinate system that defines a movement position of the workpiece to be conveyed and a conveyance path that conveys the workpiece from the first position to the second position. And a plurality of sensors for detecting different edges of the workpiece, and a rising response of each of the plurality of sensors when the workpiece is transported from the first position to the second position. or using either one of the detection signal of the falling response from said plurality of sensors mutual response state based on the detection signal output from the serial plurality of sensors, prior to being transported Means for calculating a displacement amount of the movement position of the workpiece, and means for converting the displacement amount into a coordinate displacement in the robot coordinate system, the installation distance of the plurality of sensors in the alignment coordinate system, and the plurality One of a state in which all of the sensors are OFF, a state in which any of the plurality of sensors is ON, and a state in which any of the plurality of sensors is ON And a movement amount of the robot when the state is changed to another state, to calculate the deviation amount.

本発明によれば、ハンドの動作軌道を定義するロボット座標系と、このロボット座標系とは独立であって、搬送されるワークの移動位置を定義するアライメント座標系とを定義した上で、ワークの異なるエッジを検出する複数のセンサをアライメント座標系に基づいて配置し、複数のセンサから出力された検出信号から、搬送されるワークの移動位置のずれ量を算出した後、そのずれ量を、ロボット座標系における座標ずれに変換することとしたので、センサの応答差による誤差が加算されてしまうのを防ぐとともに、ずれ量を検出するプロセスの短縮化を図ることができる。 According to the present invention, the robot coordinate system that defines the movement trajectory of the hand and the alignment coordinate system that is independent of the robot coordinate system and defines the movement position of the workpiece to be transported are defined. A plurality of sensors that detect different edges of the workpiece are arranged based on the alignment coordinate system, and after calculating the shift amount of the movement position of the conveyed workpiece from the detection signals output from the plurality of sensors, the shift amount is Since the conversion is made into the coordinate shift in the robot coordinate system, it is possible to prevent the error due to the difference in the response of the sensor from being added and to shorten the process of detecting the shift amount.

本発明に係るロボットのハンドの制御方法及びワーク搬送ロボットシステムによれば、センサの応答特性が等価な複数のセンサの座標に基づいて、搬送されるワークの移動位置のずれ量を算出することができ、ひいてはセンサの応答差による誤差が加算されてしまうのを防ぐことができる。また、立上り点と立下り点の応答位置を用いる必要がないので、ずれ量を検出するプロセスの短縮化を図ることができる。

According to the control method and the workpiece transfer robot system of the hand of the robot according to the present invention, the response characteristic of the sensor is based on coordinates of the equivalent multiple sensors, is possible to calculate the amount of deviation of the movement position of the workpiece to be transported As a result, it is possible to prevent an error due to a difference in sensor response from being added. Further, since it is not necessary to use the response positions of the rising point and the falling point, it is possible to shorten the process for detecting the deviation amount.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

[ワーク搬送ロボットシステム]
図1は、本発明の実施の形態に係るワーク搬送ロボットシステムの構成図である。また、図2は、図1に示すワーク搬送ロボットシステムにおけるロボット100及びロボットコントローラ200の電気的構成を示すブロック図である。なお、図1及び図2の構成は一例であって、本発明は、本構成に限られるものではない。例えば、図1及び図2では特に図示していないが、ロボットコントローラ200に教示操作端末を(シリアルケーブル等の有線により又は赤外線通信,近距離ワイヤレス通信等の無線により)接続することで、ロボット100を遠隔操作することが可能である。
[Work transfer robot system]
FIG. 1 is a configuration diagram of a workpiece transfer robot system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the robot 100 and the robot controller 200 in the workpiece transfer robot system shown in FIG. 1 and FIG. 2 is an example, and the present invention is not limited to this configuration. For example, although not particularly shown in FIGS. 1 and 2, the robot 100 is connected to a teaching operation terminal (by wire such as a serial cable or wirelessly such as infrared communication or short-range wireless communication). Can be remotely controlled.

まず、図1及び図2に示すように、ワーク搬送ロボットシステムは、ロボット100と、ロボットコントローラ200と、2個のセンサ301,302)を有している。なお、本実施形態では、図1に示すように、ロボット100としてスカラ型(水平多関節型)のロボットを採用している。   First, as shown in FIGS. 1 and 2, the workpiece transfer robot system includes a robot 100, a robot controller 200, and two sensors 301 and 302). In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a SCARA (horizontal articulated) robot is employed as the robot 100.

ロボット100は、基台11と、アーム15と、から構成されている。アーム15は、ハンドフォーク部16aとハンド基端部16bを有している。また、アーム15は、第1関節部17a,第2関節部17b,第3関節部17cにより回転可能に連結されており、回転駆動源による回転力を伝達し所望の動作をさせることができるようになっている。   The robot 100 includes a base 11 and an arm 15. The arm 15 has a hand fork portion 16a and a hand base end portion 16b. The arm 15 is rotatably connected by the first joint portion 17a, the second joint portion 17b, and the third joint portion 17c, so that the rotational force from the rotational drive source can be transmitted to perform a desired operation. It has become.

アーム15は、基台11に回転可能に配置されている。すなわち、アーム15は、Z軸周りにΘ回転することができる。また、アーム15は、上下にスライド移動可能(図中のZ軸方向へ移動可能)となるように構成されている。   The arm 15 is rotatably arranged on the base 11. That is, the arm 15 can rotate Θ around the Z axis. The arm 15 is configured to be slidable up and down (movable in the Z-axis direction in the figure).

ロボット100に備えられるアーム15は、上述したように3個の関節部(第1関節部17a,第2関節部17b,第3関節部17c)とともに、第1アーム部18と、第1アーム部18と連結される第2アーム部19と、を有している。   As described above, the arm 15 provided in the robot 100 includes the first arm portion 18 and the first arm portion together with the three joint portions (the first joint portion 17a, the second joint portion 17b, and the third joint portion 17c). 18 and a second arm portion 19 coupled to 18.

第1アーム部18の基端は、回転可能な第1関節部17aを構成する。また、第1アーム部18の先端となる第2アーム部19の基端とが駆動軸を介して連結され、回転可能な第2関節部17bを構成する。さらに、第2アーム部19の先端とハンド基端部16bとが駆動軸を介して連結されて、回転可能な第3関節部17cを構成する。   The proximal end of the first arm portion 18 constitutes a rotatable first joint portion 17a. In addition, the base end of the second arm portion 19 that is the tip of the first arm portion 18 is connected via a drive shaft to constitute a rotatable second joint portion 17b. Further, the distal end of the second arm portion 19 and the hand base end portion 16b are connected via a drive shaft to constitute a rotatable third joint portion 17c.

アーム15は、図示しない回転駆動源により、第1関節部17aと第2関節部17bと第3関節部17cとを回動させて、ハンドフォーク部16a及びハンド基端部16bを、ワーク10の取り出し・供給方向(X方向)に移動させる。この際、アーム15では、その機構上、ハンドフォーク部16a及びハンド基端部16bが一方向を向いて、第1アーム部18と第2アーム部19とを伸ばしきった伸張位置と、第1アーム部18と第2アーム部19とを折り畳んだ状態として縮み位置との間を直線移動するように、伸縮動作を行う。すなわち、本実施形態では、図1中のX方向で往復移動することになる。そして、伸張位置に位置するカセット500に対して基板(ワーク10)を収納し、または縮み位置へワーク10を搬出するように動作する。なお、このような機構は、例えば、第1関節部17a,第2関節部17b及び第3関節部17cのそれぞれに、タイミングプーリを設け、タイミングプーリ間をタイミングベルトで連結し、各関節部が所定の回転を行うことができるように構成される。   The arm 15 rotates the first joint portion 17a, the second joint portion 17b, and the third joint portion 17c by a rotation drive source (not shown), so that the hand fork portion 16a and the hand base end portion 16b are moved to the workpiece 10. Move in the take-out / supply direction (X direction). At this time, in the arm 15, due to its mechanism, the hand fork portion 16a and the hand base end portion 16b face one direction, and the first arm portion 18 and the second arm portion 19 are fully extended, The arm portion 18 and the second arm portion 19 are folded, and an expansion / contraction operation is performed so as to linearly move between the contraction positions. That is, in this embodiment, it reciprocates in the X direction in FIG. Then, the substrate (work 10) is stored in the cassette 500 located at the extended position, or the work 10 is carried out to the contracted position. In addition, such a mechanism includes, for example, a timing pulley provided in each of the first joint portion 17a, the second joint portion 17b, and the third joint portion 17c, and the timing pulleys are connected by a timing belt. It is comprised so that predetermined | prescribed rotation can be performed.

また、図中のX軸,Y軸,Z軸及びΘ軸の各軸方向への移動は、ロボット100においてサーボ制御され、後述するサーボモータ110b1〜110bn(図2参照)によって、制御される。なお、図1に示すように、ワーク10は、カセット500に収納される。   Further, the movement of each of the X axis, Y axis, Z axis, and Θ axis in the drawing is servo controlled by the robot 100 and is controlled by servo motors 110b1 to 110bn (see FIG. 2) described later. As shown in FIG. 1, the workpiece 10 is stored in a cassette 500.

図2に示すように、ロボットコントローラ200は、CPU101と、ROM102と、RAM103と、EEPROM104と、通信I/F105と、外部入出力I/F106と、サーボ制御部110と、を有し、各々がバスによって接続されている。   As shown in FIG. 2, the robot controller 200 includes a CPU 101, a ROM 102, a RAM 103, an EEPROM 104, a communication I / F 105, an external input / output I / F 106, and a servo control unit 110. Connected by bus.

CPU101は、ロボットコントローラ200の制御中枢を司るものであって、ロボットコントローラ200の統合的な制御を行う。ROM102は、ロボットコントローラ200の基本機能を支えるシステムプログラムを格納している。また、RAM103は、CPU101のワーキングエリアとして機能する。すなわち、RAM103では、変数値の書き込み及び読み出しがランダムに行われる。EEPROM104は、電気的に何度でも記憶の消去・書き込みが可能であって、外部から電力を供給しなくても記憶を保持することができる。   The CPU 101 controls the robot controller 200 and performs integrated control of the robot controller 200. The ROM 102 stores a system program that supports the basic functions of the robot controller 200. The RAM 103 functions as a working area for the CPU 101. That is, in the RAM 103, writing and reading of variable values are performed at random. The EEPROM 104 can be electrically erased and written any number of times, and can retain the memory without supplying power from the outside.

通信I/F105には、情報処理端末としての教示操作端末(図示せず。その他パソコン等の情報処理装置)が接続され、ロボット制御のための各種データやプログラムの入出力がなされる。外部入出力I/F106は、図示しないがロボットに設けられたセンサや周辺機器のアクチュエータなどが接続される。   The communication I / F 105 is connected to a teaching operation terminal (not shown; other information processing apparatus such as a personal computer) as an information processing terminal, and inputs and outputs various data and programs for robot control. Although not shown, the external input / output I / F 106 is connected to a sensor provided in the robot, an actuator of a peripheral device, or the like.

特に、本実施形態では、所定の位置に配置された2個のセンサ301,302からの検出信号が、外部入出力I/F106を通じてCPU101に入力されるようになっている。そして、CPU101は、この検出信号に基づいて、ワーク10の基準位置からのずれ量を算出する。ずれ量の算出の詳細については、[ロボットのハンドの制御方法]において後述する。   In particular, in this embodiment, detection signals from two sensors 301 and 302 arranged at predetermined positions are input to the CPU 101 through the external input / output I / F 106. Then, the CPU 101 calculates the amount of deviation from the reference position of the workpiece 10 based on this detection signal. Details of the calculation of the deviation amount will be described later in [Control Method of Robot Hand].

サーボ制御部110は、サーボ制御器1〜n(n:ロボットの総軸数にツールの可動軸数を加算した数)を備えており、ロボット制御のための演算処理(軌道作成及び補間、逆変換等)を経て作成された制御指令を受けて、ロボット各軸機構部のアクチュエータを構成するサーボモータ110b1〜110bnを、各サーボアンプ110a1〜110anを介して制御する。   The servo control unit 110 includes servo controllers 1 to n (n: the total number of axes of the robot plus the number of movable axes of the tool), and arithmetic processing (trajectory creation and interpolation, reverse) In response to the control command created through the conversion or the like, the servo motors 110b1 to 110bn constituting the actuator of each axis mechanism unit of the robot are controlled via the servo amplifiers 110a1 to 110an.

以上説明したように、本実施形態に係るワーク搬送ロボットシステムは、ワーク10をハンド(アーム15)に載置して所定の第1の位置から所定の第2の位置に位置決めしながら搬送するシステムである。   As described above, the workpiece transfer robot system according to the present embodiment is a system in which the workpiece 10 is placed on the hand (arm 15) and transferred from the predetermined first position to the predetermined second position. It is.

[ロボットのハンドの制御方法]
図3は、本発明の実施の形態に係るロボット100のハンド(アーム15)の制御方法を示すフローチャートである。図4は、2個のセンサ301,302の配置関係などを説明するための説明図である。図5〜図7は、ずれ量の算出理論を説明するための説明図である。なお、図3以降の説明においては、ワーク10の形状として円形状を考える。また、図4に示すx軸とy軸は、図1に示すX軸とY軸とは別個の軸である。
[Robot hand control method]
FIG. 3 is a flowchart showing a method of controlling the hand (arm 15) of the robot 100 according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the arrangement relationship between the two sensors 301 and 302. 5 to 7 are explanatory diagrams for explaining the calculation theory of the deviation amount. In the description after FIG. 3, a circular shape is considered as the shape of the workpiece 10. Further, the x-axis and the y-axis shown in FIG. 4 are separate axes from the X-axis and the Y-axis shown in FIG.

図3に示す制御方法を説明する前に、まずは図4を用いて、本制御方法の概要と概念(前提)について説明する。   Before explaining the control method shown in FIG. 3, first, the outline and concept (premise) of this control method will be explained using FIG.

図4において、ワーク10の外周が2個のセンサ301,302上に同時に位置する円を「基準円」とし、その中心(x軸とy軸が交差する位置)を基準位置Oとする。したがって、この基準位置Oからのずれが補正量となる。具体的には、2個のセンサ301,302上を通過させたときのセンサのONする位置によって分かる円(ワーク10の外周)の中心点を、基準位置Oからのずれとして計算し、計算された補正量を利用してロボット100のハンドを制御し、ワーク10の収納位置を補正する。また、ロボット100のハンド(アーム15)を、基準位置Oの座標を含めて一定方向かつ等速で動作させることで(上述したように、アーム15について言えば、ハンドフォーク部16a及びハンド基端部16bが一方向を向いて、第1アーム部18と第2アーム部19とを伸ばしきった伸張位置と、第1アーム部18と第2アーム部19とを折り畳んだ状態として縮み位置との間を直線移動するように、伸縮動作を行う)、センシングを実施する。位置偏差の算出は、ロボット100の動作中に2個のセンサ301,302に対して各々がONする座標をマークして、2個のセンサ301,302の設置距離と、マーク位置(2点)との動作距離によって行う。   In FIG. 4, a circle in which the outer periphery of the workpiece 10 is simultaneously positioned on the two sensors 301 and 302 is defined as a “reference circle”, and its center (a position where the x axis and the y axis intersect) is defined as a reference position O. Therefore, the deviation from the reference position O becomes the correction amount. Specifically, the center point of the circle (the outer periphery of the workpiece 10) that can be recognized by the position where the sensor is turned on when passing over the two sensors 301 and 302 is calculated as the deviation from the reference position O, and is calculated. The hand of the robot 100 is controlled using the corrected amount, and the storage position of the workpiece 10 is corrected. Further, by operating the hand (arm 15) of the robot 100 at a constant direction and at a constant speed including the coordinates of the reference position O (as described above, for the arm 15, the hand fork portion 16a and the hand base end). The part 16b faces in one direction, the extended position where the first arm part 18 and the second arm part 19 are fully extended, and the contracted position where the first arm part 18 and the second arm part 19 are folded. Perform telescopic motion so that it moves linearly between them) and perform sensing. The position deviation is calculated by marking the coordinates at which each of the two sensors 301 and 302 is turned on during the operation of the robot 100, and the installation distance of the two sensors 301 and 302 and the mark position (two points). And depending on the operating distance.

また、座標系として、ハンドの動作軌道を定義するロボット座標系と、このロボット座標系とは独立であって、ワーク10の基準位置を定義するアライメント座標系を考慮する。ロボット座標系としては、円筒座標系や直交座標系が挙げられる。一方、アライメント座標系としては、直交座標系が挙げられ、例えばセンサ301とセンサ302を結ぶ直線と平行な軸をx軸とすることができる。原点位置は、理想円(センサ301とセンサ302上を同時に通過する円。基準円)の中心点とする(図4参照)。そして、理想円の半径は、ワーク10の半径とする。また、上述した2個のセンサ301,302は、第1の位置から第2の位置にワーク10を搬送する搬送路中に、アライメント座標系に基づいて配置されるとともに、ワーク10の異なるエッジを検出する機能を有している。   Further, as a coordinate system, a robot coordinate system that defines the movement trajectory of the hand and an alignment coordinate system that defines the reference position of the workpiece 10 that are independent of the robot coordinate system are considered. Examples of the robot coordinate system include a cylindrical coordinate system and an orthogonal coordinate system. On the other hand, as the alignment coordinate system, an orthogonal coordinate system is exemplified, and for example, an axis parallel to a straight line connecting the sensor 301 and the sensor 302 can be set as the x axis. The origin position is the center point of an ideal circle (a circle that passes simultaneously on the sensor 301 and the sensor 302. Reference circle) (see FIG. 4). The radius of the ideal circle is the radius of the workpiece 10. Further, the two sensors 301 and 302 described above are arranged based on the alignment coordinate system in the conveyance path for conveying the workpiece 10 from the first position to the second position, and different edges of the workpiece 10 are arranged. It has a function to detect.

これらロボット座標系とアライメント座標系との関係は、次のように位置づけられる。すなわち、ロボット座標系が円筒座標系の場合には、旋回方向の0度方向をx軸+方向とし、ロボット座標系が直交座標系の場合には、ロボット座標系のx軸+方向をアライメント座標系のx軸+方向とする。なお、基本的な補正値の算出は、アライメント座標系上で幾何学的になされる。また、計算結果は、ロボット座標系に変換して補正量とする。   The relationship between the robot coordinate system and the alignment coordinate system is positioned as follows. That is, when the robot coordinate system is a cylindrical coordinate system, the 0 degree direction of the turning direction is the x-axis + direction, and when the robot coordinate system is an orthogonal coordinate system, the x-axis + direction of the robot coordinate system is the alignment coordinate. The x-axis + direction of the system. The basic correction value is calculated geometrically on the alignment coordinate system. The calculation result is converted into a robot coordinate system and used as a correction amount.

アライメント座標系(直交座標系)上で直線的に動作するワーク10の外周とセンサ301,302がONする座標と、センサ301,302が設置されている座標を基にして、ワーク10の中心座標を検討する。センシング中は、次の3つの状態に分けられる。すなわち、2個のセンサ301,302がOFFしている状態と、2個のセンサ301,302のうちいずれか1個がONしている状態と、2個のセンサ301,302のうち両方ともがONしている状態とである。   The center coordinates of the workpiece 10 based on the outer periphery of the workpiece 10 that linearly operates on the alignment coordinate system (orthogonal coordinate system), the coordinates at which the sensors 301 and 302 are turned on, and the coordinates at which the sensors 301 and 302 are installed. To consider. During sensing, it is divided into the following three states. That is, both the two sensors 301 and 302 are OFF, the one of the two sensors 301 and 302 is ON, and the two sensors 301 and 302 are both It is in the state of being turned on.

図4において、基準円(鎖線)は、2個のセンサ301,302のうち両方とも同時にONしている状態の円であって、「Sensor1 on」で示す円は、センサ301のみがONしている状態の円(2点鎖線)であって、「Sensor2 on」で示す円は、センサ302のみがONしている状態の円(2点鎖線)である。また、基準位置Oの座標は(X0,Y0)で表され、センサ301の座標は(Xs1,Ys1)で表され、センサ302の座標は(Xs2,Ys2)で表される。ワーク10が「Sensor1 on」で示す円から「Sensor2 on」で示す円の状態に移動したときに、センサ301の座標(Xs1,Ys1)が遷移する座標を(Xs1',Ys1')とする。そうすると、(Xs1,Ys1)と(Xs1',Ys1')との距離は、「Sensor1 on」で示す円の中心から「Sensor2 on」で示す円の中心までの距離(=Δl)と等しくなり、基準位置Oに対する「Sensor2 on」で示す円の中心座標(ΔX,ΔY)が、ワーク10のずれ量となる。   In FIG. 4, a reference circle (chain line) is a circle in which both of the two sensors 301 and 302 are ON at the same time. A circle indicated by “Sensor1 on” indicates that only the sensor 301 is ON. A circle in a state of being in a state (two-dot chain line) and indicated by “Sensor2 on” is a circle in which only the sensor 302 is ON (two-dot chain line). The coordinates of the reference position O are represented by (X0, Y0), the coordinates of the sensor 301 are represented by (Xs1, Ys1), and the coordinates of the sensor 302 are represented by (Xs2, Ys2). The coordinates at which the coordinates (Xs1, Ys1) of the sensor 301 transition when the workpiece 10 moves from the circle indicated by “Sensor1 on” to the circle indicated by “Sensor2 on” are (Xs1 ′, Ys1 ′). Then, the distance between (Xs1, Ys1) and (Xs1 ′, Ys1 ′) is equal to the distance (= Δl) from the center of the circle indicated by “Sensor1 on” to the center of the circle indicated by “Sensor2 on”. The center coordinates (ΔX, ΔY) of the circle indicated by “Sensor2 on” with respect to the reference position O are the shift amount of the workpiece 10.

本制御方法は、パラメータとしての初期値と、ロボットの動作距離(Δl)のみを使用して、ワーク10の補正量(x軸についてはΔX、y軸についてはΔYだけ補正する)を計算しようとするものである。以上を踏まえ、図3のフローチャートに沿って、本制御方法の詳細(基本原理)を説明する。   This control method tries to calculate the correction amount of the workpiece 10 (correcting only ΔX for the x axis and ΔY for the y axis) using only the initial value as a parameter and the movement distance (Δl) of the robot. To do. Based on the above, the details (basic principle) of this control method will be described along the flowchart of FIG.

図3において、まず、エッジ検出が行われる(ステップS1)。具体的には、ロボットコントローラ200のCPU101は、図5に示すように、ワーク10の外周がセンサ302上を通過するときの円、すなわちセンサ302のみがONしている状態の「Sensor2 on」で示す円を検出する。そうすると、P0(上述した基準位置O)と、P1(x1,y1)=(Xs1,Ys1)と、P2(x2,y2)=(Xs2,Ys2)との他に、P0'(ΔX,ΔY)と、P1'(x1',y1')=(Xs1',Ys1')とが得られる。   In FIG. 3, first, edge detection is performed (step S1). Specifically, as shown in FIG. 5, the CPU 101 of the robot controller 200 is a circle when the outer periphery of the workpiece 10 passes over the sensor 302, that is, “Sensor2 on” in which only the sensor 302 is ON. Detect the indicated circle. Then, in addition to P0 (reference position O described above), P1 (x1, y1) = (Xs1, Ys1), and P2 (x2, y2) = (Xs2, Ys2), P0 ′ (ΔX, ΔY) And P1 ′ (x1 ′, y1 ′) = (Xs1 ′, Ys1 ′) is obtained.

次に、CPU101によって、ずれ量の算出が行われる(ステップS2)。このずれ量の算出に関しては、図5〜図7を用いて詳述する。なお、初期値として、ワーク10の半径をrとし、センサ301及びセンサ302との間のピッチをPitchとする。また、動作量として、センサ301のONからセンサ302がONとなる動作距離をLとする。センサ間に対するロボットの進入角度(符号付き)をSとする。また、侵入角Sよりセンサ間のPitch方向(X軸)とのなす角をαとする。   Next, the CPU 101 calculates a deviation amount (step S2). The calculation of the deviation amount will be described in detail with reference to FIGS. As an initial value, the radius of the workpiece 10 is r, and the pitch between the sensor 301 and the sensor 302 is Pitch. Further, as an operation amount, an operation distance where the sensor 302 is turned ON from the ON of the sensor 301 is L. Let S be the robot's approach angle (signed) between the sensors. In addition, an angle formed by the pitch direction (X axis) between the sensors from the penetration angle S is defined as α.

まず、見かけ上のPitch(=P2(x2,y2)とP1'(x1',y1')との距離)を計算する。αは、90°−Sで表され、動作量Lは各軸の成分ごとに次のように分解することができる。すなわち、dX=L×cosα、dY=L×sinαである。角P1'P2P1=θとしたとき、このθについては、θ=tan−1{(L×sinα)/(A+L×cosα)}で表せる。また、このときの見かけのPitch(=A')は、A'=(A+L×cosα)×cosθ+L×sinα×cos{π/2−θ}=A×cosθ+L×cosα×cosθ+L×sinα×sinθ=A×cosθ+L×cos(α−θ)となる(加法定理より)。   First, the apparent pitch (= distance between P2 (x2, y2) and P1 ′ (x1 ′, y1 ′)) is calculated. α is represented by 90 ° -S, and the motion amount L can be decomposed as follows for each component of each axis. That is, dX = L × cos α and dY = L × sin α. When the angle P1′P2P1 = θ, this θ can be expressed by θ = tan−1 {(L × sin α) / (A + L × cos α)}. Also, the apparent pitch (= A ′) at this time is A ′ = (A + L × cos α) × cos θ + L × sin α × cos {π / 2−θ} = A × cos θ + L × cos α × cos θ + L × sin α × sin θ = A × cos θ + L × cos (α−θ) (from the addition theorem).

次に、角P0'P2P1'=θ2としたとき、半角の正弦・余弦定理、正接と辺の長さとの関係を用いて、θ2=2tan−1[sqrt{(A'+r)(2r)/(A'+2r)(A'+r)}]=2tan−1[sqrt{(2r)/(A'+2r)}]となる。また、角P0'P2P1''=θ1としたとき、同様に、θ1=2tan−1[sqrt{(2r)/(A+2r)}]となる。なお、sqrtは平方根を示す。   Next, assuming that the angle P0′P2P1 ′ = θ2, the relationship between the sine and cosine theorem of the half angle and the tangent and the length of the side is used, and θ2 = 2tan−1 [sqrt {(A ′ + r) (2r) / (A ′ + 2r) (A ′ + r)}] = 2tan−1 [sqrt {(2r) / (A ′ + 2r)}]. Similarly, when the angle P0′P2P1 ″ = θ1, θ1 = 2tan−1 [sqrt {(2r) / (A + 2r)}]. Note that sqrt represents a square root.

ここで、角P1''P2P1=θ'とすると、θ'=θ+θ1−θ2が成立する。そして、L'は、第2余弦定理を用いて、L'=A×sqrt{2(1−cosθ')}となる。以上より、X軸,Y軸のずれ量は、ΔX=L'×r/A×cos{(1/2)×(π+θ')−θ1}、ΔY=L'×r/A×sin{(1/2)×(π+θ')−θ1}と表せる。   Here, if the angle P1 ″ P2P1 = θ ′, then θ ′ = θ + θ1-θ2 is established. L ′ becomes L ′ = A × sqrt {2 (1-cos θ ′)} using the second cosine theorem. As described above, the deviation amounts of the X axis and the Y axis are ΔX = L ′ × r / A × cos {(1/2) × (π + θ ′) − θ1}, ΔY = L ′ × r / A × sin {( 1/2) × (π + θ ′) − θ1}.

このようにして、CPU101は、ずれ量を算出した後、ΔXとΔYを必要に応じて座標変換を行い(ステップS3)、座標変換後の補正量に基づいて、サーボ制御部110を通じて、ハンドの動作を制御する(ステップS4)。これにより、センサの応答差による誤差が加算されてしまうのを防ぎつつ、ハンドの動作を制御することができる。   In this way, after calculating the shift amount, the CPU 101 performs coordinate conversion of ΔX and ΔY as necessary (step S3), and based on the correction amount after the coordinate conversion, the CPU 101 passes the hand of the hand through the servo control unit 110. The operation is controlled (step S4). Thereby, it is possible to control the operation of the hand while preventing an error due to the difference in response of the sensors from being added.

なお、ステップS2及びステップS3で示したように、CPU101は、第1の位置から第2の位置にワーク10を搬送する際に、2個のセンサ301,302から出力された検出信号から、ワーク10の基準位置Oからのずれ量(ΔX,ΔY)を算出する機能と、そのずれ量を、ロボット座標系における座標ずれに変換する機能と、を有している。   As shown in step S2 and step S3, when the CPU 101 transports the workpiece 10 from the first position to the second position, the CPU 101 detects the workpiece from the detection signals output from the two sensors 301 and 302. A function of calculating a deviation amount (ΔX, ΔY) from ten reference positions O and a function of converting the deviation amount into a coordinate deviation in the robot coordinate system.

また、センシングと補正値計算のために必要な情報は、キャリブレーションの実行によって取得する。具体的には、センサ間距離誤差(設定値と比較)であったり、センサに対するセンシング角度誤差(設定値と比較)であったり、ティーチングポイントとの動的位置偏差(2個のセンサがONする位置)であったりする。   Information necessary for sensing and correction value calculation is acquired by executing calibration. Specifically, it is a sensor-to-sensor distance error (compared with the set value), a sensing angle error for the sensor (compared with the set value), or a dynamic position deviation from the teaching point (two sensors are turned on) Position).

[実施形態の主な効果]
以上説明したように、本実施形態に係るロボット100のハンドの制御方法は、第1の位置から第2の位置にワーク10を位置決めしながら搬送する制御方法であって、第1の位置から第2の位置にワーク10を搬送する搬送路中に、ワーク10の異なるエッジを検出する2個のセンサ301,302が、ワーク10の基準位置Oを定義するアライメント座標系に基づいて配置されており、第1の位置から第2の位置までワーク10を搬送する際、ワーク10の異なるエッジを2個のセンサ301,302を用いて検出し(図3のステップS2)、2個のセンサ301,302から出力された検出信号から、CPU101がワーク10の基準位置Oからのずれ量を算出し、そのずれ量をロボット100の動作軌道を定義するロボット座標系に変換した後(図3のステップS3)、ロボット100のハンドの動作を制御することとしたので(図3のステップS4)、センサの応答特性が等価なセンサ301,302の座標に基づき位置偏差を幾何学的に算出することができる。したがって、従来の位置決め装置のように、立上り点と立下り点の応答位置を用いる必要がなく、センサの応答差による誤差が加算されてしまうのを防ぐことができる。
[Main effects of the embodiment]
As described above, the method for controlling the hand of the robot 100 according to the present embodiment is a control method for conveying the workpiece 10 while positioning the workpiece 10 from the first position to the second position. Two sensors 301 and 302 for detecting different edges of the workpiece 10 are arranged based on an alignment coordinate system that defines the reference position O of the workpiece 10 in the conveyance path for conveying the workpiece 10 to the second position. When the workpiece 10 is transported from the first position to the second position, different edges of the workpiece 10 are detected by using the two sensors 301 and 302 (step S2 in FIG. 3). From the detection signal output from 302, the CPU 101 calculates the amount of deviation of the workpiece 10 from the reference position O, and the amount of deviation is converted into a robot coordinate system that defines the movement trajectory of the robot 100. After the conversion (step S3 in FIG. 3), since the operation of the hand of the robot 100 is controlled (step S4 in FIG. 3), the position deviation is calculated based on the coordinates of the sensors 301 and 302 having the equivalent response characteristics of the sensors. It can be calculated geometrically. Therefore, unlike the conventional positioning device, it is not necessary to use the response positions of the rising point and the falling point, and it is possible to prevent an error due to a difference in sensor response from being added.

また、立上り点と立下り点の応答位置を用いる必要がなければ、ワークの外周部エッジの半分が検出対象となるため、ワーク10がセンサ301,302上を通過し終わらなくても、ずれ量を算出することができ、ひいてはずれ量を検出するプロセスの短縮化を図ることができる。また、早期に次プロセスへ移行することができる。   Further, if it is not necessary to use the response positions of the rising point and the falling point, since the half of the outer peripheral edge of the workpiece is a detection target, even if the workpiece 10 does not pass over the sensors 301 and 302, the deviation amount Thus, the process for detecting the amount of deviation can be shortened. In addition, it is possible to move to the next process at an early stage.

また、従来の位置決め装置だと、センサ上をウェハ(ワーク)が通過することが前提となっていることから、検出位置を取得するためロボットのウェハ保持部の形状が大きく制限される虞があった。しかし、本実施形態に係るロボット100のハンドの制御方法によれば、ロボット100のウェハ保持部(アーム15)の形状に対する制限を小さくすることができる。   In addition, since the conventional positioning device is based on the premise that the wafer (work) passes over the sensor, there is a possibility that the shape of the wafer holding part of the robot is greatly limited in order to obtain the detection position. It was. However, according to the method for controlling the hand of the robot 100 according to the present embodiment, the restriction on the shape of the wafer holding unit (arm 15) of the robot 100 can be reduced.

また、従来の位置決め装置だと、基準となる座標系が規定されており、異なる座標系では上手く適用することができない虞があった。しかし、本実施形態に係るロボット100のハンドの制御方法によれば、ある2個のセンサ組に対してキャリブレーションを実行することで、ロボット100の動作軌道に位置を拘束されない、ロボット100の座標系とは異なる固有の基準位置をもった座標系(アライメント座標系)を定義することができる。その結果、アライメント座標系上での処理結果をロボット座標系のデータに変換することで、ロボット100の座標系の種類如何に拘わらず、本発明を適用することができる。   Further, in the case of a conventional positioning device, a reference coordinate system is defined, and there is a possibility that it cannot be applied successfully in a different coordinate system. However, according to the control method of the hand of the robot 100 according to the present embodiment, the coordinates of the robot 100 whose position is not constrained by the motion trajectory of the robot 100 by performing calibration on a certain two sensor sets. A coordinate system (alignment coordinate system) having a unique reference position different from the system can be defined. As a result, the present invention can be applied regardless of the type of the coordinate system of the robot 100 by converting the processing result on the alignment coordinate system into data of the robot coordinate system.

また、従来の位置決め装置だと、ロボット100の軌道に対して精度よくセンサを設置することが条件であり、ロボット100の設置位置がずれたときにセンサの設置位置を修正する必要があった。しかし、本実施形態に係るロボット100のハンドの制御方法によれば、アライメント座標系上でのずれ量の算出であるため、ロボット100の動作軌道に対する細かなセンサの設置精度は不要となる。つまり、ロボット100の設置位置がずれたときや、センサの設置位置がずれたときなど、位置条件が変わったときであっても、キャリブレーションを実行することによって、ロボットの位置やセンサ位置等の物理的な調整は不要となる。   Further, in the conventional positioning device, it is a condition that the sensor is accurately installed on the trajectory of the robot 100, and it is necessary to correct the installation position of the sensor when the installation position of the robot 100 is deviated. However, according to the method for controlling the hand of the robot 100 according to the present embodiment, since the amount of deviation is calculated on the alignment coordinate system, fine sensor installation accuracy with respect to the movement trajectory of the robot 100 becomes unnecessary. That is, even when the position condition changes, such as when the installation position of the robot 100 is shifted or when the installation position of the sensor is shifted, by performing calibration, the position of the robot, the sensor position, etc. No physical adjustment is necessary.

また、アライメント座標系は、2個のセンサ301,302を結ぶ直線と平行な軸をx軸とする直交座標系であり、かつ、ワーク10は円形状であり、基準位置Oにあるワーク10を理想円とした場合の中心点を、直交座標系の原点とし(図4参照)、2個のセンサ301,302は、理想円の円周上に配置されているので、円形状のワーク10が理想円からどれだけずれているか(ΔX,ΔY)を算出することができる。   The alignment coordinate system is an orthogonal coordinate system in which the axis parallel to the straight line connecting the two sensors 301 and 302 is the x axis, and the workpiece 10 is circular, and the workpiece 10 at the reference position O is The center point in the case of an ideal circle is the origin of the Cartesian coordinate system (see FIG. 4). Since the two sensors 301 and 302 are arranged on the circumference of the ideal circle, the circular workpiece 10 is How much (ΔX, ΔY) is deviated from the ideal circle can be calculated.

特に、アライメント座標系を複数のセンサを結ぶ直線と平行な軸をX軸とする直交座標系とすることによって、座標変換の回数を低減することができ、ひいては処理負荷の軽減に寄与することができる。   In particular, by making the alignment coordinate system an orthogonal coordinate system in which the axis parallel to the straight line connecting a plurality of sensors is the X axis, the number of coordinate transformations can be reduced, which in turn contributes to a reduction in processing load. it can.

さらに、センサの立上り応答又は立下り応答のどちらか一方の検出信号を用いてずれ量を検出すれば、ワーク10がセンサ上を通過し終わらなくても、ずれ量を算出することができ、ひいてはずれ量を検出するプロセスの短縮化を図ることができる。   Furthermore, if the amount of deviation is detected using one of the detection signals of the rising response or falling response of the sensor, the amount of deviation can be calculated even if the workpiece 10 does not finish passing over the sensor. The process for detecting the shift amount can be shortened.

なお、センサをロボット100に設置し、ダミーワーク等を用意することによって、上述した原理計算で教示ポイントの取得を行ってもよい(自動教示作業)。また、ロボット100本体にセンサを設置し、基準となる部分を走査することで、ロボット100本体の精度を計測してもよい。   Note that a teaching point may be acquired by the above-described principle calculation by installing a sensor on the robot 100 and preparing a dummy workpiece or the like (automatic teaching operation). Further, the accuracy of the robot 100 main body may be measured by installing a sensor in the robot 100 main body and scanning a reference portion.

以上説明したように、本発明は、センサの応答差による誤差が加算されてしまうのを防ぎつつ、ロボットのハンドを制御できるものとして有用である。   As described above, the present invention is useful as a device capable of controlling a robot hand while preventing an error due to a difference in sensor response from being added.

本発明の実施の形態に係るワーク搬送ロボットシステムの構成図である。It is a block diagram of the workpiece conveyance robot system which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すワーク搬送ロボットシステムにおけるロボット及びロボットコントローラの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure of the robot and robot controller in the workpiece conveyance robot system shown in FIG. 本発明の実施の形態に係るロボットのハンドの制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the hand of the robot which concerns on embodiment of this invention. 2個のセンサの配置関係などを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the arrangement | positioning relationship etc. of two sensors. ずれ量の算出理論を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the calculation theory of deviation | shift amount. ずれ量の算出理論を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the calculation theory of deviation | shift amount. ずれ量の算出理論を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the calculation theory of deviation | shift amount.

符号の説明Explanation of symbols

100 ロボット
200 ロボットコントローラ
100 robot 200 robot controller

Claims (3)

第1の位置から第2の位置にワークを位置決めしながら搬送するロボットのハンドの制御方法であって、
前記第1の位置から前記第2の位置に前記ワークを搬送する搬送路中に、前記ワークの異なるエッジを検出する複数のセンサが、搬送される前記ワークの移動位置を定義するアライメント座標系に基づいて配置されており、
前記第1の位置から前記第2の位置まで前記ワークを搬送する際、前記ワークの異なるエッジを前記複数のセンサを用いて検出し、
前記複数のセンサの各々の立上り応答又は立下り応答のどちらか一方の検出信号を用いて、前記複数のセンサから出力された検出信号に基づく前記複数のセンサ相互の応答状態から、搬送される前記ワークの前記移動位置のずれ量を算出し、
前記ずれ量を、前記ロボットの動作軌道を定義するロボット座標系に変換し、前記ロボットのハンドの動作を制御するものであって、
前記アライメント座標系における前記複数のセンサの設置距離と、
前記複数のセンサのいずれもがOFFしている状態と、前記複数のセンサのいずれもがONしている状態と、前記複数のセンサのいずれかがONしている各々の状態とのうち、一の状態から他の状態に変化したときの前記ロボットの動作量と、
を使用して前記ずれ量を算出することを特徴とするロボットのハンドの制御方法。
A method for controlling a robot hand that conveys a workpiece while positioning a workpiece from a first position to a second position,
A plurality of sensors that detect different edges of the workpiece in a conveyance path that conveys the workpiece from the first position to the second position have an alignment coordinate system that defines a movement position of the workpiece to be conveyed. Arranged based on
When conveying the workpiece from the first position to the second position, different edges of the workpiece are detected using the plurality of sensors,
Using the detection signal of either the rising response or the falling response of each of the plurality of sensors, the plurality of sensors are conveyed from the mutual response state based on the detection signals output from the plurality of sensors. Calculate the shift amount of the movement position of the workpiece,
Converting the deviation amount into a robot coordinate system defining an operation trajectory of the robot, and controlling the operation of the robot hand;
Installation distances of the plurality of sensors in the alignment coordinate system;
One of a state where all of the plurality of sensors are OFF, a state where all of the plurality of sensors are ON, and a state where any of the plurality of sensors is ON. The amount of movement of the robot when it changes from the state to another state,
A method for controlling a hand of a robot, wherein the amount of deviation is calculated using
前記アライメント座標系は前記複数のセンサを結ぶ直線と平行な軸をX軸とする直交座標系であり、かつ、前記ワークは円形状であり、前記ワークのエッジが前記複数のセンサ上に同時に位置する円を理想円とし、その中心を基準位置とし、前記基準位置にある前記ワークを理想円とした場合の中心点を当該直交座標系の原点とし、
前記複数のセンサは、前記理想円の円周上に配置されたことを特徴とする請求項1記載のロボットのハンドの制御方法。
The alignment coordinate system is an orthogonal coordinate system having an axis parallel to a straight line connecting the plurality of sensors as an X axis, and the workpiece is circular, and the edges of the workpiece are simultaneously positioned on the plurality of sensors. A circle to be an ideal circle, the center thereof as a reference position, and the center point when the workpiece at the reference position is an ideal circle is the origin of the Cartesian coordinate system,
2. The robot hand control method according to claim 1, wherein the plurality of sensors are arranged on a circumference of the ideal circle.
ワークをハンドに載置して第1の位置から第2の位置に位置決めしながら搬送するワーク搬送ロボットシステムであって、
前記ハンドの動作軌道を定義するロボット座標系と、
前記ロボット座標系とは独立であって、搬送される前記ワークの移動位置を定義するアライメント座標系と、
前記第1の位置から前記第2の位置に前記ワークを搬送する搬送路中に、前記アライメント座標系に基づいて配置されるとともに、前記ワークの異なるエッジを検出する複数のセンサと、
前記第1の位置から前記第2の位置に前記ワークを搬送する際に、前記複数のセンサの各々の立上り応答又は立下り応答のどちらか一方の検出信号を用いて、前記複数のセンサから出力された検出信号に基づく前記複数のセンサ相互の応答状態から、搬送される前記ワークの移動位置のずれ量を算出する手段と、
前記ずれ量を、前記ロボット座標系における座標ずれに変換する手段と、を備え、
前記アライメント座標系における前記複数のセンサの設置距離と、
前記複数のセンサのいずれもがOFFしている状態と、前記複数のセンサのいずれもがONしている状態と、前記複数のセンサのいずれかがONしている各々の状態とのうち、一の状態から他の状態に変化したときの前記ロボットの動作量と、
を使用して前記ずれ量を算出することを特徴とするワーク搬送ロボットシステム。
A workpiece transfer robot system for transferring a workpiece while placing the workpiece on a hand while positioning the workpiece from a first position to a second position,
A robot coordinate system that defines the motion trajectory of the hand;
An alignment coordinate system that is independent of the robot coordinate system and defines a movement position of the workpiece to be conveyed;
A plurality of sensors arranged on the basis of the alignment coordinate system and detecting different edges of the workpiece in a conveyance path for conveying the workpiece from the first position to the second position;
When the workpiece is transported from the first position to the second position, output from the plurality of sensors using the detection signal of either the rising response or the falling response of each of the plurality of sensors. Means for calculating a shift amount of the movement position of the conveyed workpiece from the response state between the plurality of sensors based on the detected signal;
Means for converting the shift amount into a coordinate shift in the robot coordinate system,
Installation distances of the plurality of sensors in the alignment coordinate system;
One of a state where all of the plurality of sensors are OFF, a state where all of the plurality of sensors are ON, and a state where any of the plurality of sensors is ON. The amount of movement of the robot when it changes from the state to another state,
The workpiece transfer robot system, wherein the amount of deviation is calculated using
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