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JP6438189B2 - ロボット及びロボットの制御方法 - Google Patents
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JP6438189B2 - ロボット及びロボットの制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ロボット及びロボットの制御方法に関する。
従来から半導体ウェハ、ガラスウェハ等のターゲットの位置を教示する機能を備えたロボットが知られている。
例えば、特許文献１に記載のロボットは、基台に対して回転自在に設けられている第１アーム部と、第１アーム部の先端部に基端部が回転自在に取り付けられている第２アーム部と、第２アーム部の先端部に回転自在に設けられているハンドとを備えている。第１アームは、第１アーム駆動手段によって回転駆動され、第２アームは、第１アーム駆動手段によって回転駆動され、ハンドはサーボモータを有する手首軸駆動手段によって回転駆動される。そして、手首軸駆動手段の制御ループゲインを実質的にゼロとした状態で、ハンドを目標物に接触させ、これによってハンドと固定的に取り付けられている手首軸の角度位置を変位させ、これをサーボモータのエンコーダによって検出する。そして、記憶部に格納されたハンドの形状・寸法のデータと、接触時のロボットアームの姿勢及び手首軸の角度位置とに基づいて、ＸＹ平面内の目標物の位置を決定する。
また、特許文献２に記載のロボットは、アームの先端部に水平方向の自由度を有する手首が設けられている。この手首には、接触部分を有するハンドが設けられている。この接触部分は、ウェハを支持する支持部よりも手首軸側の部分（リスト部）に形成され、手首軸から離れるにしたがって手首軸の周方向一方に傾斜する第１傾斜部と、支持部に形成され、手首軸から離れるにしたがって手首軸の周方向他方に傾斜する第１傾斜部に連なる第２傾斜部とを有する。そして、接触部分をターゲットに接触させた状態で、アームの先端部を移動させながら、接触部分がターゲットに接触した状態における位置を取り込み、第１傾斜部と第２傾斜部とが連なる部分にターゲットが位置するときの値に基づいて、ターゲットの位置を検出する。
国際公開第２０１０／００４６３５号 特開２０１３−５６４２０号公報
しかし、特許文献１に記載のロボットは、目標物がハンドの接触面の何れの部分と接触したのかを検出することができないため、Ｘ方向及びＹ方向における目標物の位置を決定するために、ハンドをＸＹ平面内の少なくとも２方向から接触させる必要があった。よって、迅速な目標物の位置の検出ができないという問題があった。
また、特許文献２に記載のロボットは、リスト部に形成された第１傾斜部と支持部に形成された第２傾斜部とが連なる部分に基づいてターゲットの位置を検出するので、従来のエンドエフェクタには適用できないという問題があった。
上記課題を解決するため、本発明のある態様に係るロボットは、アームと、該アームの先端部に回動軸線を中心に回動自在に取り付けられたハンドと、を含むロボットアームと、前記アームを駆動して前記ハンドを移動させるアーム駆動部と、前記ハンドを回動させるハンド駆動部と、前記ハンドの前記回動軸線周りの角度位置を検出するハンド角度位置検出部と、前記アーム駆動部と前記ハンド駆動部とを制御する制御部と、を備え、前記ハンドは、基端側に形成されたリストと先端側に形成された基板を保持するブレードとを含み、前記ブレードは、全体が第１方向に延びる、教示ターゲットと当接して摺動するための当接摺動面を有し、前記当接摺動面は、前記第１方向において屈曲点を有する特徴部を含み、前記特徴部は、前記当接摺動面から突出する凸部又は前記当接摺動面から凹陥する凹部であるよう構成されている。
この構成によれば、教示ターゲットと特徴部とを接触させ、ハンド角度位置検出部によって検出される特徴部に起因するハンドの角度位置の変位に基づいて、教示ターゲットの既知の２次元平面（当接摺動面の延在軸を含み且つ回動軸線に直交する平面）における位置を精度よく検出することができる。したがって、教示ターゲットの位置を迅速に検出することができ、ロボットへの教示を迅速に行うことができる。
また、従来のブレードを追加工し、特徴部を含む当接摺動面を形成することによって、従来のロボットへの教示を行うことができるので、製造に有利、且つ製造コストも安価となる。
前記制御部は、少なくとも前記アーム駆動部を制御することによって前記教示ターゲットが前記当接摺動面上を前記第１方向又は前記第１方向と反対方向に相対的に移動するように前記ハンドを移動させ、且つ前記ハンド角度位置検出部によって検出される、前記特徴部に起因する第１方向と交差する方向の前記ハンドの角度位置の変位に基づいて、前記教示ターゲットの位置を検出するよう構成されていてもよい。
この構成によれば、教示ターゲットが当接摺動面上を相対的に移動するようにハンドを移動させることによって、教示ターゲットと特徴部とを接触させ、ハンド角度位置検出部によって検出されるハンドの角度位置の変位に基づいて教示ターゲットの既知の２次元平面における位置を検出することができる。したがって、教示ターゲットの位置を迅速に検出することができ、ロボットへの教示を迅速に行うことができる。
前記制御部は、前記ハンド駆動部を制御することによって前記ハンドが前記当接摺動面の特徴部の形状変化に追従しうるよう構成されていてもよい。
この構成によれば、特徴部に起因するハンドの角度位置の変位を明確にすることができ、教示ターゲットの位置を精度よく検出することができる。
上記課題を解決するため、本発明のある態様に係るロボットの制御方法は、アームと、該アームの先端部に回動軸線を中心に回動自在に取り付けられたハンドと、を含むロボットアームと、前記アームを駆動して前記ハンドを移動させるアーム駆動部と、前記ハンドを回動させるハンド駆動部と、前記ハンドの前記回動軸線周りの角度位置を検出するハンド角度位置検出部と、前記アーム駆動部と前記ハンド駆動部とを制御する制御部と、を備えるロボットの制御方法であって、前記ハンドは、基端側に形成されたリストと先端側に形成された基板を保持するブレードとを含み、前記ブレードは、全体が第１方向に延びる、教示ターゲットと当接して摺動するための当接摺動面を有し、前記当接摺動面は、前記第１方向において屈曲点を有する特徴部を含み、前記特徴部は、前記当接摺動面から突出する凸部又は前記当接摺動面から凹陥する凹部であり、前記制御部が少なくとも前記アーム駆動部を制御することによって前記教示ターゲットが前記当接摺動面上を前記第１方向又は前記第１方向と反対方向に相対的に移動するように前記ハンドを前記第２方向に移動させ、且つ前記ハンド角度位置検出部によって検出される、前記特徴部に起因する前記当接摺動面に交差する方向の前記ハンドの角度位置の変位に基づいて、前記教示ターゲットの位置を検出するよう構成されている。
この構成によれば、教示ターゲットが当接摺動面上を相対的に移動するようにハンドを移動させることによって、教示ターゲットと特徴部とを接触させ、ハンド角度位置検出部によって検出される特徴部に起因するハンドの角度位置の変位に基づいて、教示ターゲットの既知の２次元平面における位置を精度よく検出することができる。したがって、教示ターゲットの位置を迅速に検出することができ、ロボットへの教示を迅速に行うことができる。
また、従来のブレードを追加工し、特徴部を含む当接摺動面を形成することによって、従来のロボットへの教示を行うことができるので、製造に有利、且つ製造コストも安価となる。
本発明によれば、教示ターゲットの位置の検出を迅速に行うことができる。
本発明の実施の形態に係るロボット及び基板が収納されているフープの構成例を示す斜視図である。 図１のロボット及びフープの構成例を示す平面図である。 図１のロボットの内部機構の構成例を概略的に示す図である。 図１のロボットの制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。 図１のロボットの動作例を示すフローチャートである。 図１のロボットの動作例を示すフローチャートである。 図１のロボットの動作例を示す図である。 図１のロボットの動作例を示す図である。 図１のロボットの動作例を示す図である。 図１のロボットの動作例を示す図である。 図１のロボットの動作例を示す図である。 図１のロボットの動作例における、ｘ方向におけるハンドの位置とハンドの上アームに対する相対的な角度位置と関係の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係るロボットのハンドの変形例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るロボットのハンドの変形例を示す図である。
以下では、前述する図面を参照しながら、本発明の実施形態であるロボット１００について説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るロボット及び基板が収納されているフープの構成例を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係るロボット及び基板が収納されているフープの構成例を示す平面図である。
本実施の形態のロボット１００は、例えば半導体ウェハ、ガラスウェハ等の基板を搬送するロボットであり、フープ（FOUP（Front Opening Unified Pod））１５０からの基板の取り出し及びフープ１５０への基板の収納を行う。半導体ウェハとして、シリコンウェハ、サファイヤ（単結晶アルミナ）ウェハ、その他の各種のウェハが例示される。また、ガラスウェハとしては、例えば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用ガラス基板、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）用ガラス基板が例示される。
図１に示すように、フープ１５０は、互いに対向する一対の側壁１５１と、側壁１５１の上端部及び下端部を連結する上壁１５２及び下壁１５３と、側壁１５１に設けられた複数対の基板支持部１５４と、第１及び第２の教示ターゲット１５５ａ，１５５ｂとを備えている。そして、フープ１５０の前面は開放されており、前面開口１５６を構成している。ロボット１００は、この前面開口１５６を通じて基板をフープ１５０から搬出し、また、基板をフープ１５０に搬入する。
基板支持部１５４は、複数の基板が水平姿勢で且つ上下方向に間隔をあけて並ぶように複数の基板Ｗの端部を支持する。そして、図２に示すように、例えば、鉛直方向から見て基板支持部１５４に支持される基板の中心が教示点Ｔを構成するがこれに限られるものではない。この教示点Ｔとは、ロボット１００の後述する制御部６１がこの教示点Ｔの位置を検出することによって、ロボット１００による基板Ｐのフープ１５０からの搬出又は基板Ｐのフープ１５０への搬入を可能にする位置である。
以下では、ロボット１００の後述する回動軸線Ｌ１の延在方向をｚ方向といい、ｚ方向に直交する方向をｘ方向といい、ｚ方向及びｘ方向に直交する方向をｙ方向をいう。本実施の形態において、ｘ方向は、ロボット１００からフープ１５０に向かう方向及びこれと反対方向に設定されている。
第１及び第２の教示ターゲット１５５ａ，１５５ｂは、例えば、それぞれ円柱状に形成され、下壁１５３から上方に突出するように形成されている。そして、第１及び第２の教示ターゲット１５５ａ，１５５ｂは、一方の側壁１５１から他方の側壁１５１に向かう方向に一列に並ぶように配設されている。また、第１及び第２の教示ターゲット１５５ａ，１５５ｂと教示点Ｔとのｘｙ平面における位置関係は、後述する記憶部６２に予め記憶されている。本実施の形態において、教示点Ｔは、例えば、第１及び第２の教示ターゲット１５５ａと第２教示ターゲット１５５ｂとを結ぶ線の中点からこの線と直交する線が延びる方向に距離ｄ離れて位置し、記憶部６２は、例えばこの距離ｄを記憶している。
［ロボットの構成］
図３は、ロボット１００の内部機構の構成例を示す図である。
図３に示すように、ロボット１００は、基台１０と、下アーム２０と、上アーム３０と、ハンド４０と、ロボット１００の動作を制御する制御器６０（図４参照）を備えている。下アーム２０及び上アーム３０がロボット１００のアームを構成し、下アーム２０，上アーム３０及びハンド４０がロボット１００のロボットアームを構成する。
基台１０は、例えば、中空の円筒状部材である。基台１０の内部には、サーボモータを含む下アーム駆動部１５が配設されている。下アーム駆動部１５は、下アーム回動用主働ギヤ１６を備えている。
また、ロボット１００は、昇降機構１８（図４参照）を備えている。昇降機構は、例えば周知のボールねじ機構（図示せず）及びこれを駆動するエンコーダ付きのサーボモータ（昇降機構駆動部１９））を備え、当該ボールねじ機構によって、下アーム回動軸２１及び下アーム駆動部１５が設置された可動体（図示せず）をｚ方向に昇降させることによって、下アーム２０，上アーム３０及びハンド４０を一体的にｚ方向に昇降させる。これによって、ハンド４０を上昇位置と下降位置との間で昇降させることができる。下降位置の高さ位置は、フープ１５０の下壁１５３の高さ位置よりも下方に設定されている。また、上昇位置の高さ位置は、最上段の基板支持部１５４の高さ位置よりも上方に設定されている。
下アーム２０は、例えば、中空の板状部材であり、平面視において大略短冊状に形成されている。図３に示すように、下アーム２０は、その基端部の底面から下方に突出するように下アーム回動軸２１が形成されている。そして、下アーム回動軸２１は、ｚ方向に延びる回動軸線Ｌ１を中心に回動可能に基台１０に取り付けられている。従って、下アーム２０は、ｘｙ平面において回動するように構成されている。なお、本実施の形態において、回動軸線Ｌ１がｘｙ平面上における基準点Ｏを構成する。
下アーム回動軸２１の下端部には、下アーム回動用従動ギヤ２２が固定されている。この下アーム回動用従動ギヤ２２は、基台１０の下アーム回動用主働ギヤ１６と同じ高さ位置に位置するよう設けられ、この下アーム回動用主働ギヤ１６と歯合している。下アーム２０は、その内部にサーボモータを含む上アーム駆動部２５が配設されている。上アーム駆動部２５は、上アーム回動用主働ギヤ２６を備えている。
そして、下アーム２０の基台１０に対する回動軸線Ｌ１周りの相対的な角度位置は、下アーム駆動部１５のサーボモータのエンコーダによって検出される。
上アーム３０は、例えば、中空の板状部材であり、平面視において大略短冊状に形成されている。図３に示すように、上アーム３０は、その基端部３０ａの底面から下方に突出するように上アーム回動軸３１が設けられている。そして、上アーム回動軸３１は、回動軸線Ｌ１と平行に延びる回動軸線Ｌ２を中心に回動可能に下アーム２０に取り付けられている。従って、上アーム３０は、ｘｙ平面上を回動するように構成されている。
上アーム回動軸３１の下端部には、上アーム回動用従動ギヤ３２が固定されている。この上アーム回動用従動ギヤ３２は、下アーム２０の上アーム回動用主働ギヤ２６と同じ高さ位置に位置するよう設けられ、この上アーム回動用主働ギヤ２６と歯合している。上アーム３０は、その内部にサーボモータを含むハンド駆動部３５が配設されている。ハンド駆動部３５は、ハンド回動用主働ギヤ３６を備えている。
そして、上アーム３０の下アーム２０に対する回動軸線Ｌ２周りの相対的な角度位置は、上アーム駆動部２５のサーボモータのエンコーダによって検出される。
ハンド４０は、ハンド４０の基端側に形成されたリスト４０ａと、ハンド４０の先端側に形成されたブレード４０ｂとを含む。リスト４０ａとブレード４０ｂとは連続して形成されている。
リスト４０ａは、その基端部４０ａの底面から下方に突出するように形成されたハンド回動軸４１を有している。そして、ハンド回動軸４１は、回動軸線Ｌ１，Ｌ２と平行に延びる回動軸線Ｌ３を中心に回動可能にハンド４０に取り付けられている。従って、ハンド４０は、ｘｙ平面において回動するように構成されている。
ハンド回動軸４１の下端部には、ハンド回動用従動ギヤ４２が固定されている。このハンド回動用従動ギヤ４２は、ハンド回動用主働ギヤ３６と同じ高さ位置に位置するよう設けられ、このハンド回動用主働ギヤ３６と歯合している。
そして、ハンド４０の上アーム３０に対する回動軸線Ｌ３周りの相対的な角度位置は、ハンド駆動部３５のサーボモータのエンコーダによって検出される。このエンコーダがハンド角度位置検出部３７を構成するが、これに限られるものではない。
そして、上記下アーム駆動部１５及び上アーム駆動部２５がアーム駆動部を構成する。アーム駆動部は、その駆動によって、下アーム２０及び上アーム３０を駆動し、ハンド４０をｘｙ平面において移動させる。
ブレード４０ｂは、例えば薄板状に形成されている。ブレード４０ｂは、上面に基板Ｐを保持する。ブレード４０ｂは、教示ターゲットと当接して摺動するための当接摺動面を有している。本実施の形態において、この当接摺動面は、対峙する一対の面であり、この対峙する一対の当接摺動面は、薄板状のブレード４０ｂの切欠部４９の内周面の互いに対峙する部分として形成されている。この対峙する一対の当接摺動面は、ブレード４０ｂの先端部から基端部に向かうに従って、両者の間隔が狭くなるように延びている。即ち、それぞれの当接摺動面は、ブレード４０ｂの先端部から基端部に向かうにしたがって、回動軸線Ｌ３を通り、ブレード４０ｂの基端から先端に向かって延びる中心線Ｌｃに漸近するように延び、ハンド４０の回動方向と交差する方向（ここでは直交する方向）に延びている。そして、この対峙する一対の面のうち、ブレード４０ｂの基端から先端に向かう方向がｘ方向となるようにハンド４０を位置させた状態において、フープ１５０の第２教示ターゲット１５５ｂよりも第１教示ターゲット１５５ａ側に位置する当接摺動面が第１当接摺動面５０ａを構成し、第１教示ターゲット１５５ａよりも第２教示ターゲット１５５ｂ側に位置する当接摺動面が第２当接摺動面５０ｂを構成する。本実施の形態において、第１当接摺動面５０ａ及び第２当接摺動面５０ｂは、全体として一直線状に延びている連続面である。
そして、第１当接摺動面５０ａは、その面が延びる方向（第１方向）において屈曲点を有する。同様に、第２当接摺動面５０ｂは、その面が延びる方向において屈曲点を有する。
本実施の形態において、第１当接摺動面５０ａの屈曲点は、第１当接摺動面５０ａを刻んで(carve)形成したノッチ(notch)であり、一直線状に延びる第１当接摺動面５０ａから凹陥する凹部となるように構成されている。したがって、当該ノッチは、第１当接摺動面５０ａが延びる方向（第１方向）における段差を形成している。この段差が第１特徴部５１ａを構成する。よって、第１当接摺動面５０ａの段差は、第１当接摺動面５０ａにおける不連続点を構成している。
また、本実施の形態において、第２当接摺動面５０ｂの屈曲点は、第２当接摺動面５０ｂを刻んで(carve)形成したノッチ(notch)であり、一直線状に延びる第２当接摺動面５０ｂから凹陥する凹部となるように構成されている。したがって、当該ノッチは、第２当接摺動面５０ｂが延びる方向における段差を形成している。この段差が第２特徴部５１ｂを構成する。よって、第２当接摺動面５０ｂの段差は、第２当接摺動面５０ｂにおける不連続点を構成している。
また、本実施の形態において、第１特徴部５１ａと第２特徴部５１ｂとは、ｘｙ平面において、中心線Ｌｃを介して線対称に形成されている。
これら第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂの位置を特定するための情報は、詳細は後述する通り、記憶部６２に記憶されており、これらの情報は、第１教示ターゲット１５５ａ及び第２教示ターゲット１５５ｂの位置の決定及び教示点の位置を決定する際に用いられる。
［制御部］
図４は、ロボット１００の制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。
ロボット１００が備える制御器６０は、例えば、ＣＰＵ等の演算器を有する制御部６１と、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリを有する記憶部６２とを備えている。制御器６０は、集中制御する単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御器で構成されてもよい。制御部６１は、下アーム制御部６４，上アーム制御部６５，ハンド制御部６６，昇降機構制御部６７，履歴記録部６８，教示点位置決定部６９及びターゲット位置決定部７０を含む。これらの機能部６４〜７０は、記憶部６２に格納された所定の制御プログラムを制御部６１が実行することにより実現される機能ブロックである。
下アーム制御部６４は、下アーム駆動部１５を制御し、ｘｙ平面において下アーム２０を回動させる。
上アーム制御部６５は、上アーム駆動部２５を制御し、ｘｙ平面において上アーム３０を回動させる。
ハンド制御部６６は、ハンド駆動部３５を制御し、ｘｙ平面においてハンド４０を回動させる。
昇降機構制御部６７は、昇降機構駆動部１９を制御し、ｚ方向に下アーム２０，上アーム３０，及びハンド４０を一体的に昇降させる。
なお、本実施の形態では、例えば、制御部６１の主制御部（図示せず）が、ロボット１００の目標搬送位置と駆動部１５、２５、３５、１９のエンコーダがそれぞれ検出する角度位置とに基づいて、制御部６４〜６７に目標角度位置をそれぞれ出力する。制御部６４〜６７は、それぞれ、対応する制御対象物（下アーム２０、上アーム３０、ハンド４０、及び可動体）の角度位置が目標角度位置になるように、対応するエンコーダが検出する角度位置に基づいて、対応する駆動部１５、２５、３５、１９をそれぞれフィードバック制御する。
履歴記録部６８は、制御部６１が下アーム２０，上アーム３０及びハンド４０の制御情報、及びハンド角度位置検出部３７から受信したハンド４０の角度位置に係る情報を含む情報を記録する。本実施の形態において、この情報には、回動軸線Ｌ３の位置とハンド４０の角度位置との関係を特定するために必要な情報が含まれる。
ターゲット位置決定部７０は、詳細は後述するように、履歴記録部６８に記録された情報に基づいて第１教示ターゲット１５５ａ及び第２教示ターゲット１５５ｂの位置を決定する。
教示点位置決定部６９は、詳細は後述するように、ターゲット位置決定部７０によって決定されたターゲットの位置に基づいて、教示点Ｔの位置を決定する。
記憶部６２には所定の制御プログラムが記憶されていて、制御部６１がこれらの制御プログラムを読み出して実行することにより、ロボット１００の動作が制御される。
そして、記憶部６２には、上述した通り、第１及び第２の教示ターゲット１５５ａ，１５５ｂから教示点Ｔまでのｘ方向における距離ｄが記憶されている。また、記憶部６２には、第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂの位置を特定するための情報が記憶されている。
［動作例］
次に、ロボット１００に教示点Ｔの位置を教示する際のロボット１００の動作例を説明する。
図５及び図６は、本発明の実施の形態におけるロボット１００の動作例を示すフローチャートである。図７Ａ〜図７Ｅは、本発明の実施の形態におけるロボット１００の動作例を示す図である。
まず、制御部６１は、図７Ａに示すように、ハンド４０を初期位置に位置させる（ステップＳ１０）。この初期位置は、記憶部６２に記憶されている。本実施の形態において、初期位置とは、第１教示ターゲット１５５ａ及び第２教示ターゲット１５５ｂがブレード４０ｂの先端部の間隙４９内に位置する、設定された位置である。なお、本実施の形態において、この初期位置は、記憶部６２に記憶されているがこれに限られるものではない。例えば、これに代えて、センサによって、第１教示ターゲット１５５ａ及び第２教示ターゲット１５５ｂがブレード４０ｂの先端部の間隙４９内に位置した位置を検出し、この検出した位置を初期位置として設定してもよい。
次に、制御部６１は、図７Ｂに示すように、ハンド駆動部３５を駆動し、ハンド４０を回動軸線Ｌ３周りに回動させて第１教示ターゲット１５５ａと第１当接摺動面５０ａとを接触させる（ステップＳ１５）。以下、この回動方向を第１回動方向ｔ１といい、第１回動方向ｔ１と反対の方向を第２回動方向ｔ２ということがある。
次に、制御部６１は、ハンド４０が第１当接摺動面５０ａの形状変化に追従しうるようにハンド駆動部３５を制御する。本実施の形態において、制御部６１は、ハンド駆動部３５の角度位置制御ループゲインを実質的に０に設定することによって、ハンド４０が第１当接摺動面５０ａの形状変化に追従しうるようにハンド駆動部３５を制御する（ステップＳ２０）。制御ループゲインを実質的に０に設定するとは、教示ターゲットと接触している当接摺動面をこの教示ターゲットの方向に押し付ける方向にハンド４０を回動させるような力が働く状態にあるものの、この方向と反対方向にハンド４０を回動させるような反力を教示ターゲットから受けた場合は、この反力を受容し、ハンド４０が当接摺動面をこの教示ターゲットの方向に押し付ける方向とは反対に回動するように制御ループゲインを設定することをいう。
次に、制御部６１は、図７Ｃに示すように、下アーム駆動部１５及び上アーム駆動部２５を駆動し、ハンド４０を中心線Ｌｃが延びる方向に移動させる（ステップＳ２５）。上述した通り、第１当接摺動面５０ａは、ブレード４０ｂの先端部から基端部に向かうにしたがって、中心線ＬＣに漸近するように延びているため、ハンド４０を中心線Ｌｃが延びる方向に移動させると、ブレード４０ｂの第１当接摺動面５０ａは、第１教示ターゲット１５５ａに押し付けられる。そして、ハンド４０は、第１教示ターゲット１５５ａから受ける反力を受容し、回動軸線Ｌ３周りにおける第２回動方向ｔ２に回動し、その角度位置が変位する。このハンド４０の角度位置の変位は、ハンド角度位置検出部３７によって検出される。そして、第１教示ターゲット１５５ａが第１当接摺動面５０ａ上を摺動するように、第１教示ターゲット１５５ａと第１当接摺動面５０ａとは相対的に移動する。即ち、制御部６１がハンド４０を中心線Ｌｃが延びる方向に移動させることによって、第１教示ターゲット１５５ａは第１当接摺動面５０ａが延びる方向に相対的に移動する。
次に、履歴記録部６８は、ハンド角度位置検出部３７が検出したハンド４０の上アーム３０に対する回動軸線Ｌ３周りの相対的な角度位置の変位の履歴の記録を開始する（ステップＳ３０）。この履歴が第１履歴Ｈ１を構成する。
次に、履歴記録部６８は、図７Ｅに示すように、ハンド４０が所定距離移動するまで履歴の記録を行う（ステップＳ３５）。本実施の形態において、この所定距離とは、初期位置から中心線Ｌｃが延びる方向に移動させたブレード４０ｂの第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂが、第１教示ターゲット１５５ａ及び第２教示ターゲット１５５ｂよりもブレード４０ｂの先端側に位置するまでの距離をいう。
ところで、図７Ｄに示すように、第１教示ターゲット１５５ａが第１当接摺動面５０ａ上を移動し、第１特徴部５１ａに位置すると、上述した通り、ハンド４０は第１当接摺動面５０ａの第１特徴部５１ａの形状変化に追従しうるように構成されているため、第１教示ターゲット１５５ａは一直線状に延びる第１当接摺動面５０ａから第１特徴部５１ａのノッチに入り込み、その結果、ハンド４０は第１回動方向ｔ１に大きく回動し、その角度位置が大きく変位する。即ち、一直線状に延びる第１当接摺動面５０ａ上を第１教示ターゲット１５５ａが相対的に移動するようにハンド４０を移動させている区間においては、ハンド角度位置検出部３７が検出するハンド４０の角度位置の変化率は、大略一定の値をとるのに対し、第１教示ターゲット１５５ａが第１特徴部５１ａに入り込むと、ハンド４０の角度位置の変化率は、一直線状に延びる第１当接摺動面５０ａ上を第１教示ターゲット１５５ａが相対的に移動するようにハンド４０を移動させている区間における変化率の符号と同一の符号の大きな値を示す（図８参照）。
そして、ハンド４０が更に移動すると、上述した通り、ハンド４０は第１教示ターゲット１５５ａから受ける反力を受容することによって、ハンド４０が第１当接摺動面５０ａの第１特徴部５１ａの形状変化に追従しうるように構成されているため、第１教示ターゲット１５５ａは、第１特徴部５１ａのノッチから脱出して一直線状に延びる第１当接摺動面５０ａに回帰し、その結果、ハンド４０は第２回動方向ｔ２に大きく回動し、その角度位置が大きく変位する。即ち、ハンド４０の角度位置の変化率は、第１教示ターゲット１５５ａが第１特徴部５１ａに入り込む際の変化率と反対符号の大きな値を示す（図８参照）。
このように、ハンド４０は、第１特徴部５１ａにおいて大きく第１回動方向ｔ１に回動した後、更に大きく第２回動方向ｔ２に回動し、その角度位置の変化率が局所的に大きな値をとる。特に、本実施の形態において、第１特徴部５１ａは、段差で構成されているので、ハンド４０の角度位置の変化率を大きくすることができる。
以上、制御部６１は、ステップＳ１０〜ステップＳ３５を実行することにより、第１履歴Ｈ１を取得する。
次に、制御部６１は、ハンド４０を再度初期位置に位置させる（ステップＳ４０）。
次に、制御部６１は、ハンド駆動部３５を駆動し、ハンド４０を回動軸線Ｌ３周りに回動させて第２教示ターゲット１５５ｂと第２当接摺動面５０ｂとを接触させる（ステップＳ４５）。なお、第１当接摺動面５０ａ及び第２当接摺動面５０ｂは、対峙して形成されているので、制御部６１は、初期位置に位置するハンド４０の回動方向を切り替えることによって、第１当接摺動面５０ａ及び第２当接摺動面５０ｂの何れか一方を教示ターゲットと接触させる当接摺動面として選択することができる。したがって、ロボット１００に対する教示を迅速に行うことができる。また、ステップＳ３５の実行後に、第２教示ターゲット１５５ｂと第２当接摺動面５０ｂとを接触させるためにハンド４０を移動させる距離が短くなるので、例えば、ロボット１００のアームのガタ等に基づく検出精度の低下を軽減することができ、検出精度を向上させることができる。
次に、制御部６１は、ハンド４０が第１当接摺動面５０ａの形状変化に追従しうるようにハンド駆動部３５を制御する。本実施の形態において、制御部６１は、ハンド駆動部３５の制御ループゲインを実質的に０に設定することによって、ハンド４０が第１当接摺動面５０ａの形状変化に追従しうるようにハンド駆動部３５を制御する（ステップＳ５０）。
次に、制御部６１は、下アーム駆動部１５及び上アーム駆動部２５を駆動し、ハンド４０を中心線Ｌｃが延びる方向に移動させる（ステップＳ５５）。上述した通り、第２当接摺動面５０ｂは、ハンド４０の先端部から基端部に向かうにしたがって、中心線ＬＣに漸近するように延びているため、ハンド４０を中心線Ｌｃが延びる方向に移動させると、ブレード４０ｂの第２当接摺動面５０ｂは、第２教示ターゲット１５５ｂに押し付けられる。そして、ハンド４０は、第２教示ターゲット１５５ｂから受ける反力を受容し、回動軸線Ｌ３周りにおける第１回動方向ｔ１に回動し、その角度位置が変位する。このハンド４０の角度位置の変位は、ハンド角度位置検出部３７によって検出される。そして、第２教示ターゲット１５５ｂが第２当接摺動面５０ｂ上を摺動するように、第２教示ターゲット１５５ｂと第２当接摺動面５０ｂとは相対的に移動する。即ち、制御部６１がハンド４０を中心線Ｌｃが延びる方向に移動させることによって、第２教示ターゲット１５５ｂは第２当接摺動面５０ｂが延びる方向に相対的に移動する。なお、上記ステップＳ２５及びステップＳ５５においてハンド４０を移動させる移動方向は中心線Ｌｃが延びる方向に限られず、当接摺動面が延びる方向に教示ターゲットと当接摺動面とが相対的に移動する任意の方向にハンド４０を移動させてもよい。
次に、履歴記録部６８は、ハンド角度位置検出部３７が検出したハンド４０の上アーム３０に対する回動軸線Ｌ３周りの相対的な角度位置の変位の履歴の記録を開始する（ステップＳ６０）。この履歴が第２履歴Ｈ２を構成する。
次に、履歴記録部６８は、ハンド４０が所定距離移動するまで履歴の記録を行う（ステップＳ６５）。
ところで、第２教示ターゲット１５５ｂが第２当接摺動面５０ｂ上を移動し、第２特徴部５１ｂに位置すると、上述した通り、ハンド４０は第２当接摺動面５０ｂの第２特徴部５１ｂの形状変化に追従しうるように構成されているため、第１教示ターゲット１５５ａは一直線状に延びる第２当接摺動面５０ｂから第２特徴部５１ｂのノッチに入り込み、その結果、ハンド４０は第２回動方向ｔ２に大きく回動し、その角度位置が大きく変位する。即ち、一直線状に延びる第２当接摺動面５０ｂ上を第２教示ターゲット１５５ｂが相対的に移動するようにハンド４０を移動させている区間においては、ハンド角度位置検出部３７が検出するハンド４０の角度位置の変化率は、大略一定の値をとるのに対し、第２教示ターゲット１５５ｂが第２特徴部５１ｂに入り込むと、ハンド４０の角度位置の変化率は、一直線状に延びる第２当接摺動面５０ｂ上を第２教示ターゲット１５５ｂが相対的に移動するようにハンド４０を移動させている区間における変化率の符号と同一の符号の大きな値を示す（図８参照）。
そして、ハンド４０が更に移動すると、上述した通り、ハンド４０は第２教示ターゲット１５５ｂから受ける反力を受容することによって、ハンド４０が第２当接摺動面５０ｂの第２特徴部５１ｂの形状変化に追従しうるように構成されているため、第２教示ターゲット１５５ｂは、第２特徴部５１ｂのノッチから脱出して一直線状に延びる第２当接摺動面５０ｂに回帰し、その結果、ハンド４０は第１回動方向ｔ１に大きく回動し、その角度位置が大きく変位する。即ち、ハンド４０の変化率は、第２教示ターゲット１５５ｂが第２特徴部５１ｂに入り込む際の変化率と反対符号の大きな値を示す（図８参照）。
このように、ハンド４０は、第２特徴部５１ｂにおいて大きく第２回動方向ｔ２に回動した後、更に大きく第１回動方向ｔ１に回動し、その角度位置の変化率が局所的に大きな値をとる。特に、本実施の形態において、第２特徴部５１ｂは、段差で構成されているので、ハンド４０の角度位置の変化率は大きい値となる。
以上、制御部６１は、ステップＳ４０〜ステップＳ６５を実行することにより、第２履歴Ｈ２を取得する。
次に、ターゲット位置決定部７０は、第１履歴Ｈ１及び第２履歴Ｈ２に基づいて、第１教示ターゲット１５５ａ及び第２教示ターゲット１５５ｂの位置を決定する。
図８は、ｘ方向におけるハンドの位置とハンドの上アームに対する相対的な角度位置と関係の一例を示すグラフであり、上記第１履歴Ｈ１及び第２履歴Ｈ２に含まれる情報に基づくものである。このグラフにおいて、縦軸θは、ｘ方向に対するハンド４０の相対的な角度位置θを表しており、横軸ｘは、ｘ方向における、ハンド４０の位置を表している。
この第１履歴Ｈ１及び第２履歴Ｈ２に表すように、ハンド４０の角度位置は、第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂが位置する点Ｐ１及びＰ２において、θの値が大きく変化する。そして、ターゲット位置決定部７０は、第１履歴Ｈ１及び第２履歴Ｈ２のそれぞれについて、まず、ｘ方向におけるθの値が大きく変化したハンドの位置Ｐ１，Ｐ２を決定する。本実施の形態において、ターゲット位置決定部７０は、θの変化率が所定の閾値を超えた区間におけるθの変化率の符号が反転したハンド４０の位置をＰ１，Ｐ２と決定する。このように、ターゲット位置決定部７０は、θの変化率が所定の閾値を超えた区間であることに加え、θの変化率の符号が反転したことに基づいてＰ１及びＰ２を決定しているので、第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂの位置を精度よく検出することができる。特に、上述の通り、本実施の形態において、第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂは、段差で構成されているので、ハンド４０の角度位置の変化率は大きい値となり、Ｐ１、Ｐ２の位置を精度よく決定することができる。
ところで、図８に示すように、第１教示ターゲット１５５ａと第２教示ターゲット１５５ｂとが並ぶ方向に第１特徴部５１ａと第２特徴部５１ｂとが並ぶように位置していないことを原因として、Ｐ１とＰ２とが一致しないことがある。この場合、以下の式に基づいてハンド補正角度θaを決定した上で、ハンドの角度を補正し、再度、ステップＳ１０〜Ｓ６５を実行してもよい。
θa＝arctan(Lb/La)
La:y方向における第１特徴部５１ａと第２特徴部５１ｂとの距離
Lb:x方向におけるＰ１とＰ２の距離
次に、ターゲット位置決定部７０は、Ｐ１及びＰ２における第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂの位置に基づいて、それぞれ第１教示ターゲット１５５ａ及び第２教示ターゲット１５５ｂの位置を決定する。本実施の形態において、第１教示ターゲット１５５ａ及び第２教示ターゲット１５５ｂのｘ方向における位置Ｐ１ｘ及びＰ２ｘ、並びにｙ方向における位置Ｐ１ｙ及びＰ２ｙは次式に基づいて決定される。
Ｐ１ｘ＝Ｌ３ｘ＋Ｒ・cos(θｃ＋α）
Ｐ１ｙ＝Ｌ３ｙ＋Ｒ・sin(θｃ＋α）
Ｐ２ｘ＝Ｌ３ｘ＋Ｒ・cos(θｃ−α）
Ｐ２ｙ＝Ｌ３ｙ＋Ｒ・sin(θｃ−α）
θｃ：ｘｙ平面において、ハンド４０の中心線Ｌｃとｘ軸が成す角度
Ｒ：ｘｙ平面において、回動軸線Ｌ３とブレード４０ｂの第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂとの距離（図２参照）
（なお、上述の通り、第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂは、中心線Ｌｃを介して線対称に形成されているので、第１特徴部５１ａに係る距離Ｒと第２特徴部５１ｂに係る距離Ｒは同一である。）
α：ｘｙ平面において、中心線Ｌｃに対して、第１特徴部５１ａと回動軸線Ｌ３とを結ぶ線が成す角度（図２参照）
（なお、上述の通り、第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂは、中心線Ｌｃを介して線対称に形成されているので、ｘｙ平面において、中心線Ｌｃに対して、第２特徴部５１ｂと回動軸線Ｌ３とを結ぶ線が成す角度は−αである。）
Ｌ３ｘ：ｘｙ平面における回動軸線Ｌ３のｘ方向の位置
Ｌ３ｙ：ｘｙ平面における回動軸線Ｌ３のｙ方向の位置
次に、教示点位置決定部６９は、第１教示ターゲット１５５ａ及び第２教示ターゲット１５５ｂの位置に基づいて、教示点Ｔのｘ方向における位置Ｔｘ及びｙ方向における位置Ｔｙを決定する。上述の通り、本実施の形態において、教示点Ｔの位置は、第１教示ターゲット１５５ａ及び第２教示ターゲット１５５ｂを結ぶ線の中点からこの線と直交する線が延びる方向に距離ｄ離れた点であり、次式に基づいて決定される。
Ｔｘ＝（（Ｐｘ１＋Ｐｘ２）／２）＋ｄ・（｜Ｐｙ２−Ｐｙ１｜／Ｌ）
Ｔｘ＝（（Ｐｙ１＋Ｐｙ２）／２）＋ｄ・（｜Ｐｘ２−Ｐｘ１｜／Ｌ）
Ｌ＝√（（Ｐｘ２−Ｐｘ１）＾２＋（Ｐｙ２−Ｐｙ１）＾２）
このように、本実施の形態において、制御部６１は、第１教示ターゲット１５５ａ及び第２教示ターゲット１５５ｂの位置を検出した上で教示点Ｔの位置を決定するため、鉛直方向から見たフープ１５０の位置に関わらず、教示点Ｔの位置を精度よく決定することができる。
以上に説明したように、本発明のロボット１００のハンド４０は、屈曲点を有する特徴部を有しているので、特徴部に起因するｘｙ平面におけるハンド４０の角度位置の変化に基づいて教示ターゲットが特徴部に位置した際のハンド４０の位置を検出することができ、これに基づいて教示ターゲットのｘ方向及びｙ方向における位置を検出することができる。したがって、教示ターゲットの位置を迅速に検出し、更に、この検出した教示ターゲットの位置に基づいて教示点Ｔの位置を迅速に教示することができる。
また、本発明のロボット１００は、ブレード４０ｂの第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂが第１当接摺動面５０ａから凹陥する凹部であるので、ハンド４０は、特徴部において大きく回動し、その角度位置の変化率が特徴部において局所的に大きな値をとるので、教示ターゲットの位置を精度よく検出することができる。
また、従来のハンドのブレードを追加工し、第１特徴部５１ａ，第２特徴部５１ｂを含む第１当接摺動面５０ａ，第２当接摺動面５０ｂを形成することによって、従来のロボットへの教示を行うことができるので、製造に有利、且つ製造コストも安価となる。
＜変形例＞
上記実施の形態においては、ステップＳ１５及びステップＳ４５において、ハンド４０を回動させて、ハンド４０と教示ターゲットとを接触させたがこれに限られるものではない。これに代えて、ハンド４０をｙ方向に移動させてハンド４０と教示ターゲットとを接触させてもよい。
また、上記実施の形態においては、第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂは、第１当接摺動面５０ａ及び第２当接摺動面５０ｂを刻んで形成したノッチとしたがこれに限られるものではない。これに代えて、これら特徴部は、第１当接摺動面５０ａ及び第２当接摺動面５０ｂから突出する凸部であってもよい。
また、第１特徴部５１ａ及び第２特徴部５１ｂが凸部である場合、ハンド駆動部３５の角度位置制御ループゲインを０にしてもよい。
更に、上記実施の形態においては、当接摺動面は、一直線状に延びるように形成されているが、これに限られるものではない。これに代えて、図９に示すように、ｘｙ平面の法線方向から見て、階段状に延びるように第１当接摺動面２５０ａ及び第２当接摺動面２５０ｂを形成し、この第１当接摺動面２５０ａ及び第２当接摺動面２５０ｂに第１特徴部２５１ａａ，２５１ａｂ及び第２特徴部２５１ｂａ，２５１ｂｂを形成してもよい。また、ｘｙ平面の法線方向から見て、屈曲して延びるように第１当接摺動面３５０ａ及び第２当接摺動面３５０ｂを形成し、この第１当接摺動面３５０ａ及び第２当接摺動面３５０ｂに第１特徴部３５１ａ及び第２特徴部３５１ｂを形成してもよい。
本件発明は、基板を処理する設備において基板を搬送するロボットに適用することができる。
１０ 基台
１５ 下アーム駆動部
１６ 下アーム回動用主働ギヤ
１８ 昇降機構
１９ 昇降機構駆動部
２０ 下アーム
２１ 下アーム回動軸
２２ 下アーム回動用従動ギヤ
２５ 上アーム駆動部
２６ 上アーム回動用主働ギヤ
３０ 上アーム
３１ 上アーム回動軸
３２ 上アーム回動用従動ギヤ
３５ ハンド駆動部
３６ ハンド回動用主働ギヤ
３７ ハンド角度位置検出部
４０ ハンド
４０ａ リスト
４０ｂ ブレード
４１ ハンド回動軸
４２ ハンド回動用従動ギヤ
４９ 間隙
５０ａ 第１当接摺動面
５０ｂ 第２当接摺動面
５１ａ 第１特徴部
５１ｂ 第２特徴部
６１ 制御部
６２ 記憶部
６４ 下アーム制御部
６５ 上アーム制御部
６６ ハンド制御部
６７ 昇降機構制御部
６８ 履歴記録部
６９ 教示点位置決定部
７０ ターゲット位置決定部
１００ ロボット
１５０ フープ
１５１ 側壁
１５２ 上壁
１５３ 下壁
１５４ 基板支持部
１５５ａ 第１教示ターゲット
１５５ｂ 第２教示ターゲット
１５６ 前面開口

Claims (4)

  1. アームと、該アームの先端部に回動軸線を中心に回動自在に取り付けられたハンドと、を含むロボットアームと、
    前記アームを駆動して前記ハンドを移動させるアーム駆動部と、
    前記ハンドを回動させるハンド駆動部と、
    前記ハンドの前記回動軸線周りの角度位置を検出するハンド角度位置検出部と、
    前記アーム駆動部と前記ハンド駆動部とを制御する制御部と、を備え、
    前記ハンドは、基端側に形成されたリストと先端側に形成された基板を保持するブレードとを含み、前記ブレードは、全体が第１方向に延びる、教示ターゲットと当接して摺動するための当接摺動面を有し、
    前記当接摺動面は、前記第１方向において屈曲点を有する特徴部を含み、
    前記特徴部は、前記当接摺動面から突出する凸部又は前記当接摺動面から凹陥する凹部である、ロボット。
  2. 前記制御部は、少なくとも前記アーム駆動部を制御することによって前記教示ターゲットが前記当接摺動面上を前記第１方向又は前記第１方向と反対方向に相対的に移動するように前記ハンドを移動させ、且つ前記ハンド角度位置検出部によって検出される、前記特徴部に起因する第１方向と交差する方向の前記ハンドの角度位置の変位に基づいて、前記教示ターゲットの位置を検出するよう構成されている、請求項１に記載のロボット。
  3. 前記制御部は、前記ハンド駆動部を制御することによって前記ハンドが前記当接摺動面の特徴部の形状変化に追従しうるよう構成されている、請求項２に記載のロボット。
  4. アームと、該アームの先端部に回動軸線を中心に回動自在に取り付けられたハンドと、を含むロボットアームと、前記アームを駆動して前記ハンドを移動させるアーム駆動部と、前記ハンドを回動させるハンド駆動部と、前記ハンドの前記回動軸線周りの角度位置を検出するハンド角度位置検出部と、前記アーム駆動部と前記ハンド駆動部とを制御する制御部と、を備えるロボットの制御方法であって、
    前記ハンドは、基端側に形成されたリストと先端側に形成された基板を保持するブレードとを含み、前記ブレードは、全体が第１方向に延びる、教示ターゲットと当接して摺動するための当接摺動面を有し、
    前記当接摺動面は、前記第１方向において屈曲点を有する特徴部を含み、
    前記特徴部は、前記当接摺動面から突出する凸部又は前記当接摺動面から凹陥する凹部であり、
    前記制御部が少なくとも前記アーム駆動部を制御することによって前記教示ターゲットが前記当接摺動面上を前記第１方向又は前記第１方向と反対方向に相対的に移動するように前記ハンドを前記第２方向に移動させ、且つ前記ハンド角度位置検出部によって検出される、前記特徴部に起因する前記当接摺動面に交差する方向の前記ハンドの角度位置の変位に基づいて、前記教示ターゲットの位置を検出する、ロボットの制御方法。
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