特許 7149815 ロボットシステム及びその運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-29

(45)【発行日】2022-10-07

(54)【発明の名称】ロボットシステム及びその運転方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20220930BHJP

   B25J 9/22 20060101ALI20220930BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

B25J9/22 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018215044

(22)【出願日】2018-11-15

(65)【公開番号】P2020087980

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-09-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中矢 敦史

【審査官】渡井 高広

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２０１５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１０３２９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６１－１６０１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２３１６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５２５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３００４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６０６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１５０５５１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

Ｂ２５Ｊ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを保持し、回転軸が鉛直方向に延びるように構成されているロボットと、
予め設定されている所定の位置に配置されている、２以上の基準部材と、
前記ロボットの姿勢を検出する姿勢検出器と、
予め設定されている基準位置が記憶されている記憶器と有する制御装置と、を備え、
前記基準部材は、鉛直方向に延びるように、かつ、水平方向の断面が下方に向かうにつれて大きくなるように形成されている第１部分と、前記ワークが載置される第２部分と、を有し、
前記制御装置は、保持している前記ワークを前記基準位置に搬送するように前記ロボットを動作させる（Ａ）と、
制御ループゲインを予め設定されている所定の値よりも低くした状態で、前記ワークを前記基準部材の第２部分に載置するように、前記ロボットを動作させる（Ｂ）と、
前記（Ｂ）において、前記姿勢検出器が検出した前記ロボットの姿勢情報に基づいて、前記ワークが前記基準部材の第１部分と接触することによる、前記ロボットの水平方向における移動方向を算出する（Ｃ）と、
前記基準位置に前記（Ｃ）により算出した移動方向に予め設定されている第１閾値を加算して、前記基準位置を補正する（Ｄ）と、を実行するように構成されている、ロボットシステム。

【請求項2】

ワークを保持し、回転軸が鉛直方向に延びるように構成されているロボットと、
予め設定されている所定の位置に配置されている、２以上の基準部材と、
前記ロボットの姿勢を検出する姿勢検出器と、
予め設定されている基準位置が記憶されている記憶器と有する制御装置と、を備え、
前記基準部材は、鉛直方向に延びるように、かつ、水平方向の断面が下方に向かうにつれて大きくなるように形成されている第１部分と、前記ワークが載置される第２部分と、を有し、
前記ロボットは、前記回転軸を回転させるモータを有し、
前記制御装置は、保持している前記ワークを前記基準位置に搬送するように前記ロボットを動作させる（Ａ）と、
前記モータの回転を制御する電流値を予め設定されている所定の値よりも低くした状態で、前記ワークを前記基準部材の第２部分に載置するように、前記ロボットを動作させる（Ｂ１）と、
前記（Ｂ１）において、前記姿勢検出器が検出した前記ロボットの姿勢情報に基づいて、前記ワークが前記基準部材の第１部分と接触することによる、前記ロボットの水平方向における移動方向を算出する（Ｃ）と、
前記基準位置に前記（Ｃ）により算出した移動方向に予め設定されている第１閾値を加算して、前記基準位置を補正する（Ｄ）と、を実行するように構成されている、ロボットシステム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記（Ｄ）により補正した基準位置に基づいて、前記ワークを搬送するように前記ロボットを動作させる（Ｅ）をさらに実行するように構成されている、請求項１又は２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記第１閾値は、前記基準位置に前記ワークを正確に搬送した場合に、前記ワークと前記基準部材の第１部分の基端部との間の距離である、請求項１～３のいずれか１項に記載のロボットシステム。

【請求項5】

ロボットシステムの運転方法であって、
前記ロボットシステムは、
ワークを保持し、回転軸が鉛直方向に延びるように構成されているロボットと、
予め設定されている所定の位置に配置されている、２以上の基準部材と、
前記ロボットの姿勢を検出する姿勢検出器と、
予め設定されている基準位置が記憶されている記憶器と有する制御装置と、を備え、
前記基準部材は、鉛直方向に延びるように、かつ、水平方向の断面が下方に向かうにつれて大きくなるように形成されている第１部分と、前記ワークが載置される第２部分と、を有し、
前記制御装置は、保持している前記ワークを前記基準位置に搬送するように前記ロボットを動作させる（Ａ）と、
制御ループゲインを予め設定されている所定の値よりも低くした状態で、前記ワークを前記基準部材の第２部分に載置するように、前記ロボットを動作させる（Ｂ）と、
前記（Ｂ）において、前記姿勢検出器が検出した前記ロボットの姿勢情報に基づいて、前記ワークが前記基準部材の第１部分と接触することによる、前記ロボットの水平方向における移動方向を算出する（Ｃ）と、
前記基準位置に前記（Ｃ）により算出した移動方向に予め設定されている第１閾値を加算して、前記基準位置を補正する（Ｄ）と、を実行するように構成されている、ロボットシステムの運転方法。

【請求項6】

ロボットシステムの運転方法であって、
前記ロボットシステムは、
ワークを保持し、回転軸が鉛直方向に延びるように構成されているロボットと、
予め設定されている所定の位置に配置されている、２以上の基準部材と、
前記ロボットの姿勢を検出する姿勢検出器と、
予め設定されている基準位置が記憶されている記憶器と有する制御装置と、を備え、
前記基準部材は、鉛直方向に延びるように、かつ、水平方向の断面が下方に向かうにつれて大きくなるように形成されている第１部分と、前記ワークが載置される第２部分と、を有し、
前記ロボットは、前記回転軸を回転させるモータを有し、
前記制御装置は、保持している前記ワークを前記基準位置に搬送するように前記ロボットを動作させる（Ａ）と、
前記モータの回転を制御する電流値を予め設定されている所定の値よりも低くした状態で、前記ワークを前記基準部材の第２部分に載置するように、前記ロボットを動作させる（Ｂ１）と、
前記（Ｂ１）において、前記姿勢検出器が検出した前記ロボットの姿勢情報に基づいて、前記ワークが前記基準部材の第１部分と接触することによる、前記ロボットの水平方向における移動方向を算出する（Ｃ）と、
前記基準位置に前記（Ｃ）により算出した移動方向に予め設定されている第１閾値を加算して、前記基準位置を補正する（Ｄ）と、を実行するように構成されている、ロボットシステムの運転方法。

【請求項7】

前記制御装置は、前記（Ｄ）により補正した基準位置に基づいて、前記ワークを搬送するように前記ロボットを動作させる（Ｅ）をさらに実行するように構成されている、請求項５又は６に記載のロボットシステムの運転方法。

【請求項8】

前記第１閾値は、前記基準位置に前記ワークを正確に搬送した場合に、前記ワークと前記基準部材の第１部分の基端部との間の距離である、請求項５～７のいずれか１項に記載のロボットシステムの運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットシステム及びその運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハ（半導体基板；以下、単にウエハ又は基板ということもある）は、クリーンルーム内で複数の処理がなされて、製造される。また、半導体ウエハは、各処理間をクリーンルーム内に配置されているロボットにより搬送される。

【0003】

そして、クリーンルーム内に配置されているロボットに、半導体ウエハの搬送する位置（基板ステーション位置）を自動教示する、自動教示システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

特許文献１に開示されている自動教示システムでは、制御装置が、エンドエフェクタ上に支持される基板を基板ステーション特徴部に対して付勢し、基板とエンドエフェクタとの間の偏心に変化を生じさせるように、ロボット（基板搬送部）を移動させる。次いで、制御装置は、その偏心における変化を基に、基板ステーション位置を算出するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特表２０１７－５３５９５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、本発明者等は、特許文献１に開示されている自動教示システムとは異なる、基板の搬送位置を自動教示することができる、ロボットシステム及びその運転方法を見出した。

【0007】

本発明は、新規な基板の搬送位置を自動教示することができる、ロボットシステム及びその運転方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記従来の課題を解決するために、本発明に係るロボットシステムは、ワークを保持し、回転軸が鉛直方向に延びるように構成されているロボットと、予め設定されている所定の位置に配置されている、２以上の基準部材と、前記ロボットの姿勢を検出する姿勢検出器と、予め設定されている基準位置が記憶されている記憶器と有する制御装置と、を備え、前記基準部材は、鉛直方向に延びるように、かつ、水平方向の断面が下方に向かうにつれて大きくなるように形成されている第１部分と、前記ワークが載置される第２部分と、を有し、前記制御装置は、保持している前記ワークを前記基準位置に搬送するように前記ロボットを動作させる（Ａ）と、制御ループゲインを予め設定されている所定の値よりも低くした状態で、前記ワークを前記基準部材の第２部分に載置するように、前記ロボットを動作させる（Ｂ）と、前記（Ｂ）において、前記姿勢検出器が検出した前記ロボットの姿勢情報に基づいて、前記ワークが前記基準部材の第１部分と接触することにより、前記ロボットの水平方向における移動方向を算出する（Ｃ）と、前記基準位置に前記（Ｃ）により算出した移動方向に予め設定されている第１閾値を加算して、前記基準位置を補正する（Ｄ）と、を実行するように構成されている。

【0009】

これにより、簡易な構成により、ワークの搬送位置（基準位置）を自動教示することができ得る。

【0010】

また、本発明に係るロボットシステムは、ワークを保持し、回転軸が鉛直方向に延びるように構成されているロボットと、予め設定されている所定の位置に配置されている、２以上の基準部材と、前記ロボットの姿勢を検出する姿勢検出器と、予め設定されている基準位置が記憶されている記憶器と有する制御装置と、を備え、前記基準部材は、鉛直方向に延びるように、かつ、水平方向の断面が下方に向かうにつれて大きくなるように形成されている第１部分と、前記ワークが載置される第２部分と、を有し、前記ロボットは、前記回転軸を回転させるモータを有し、前記制御装置は、保持している前記ワークを前記基準位置に搬送するように前記ロボットを動作させる（Ａ）と、前記モータの回転を制御する電流値を予め設定されている所定の値よりも低くした状態で、前記ワークを前記基準部材の第２部分に載置するように、前記ロボットを動作させる（Ｂ１）と、前記（Ｂ１）において、前記姿勢検出器が検出した前記ロボットの姿勢情報に基づいて、前記ワークが前記基準部材の第１部分と接触することによる、前記ロボットの水平方向における移動方向を算出する（Ｃ）と、前記基準位置に前記（Ｃ）により算出した移動方向に予め設定されている第１閾値を加算して、前記基準位置を補正する（Ｄ）と、を実行するように構成されている。

【0011】

これにより、簡易な構成により、ワークの搬送位置（基準位置）を自動教示することができ得る。

【0012】

また、本発明に係るロボットシステムの運転方法は、ロボットシステムが、ワークを保持し、回転軸が鉛直方向に延びるように構成されているロボットと、予め設定されている所定の位置に配置されている、２以上の基準部材と、前記ロボットの姿勢を検出する姿勢検出器と、予め設定されている基準位置が記憶されている記憶器と有する制御装置と、を備え、前記基準部材は、鉛直方向に延びるように、かつ、水平方向の断面が下方に向かうにつれて大きくなるように形成されている第１部分と、前記ワークが載置される第２部分と、を有し、前記制御装置は、保持している前記ワークを前記基準位置に搬送するように前記ロボットを動作させる（Ａ）と、制御ループゲインを予め設定されている所定の値よりも低くした状態で、前記ワークを前記基準部材の第２部分に載置するように、前記ロボットを動作させる（Ｂ）と、前記（Ｂ）において、前記姿勢検出器が検出した前記ロボットの姿勢情報に基づいて、前記ワークが前記基準部材の第１部分と接触することにより、前記ロボットの水平方向における移動方向を算出する（Ｃ）と、前記基準位置に前記（Ｃ）により算出した移動方向に予め設定されている第１閾値を加算して、前記基準位置を補正する（Ｄ）と、を実行するように構成されている。

【0013】

これにより、簡易な構成により、ワークの搬送位置（基準位置）を自動教示することができ得る。

【0014】

さらに、本発明に係るロボットシステムの運転方法は、ロボットシステムが、ワークを保持し、回転軸が鉛直方向に延びるように構成されているロボットと、予め設定されている所定の位置に配置されている、２以上の基準部材と、前記ロボットの姿勢を検出する姿勢検出器と、予め設定されている基準位置が記憶されている記憶器と有する制御装置と、を備え、前記基準部材は、鉛直方向に延びるように、かつ、水平方向の断面が下方に向かうにつれて大きくなるように形成されている第１部分と、前記ワークが載置される第２部分と、を有し、前記ロボットは、前記回転軸を回転させるモータを有し、前記制御装置は、保持している前記ワークを前記基準位置に搬送するように前記ロボットを動作させる（Ａ）と、前記モータの回転を制御する電流値を予め設定されている所定の値よりも低くした状態で、前記ワークを前記基準部材の第２部分に載置するように、前記ロボットを動作させる（Ｂ１）と、前記（Ｂ１）において、前記姿勢検出器が検出した前記ロボットの姿勢情報に基づいて、前記ワークが前記基準部材の第１部分と接触することによる、前記ロボットの水平方向における移動方向を算出する（Ｃ）と、前記基準位置に前記（Ｃ）により算出した移動方向に予め設定されている第１閾値を加算して、前記基準位置を補正する（Ｄ）と、を実行するように構成されている。

【0015】

これにより、簡易な構成により、ワークの搬送位置（基準位置）を自動教示することができ得る。

【0016】

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施形態の詳細な説明から明らかにされる。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係るロボットシステム及びその運転方法によれば、ワークの搬送位置（基準位置）を自動教示することができ得る。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本実施の形態１に係るロボットシステムの概略構成を模式的に示す上面図である。

【図2】図２は、図１に示すロボットシステムにおける基準部材の概略構成を模式的に示す側面図である。

【図3】図３は、図１に示すロボットシステムにおけるロボットの概略構成を模式的に示す側面図である。

【図4】図４は、図１に示すロボットシステムにおける制御系を模式的に示すブロック図である。

【図5】図５は、本実施の形態１に係るロボットシステムの動作の一例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、図５に示すフローチャートに沿って、ロボットシステムが動作しているときのワークの状態を示す模式図である。

【図7A】図７Ａは、本実施の形態１における変形例１のロボットシステムの動作の一例を示すフローチャートである。

【図7B】図７Ｂは、本実施の形態１における変形例１のロボットシステムの動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

【0020】

本実施の形態１に係るロボットシステムは、ワークを保持し、回転軸が鉛直方向に延びるように構成されているロボットと、予め設定されている所定の位置に配置されている、２以上の基準部材と、ロボットの姿勢を検出する姿勢検出器と、予め設定されている基準位置が記憶されている記憶器と有する制御装置と、を備え、基準部材は、鉛直方向に延びるように、かつ、水平方向の断面が下方に向かうにつれて大きくなるように形成されている第１部分と、ワークが載置される第２部分と、を有し、制御装置は、保持しているワークを基準位置に搬送するようにロボットを動作させる（Ａ）と、制御ループゲインを予め設定されている所定の値よりも低くした状態で、ワークを基準部材の第２部分に載置するように、ロボットを動作させる（Ｂ）と、（Ｂ）において、姿勢検出器が検出したロボットの姿勢情報に基づいて、ワークが基準部材の第１部分と接触することにより、ロボットの水平方向における移動方向を算出する（Ｃ）と、基準位置に（Ｃ）により算出した移動方向に予め設定されている第１閾値を加算して、基準位置を補正する（Ｄ）と、を実行するように構成されている。

【0021】

また、本実施の形態１に係るロボットシステムでは、制御装置は、（Ｂ）において、モータの回転を制御する電流値を予め設定されている所定の値よりも低くした状態で、ワークを基準部材の第２部分に載置するように、ロボットを動作させてもよい。

【0022】

また、本実施の形態１に係るロボットシステムでは、制御装置は、（Ｄ）により補正した基準位置に基づいて、ワークを搬送するようにロボットを動作させる（Ｅ）をさらに実行するように構成されていてもよい。

【0023】

さらに、本実施の形態１に係るロボットシステムでは、第１閾値は、基準位置にワークを正確に搬送した場合に、ワークと基準部材の第１部分の基端部との間の距離であってもよい。

【0024】

また、本実施の形態１に係るロボットシステムは、ワークを保持し、回転軸が鉛直方向に延びるように構成されているロボットと、予め設定されている所定の位置に配置されている、２以上の基準部材と、ロボットの姿勢を検出する姿勢検出器と、予め設定されている基準位置が記憶されている記憶器と有する制御装置と、を備え、基準部材は、鉛直方向に延びるように、かつ、水平方向の断面が下方に向かうにつれて大きくなるように形成されている第１部分と、ワークが載置される第２部分と、を有し、ロボットは、回転軸を回転させるモータを有し、制御装置は、保持しているワークを基準位置に搬送するようにロボットを動作させる（Ａ）と、モータの回転を制御する電流値を予め設定されている所定の値よりも低くした状態で、ワークを基準部材の第２部分に載置するように、ロボットを動作させる（Ｂ１）と、（Ｂ１）において、姿勢検出器が検出したロボットの姿勢情報に基づいて、ワークが基準部材の第１部分と接触することによる、ロボットの水平方向における移動方向を算出する（Ｃ）と、基準位置に（Ｃ）により算出した移動方向に予め設定されている第１閾値を加算して、基準位置を補正する（Ｄ）と、を実行するように構成されている。

【0025】

以下、本実施の形態１に係るロボットシステムの一例について、図１～図６を参照しながら説明する。

【0026】

［ロボットシステムの構成］
図１は、本実施の形態１に係るロボットシステムの概略構成を模式的に示す上面図である。なお、図１においては、ワークが、基準位置からずれて搬送された状態を一点鎖線で示している。

【0027】

図１に示すように、本実施の形態１に係るロボットシステム１００は、作業空間内に設置されていて、ロボット１０と、複数（ここでは、４つ）の基準部材４０と、姿勢検出器５０と、制御装置６０と、を備えていて、制御装置６０が、ロボット１０に対して、ワーク１の搬送位置（基準位置１１０）を自動教示するように構成されている。

【0028】

ワーク１は、ここでは、例えば、基板又はダミー基板で構成されている。基板としては、例えば、半導体基板及びガラス基板等の半導体デバイスの基板の材料となる円形の薄板であってもよい。また、ダミー基板は、基板と同じ大きさの板材であれば、どのようなものであってもよい。

【0029】

半導体基板としては、例えば、シリコン基板、サファイヤ（単結晶アルミナ）基板、その他の各種の基板等であってもよい。ガラス基板としては、例えば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用ガラス基板、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）用ガラス基板等であってもよい。

【0030】

基準位置１１０は、予め設定されているワーク１が搬送される位置であり、図１においては、「×」の中心部分である。基準位置１１０の具体的な位置座標は、３次元ＣＡＤ等から得られ、後述する制御装置６０の記憶器６２に予め記憶されている。

【0031】

基準部材４０は、ここでは、基準部材４０Ａ～４０Ｄで構成されていて、基準位置１１０を囲むように配置されている。なお、以下の説明においては、基準部材４０Ａ～４０Ｄを区別しない場合には、基準部材４０と記載する。

【0032】

ここで、図２を参照しながら、基準部材４０の構成について、詳細に説明する。

【0033】

図２は、図１に示すロボットシステムにおける基準部材の概略構成を模式的に示す側面図である。なお、図２においては、基準部材４０（ロボットシステム１００）における上下方向を図における上下方向として表している。

【0034】

図１及び図２に示すように、基準部材４０は、略柱状（より正確には、円柱状）に形成されていて、第１部分４１、第２部分４２、及び柱部分４３を有している。第１部分４１は、鉛直方向に延びるように、かつ、水平方向の断面が下方に向かうにつれて大きくなるように形成されている。具体的には、第１部分４１は、円錐台状に形成されている。第２部分４２も同様に、円錐台状に形成されている。柱部分４３は、円柱状に形成されている。

【0035】

第１部分４１は、基準部材４０の上端部分を構成し、第２部分４２は、基準部材４０の下端部分を構成する。また、柱部分４３は、第１部分４１と第２部分４２の間に配置されている。第２部分４２には、ワーク１が載置される。

【0036】

また、図１に示すように、基準部材４０Ａ～４０Ｄは、それぞれ、基準位置１１０にワーク１が正確に搬送（配置）された場合に、ワーク１の外周と、第１部分４１の下端部（基端部）との間の距離が、予め設定されている所定の第１閾値となるように、配置されている。第１閾値としては、ワーク１と基準部材４０との接触を抑制する観点から、例えば、０．５ｍｍ以下であってもよく、基準位置１１０の自動教示をより正確にする観点から、０．２５ｍｍ以下であってもよく、０．２ｍｍ以上であってもよい。

【0037】

なお、基準位置１１０にワーク１が正確に搬送（配置）された場合とは、上方から見て、ワーク１の中心１Ａが、基準位置１１０と一致する状態をいう。

【0038】

次に、図１及び図３を参照しながら、ロボット１０の構成について、詳細に説明する。

【0039】

図３は、図１に示すロボットシステムにおけるロボットの概略構成を模式的に示す側面図である。なお、図３においては、ロボット１０（ロボットシステム１００）における上下方向を図における上下方向として表している。

【0040】

図１及び図３に示すように、ロボット１０は、ハンド２０と、マニピュレータ３０と、回転センサ５０Ａ～５０Ｃと、を備えていて、ハンド２０により、ワーク１を保持して、搬送するように構成されている。なお、本実施の形態１においては、回転センサ５０Ａ～５０Ｃが、姿勢検出器５０を構成する。

【0041】

マニピュレータ３０は、基台３１、複数のアーム（ここでは、第１アーム３２及び第２アーム３３）、支持軸３４、第１接続部３５、及び第２接続部３６を備えている。

【0042】

基台３１には、支持軸３４が設けられている。支持軸３４は、例えば、ボールネジ機構、駆動モータ８０Ａ、駆動モータ８０Ａの回転位置を検出し、制御装置６０に出力する回転センサ５０Ａ、及び駆動モータ８０Ａの回転を制御する電流を検出する電流センサ９０Ａ（図４参照）等を有していて、上下方向に伸縮し、かつ、回動するように構成されている。

【0043】

なお、駆動モータ８０Ａ等は、支持軸３４内に配置されていてもよい。また、駆動モータ８０Ａは、例えば、制御装置６０によってサーボ制御されるサーボモータであってもよい。さらに、回転センサ５０Ａは、例えば、エンコーダであってもよい。

【0044】

支持軸３４には、当該支持軸３４の軸心を通る回転軸Ｌ１回りに回動可能に第１アーム３２の基端部が接続されている。第１アーム３２の先端部には、第１接続部３５を介して、回転軸Ｌ２回りに回転可能に第２アーム３３の基端部が接続されている。

【0045】

第１アーム３２には、例えば、駆動モータ８０Ｂ、駆動モータ８０Ｂの回転位置を検出する回転センサ５０Ｂ、及び駆動モータ８０Ｂの回転を制御する電流を検出する電流センサ（図示せず）等が配置されている。第１接続部３５は、駆動モータ８０Ｂが駆動することにより、第２アーム３３を回動（揺動）するように構成されている。

【0046】

なお、駆動モータ８０Ｂ等は、第１接続部３５に配置されていてもよい。また、駆動モータ８０Ｂとしては、制御装置６０によってサーボ制御されるサーボモータを用いてもよい。さらに、回転センサ５０Ｂは、例えば、エンコーダであってもよい。

【0047】

また、第２アーム３３の先端部には、第２接続部３６を介して、回転軸Ｌ３回りに回転可能にハンド２０が接続されている。第２アーム３３には、例えば、駆動モータ８０Ｃ、駆動モータ８０Ｃの回転位置を検出する回転センサ５０Ｃ、及び駆動モータ８０Ｃの回転を制御する電流を検出する電流センサ（図示せず）等が配置されている。第２接続部３６は、駆動モータ８０Ｃが駆動することにより、ハンド２０を回動（揺動）するように構成されている。

【0048】

なお、駆動モータ８０Ｃ等は、第２接続部３６に配置されていてもよい。また、駆動モータ８０Ｃとしては、制御装置６０によってサーボ制御されるサーボモータを用いてもよい。さらに、回転センサ５０Ｃは、例えば、エンコーダであってもよい。

【0049】

ハンド２０は、本体部２１及び爪部２２を有している。本体部２１は、上方から見て、略Ｙ字状に形成されていて、その先端部と基端部に、爪部２２が設けられている。爪部２２は、水平方向から見て、Ｌ字状に形成（鉛直方向の断面がＬ字状に形成）されていて、その底部にワーク１が載置されるように構成されている。

【0050】

なお、ハンド２０は、エッジグリップハンド又は吸着ハンドのように、ハンド２０とワーク１が相対変位しない構造としてもよい。

【0051】

制御装置６０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等の演算器６１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶器６２と、サーボ制御器６３と、を備えている。記憶器６２には、基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算器６１は、記憶器に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボットシステム１００の各種動作を制御する。

【0052】

サーボ制御器６３は、演算器６１により生成された制御指令に基づいて、ロボット１０のハンド２０、第１アーム３２、及び第２アーム３３を揺動する駆動モータ８０Ａ～８０Ｃの駆動を制御するように構成されている。

【0053】

なお、制御装置６０は、集中制御する単独の制御装置６０によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置６０によって構成されていてもよい。また、制御装置６０は、マイクロコンピュータで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、論理回路等によって構成されていてもよい。

【0054】

次に、図４を参照しながら、制御装置について、より詳細に説明する。

【0055】

図４は、図１に示すロボットシステムにおける制御系を模式的に示すブロック図である。なお、図４においては、駆動モータ８０Ａについての制御系を示すが、駆動モータ８０Ｂ及び駆動モータ８０Ｃについても、駆動モータ８０Ａと同様であるので、その詳細な説明は省略する。

【0056】

図４に示すように、サーボ制御器６３は、減算器６４～６６、位置制御器６７、微分器６８、速度制御器６９、及び電流制御器７０を備えている。

【0057】

減算器６４は、演算器６１から入力された位置指令値から、回転センサ５０Ａで検出された位置現在値を減算して、角度偏差を生成する。減算器６４は、生成した角度偏差を位置制御器６７に出力する。

【0058】

位置制御器６７は、予め定められた伝達関数、又は比例係数に基づいた演算処理により、減算器６４から入力された角度偏差から速度指令値を生成する。位置制御器６７は、生成した速度指令値を減算器６５に出力する。

【0059】

微分器６８は、回転センサ５０Ａで検出された位置現在値情報を微分して、駆動モータ８０Ａの回転角度の単位時間あたりの変化量、すなわち速度現在値を生成する。微分器６８は、生成した速度現在値を減算器６５に出力する。

【0060】

減算器６５は、位置制御器６７から入力された速度指令値から、微分器６８から入力された速度現在値を減算して、速度偏差を生成する。減算器６５は、生成した速度偏差を速度制御器６９に出力する。

【0061】

速度制御器６９は、予め定められた伝達関数、又は比例係数に基づいた演算処理により、減算器６５から入力された速度偏差から電流指令値を生成する。速度制御器６９は、生成した電流指令値を減算器６６に出力する。

【0062】

減算器６６は、速度制御器６９から入力された電流指令値から、電流センサ９０Ａで検出された電流現在値を減算して、電流偏差を生成する。減算器６６は、生成した電流偏差を電流制御器７０に出力する。

【0063】

電流制御器７０は、減算器６６から入力された電流偏差に基づいて、駆動モータ８０Ａに出力する電流値を制御する。そして、駆動モータ８０Ａは、電流制御器７０から出力された電流値に基づいて、駆動する。

【0064】

また、演算器６１は、位置制御器６７、速度制御器６９、及び電流制御器７０のうち、少なくとも１つの制御器に対して、ゲイン切換指令信号を出力するように構成されている。

【0065】

具体的には、演算器６１は、位置制御器６７、速度制御器６９、及び電流制御器７０のうち、少なくとも１つの制御器に対して、ゲインを予め設定されている所定の値よりも低くする信号を出力するように構成されている。より詳細には、演算器６１は、位置制御器６７、速度制御器６９、及び電流制御器７０のうち、少なくとも１つの制御器に対して、ゲインを実質的にゼロする信号を出力するように構成されている。換言すると、演算器６１は、位置ループゲイン、速度ループゲイン、及び電流ループゲインのうち、少なくとも１つのループゲイン（制御ループゲイン）を実質的にゼロにする信号を出力するように構成されている。

【0066】

ここで、「ゲインを予め設定されている所定の値よりも低くする」とは、ワーク１を保持して搬送するときのゲイン（所定の値）に比して、低い値にすることをいう。また、「ゲインを実質的にゼロにする（ループゲインを実質的にゼロにする）」とは、ゲインをゼロ、又はゼロに限りなく近い小さな値にすることにより、ワーク１と基準部材４０とが接触した場合に、接触による反力に対して、駆動モータ８０Ａ～８０Ｃの回転角度が自由に変位し得る状態にすることをいう。なお、「ループゲインを実質的にゼロにする」には、ループゲインを切ってゼロにする場合も含まれる。

【0067】

なお、演算器６１は、ゲインを低くすることに代えて、位置偏差、速度偏差、及び電流偏差を低くしてもよく、又はゼロにする信号を出力してもよい。また、演算器６１は、駆動モータ８０Ａ～８０Ｃに出力される電流値を低くしてもよく、又はゼロにしてもよい。さらに、演算器６１は、速度制御器６９から出力される電流指令値を小さくする指示信号を出力してもよく、速度制御器６９から出力される電流指令値をゼロにする指示信号を出力してもよい。

【0068】

［ロボットシステムの動作及びその作用効果］
次に、本実施の形態１に係るロボットシステム１００の動作及びその作用効果について、図１～図６を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御装置６０の演算器６１が、記憶器６２に格納されているプログラムを読み出すことにより実行される。

【0069】

図５は、本実施の形態１に係るロボットシステムの動作の一例を示すフローチャートである。図６は、図５に示すフローチャートに沿って、ロボットシステムが動作しているときのワークの状態を示す模式図である。

【0070】

まず、作業者（操作者）が、入力器（図示せず）を操作して、ワーク１の基準位置を自動教示する指令を入力したとする。すると、制御装置６０の演算器６１は、所定の位置に載置されているワーク１をハンド２０で保持して、基準位置１１０に搬送するように、ロボット１０を動作させる（ステップＳ１０１）。

【0071】

具体的には、制御装置６０の演算器６１は、予め記憶器６２に記憶されている、基準位置１１０の位置座標を読み出す。ついで、制御装置６０の演算器６１は、ワーク１の中心１Ａが、読み出した基準位置１１０の位置座標に位置するように、ロボット１０を動作させる。このとき、制御装置６０の演算器６１は、ワーク１が基準部材４０の上方に位置するように、ロボット１０を動作させる。

【0072】

次に、制御装置６０の演算器６１は、位置制御器６７、速度制御器６９、及び電流制御器７０のうち、少なくとも１つの制御器に対して、ゲインを予め設定されている所定の値よりも低くする信号を出力する（ステップＳ１０２）。これにより、接触による反力に対して、駆動モータ８０Ａ～８０Ｃの回転角度は自由に変位することができる。

【0073】

次に、制御装置６０の演算器６１は、ワーク１を基準部材４０の第２部分４２に載置するように、ロボット１０を動作させる（ステップＳ１０３）。具体的には、制御装置６０の演算器６１は、ロボット１０が保持しているワーク１を下降させるように、ロボット１０を動作させる。

【0074】

このとき、ロボット１０の公差等により、ワーク１を基準位置１１０に正確に搬送できなかった場合には、複数の基準部材４０のうち、少なくとも１つの基準部材４０における第１部分４１とワーク１とが接触するおそれがある（図１の破線、図２、図６（Ａ）参照）。

【0075】

ここで、上述したように、制御装置６０の演算器６１は、ゲインを予め設定されている所定の値よりも低くする信号を出力している（ステップＳ１０２）。これにより、ワーク１と基準部材４０の第１部分４１とが接触すると、ロボット１０は、駆動モータ８０Ａ～８０Ｃの回転角度が自由に変位することができるので、ワーク１を基準部材４０の周面（側壁面）に沿って移動させることができる（図２及び図５（Ｂ）参照）。

【0076】

このため、制御装置６０の演算器６１は、回転センサ５０Ａ～５０Ｃが検出した回転位置情報を取得する（ステップＳ１０４）ことにより、ワーク１を基準位置１１０に正確に搬送できたか否かを判定することができる。

【0077】

次に、制御装置６０の演算器６１は、ステップＳ１０４で取得した、回転位置情報を基に、ロボット１０（ハンド２０）の移動方向（水平方向の移動方向；ベクトル）を算出する（ステップＳ１０５）。ついで、制御装置６０の演算器６１は、ステップＳ１０５で算出したロボット１０の移動方向があるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

【0078】

制御装置６０の演算器６１は、ステップＳ１０５で算出したロボット１０の移動方向がないと判定した場合（ステップＳ１０６でＮｏ）には、本プログラムを終了する。これは、ワーク１を基準位置１１０に対して、第１閾値以内の範囲で搬送できたものと判断できるためである。

【0079】

一方、制御装置６０の演算器６１は、ステップＳ１０５で算出したロボット１０の移動方向があると判定した場合（ステップＳ１０６でＹｅｓ）には、基準位置１１０の位置座標を補正する（ステップＳ１０７）。具体的には、制御装置６０の演算器６１は、ステップＳ１０５で算出したロボット１０の移動方向に第１閾値を加算して、基準位置１１０の位置座標を補正し（図５（Ｃ）参照）、本プログラムを終了する。

【0080】

このように構成された、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、制御装置６０が、ロボット１０の移動方向に第１閾値を加算して、基準位置１１０の位置座標を補正するように構成されている。これにより、ワーク１と基準部材４０との接触を抑制することができるため、より正確に、基準位置を自動教示することができる。

【0081】

なお、本実施の形態１に係るロボットシステム１００では、回転センサ５０Ａ～５０Ｃを姿勢検出器５０とする形態を採用したが、これに限定されない。例えば、ワーク１、ロボット１０、及び基準部材４０等を上方から撮影するカメラを姿勢検出器５０とする形態を採用してもよい。この場合、カメラで撮影した映像情報を解析することで、ロボット１０の姿勢を検出することができる。

【0082】

［変形例１］
次に、本実施の形態１に係るロボットシステム１００の変形例について、図７を参照しながら説明する。なお、本実施の形態１における変形例１のロボットシステム１００の構成は、実施の形態１に係るロボットシステム１００と同じであるため、その詳細な説明を省略する。

【0083】

図７Ａ及び図７Ｂは、本実施の形態１における変形例１のロボットシステムの動作の一例を示すフローチャートである。

【0084】

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、本変形例１のロボットシステム１００における動作は、実施の形態１に係るロボットシステム１００の動作と基本的には同じであるが、制御装置６０の演算器６１が、ステップＳ１０５で算出したロボット１０の移動方向がないと判定した場合（ステップＳ１０６でＮｏ）の動作（処理）が異なる。

【0085】

具体的には、制御装置６０の演算器６１は、ステップＳ１０５で算出したロボット１０の移動方向がないと判定した場合（ステップＳ１０６でＮｏ）、ワーク１を基準部材４０の上方に位置するように、ロボット１０を動作させる（ステップＳ１０８）。

【0086】

次に、制御装置６０の演算器６１は、ワーク１を水平方向の任意の方向に移動させるように、ロボット１０を動作させる（ステップＳ１０９）。

【0087】

このとき、制御装置６０の演算器６１は、ワーク１が第１閾値の距離を移動するように、ロボット１０を動作させてもよく、第１閾値よりも小さい閾値である第２閾値の距離を移動するように、ロボット１０を動作させてもよい。

【0088】

なお、ワーク１（ロボット１０）の動作方向は、水平方向への移動が含まれていればよく、上下方向（鉛直方向）へ移動しながら、水平方向へ移動してもよい。

【0089】

次に、制御装置６０の演算器６１は、ステップＳ１０３に戻り、ステップＳ１０３～ステップＳ１０６の処理を再度実行する。そして、制御装置６０の演算器６１は、ステップＳ１０５で算出したロボット１０の移動方向がないと判定した場合（ステップＳ１０６でＮｏ）には、再び、ステップＳ１０８及びステップＳ１０９の処理を実行する。このとき、制御装置６０の演算器６１は、前回のステップＳ１０９の処理時とは異なる方向に、ワーク１を移動させてもよく、ワーク１の移動距離を変更してもよい。

【0090】

一方、制御装置６０の演算器６１は、ステップＳ１０５で算出したロボット１０の移動方向があると判定した場合（ステップＳ１０６でＹｅｓ）には、基準位置を補正して（ステップＳ１０７）、本プログラムを終了する。

【0091】

このように構成された、本変形例１のロボットシステム１００であっても、実施の形態１に係るロボットシステム１００と同様の作用効果を奏する。

【0092】

また、本変形例１のロボットシステム１００では、ワーク１が、基準部材４０の第１部分４１と接触するまで、ステップＳ１０３～ステップＳ１０６、ステップＳ１０８、及びステップＳ１０９の処理を実行するので、回転センサ５０Ａ～５０Ｃの故障により、回転位置情報を取得できないのか、否かを判定することができる。

【0093】

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本発明のロボットシステム及びその運転方法は、簡易な構成により、ワークの搬送位置（基準位置）を自動教示することができ得るため、有用である。

【符号の説明】

【0095】

１ ワーク
１Ａ 中心
１０ ロボット
２０ ハンド
２１ 本体部
２２ 爪部
３０ マニピュレータ
３１ 基台
３２ 第１アーム
３３ 第２アーム
３４ 支持軸
３５ 第１接続部
３６ 第２接続部
４０ 基準部材
４０Ａ 基準部材
４０Ｄ 基準部材
４１ 第１部分
４２ 第２部分
４３ 柱部分
５０ 姿勢検出器
５０Ａ 回転センサ
５０Ｂ 回転センサ
５０Ｃ 回転センサ
６０ 制御装置
６１ 演算器
６２ 記憶器
６３ サーボ制御器
６４ 減算器
６５ 減算器
６６ 減算器
６７ 位置制御器
６８ 微分器
６９ 速度制御器
７０ 電流制御器
８０Ａ 駆動モータ
８０Ｂ 駆動モータ
８０Ｃ 駆動モータ
９０Ａ 電流センサ
１００ ロボットシステム
１１０ 基準位置
Ｌ１ 回転軸
Ｌ２ 回転軸
Ｌ３ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】