特許 7628048 ワーク搬送システム及びその制御方法

(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】2025-01-30

(45)【発行日】2025-02-07

(54)【発明の名称】ワーク搬送システム及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20250131BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20250131BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

B25J13/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021062565

(22)【出願日】2021-04-01

(65)【公開番号】P2022157992

(43)【公開日】2022-10-14

【審査請求日】2024-03-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】猪股 徹也

【審査官】小山 和俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－８４６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１９５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－８４６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５３４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２８０７１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

Ｂ２５Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業領域と、前記作業領域に接して配置された複数のステージと、前記作業領域に設けられて前記複数のステージに対してワークをロード／アンロードして前記ワークを搬送するロボットと、を有するワーク搬送システムであって、
前記ステージごとに、待機位置と動作切替点とが定められ、
前記動作切替点は、前記ステージのステージ位置から前記作業領域に向けて引き戻した位置であって前記ロボットが前記動作切替点にあるときに前記ロボットの一部または前記ロボットに載置されているワークの一部が当該ステージの内部にある位置であり、
前記待機位置は、前記ロボットが前記作業領域の内壁に干渉することなく他のステージの待機位置に対して直接旋回することが可能である前記作業領域内の位置であって、前記待機位置に対応する前記ステージの前記動作切替点までポイント・ツー・ポイント動作で前記ロボットが移動しても、前記ロボット及び前記ロボットに載置されている前記ワークが前記作業領域の内壁及び当該ステージの内壁に干渉しない位置であり、
前記ステージごとに、当該ステージの前記待機位置と前記動作切替点との間で前記ロボットがポイント・ツー・ポイント動作で移動し、当該ステージの前記動作切替点と前記ステージ位置との間で前記ロボットが直線補間動作で移動する、ワーク搬送システム。

【請求項2】

前記待機位置の相互間で前記ロボットがポイント・ツー・ポイント動作で移動する、請求項１に記載のワーク搬送システム。

【請求項3】

前記ロボットは、
基台と、
前記基台に回転可能に接続する基台側リンクと、
前記基台側リンクに連結するアーム側リンクと、
前記アーム側リンクに回転自在に接続するアームと、
前記アームに回転自在に接続して前記ワークを保持するハンドと、
を備える水平多関節型ロボットであり、
前記基台側リンクと前記アーム側リンクとは、前記アーム側リンクと前記アームとの連結軸の中心点の移動軌跡が所定の直線となるように規制するリンク機構を構成する、請求項１または２に記載のワーク搬送システム。

【請求項4】

作業領域と、前記作業領域に接して配置された複数のステージと、前記作業領域に設けられて前記複数のステージに対してワークをロード／アンロードして前記ワークを搬送するロボットと、を有するワーク搬送システムにおける前記ロボットの制御方法であって、
前記ステージごとに、待機位置と動作切替点とを定め、
前記ステージごとに前記ロボットを前記待機位置と当該ステージのステージ位置との間で前記ロボットを移動させるときに、当該ステージの前記待機位置と前記動作切替点との間で前記ロボットをポイント・ツー・ポイント動作で移動させ、当該ステージの前記動作切替点と前記ステージ位置との間で前記ロボットを直線補間動作で移動させ、
前記動作切替点は、前記ステージの前記ステージ位置から前記作業領域に向けて引き戻した位置であって前記ロボットが前記動作切替点にあるときに前記ロボットの一部または前記ロボットに載置されている前記ワークの一部が当該ステージの内部にある位置であり、
前記待機位置は、前記ロボットが前記作業領域の内壁に干渉することなく他のステージの待機位置に対して直接旋回することが可能である前記作業領域内の位置であって、前記待機位置に対応するステージの前記動作切替点までポイント・ツー・ポイント動作で前記ロボットが移動しても、前記ロボット及び前記ロボットに載置されている前記ワークが前記作業領域の内壁及び当該ステージの内壁に干渉しない位置である、制御方法。

【請求項5】

前記待機位置の相互間で前記ロボットをポイント・ツー・ポイント動作で移動させる、請求項４に記載の制御方法。

【請求項6】

前記ロボットは、
基台と、
前記基台に回転可能に接続する基台側リンクと、
前記基台側リンクに連結するアーム側リンクと、
前記アーム側リンクに回転自在に接続するアームと、
前記アームに回転自在に接続して前記ワークを保持するハンドと、
を備える水平多関節型ロボットであり、
前記基台側リンクと前記アーム側リンクとは、前記アーム側リンクと前記アームとの連結軸の中心点の移動軌跡が所定の直線となるように規制するリンク機構を構成する、請求項４または５に記載の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多関節型ロボットを備えて半導体ウエハなどのワークを搬送するワーク搬送システムと、その制御方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体製造工程では、半導体ウエハなどのワークを、ワークを収納するカセットとワークに対して所定の処理を実行するワーク処理装置との間で搬送する必要がある。このとき複数のカセットあるいは複数のワーク処理装置に対してワークをロード（搬入）／アンロード（搬出）できることが必要とされている。またワークの搬送のために搬送装置が動作できる空間すなわち作業領域が限定されていることも多い。そのため、複数のアームを互いに回転可能に連結するとともにモータなどの回転力をアームに伝達して伸縮等の動作をさせるようにした多関節型ロボットを用いてワークを搬送することが多い。ロボットにおいて搬送時にワークが載置されることとなるハンドは、回転軸を介して先端のアームに取り付けられる。カセットは、例えば、ワークを棚状に積載載置するものであり、その正面に作業領域に向けた開口を備えている。開口を介してハンドをカセット内に挿し込むことによって、ワークのロード及びアンロードが可能になる。同様にワーク処理装置も作業領域に面した開口を備え、開口を介してワークをロード及びアンロードできるように構成されているる。ワークが収納されるカセットとワーク処理装置と多関節型ロボットとによって１つのワーク搬送システムが構成される。カセットもワーク処理装置のワークのロード／アンロードの対象であることには変わりはないので、これらはステージと総称される。半導体製造工程などでのスループットの向上のためには、ステージ間で高速でワークを搬送できるワーク搬送システムが必要となる。

【0003】

特許文献１は、水平多関節型ロボットを使用して、ハンド側から数えて３番目の回転軸がステージに対するアクセスの軸線上に位置するようにロボットを駆動したのち、ステージに対して直線状にハンドを出し入れすることにより、直動機構を用いることなく高速でワークのロード及びアンロードすることを開示している。ワーク搬送システムでは、ステージ間でロボットが移動するときに作業領域を区画する壁面にロボットのアームやハンドが衝突しないようにする必要があるが、本発明者による特許文献２は、ロボットの安全な経路を容易に生成できるようにするために、ロボットの姿勢に関しいくつかの指定経由点を予め定め、指定経由点を経由するようにロボットの移動経路を定めることを開示している。

【0004】

搬送時間を短縮するためには搬送用のロボットを高速で移動させることが必要であるが、ロボットの移動の高速化の技術として特許文献３は、ロボットを直線移動させるときに、その加速区間、等速区間及び減速区間をさらにセグメントに分割し、セグメントごとにＰＴＰ制御を行なうことを開示している。特許文献４は、ロボットアームの軌道を生成するときに、開始教示点と目標教示点との間に中間教示点群を設け、中間教示点群に基づき軌道を生成して評価することを中間教示点群を変位させながら繰り返し、評価結果の良好な中間教示点群を通るように軌道を生成することを開示している。

【0005】

ところで、ロボットの移動させるときの動作の形態としては、ＰＴＰ（ポイント・ツー・ポイント；Point To Point）動作と直線補間動作とがある。ロボットのアームあるいはハンドに基準点があるとして、ＰＴＰ動作は、基準点が描く軌道の始点と終点のみを指定してロボットを移動させる動作であって、目標の座標まで基準点を移動させるときに、ロボットの各軸を一斉に駆動させることで目標の座標に到達させる。この場合、ロボットの各軸のモータをその仕様上の最高速度で動作させることができるので、目標の座標まで短時間で到達することが可能であるが、基準点の動作軌跡は直線とはならず、また、軌跡の形状等も保証されない。壁などとの干渉を防ぐためには、教示点の数を増やして隣接する教示点間ごとにＰＴＰ動作を行わせる必要がある。これに対して直線補間動作は、目標の座標まで基準点を移動させるときに、基準点の動作軌跡が直線となるように軌跡補間を行ってロボットを移動させる動作である。直線補間動作では軌跡が直線であることは保証されるが、ＰＴＰ動作に比べて目標の座標に達するまでに時間がかかる、というデメリットがある。

【0006】

上述した特許文献２に記載した方法では、作業領域内においてステージごとにそのステージ正面の手前側となる位置に待機／退避位置を設定し、ハンドを待機／退避位置に移動させたのちは、直線補間動作によりステージの内部に向けてハンドを真っ直ぐに移動させる。待機／退避位置と指定経由点（あるいは原点位置）との間で移動させるときは、ＰＴＰ動作を使用する。特許文献１に記載の方法でも、ハンド側から数えて３番目の回転軸がステージに対するアクセスの軸線上にハンドが位置するようにロボットをまず駆動するが、この位置は特許文献２に記載の方法での待機／退避位置に相当するものであり、この位置からステージの内部へのハンドの移動は直線状である必要があるので、軌跡の形状が保証される直線補間動作が使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１１－１１９５５６号公報

【文献】特開２０１９－８４６５１号公報

【文献】特開２０１９－１６６６２３号公報

【文献】特開２０１９－１３５０７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１，２などに示すようにワーク搬送システムにおいてステージに対するアクセスの軸線上であってステージ外となる位置に待機／退避位置を設定した場合、待機／退避位置と、ワークのロード及びアンロードのためのステージの内部の位置との関係が分かりやすく、ロボットのティーチングも容易に行うことができる。しかしながらこのように待機／退避位置を設定すると、直線補間動作によるロボットの移動量が大きいので、搬送時間の短縮には不利となる。また、あるステージの待機／退避位置と別のステージの待機／退避位置との間でロボットを移動させるときは、ＰＴＰ動作を使用することが可能であるが、ロボットのアームが旋回するときにアームやハンド、さらには搬送中のワークが作業領域の内壁と干渉することを防ぐために、アームやハンドをある程度折り畳んだ姿勢（例えば特許文献２における指定経由点）を通過する必要があり、その分、ロボットの移動時間がかかるようになる。

【0009】

本発明の目的は、ステージに対するアクセスの軸線上であってステージ外となる位置に待機／退避位置を設定した場合に比べてワークの搬送に時間を短縮することができるワーク搬送システム及びその制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のワーク搬送システムは、作業領域と、作業領域に接して配置された複数のステージと、作業領域に設けられて複数のステージに対してワークをロード／アンロードしてワークを搬送するロボットと、を有するワーク搬送システムであって、ステージごとに、待機位置と動作切替点とが定められ、動作切替点は、ステージのステージ位置から作業領域に向けて引き戻した位置であってロボットが動作切替点にあるときにロボットの一部またはロボットに載置されているワークの一部がそのステージの内部にある位置であり、待機位置は、ロボットが作業領域の内壁に干渉することなく他のステージの待機位置に対して直接旋回することが可能である作業領域内の位置であって、待機位置に対応するステージの動作切替点までポイント・ツー・ポイント（ＰＴＰ）動作でロボットが移動しても、ロボット及びロボットに載置されているワークが作業領域の内壁及びそのステージの内壁に干渉しない位置であり、ステージごとに、そのステージの待機位置と動作切替点との間でロボットがＰＴＰ動作で移動し、そのステージの動作切替点とステージ位置との間でロボットが直線補間動作で移動する。

【0011】

本発明のワーク搬送システムによれば、ロボットの一部あるいはワークの一部がステージ２０の内部に入り込んでいる位置に動作切替点を定め、待機位置と動作切替点の間ではＰＴＰ動作でロボットを移動させ、動作切替点とステージ位置の間では直線補間動作でロボットを移動させるので、従来のワーク搬送システムに比べてロボットの直線補間動作での移動距離が短くなって、ワークの搬送に要する時間を短縮することができる。また、あるステージの待機位置と別のステージの待機位置との間で移動するときにロボットのアーム類を折り畳む必要がないので、それによっても搬送時間を短縮することができる。

【0012】

本発明のワーク搬送システムでは、待機位置の相互間でロボットがＰＴＰ動作で移動することが好ましい。待機位置の相互間でもロボットをＰＴＰ動作で移動させることにより、さらなる搬送時間の短縮が可能になる。

【0013】

本発明のワーク搬送システムでは、ロボットは、例えば、基台と、基台に回転可能に接続する基台側リンクと、基台側リンクに連結するアーム側リンクと、アーム側リンクに回転自在に接続するアームと、アームに回転自在に接続してワークを保持するハンドと、を備える水平多関節型ロボットである。この水平多関節型ロボットでは、基台側リンクとアーム側リンクとは、アーム側リンクとアームとの連結軸の中心点の移動軌跡が所定の直線となるように規制するリンク機構を構成している。垂直方向での動きよりも水平方向での動きが大きい水平多関節型ロボットを備えるワーク搬送システムにおいて本発明を適用することにより、ロボット旋回時の搬送時間をより短縮することが可能となって、全体としての搬送時間の大幅な短縮が可能になる。

【0014】

本発明の制御方法は、作業領域と、作業領域に接して配置された複数のステージと、作業領域に設けられて複数のステージに対してワークをロード／アンロードしてワークを搬送するロボットと、を有するワーク搬送システムにおけるロボットの制御方法であって、ステージごとに、待機位置と動作切替点とを定め、ステージごとにロボットを待機位置とそのステージのステージ位置との間でロボットを移動させるときに、当該ステージの待機位置と動作切替点との間でロボットをＰＴＰ動作で移動させ、そのステージの動作切替点とステージ位置との間でロボットを直線補間動作で移動させ、動作切替点は、ステージのステージ位置から作業領域に向けて引き戻した位置であってロボットが動作切替点にあるときにロボットの一部またはロボットに載置されているワークの一部がそのステージの内部にある位置であり、待機位置は、ロボットが作業領域の内壁に干渉することなく他のステージの待機位置に対して直接旋回することが可能である作業領域内の位置であって、待機位置に対応するステージの動作切替点までＰＴＰ動作でロボットが移動しても、ロボット及びロボットに載置されているワークが作業領域の内壁及びそのステージの内壁に干渉しない位置である。

【0015】

本発明の制御方法によれば、ロボットの一部あるいはワークの一部がステージの内部に入り込んでいる位置に動作切替点を定め、待機位置と動作切替点の間ではＰＴＰ動作でロボットを移動させ、動作切替点とステージ位置の間では直線補間動作でロボットを移動させるので、従来の制御方法に比べて直線補間動作での移動距離が短くなって、ワークの搬送に要する時間を短縮することができる。また、あるステージの待機位置と別のステージの待機位置との間で移動するときにロボットのアーム類を折り畳む必要がないので、それによっても搬送時間を短縮することができる。

【0016】

本発明の制御方法では、待機位置の相互間でもロボットをＰＴＰ動作で移動させることが好ましい。このようにＰＴＰ動作で移動させることにより、さらなる搬送時間の短縮が可能になる。

【0017】

本発明の制御方法では、ロボットは、例えば、基台と、基台に回転可能に接続する基台側リンクと、基台側リンクに連結するアーム側リンクと、アーム側リンクに回転自在に接続するアームと、アームに回転自在に接続してワークを保持するハンドと、を備える水平多関節型ロボットである。この水平多関節型ロボットにおいて、基台側リンクとアーム側リンクとは、アーム側リンクとアームとの連結軸の中心点の移動軌跡が所定の直線となるように規制するリンク機構を構成している。垂直方向での動きよりも水平方向での動きが大きい水平多関節型ロボットを備えるワーク搬送システムにおいて本発明を適用して水平多関節型ロボットを制御することにより、ロボット旋回時の搬送時間をより短縮することが可能となって、全体としての搬送時間の大幅な短縮が可能になる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、ステージに対するアクセスの軸線上であってステージ外となる位置に待機／退避位置を設定した場合に比べてワークの搬送に時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の一形態のワーク搬送システムを示す概略平面図である。

【図2】水平多関節型ロボットの概略断面図である。

【図3】本発明におけるロボットの制御方法を説明する図である。

【図4】従来の制御方法によるワークを搬送を段階的に示す図である。

【図5】本発明に基づく制御方法によるワークの搬送を段階的に示す図である。

【図6】従来の制御方法及び本発明に基づく制御方法を実施した場合を対比させて、ワークとハンドの位置の時間経過を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態のワーク搬送システムを示している。このワーク搬送システムは、作業領域４０内に配置された多関節型ロボットであるロボット１と、作業領域４０に接して配置されてワーク２１のロード及びアンロードの対象となる複数のステージ２０とから構成されている。ワーク２１は例えば半導体ウエハである。ここでは５個のステージ２０が設けられているが、設けられるステージ２０の数はこれに限定されるものではない。図示右上のステージ２０には、既にワーク２１が収納されている。作業領域４０は、ロボット１が他の物体と干渉することなくハンドやアームなどを動かすことができる空間である。図示したものでは作業領域４０は長方形となっているが、作業領域４０の形状は長方形に限られるものではなく、より頂点の数が多い多角形であってもよく、凹多角形であってもよく、さらには多角形の辺の一部が曲線となっているものであってもよい。各ステージ２０は、作業領域４０に面した開口を備えており、ロボット１のハンドは、この開口を介してステージ２０の内部に入り込み、そのステージ２０に対してワーク２１のロード及びアンロードを行うことができ、多関節型ロボット１は、そのリンクやアーム、ハンドを動かすことによって、ステージ２０の相互間でワーク２１を搬送することができる。

【0021】

ロボット１は、特許文献２に説明されているものと同様の３リンク型の水平多関節型ロボットであり、ワーク２１を保持する２本のハンド７ａ，７ｂと、ハンド７ａ，７ｂを回転可能に保持するアーム６と、アーム６の基端側におけるアーム関節部Ｊ１を回転可能に保持するとともに、アーム関節部Ｊ１の移動軌跡がステージ２０の並び方向とほぼ平行の直線となるように動作するリンク機構３と、リンク機構３の基端側が回転可能に支持された基台２と、を有している。リンク機構３は、基台２側に位置し、基台２に回転可能に保持された基台側リンク４と、アーム６側に位置するアーム部側リンク５とを備え、両方のリンク４，５はリンク関節部Ｊ２によって互いに回転可能に連結されている。

【0022】

図２は、水平多関節型ロボットであるロボット１をさらに詳しく示す図であり、リンク４，５やアーム６、ハンド７ａ，７ｂを延ばした状態での垂直断面図と描かれている。基台２は、昇降モータ（図示せず）によって駆動されて上下方向に昇降する昇降筒８を備えている。基台側リンク４は、昇降筒８に連結され、昇降筒８に内蔵されたリンク機構モータ８ａによって回転可能に保持されており、昇降筒８の昇降に伴って基台２に対して昇降可能となっている。基台側リンク４には、基台側プーリ４ａ、アーム側プーリ４ｂ及びベルト４ｃが内蔵されており、ベルト４ｃは基台側プーリ４ａとアーム側プーリ４ｂの間で架けわたされている。基台側プーリ４ａとアーム側プーリ４ｂとの径の比は２：１となっている。アーム側プーリ４ｂはアーム側リンク５に連結されており、基台側リンク４が基台側プーリ４ａの回転中心を中心として回転したとき、基台側プーリ４ａとアーム側プーリ４ｂとの回転角度比、すなわち基台側リンク４とアーム側リンク５との回転角度比は１：２となる。さらに、基台側リンク４とアーム側リンク５の長さは等しい。その結果、リンク機構３は、アーム側リンク５とアーム６とを回転可能に連結する連結軸の中心点（アーム関節部Ｊ１）の移動軌跡が、所定の直線上に規制されることになる。

【0023】

アーム６は、アーム側リンク５の先端に連結されており、アーム側リンク５に内蔵されたアーム駆動モータ５１によって回転可能に保持されている。なお、図２では、説明の便宜上、アーム駆動モータ５１をアーム側リンク５に内蔵させているが、アーム駆動モータ５１の設置場所はこれに限られず、例えば、アーム６にアーム駆動モータ５１を内蔵してもよい。ハンド７ａ，７ｂは、アーム６の先端に連結され、アーム６に内蔵されたフレームモータ６ａ，６ｂによってそれぞれ回転可能に保持されている。ハンド７ａ，７ｂのアーム６に対する連結中心は同一の軸であり、この軸をハンド７ａ，７ｂの回転中心Ｊ３とする。ハンド７ａは、ハンド７ｂよりも上側に配置されている。ロボット１には、ロボット１を駆動してその動作を制御するためにロボットコントローラ１０が設けられており、ロボットコントローラ１０にはケーブル１６を介してティーチングペンダント１５が接続している。ティーチングペンダント１５は、ロボット１のティーチングに際して作業者によって使用されるものである。

【0024】

ロボット１ではその姿勢に関して原点位置も定められている。本実施形態のロボット１では、基台側リンク４、アーム側リング５、アーム６及びハンド７ａ，７ｂが相互に重なり合うように折り畳んだ状態であって、ハンド７ａ，７ｂの先端が、図１において上向きとなる状態を原点位置とする。

【0025】

特許文献２に記載された方法では、作業領域４０においてステージ２０の正面となる位置にそのステージ２０のための待機／退避位置を設定し、その待機／退避位置からステージ２０の内部へハンドを動かすときは直線補間動作を実行していた。待機／退避位置は、ステージ２０の外部であって、かつステージ２０に対するアクセスの軸線上にある。ステージ２０の内部から待機／退避位置にハンドを戻すときも同様に直線補間動作を実行していた。これに対し本実施形態のワーク搬送システムでは、作業領域４０内には位置するが、必ずしもそのステージ２０に対するアクセスの軸線上には存在しなくてもよい位置を待機位置とする。ステージ２０に対するアクセスの軸線上に待機／退避位置を配置しない代わりに、その軸線上の位置であって、ステージ２０からハンドをある距離だけ作業領域４０に向かって引き戻した点を動作切替点として設定する。動作切替点は、特許文献２での待機位置よりも一般にステージ２０側に位置する。したがって一般的には、動作切替点にハンドがあるときにハンドあるいはワークの一部がステージ２０の内部にある。

【0026】

本実施形態において「待機位置」は、ワークの取得もしくは収納が完了してアームを引き戻した姿勢位置、またはステージ２０の前位置まで動作させるコマンドにより到達する位置であって以下の２条件を満たす位置である。
条件１：待機位置からそのステージ２０の動作切替点までロボット１をＰＴＰ動作で進ませても、作業領域の内壁やステージの内壁と干渉しない。
条件２：他のステージ２０の待機位置に対して直接旋回しても、ハンドやハンドに搭載されているワークが作業領域４０の内壁などと干渉しない。

【0027】

本発明における以上の条件を満たす待機位置は、例えば、特許文献２において説明した指定経由点と同様に定めることができる。ハンドやアーム折り畳んだ姿勢がロボット１の原点位置である場合には、ロボット１は、原点位置と待機位置との間もＰＴＰ動作で移動することができる。また本実施形態では、ステージ２０においてワーク２１の定位置が定められているとして、ロボット１のハンドのワーク搭載部がステージ２０におけるワーク２１の定位置と合致する位置を「ステージ位置」と呼ぶ。したがって「ステージ位置のティーチング」とは、ステージ２０上に置かれているワーク２１の中心位置にハンドのワーク搭載部の中心が一致する姿勢を座標として登録することを意味する。ワーク２１のロード及びアンロードは、ステージ位置において実行される。ワーク２１の搬送においてはワーク２１をすくい上げるなどの高さ方向の動きも必要となるが、本発明は水平方向での搬送時間の短縮を目的としているため、以下では、ロボット１の高さ方向への動きについての説明は割愛する。

【0028】

次に、本実施形態のワーク搬送システムにおける制御方法を説明する。本実施形態では、あるステージ２０の待機位置と別のステージ２０の待機位置との間では、ＰＴＰ動作で直接移動できる。このとき、ロボット１のリンク機構やアームを折り畳む必要がないので、搬送時間を短縮できる。また本実施形態では、待機位置とステージ位置との間でのワークの搬送時間を大きく短縮することにより、全体としての搬送時間のさらに短縮している。図３は、本実施形態での制御方法を説明する図である。図３及びそれに引き続く図において、実線による矢印はＰＴＰ動作による移動を示し、破線による矢印は直線補間動作による移動を示している。本実施形態では、待機位置と動作切替点の間では、最速での移動を可能にするＰＴＰ動作でハンドを移動させ、動作切替点とステージ位置の間では直線補間動作によりハンドを移動させる。動作切替点は、ハンドが経由する位置であって、ハンドやワークがステージ２０の内壁などに干渉しないという条件の下で、直線補間動作での動作量すなわち距離ができるだけ短くなるように設定される。このような動作切替点は、特許文献２に示す方法での待機／退避位置よりはステージ位置に近い位置に設定されるから、本実施形態によれば、直線補間動作による移動距離が短くなり、全体としてハンドの移動時間すなわち搬送時間が短縮される。以下、従来の制御方法による動作と本実施形態による動作とを具体的に対比させながら説明する。

【0029】

図１に示すワーク搬送システムにおいて、ロボット１の上側のハンド７ａを用いて、右上のステージ２０に収納されているワーク２１を左下のステージ２０に搬送する場合を考える。図４は、従来の制御方法でのロボット１とワーク２１の動きを段階的に示している。（ａ）は、原点位置にあるロボット１を示している。ロボット１は、（ｂ）に示すように、原点位置からＰＴＰ動作により右上のステージ２０の待機／退避位置に移動する。この待機／退避位置は、ステージ２０に対するアクセスの軸線上にある。続いて、（ｃ）に示すように、直線補間動作によりハンド７ａをステージ位置に移動させ、ワーク２１を取得する。ワーク２１の取得後、（ｄ）に示すようにハンド７ａは直線補間動作によって待機／退避位置まで引き戻され、そののちロボット１は、アーム旋回時にハンド７ａやワーク２１が作業領域４０の内壁に干渉しないように、（ｅ）に示すように、ハンド７ａをある程度畳んだ姿勢位置である、旋回前の中間位置にＰＴＰ動作で移動する。そしてロボット１は、ＰＴＰ動作で旋回しつつ、（ｆ）に示すように、ハンド７ａをある程度畳んだ姿勢位置である、旋回後の中間位置に移動する。（ｅ），（ｆ）に示す中間位置は、例えば、特許文献２に示す制御方法における指定経由点である。（ｆ）示す中間位置からロボット１は、ＰＴＰ動作によって、（ｇ）に示すように、左下のステージ２０の待機／退避位置に移動する。最後にロボット１のハンド７ａが、直線補間動作によって左下のステージ２０のステージ位置に移動して、そのステージ２０にワーク２１を収納する。

【0030】

図５は、図４に示したワーク２１の搬送を、本実施形態の制御方法で実施したときのロボット１とワーク２１の動きを示している。本実施形態の制御方法でも、ロボット１は、（ａ）に示す原点位置から、（ｂ）に示すように、右上のステージ２０に対する待機位置にＰＴＰ動作で移動する。ここでの待機位置は、ステージ２０の前面にあるわけでなく、また、ハンド７ａも図５に示した場合よりも折り畳まれた状態にある。そして、（ｃ）に示すように、ＰＴＰ動作によってハンド７ａは動作切替点に移動し、引き続いて（ｄ）に示すように直線補間動作によってステージ位置に移動してワーク２１を取得する。ワーク２１の取得後、（ｅ）に示すようにハンド７ａは直線補間動作によって動作切替点に引き戻り、続いてＰＴＰ動作によって（ｆ）に示す待機位置に戻る。次に、ロボット１は、ＰＴＰ動作によって、（ｇ）に示すように左下のステージ２０の待機位置に旋回する。左下のステージ２０の待機位置も、そのステージ２０の前面にはなく、ハンド７ａも折り畳まれた状態にある。（ｇ）に示す待機位置から、ハンド７ａは、（ｈ）に示すようにＰＴＰ動作によって動作切替点に移動し、引き続いて（ｉ）に示すように直線補間動作によりステージ位置に移動してワーク２１をステージ２０に収納する。その後、ハンド７ａは、（ｊ）に示すように直線補間動作によって動作切替点に移動し、次の搬送のために、（ｋ）に示すようにＰＴＰ動作で待機位置に戻る。

【0031】

図６は、ワーク２１を載置して原点位置にあるロボット１がステージ２０にワーク２１を収納するときのハンド７ａとワーク２１との動きを、従来の方法による場合（破線の左側）と本実施形態の方法による場合（破線の右側）とを比べて示している。図ではワーク２１を大きな円で、ハンド７ａのアーム６に対する連結中心である回転軸Ｊ３を小円で示している。ハンド７ａ自体はその中心線を線分で示すことにより表現している。原点位置を示す（ａ）から（ｉ）まで順番に時間が経過している。いずれの制御方法においても原点位置からはハンド７ａはＰＴＰ動作で移動する。本実施形態の制御方法では（ｃ）において既に待機位置を通過し、（ｅ）では既にワーク２１の一部がステージ２０の中に進入している。（ｆ）の時点において、従来の制御方法ではようやく待機／退避位置に到達しているのに対し、本実施形態の方法では動作切替点に到達している。その後、どちらの制御方法においても直線補間動作によってハンド７ａがステージ位置に向かって移動するが、本実施形態の場合、（ｈ）においてステージ位置に到達しているのに対し、従来の制御方法では、（ｉ）の時点でハンド１がステージ位置に到達している。このように本実施形態の制御方法によれば、ステージ位置に早期に到達でき、搬送時間を短縮することができる。

【0032】

本実施形態のワーク搬送システムにおいて、ステージ２０ごとの待機位置、動作経由点及びステージ位置は、例えば、ティーチングペンダント１５を用いたティーチングによってロボットコントローラ１０に登録されてもよいし、作業領域４０の形状、作業領域40に対する各ステージ２０の位置関係、及びロボット１におけるリンク機構３やアーム６、ハンド７ａ，７ｂの寸法などから計算によって算出されてロボットコントローラ４０に登録されてもよい。

【0033】

以上説明した本実施形態のワーク搬送システムによれば、ハンドの一部あるいはワークの一部がステージ２０の内部に入り込んでいる位置に動作経由点を定め、待機位置と動作切替点の間ではＰＴＰ動作でロボットを移動させ、動作経由点とステージ位置の間では直線補間動作でロボットを移動させるので、従来の制御方法によりロボットを動作させる場合に比べて直線補間動作での移動距離が短くなって、ワークの搬送に要する時間を短縮することができる。また、あるステージの待機位置と別のステージの待機位置との間でＰＴＰ動作により直接移動させることができ、ロボット１においてリンク機構やアームを折り畳む必要がないので、それによっても搬送時間を短縮することができる。

【符号の説明】

【0034】

１…多関節型ロボット；２…基台；３…リンク機構；４…基台側リンク；５…アーム部側リンク；６…アーム；７ａ，７ｂ…ハンド；８…昇降筒；１０…ロボットコントローラ；１５…ティーチングペンダント；２０…ステージ：２１…ワーク；４０…作業領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】