JP2015178161A - 搬送ロボットおよび搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドの動作軌跡の精度を向上させること。
【解決手段】実施形態の一態様に係る搬送ロボットは、水平アームユニットと、脚部ユニットとを備える。水平アームユニットは、所定の伸縮方向に伸縮する水平アーム部および水平アーム部の先端に設けられるハンドを有する。脚部ユニットは、伸縮方向と垂直な鉛直面に沿って水平アームユニットを移動させる脚部リンク機構を有しており、水平アームユニットの伸縮動作中に脚部リンク機構を動作させることによってハンドの伸縮方向からのずれを補正する。
【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、搬送ロボットおよび搬送システムに関する。

従来、液晶用のガラス基板や半導体ウェハなどの薄板状ワークを搬送する搬送ロボットが知られている。

搬送ロボットとしては、たとえば、複数のアームが連結されたリンク機構を有する伸縮アームにより一定方向の直線上を進退するハンドを備え、被搬送物を収納棚から出し入れしつつ搬送するものがある（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１３−０００８３９号公報

しかしながら、上記した従来の搬送ロボットには、ハンドの動作軌跡の精度に更なる改善の余地がある。

たとえば、上記した搬送ロボットは、リンク機構によりハンドを移動させるため、移動中のハンドが理想の軌跡である直線からずれ、たとえば、Ｓ字状の軌跡をとる可能性がある。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、ハンドの動作軌跡の精度を向上させることができる搬送ロボットおよび搬送システムを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る搬送ロボットは、水平アームユニットと、脚部ユニットとを備える。前記水平アームユニットは、所定の伸縮方向に伸縮する水平アーム部および前記水平アーム部の先端に設けられるハンドを有する。前記脚部ユニットは、前記伸縮方向と垂直な鉛直面に沿って前記水平アームユニットを移動させる脚部リンク機構を有しており、前記水平アームユニットの伸縮動作中に前記脚部リンク機構を動作させることによって前記ハンドの前記伸縮方向からのずれを補正する。

実施形態の一態様によれば、ハンドの動作軌跡の精度を向上させることができる。

図１は、実施形態に係る搬送ロボットによるハンドの軌道の補正方法を示す模式図である。 図２は、搬送ロボットの概略構成を示す模式図である。 図３は、水平アーム部の動作を示す模式平面図である。 図４Ａは、搬送ロボットによるハンドの軌道の補正方法を説明するための説明図（その１）である。 図４Ｂは、搬送ロボットによるハンドの軌道の補正方法を説明するための説明図（その２）である。 図４Ｃは、搬送ロボットによるハンドの軌道の補正方法を説明するための説明図（その３）である。 図５Ａは、アームの内部構成の例（その１）を示す模式平面図である。 図５Ｂは、アームの内部構成の例（その２）を示す模式平面図である。 図６は、搬送システムのブロック図である。 図７Ａは、横揺れ補正情報の一例を示す図である。 図７Ｂは、横揺れ補正情報の他の例を示す図である。 図８は、搬送システムが実行する処理手順を示すフローチャートである。 図９は、変形例に係る搬送ロボットの概略構成を示す模式平面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する搬送ロボットおよび搬送システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、実施形態に係る搬送ロボットによるハンドの軌道の補正方法について、図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係る搬送ロボットによるハンドの軌道の補正方法を示す模式図である。

図１に示すハンドの軌道の補正方法は、所定の方向（たとえば、図１に示すＸ軸方向）に伸縮する水平アーム部の先端に設けられたハンドの直進動作の軌跡のずれを、脚部ユニットの動作を利用して補正するものである。

図１に示すように、実施形態に係る搬送ロボットは、水平アームユニットと、脚部ユニットとを備える。水平アームユニットは、水平アーム部およびハンドを有する。水平アーム部は、互いに回転可能に連結された複数のアームを有するリンク機構であり、先端に設けられたハンドを伸縮方向（図１に示すＸ軸方向）に沿って進退させる。

脚部ユニットは、複数のリンク部材が脚部関節により互いに回転可能に連結された脚部リンク機構を有し、かかる脚部リンク機構で水平アームユニットを同図に示すＺ軸方向に昇降させる昇降機構である。

また、脚部ユニットは、たとえば、脚部リンク機構の各脚部関節の回転軸の方向をハンドの移動方向と平行にするなどして、水平アームユニットをＹ軸方向にも移動可能に設けられる。

ここで、ハンドは、水平アーム部のリンク機構におけるアーム間の駆動力の伝達遅れやアームの加工誤差などによって、理想の軌跡である直線からずれ、たとえばＳ字状の軌跡をとることがある。

図１には、このＳ字状の軌跡を「蛇行線」として示している。また、蛇行線からハンドの理想の軌跡までのＹ軸方向の距離を「ずれ」として示している。そして、脚部ユニットは、ハンドの移動中に水平アームユニットをＹ軸方向に沿って平行移動させ、ハンドの軌跡のずれを打ち消す動作を行う。

以下では、実施形態に係る搬送ロボットによるハンドの軌跡の補正方法をさらに具体的に説明する。図１に示すように、実施形態に係る搬送ロボットにおいて、ハンドがＸ軸の正方向へ向けて移動を開始する（図１のステップＳ１参照）。

つづいて、脚部ユニットは、ハンドの移動中に水平アームユニットをＹ軸方向に沿って平行移動させ、ハンドの理想の軌跡からのずれを打ち消す動作を行う（図１のステップＳ２参照）。

そして、ハンドは、理想の軌跡である直線上を移動しつつ目的位置に到達する（図１のステップＳ３参照）。なお、ここでは、ハンドがＸ軸の正方向に移動する場合（すなわち水平アーム部が伸びる場合）を例にとって説明したが、ハンドがＸ軸の負方向に移動する場合（すなわち水平アーム部が縮む場合）も同様に軌道を補正することができる。

このように、実施形態に係る搬送ロボットは、水平アームユニットを昇降させる昇降機構を用いて、ハンドの理想の軌跡からのずれを補正する。したがって、設備コストの増大を回避しつつハンドの直進動作の軌跡の精度を向上させることができる。

なお、図１では、脚部関節が複数のリンク部材を互いに回転可能に連結するいわゆる回転ジョイントである場合を例にとって説明した。しかしながら、これに限らず、脚部関節は、たとえば直動ジョイントや球面ジョイントなどの任意の形態のジョイントやこれらの組み合わせであってもよい。

次に、実施形態に係る搬送ロボットについて、図２を用いて説明する。図２は、搬送ロボットの概略構成を示す模式図である。なお、以下では、被搬送物としてガラス基板を搬送する基板搬送ロボットを例にとって説明を行う。また、基板搬送ロボットについては、単に「搬送ロボット」と記載する。エンドエフェクタであるロボットハンドについては、単に「ハンド」と記載する。ガラス基板については「ワーク」と記載する。

また、説明をわかりやすくする観点から、図２には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。したがって、ＸＹ平面方向に沿った方向は「水平方向」を指す。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。また、対象物に対してＺ軸の正方向を上側、負方向を下側として示す場合がある。また、以下では、Ｘ軸の正方向を「前方」と、Ｙ軸の正方向を「左方」とそれぞれ定める。

また、以下では、複数個で構成される構成要素に対しては、複数個のうちの一部のみに符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した一部とその他とは同様の構成であるものとする。

また、同じく複数個で構成される構成要素につき、符号に「−番号」の形式の付番を付して構成要素をそれぞれ識別する場合がある。かかる場合、これら構成要素を総称する際には、上記「−番号」の付番を用いずに符号のみ用いることとする。

なお、以下では、アームベース１５が第１昇降アーム１６ａに対して旋回軸ＲＴまわりに旋回することとしたが、昇降台部１６の各関節の回転軸の方向がハンド１４の移動方向と平行に設けられていれば、かかる旋回機構を設けなくてもよい。

図２に示すように、搬送ロボット１０は、水平アームユニット１１と、脚部ユニット１２とを備える。水平アームユニット１１は、Ｘ軸方向を「伸縮方向」として伸縮する水平アーム部１３を一対と、ハンド１４を一対と、アームベース１５とを備える。そして、水平アーム部１３は、第１アーム１３ａと、第２アーム１３ｂとを備える。

ハンド１４は、ワーク保持用のエンドエフェクタであり、水平アーム部１３の先端部に設けられる。水平アーム部１３およびハンド１４の詳細については、図３以降を用いて後述する。アームベース１５は、水平アーム部１３の基部であり、水平アーム部１３を水平回転可能に支持する。

脚部ユニット１２は、昇降台部１６と、走行台部１７とを備える。昇降台部１６は、第１昇降アーム１６ａと、第２昇降アーム１６ｂと、基台部１６ｃとを有する。

第１昇降アーム１６ａは、先端部において、鉛直方向に平行な旋回軸ＲＴまわりに旋回可能に、かつ、軸Ｕ１まわりに回転可能にアームベース１５を支持する。以下では、かかる旋回軸ＲＴまわりの旋回動作を、搬送ロボット１０の「アームベース旋回軸動作」と記載する場合がある。

第２昇降アーム１６ｂは、先端部において、第１昇降アーム１６ａの基端部を軸Ｕ２まわりに回転可能に支持する。

基台部１６ｃは、第２昇降アーム１６ｂの基端部を軸Ｌまわりに回転可能に支持しつつ、走行台部１７に鉛直方向に平行な旋回軸Ｓまわりに回転可能に支持される。以下では、かかる旋回軸Ｓまわりの旋回動作を、搬送ロボット１０の「基台部旋回軸動作」と記載する場合がある。

そして、昇降台部１６は、アームベース１５を軸Ｕ１まわりに、第１昇降アーム１６ａを軸Ｕ２まわりに、第２昇降アーム１６ｂを軸Ｌまわりにそれぞれ回転させて水平アームユニット１１を鉛直方向に平行な「昇降方向」に沿って昇降させる「昇降動作」を行う。

走行台部１７は、走行台車等として構成される走行機構であり、たとえば、図中のＸ軸に平行な走行軸ＳＬに沿って走行する。なお、走行軸ＳＬは、直線状に限定されるものではない。また、以下では、かかる走行軸ＳＬ沿いの走行動作を、搬送ロボット１０の「走行軸動作」と記載する場合がある。

また、搬送ロボット１０には、制御装置２０が搬送ロボット１０と相互通信可能に接続される。制御装置２０は、搬送ロボット１０に対し、前述のアームベース旋回軸動作や基台部旋回軸動作、昇降動作、走行軸動作および後述する水平アーム部１３の伸縮動作といった各種動作を行わせる動作制御を行う。そして、制御装置２０および搬送ロボット１０を少なくとも含んで、搬送システム１が構成される。なお、制御装置２０の詳細については図６を用いて後述する。

次に、図３を用いて搬送ロボット１０を上面視した場合を例示しながら、ハンド１４を含めた水平アーム部１３の伸縮動作について説明する。図３は、水平アーム部の動作を示す模式平面図である。

なお、説明をわかりやすくする観点から、以降の説明では、一対で双腕として設けられた水平アーム部１３のうち、右腕に相当する一方のみを図示して説明を行う。

図３に示すように、第１アーム１３ａは、基端部がアームベース１５に対して軸Ｐ１まわりに回転可能に連結される。第２アーム１３ｂは、基端部が第１アーム１３ａの先端部に対して軸Ｐ２まわりに回転可能に連結される。

ハンド１４は、基端部が第２アーム１３ｂの先端部に対して軸Ｐ３まわりに回転可能に連結される。第１アーム１３ａおよび第２アーム１３ｂは中空構造であり、内部に不図示の駆動源や伝達機構を備える。

かかる駆動源は、たとえば、軸Ｐ１〜Ｐ３の任意の軸を回転駆動可能に設けられる。伝達機構は、駆動源からの動力をベルトやギヤ、シャフトなどを介して軸Ｐ１〜Ｐ３の駆動源が設けられていない軸に伝達する。

なお、駆動源がアームベース１５に設けられて軸Ｐ１を回転駆動し、伝達機構がベルトプーリ機構でかかる駆動力を軸Ｐ１から軸Ｐ２および軸Ｐ３に順次伝達する場合の水平アーム部１３の構成例を、図５Ａおよび図５Ｂを用いて後述する。

ハンド１４は、フレーム１４ａと、複数本のフォーク１４ｂとを備えており、第２アーム１３ｂとは、フレーム１４ａが連結される。また、フレーム１４ａは、フォーク１４ｂを並列に支持する。

また、図３に示すように、フォーク１４ｂは、ワークＷ保持用の部材であり、たとえば、ワークＷを主面に載置することによって保持する。なお、ワークＷの保持方法は載置に限定されず、たとえば、ワークＷを上方から吸着することとしてもよい。

また、図３に示すように、搬送ロボット１０は、水平アーム部１３を伸ばす場合、ハンド１４の移動方向および向きを、所定の方向および向き（図中ではＸ軸の正方向）へ規制する。

具体的には、搬送ロボット１０は、水平アーム部１３を伸ばす場合、第１アーム１３ａを軸Ｐ１まわりに反時計回りに回転量θで回転させる（図３の矢印２０１参照）。また、このとき第２アーム１３ｂについては、第１アーム１３ａに対し、軸Ｐ２まわりに時計回りに２倍の回転量２θで回転させる（図３の矢印２０２参照）。

また、ハンド１４については、第２アーム１３ｂに対し、軸Ｐ３まわりに反時計回りに回転量θで回転させる（図３の矢印２０３参照）。このようにして、搬送ロボット１０は、フォーク１４ｂの向きを前方に規制しながらハンド１４をＸ軸に沿って直線的に移動させる。

ところで、本実施形態に係る水平アーム部１３では、各アーム間の駆動力の伝達遅れやアームの加工誤差などにより、図３に一例として示した「横揺れ」（図３の破線２０４参照）が生じやすい。

そこで、本実施形態では、昇降台部１６を用いて水平アームユニット１１をＹ軸方向に沿って平行移動させ（図３の矢印２０５および２０６参照）、ハンド１４の横揺れを打ち消すこととした。このようにすることで、ハンド１４は、理想の軌跡である直線（図３の矢印２０７参照）上を移動することが可能となる。

以下では、実施形態に係る搬送ロボット１０がハンド１４の軌道を補正する方法について図４Ａ〜図４Ｃを用いて詳細に説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、搬送ロボットによるハンドの軌道の補正方法を説明するための説明図（その１）〜（その３）である。

なお、図４Ａ〜図４Ｃは、図２に示した搬送ロボット１０をＸ軸の正方向からみた場合に対応する。また、以下では、ハンド１４が図３に示した動作を行う場合を例にとって説明する。したがって、図３に示した矢印（矢印２０５および２０６）には同一の符号を付す。

図４Ａには、Ｘ軸の正方向からみた、ハンド１４が移動を開始する前の搬送ロボット１０を示している。図４Ａに示すように、搬送ロボット１０は、ハンド１４および昇降台部１６の向きを調整する。

具体的には、前述のアームベース旋回軸動作（図４Ａの旋回軸ＲＴ参照）または基台部旋回軸動作（図４Ａの旋回軸Ｓ参照）を用いて、ハンド１４の先端をＸ軸の正方向へ向け、軸Ｕ１、軸Ｕ２および軸Ｌをハンド１４の移動方向（Ｘ軸）と平行にする。なお、図４Ａには、基台部１６ｃおよびアームベース１５間のＺ軸方向の距離を距離Ｈとして示している。

図４Ｂには、ハンド１４が移動を開始し、ハンド１４が理想の軌道から左側（Ｙ軸の正方向側）に逸脱した場合の搬送ロボット１０を点線で示している。この場合、昇降台部１６の各関節は、軸Ｕ１、軸Ｕ２および軸Ｌのそれぞれの軸まわりに同図に示す矢印の方向に回転する。

そして、昇降台部１６は、距離Ｈを保ちつつ水平アームユニット１１をＹ軸の負方向に平行移動させ（図４Ｂの矢印２０５参照）、ハンド１４の軌道を補正する。図４Ｂには、ハンド１４の移動開始前における旋回軸ＲＴをＲＴ０として、また、ハンド１４の軌道の補正後における旋回軸ＲＴをＲＴ１として示している。

図４Ｃには、ハンド１４が移動を開始し、ハンド１４が理想の軌道から右側（Ｙ軸の負方向側）に逸脱した場合の搬送ロボット１０を点線で示している。この場合、昇降台部１６の各関節は、軸Ｕ１、軸Ｕ２および軸Ｌのそれぞれの軸まわりに同図に示す矢印の方向に回転する。

そして、昇降台部１６は、距離Ｈを保ちつつ水平アームユニット１１をＹ軸の正方向に平行移動させ（図４Ｃの矢印２０６参照）、ハンド１４の軌道を補正する。図４Ｃには、ハンド１４の移動開始前における旋回軸ＲＴをＲＴ０として、また、ハンド１４の軌道の補正後における旋回軸ＲＴをＲＴ２として示している。

このように、実施形態に係る搬送ロボット１０では、昇降台部１６の各関節の回転軸の方向をハンド１４の移動方向と平行にしてハンド１４の軌道の補正を行うこととした。このため、水平アームユニット１１は、昇降台部１６の関節の回転にともなってハンド１４の移動方向と垂直な鉛直面内で移動する。したがって、ハンド１４の軌道の補正を容易に行うことができる。

ここで、本実施形態において、ワークＷ（図３参照）は、不図示の「ストッカ」に一定の間隔を有して多段に積み重ねられて保管され、搬送ロボット１０は、かかるストッカからワークＷを出し入れしつつ搬送する。そして、従来では、前述の走行軸動作を含む搬送ロボット１０の動作で、ハンド１４の軌道の補正が行われることがあった。

一方、実施形態に係る搬送ロボット１０では、脚部リンク機構（昇降台部１６）の動作でハンド１４の軌道の補正を行い、かかる補正動作に走行軸動作を含まない。このため、実施形態に係る搬送ロボット１０は、走行軸ＳＬ上の位置やハンド１４の向きに関わらずハンド１４の軌道を補正することが可能となる。

したがって、実施形態に係る搬送ロボット１０によれば、ハンド１４が到達可能な任意の位置に配設されたストッカに対して、ハンド１４の軌道を補正しつつワークＷ（図３参照）を出し入れすることができる。なお、かかるストッカは、従来の走行軸動作を含む補正動作ではハンド１４の軌道の補正が困難であった走行軸ＳＬの延在方向に設けられていてもよい。

ところで、実施形態に係る水平アーム部１３では、駆動源をアームベース１５に配設し、かかる駆動源からの動力をベルトプーリ機構によってハンド１４に伝達する。このようにすることで、水平アーム部１３を軽量化してハンド１４の動作を高速化することが可能となる。また、水平アームユニット１１を軽量化することもできる。以下では、水平アーム部１３の構成例について説明する。

図５Ａは、アームの内部構成の例（その１）を示す模式平面図である。なお、図５Ａでは、説明をわかりやすくする観点から、第１アーム１３ａおよび第２アーム１３ｂの長手方向がＹ軸に平行に位置する場合を例にとって説明する。

図５Ａに示すように、例（その１）に係る水平アーム部１３１は、アームベース１５の内部にモータＭを有する。モータＭは、出力軸に出力プーリＭａａを有する。また、図５Ａに示すように、第１アーム１３ａは、減速機Ｒ１を介してアームベース１５に取り付けられる。

減速機Ｒ１は、軸Ｐ１と同軸に設けられた入力軸Ｒ１ａと、ケーシングＲ１ｂと、入力軸Ｒ１ａと同軸に設けられた出力軸Ｒ１ｃとを有する。入力軸Ｒ１ａは、ケーシングＲ１ｂおよび出力軸Ｒ１ｃを貫通させて設けられ、両端部がアームベース１５および第１アーム１３ａのそれぞれの内部に位置する。

そして、入力軸Ｒ１ａの両端部には、入力軸Ｒ１ａとともに回転する原動プーリ１３ａａが設けられる。ケーシングＲ１ｂは、アームベース１５に取り付けられ、出力軸Ｒ１ｃには、第１アーム１３ａの基端部が取り付けられる。

出力プーリＭａａおよび原動プーリ１３ａａは、ベルトＴ０を介してアームベース１５内で互いに連結される。したがって、第１アーム１３ａは、出力プーリＭａａの回転に連動して、出力軸Ｒ１ｃとともに軸Ｐ１まわりに回転する。

第２アーム１３ｂは、減速機Ｒ２を介して第１アーム１３ａの先端部に取り付けられる。減速機Ｒ２は、軸Ｐ２と同軸に設けられた入力軸Ｒ２ａと、ケーシングＲ２ｂと、入力軸Ｒ２ａと同軸に設けられた出力軸Ｒ２ｃとを有する。

入力軸Ｒ２ａは、ケーシングＲ２ｂおよび出力軸Ｒ２ｃを貫通させて設けられ、両端部が第１アーム１３ａおよび第２アーム１３ｂのそれぞれの内部に位置する。そして、入力軸Ｒ２ａの両端部には、入力軸Ｒ２ａとともに回転する従動プーリ１３ｂａが設けられる。ケーシングＲ２ｂは、第１アーム１３ａの先端部に取り付けられ、出力軸Ｒ２ｃには、第２アーム１３ｂの基端部が取り付けられる。

原動プーリ１３ａａおよび従動プーリ１３ｂａは、ベルトＴ１を介して第１アーム１３ａ内で互いに連結される。したがって、第２アーム１３ｂは、原動プーリ１３ａａの回転に連動して、出力軸Ｒ２ｃとともに軸Ｐ２まわりに回転する。

ハンド１４は、減速機Ｒ３を介して第２アーム１３ｂの先端部に取り付けられる。減速機Ｒ３は、軸Ｐ３と同軸に設けられた入力軸Ｒ３ａと、ケーシングＲ３ｂと、入力軸Ｒ３ａと同軸に設けられた出力軸Ｒ３ｃとを有する。

入力軸Ｒ３ａは、第２アーム１３ｂの内部に入力軸Ｒ３ａとともに回転するプーリ１４ａａを有する。ケーシングＲ３ｂは、第２アーム１３ｂの先端部に取り付けられ、出力軸Ｒ３ｃには、ハンド１４が取り付けられる。

従動プーリ１３ｂａおよびプーリ１４ａａは、ベルトＴ２を介して第２アーム１３ｂ内で互いに連結される。したがって、ハンド１４は、従動プーリ１３ｂａの回転に連動して、出力軸Ｒ３ｃとともに軸Ｐ３まわりに回転する。

なお、第１アーム１３ａ、第２アーム１３ｂおよびハンド１４のそれぞれの回転速度比は、各プーリの径や各減速機の減速比によって適宜定められる。たとえば、原動プーリ１３ａａ、従動プーリ１３ｂａおよびプーリ１４ａａの径が等しい場合では、減速機Ｒ１および減速機Ｒ３の減速比を、減速機Ｒ２の減速比の２倍とすればよい。このようにすることで、第１アーム１３ａおよびハンド１４をそれぞれ第２アーム１３ｂの半分の回転速度で回転させることができる。

このように、例（その１）に係る水平アーム部１３１では、重量物である駆動源（モータＭ）をアームベース１５に配設し、入力軸Ｒ１ａ〜Ｒ３ａのそれぞれの軸間をギアやシャフトなどよりも軽量なベルトプーリ機構によって連結した。したがって、水平アーム部１３１を軽量化してハンド１４の動作を高速化することができる。

また、例（その１）に係る水平アーム部１３１によれば、水平アームユニット１１（図２参照）を軽量化することができる。このため、脚部ユニット１２（図２参照）は、水平アームユニット１１を高速で移動させることが可能となる。したがって、ハンド１４の軌跡の補正動作の精度を向上させることができる。

なお、ベルトＴ０〜Ｔ２および図５Ｂを用いて後述するベルトＴ３は、平ベルトやＶベルト、歯付きベルトなど任意の形状のベルトを使用することができる。また、これらが巻装されるプーリもかかるベルトの形状にあわせて適宜定められる。

ところで、図５Ａに示した例では、ハンド１４が減速機Ｒ３を介して第２アーム１３ｂに取り付けられることとしたが、減速機Ｒ３を設けずにハンド１４の取り付け部の構造を簡略化することが可能である。

以下では、ハンド１４の取り付け部の構造が簡略化された場合の水平アーム部１３２について図５Ｂを用いて説明する。図５Ｂは、アームの内部構成の例（その２）を示す模式平面図である。なお、本例は、図５Ａに示した水平アーム部１３１の変形例であり、図５Ａに示した水平アーム部１３１と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する記載を省略する。

図５Ｂに示すように、例（その２）に係る水平アーム部１３２では、減速機Ｒ２の入力軸Ｒ２ａは中空軸であり、かかる中空部位に固定軸１３ａｂが入力軸Ｒ２ａ（軸Ｐ２）と同軸に設けられる。

固定軸１３ａｂは、一方の端部が第１アーム１３ａに固定される。そして、他方の端部は、第２アーム１３ｂ内で固定プーリ１３ｂｃを固定軸１３ａｂ（軸Ｐ２）と同軸に支持する。

ハンド１４は、軸Ｐ３と同軸に設けられた回転軸１４ａｂに支持される。回転軸１４ａｂは、不図示の軸受けなどにより、第２アーム１３ｂに軸Ｐ３まわりに回転可能に取り付けられる。

また、回転軸１４ａｂは、第２アーム１３ｂ内の端部に固定プーリ１３ｂｃの２倍の径のプーリ１４ａｃを有する。そして、固定プーリ１３ｂｃおよびプーリ１４ａｃは、ベルトＴ３を介して第２アーム１３ｂ内で互いに連結される。

したがって、ハンド１４は、第２アーム１３ｂの軸Ｐ２まわりの回転に連動して、第２アーム１３ｂの半分の回転速度で軸Ｐ３まわりに回転する。以下では、かかる固定プーリ１３ｂｃによる動力伝達機構を、水平アーム部１３２の「固定軸構造」と記載する場合がある。

このように、例（その２）に係る水平アーム部１３２によれば、ハンド１４を減速機を介さずに第２アーム１３ｂに取り付けることが可能となる。したがって、水平アーム部１３２をさらに軽量化することができる。また、水平アームユニット１１（図２参照）のＺ軸方向におけるコンパクト化を図ることもできる。

なお、図５Ｂでは、前述の固定軸構造が、軸Ｐ２に設けられた場合を例示したが、これに限らず、固定軸構造は軸Ｐ１または軸Ｐ２の任意の軸に設けられることとしてもよい。この場合、モータＭからの動力の伝達にかかるプーリの径の比は適宜定められる。

ところで、本実施形態では、上述した搬送ロボット１０における水平アームユニット１１および脚部ユニット１２の駆動制御を、搬送ロボット１０から独立した制御装置２０によって行う。以下では、図６を用いて制御装置２０を含む搬送システム１の構成例について説明する。

なお、図２では、１筐体の制御装置２０を示したが、制御装置２０は、たとえば、水平アームユニット１１や脚部ユニット１２などの制御対象となる各種装置のそれぞれに対応付けられた複数個の筐体で構成されてもよく、搬送ロボット１０の内部に配設されてもよい。

図６は、搬送システムのブロック図である。なお、図６では制御装置２０の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

図６に示すように、制御装置２０は、制御部２１と、記憶部２２とを備える。また、制御部２１は、水平アームユニット駆動制御部２１ａと、脚部ユニット駆動制御部２１ｂと、調整部２１ｃとを備える。記憶部２２は、横揺れ補正情報２２ａを記憶する。

制御部２１は、制御装置２０の全体制御を行う。水平アームユニット駆動制御部２１ａは、水平アーム部１３の駆動制御を行う。脚部ユニット駆動制御部２１ｂは、昇降台部１６の駆動制御を行う。

調整部２１ｃは、脚部ユニット１２が水平アームユニット１１の伸縮動作と同調して動作するように水平アームユニット駆動制御部２１ａおよび脚部ユニット駆動制御部２１ｂの駆動制御を調整する。

また、調整部２１ｃは、横揺れ補正情報２２ａにあらかじめ設定された補正値に基づいて、脚部ユニット駆動制御部２１ｂによる昇降台部１６の駆動制御を調整する。記憶部２２は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスであり、横揺れ補正情報２２ａを記憶する。

ここで、横揺れ補正情報２２ａについて図７Ａを用いて説明する。図７Ａは、横揺れ補正情報の一例を示す図である。なお、図７Ａでは、横軸にハンド１４（図３参照）の横揺れ量を、縦軸にハンド１４の移動量を、それぞれ示している。

なお、かかるハンド１４の移動量では、ハンド１４が移動を開始する位置を「０」として、ハンド１４が目的の位置に到達した位置を「１」として示している。したがって、図３に示したハンド１４の回転量は、位置「０」がハンド１４の移動の開始前の回転量「０」に、また、位置「１」がハンド１４の回転量がθである回転量「θ」に対応する。なお、図中に示す破線２０４および矢印２０５〜２０７は、図３で示したものに対応する。

横揺れ補正情報２２ａ（図６参照）は、ハンド１４の移動量または回転量に対応する横揺れ量ごとの補正値の情報である。かかる補正値は、たとえば、搬送ロボット１０（図２参照）の製造工程における評価試験などで抽出された情報に基づいてあらかじめ設定される。以下では、横揺れ補正情報２２ａがハンド１４の移動量に対応する場合を例にとって説明する。

図７Ａには、ハンド１４（図３参照）の移動量が４分の１のときにハンド１４がマイナス方向に大きく振られる例を示している。この場合、横揺れ補正情報２２ａには、かかるタイミングで水平アームユニット１１（図２参照）の位置をプラス補正する補正値が設定される。

そして、実際のハンド１４（図３参照）の移動量が４分の１のときに、かかる補正値によって水平アームユニット１１（図２参照）の位置を調整するように、昇降台部１６（図２参照）が駆動制御される。

また、図７Ａには、ハンド１４（図３参照）の移動量が４分の３のときにハンド１４がプラス方向に大きく振られる例を示している。この場合、横揺れ補正情報２２ａ（図６参照）には、かかるタイミングで水平アームユニット１１（図２参照）の位置をマイナス補正する補正値が設定される。

そして、実際のハンド１４（図３参照）の移動量が４分の３のときに、かかる補正値によって水平アームユニット１１（図２参照）の位置を調整するように、昇降台部１６（図２参照）が駆動制御される。

なお、図７Ａに示した例はあくまで一例であり、横揺れ補正情報２２ａ（図６参照）は、たとえば、搬送ロボット１０（図２参照）の実運用における実際の横揺れ量に基づく学習情報であってもよい。この場合、たとえば、ハンド１４（図３参照）の先端部などに横揺れ量を計測するセンサを設け、ハンド１４の移動量や回転量に応じた横揺れ量の検出値に基づいて補正値を随時更新すればよい。

ところで、本実施形態に係る水平アーム部１３（図３参照）では、ハンド１４（図３参照）の加速または減速を緩やかに行うことで、ハンド１４の横揺れ量を減少させることができる。以下では、この点について図７Ｂを用いて説明する。図７Ｂは、横揺れ補正情報の他の例を示す図である。

なお、図７Ｂでは、横軸にハンド１４（図３参照）の移動量を、縦軸にハンド１４の移動速度および横揺れ量を示している。また、図中に示す破線２０４および矢印２０５〜２０７は、図３で示したものに対応する。

図７Ｂに示すように、本実施形態に係る水平アーム部１３（図３参照）では、ハンド１４（図３参照）は一定の加速度で速度Ｖ１まで加速した後、定速で移動し、一定の減速度で減速して停止する（図７Ｂの破線２０９参照）。この場合、ハンド１４の横揺れ量は破線２０４となる。

一方、ハンド１４（図３参照）の加速度または減速度を緩めることとすれば（図７Ｂの矢印２１０参照）、ハンド１４の横揺れ量は実線２０８に減少する。このため、ハンド１４の軌跡の補正量も減少する。したがって、ハンド１４の軌跡の補正を容易化することができる。

なお、ハンド１４（図３参照）の移動にともなう横揺れは、ハンド１４が所定の移動量（回転量）以上の位置へ移動する場合、または、ハンド１４が所定の移動量（回転量）以上の位置から移動する場合に顕著である。

したがって、水平アームユニット駆動制御部２１ａ（図６参照）は、ハンド１４の移動量または回転量に基づいて、ハンド１４（図３参照）の加速度または減速度を適宜定めることとしてもよい。

具体的には、たとえば、ハンド１４（図３参照）の移動量や回転量が所定の閾値以上の場合、ハンド１４の加速度または減速度を、ハンド１４の移動量や回転量がかかる所定の閾値未満の場合に比べて減少させることとすればよい。また、ハンド１４の加速度または減速度は、いずれか一方のみを変化させることとしてもよい。

次に、実施形態に係る搬送システム１が実行する処理手順について図８を用いて説明する。図８は、搬送システムが実行する処理手順を示すフローチャートである。図８に示すように、搬送ロボット１０が、前述のアームベース旋回軸動作または基台部旋回軸動作を用いて、ハンド１４の向きを調整する（ステップＳ１０１）。

つづいて、搬送ロボット１０が、前述のアームベース旋回軸動作または基台部旋回軸動作を用いて、昇降台部１６の各関節の回転軸をハンド１４の移動方向と平行にする（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０１およびＳ１０２の順番は逆であったり、同時であったりしてもよい。

また、搬送ロボット１０において、昇降台部１６の各関節の回転軸の方向がハンド１４の移動方向に対してあらかじめ平行に設けられ、旋回軸ＲＴまわりの旋回機構を有さない場合では、ステップＳ１０２は省略することができる。

次に、調整部２１ｃが横揺れ補正情報２２ａを取得する（ステップＳ１０３）。横揺れ補正情報２２ａには、ハンド１４の横揺れ量だけでなく、ハンド１４の移動量や回転量に応じたハンド１４の加速度や減速度の情報も含まれることとしてよい。

つづいて、水平アーム部１３がハンド１４の移動を開始すると（ステップＳ１０４）、昇降台部１６は、水平アームユニット１１を移動させてハンド１４の軌道を補正する（ステップＳ１０５）。そして、ハンド１４が目的の位置に到達して移動を完了すると（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

次に、搬送ロボット１０の変形例について図９を用いて説明する。図９は、変形例に係る搬送ロボットの概略構成を示す模式平面図である。なお、本変形例は、図２に示した搬送ロボット１０の変形例であって、図２に示した搬送ロボット１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する記載を省略する。

図９に示すように、変形例に係る搬送ロボット１０ａでは、脚部ユニット１２ａは、各関節の回転軸の方向がハンド１４の移動方向と平行に設けられた一対の昇降台部１６（昇降台部１６−１および１６−２）を備える。

搬送ロボット１０ａによれば、１つの昇降台部１６あたりの水平アームユニット１１の重量による負荷が軽減される。また、一対の昇降台部１６が、アームベース１５を介して閉じられたリンク機構を形成する。

このため、１つの昇降台部１６のみで水平アームユニット１１を保持する場合に比べて、水平アームユニット１１のモーメントによる負荷も軽減される。したがって、水平アームユニット１１を高精度な軌跡で移動させることが可能となる。

また、昇降台部１６の動力源は、たとえば軸Ｕ１−２、軸Ｕ２−１および軸Ｌ−１を有する関節に設けられれば足り、すべての関節に配設される必要がなくなる。このため、昇降台部１６の可動部の軽量化を図ることができ、昇降台部１６を高速に動作させることが可能となる。したがって、水平アームユニット１１を高速で移動させることができる。

このように、変形例にかかる搬送ロボット１０ａによれば、水平アームユニット１１を精度よく高速に移動させることが可能となる。したがって、ハンド１４の軌跡の補正動作の精度を向上させることができる。

なお、昇降台部１６−１および１６−２は、関節の回転軸の方向がハンド１４の移動方向と平行でありさえすればよく、それぞれが有する関節の数が異なっていたり、各アームの長さや径が異なっていたりしてもよい。

上述してきたように、実施形態の一態様に係る搬送ロボットは、水平アームユニットと、脚部ユニットとを備える。水平アームユニットは、所定の伸縮方向に伸縮する水平アーム部および水平アーム部の先端に設けられるハンドを有する。脚部ユニットは、伸縮方向と垂直な鉛直面に沿って水平アームユニットを移動させる脚部リンク機構を有しており、水平アームユニットの伸縮動作中に脚部リンク機構を動作させることによってハンドの伸縮方向からのずれを補正する。

このように、実施形態に係る搬送ロボットは、水平アームユニットを昇降させる脚部リンク機構を用いて、ハンドの理想の軌道からのずれを補正する。したがって、実施形態に係る搬送ロボットによれば、設備コストの増大を回避しつつハンドの直進動作の軌跡の精度を向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、搬送ロボットが、走行機構で移動可能に設けられた場合を例にとって説明を行ったが、搬送ロボットは走行機構を設けずに固定されて設置されることとしてもよい。また、いずれの場合においても、搬送ロボットの設置面は、水平面に限らず、たとえば側壁などの任意の向きを有する面に設けられることとしてもよい。

また、上述した実施形態では、昇降台部が水平面内でハンドの軌道の補正を行う場合を例にとって説明を行ったが、これに限らず、昇降台部は、鉛直方向のハンドの軌道の補正を合わせて行うこととしてもよい。

また、上述した実施形態では、双腕ロボットを例にとって説明したが、ロボットの腕の数を限定するものではなく、単腕ロボット、または、双腕より多い多腕ロボットに適用することができる。

また、上述した実施形態では、水平アーム部が、２つのアームが連結されることによって構成される場合を例にとって説明を行ったが、連結されるアームの個数を限定するものではない。

また、上述した実施形態では、昇降台部の有する１つの脚部リンク機構につき２つのリンク部材が連結される場合を例にとって説明を行ったが、連結されるリンク部材の個数を限定するものではない。

また、上述した実施形態では、搬送ロボットが、走行台車に設置されて走行軸動作を行うこととしたが、決められた軌道に沿って移動可能であれば、走行機構の種別を問うものではない。

また、上述した実施形態では、被搬送物であるワークがガラス基板である場合を例にとって説明したが、ワークの種別を問うものではない。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 搬送システム
１０、１０ａ 搬送ロボット
１１ 水平アームユニット
１２、１２ａ 脚部ユニット
１３、１３１、１３２ 水平アーム部
１３ａ 第１アーム
１３ｂ 第２アーム
１３ａａ 原動プーリ
１３ａｂ 固定軸
１３ｂａ 従動プーリ
１３ｂｃ 固定プーリ
Ｍａａ 出力プーリ
１４ ハンド
１４ａ フレーム
１４ｂ フォーク
１４ａａ、１４ａｃ プーリ
１４ａｂ 回転軸
１５ アームベース
１６ 昇降台部
１６ａ 第１昇降アーム
１６ｂ 第２昇降アーム
１６ｃ 基台部
１７ 走行台部
２０ 制御装置
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 減速機
Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ 入力軸
Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂ、Ｒ３ｂ ケーシング
Ｒ１ｃ、Ｒ２ｃ、Ｒ３ｃ 出力軸
Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ ベルト
２０１、２０２、２０３、２０５、２０６、２０７、２１０ 矢印
２０４、２０９ 破線
２０８ 実線

Claims (7)

1. 所定の伸縮方向に伸縮する水平アーム部および前記水平アーム部の先端に設けられるハンドを有する水平アームユニットと、
   前記伸縮方向と垂直な鉛直面に沿って前記水平アームユニットを移動させる脚部リンク機構を有しており、前記水平アームユニットの伸縮動作中に前記脚部リンク機構を動作させることによって前記ハンドの前記伸縮方向からのずれを補正する脚部ユニットと
   を備えることを特徴とする搬送ロボット。
2. 前記脚部リンク機構は、
   複数のリンク部材を回転可能に連結する１または複数の関節を有しており、
   すべての前記関節の回転軸の向きは、
   前記伸縮方向と平行であること
   を特徴とする請求項１に記載の搬送ロボット。
3. 前記脚部ユニットは、
   一対の前記脚部リンク機構を備えること
   を特徴とする請求項１または２に記載の搬送ロボット。
4. 前記水平アームユニットは、
   アームベース部と、
   前記アームベース部に設けられる駆動源と、
   前記水平アーム部および前記ハンドの各回転軸とともに回転する回転プーリおよび前記回転プーリ間に巻装されるベルトで前記駆動源からの駆動力を前記ハンドまで順次伝達する伝達部と
   を備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載の搬送ロボット。
5. 前記水平アームユニットは、
   アームベース部と、
   前記アームベース部に設けられる駆動源と、
   前記水平アーム部の各回転軸とともに回転する回転プーリ、先端から２番目のアームと前記ハンドとにそれぞれ固定された固定プーリ、および、前記回転プーリ間と前記固定プーリ間とにそれぞれ巻装されるベルトで前記駆動源からの駆動力を前記ハンドまで順次伝達する伝達部と
   を備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載の搬送ロボット。
6. 前記駆動源は、
   前記水平アーム部が所定の閾値以上に伸びた状態では、前記所定の閾値未満の状態よりも加減速を緩やかに行うこと
   を特徴とする請求項４または５に記載の搬送ロボット。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の搬送ロボットと、
   前記搬送ロボットを駆動制御する制御装置と
   を備えることを特徴とする搬送システム。

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