JP5094435B2 - Automatic teaching system - Google Patents
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Description
この発明は、搬送ロボットに対して搬送対象ポイントまでのハンドの移動経路を自動的に教示するように構成された自動教示システムに関する。 The present invention relates to an automatic teaching system configured to automatically teach a transfer route of a hand to a transfer target point to a transfer robot.
従来、ロボットにハンドの移動経路を教示する際、オペレータが実際にロボットに対する教示をすることが多かった。このため、オペレータが目視しにくい箇所において教示を行うことが困難になることがあった。また、ロボットにハンドの移動経路を教示する作業はオペレータに大きな負担をかけることがあった。 Conventionally, when teaching the movement path of a hand to a robot, an operator actually teaches the robot. For this reason, it may be difficult to teach in a place where it is difficult for the operator to visually check. In addition, the task of teaching the robot the hand movement route may place a heavy burden on the operator.
そこで、ロボットにハンドの移動経路を自動的に教示する自動教示システムの開発が進められていた。例えば、従来の自動教示システムの中には、ターゲット検出手段を有し、かつワークと同形かつ同寸法の教示用治具をハンドによってクランプさせるように構成された自動教示システムが存在する(例えば、特許文献1参照。)。
上述の特許文献1に係る自動教示システムでは、教示用治具と異なる形状または異なる寸法のワークを搬送する場合に、ロボットにハンドの移動経路を自動的に教示できなくなる虞がある。このため、複数種類のワークを搬送するロボットにおいては多数の教示用治具を用意する必要がある。また、ロボットの取り付け位置誤差やハンドの角度ズレによってハンドをカセットに適正に案内できない場合には、この自動システムを適正に用いることができなくなる虞があった。 In the automatic teaching system according to Patent Document 1 described above, when a workpiece having a shape or a dimension different from that of the teaching jig is conveyed, there is a possibility that the robot cannot automatically teach the movement path of the hand. For this reason, it is necessary to prepare a large number of teaching jigs in a robot that conveys a plurality of types of workpieces. Further, if the hand cannot be properly guided to the cassette due to an error in the attachment position of the robot or an angle deviation of the hand, this automatic system may not be used properly.
この発明の目的は、簡易な構成により、搬送ロボットに対して搬送対象ポイントまでのハンドの移動経路を自動的に教示することが可能な自動教示システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide an automatic teaching system capable of automatically teaching a moving path of a hand to a transfer target point for a transfer robot with a simple configuration.
本発明に係る自動教示システムは、搬送ロボットに対して搬送対象ポイントまでのハンドの移動経路を自動的に教示するように構成される。この自動教示システムは、第1〜第3のセンサ、記録手段、および算出手段を備える。 The automatic teaching system according to the present invention is configured to automatically teach the moving path of the hand to the transfer target point to the transfer robot. The automatic teaching system includes first to third sensors, a recording unit, and a calculation unit.
第1のセンサは、搬送対象ポイントに対する相対位置が予め定められるように配置され、ロボット座標系の水平面内における互いに直交する2方向についてハンドの一端部を検出可能に構成される。第2のセンサは、第1のセンサに対して2方向のうちの少なくとも1つの方向について定められた位置関係になるように予め配置され、2方向についてハンドの水平方向の他端部を検出可能に構成される。第3のセンサは、第1のセンサに対して2方向に直交する垂直方向について定められた位置関係になるように予め配置され、ハンドの垂直方向の端部を検出可能に構成される。第1〜第3のセンサの代表例として、光学センサが挙げられる。第1〜3のセンサの設置例として、処理装置の前面に取り付ける方法が挙げられるが、他の手法を用いることも可能である。また、ウェハステージやFOUPの近傍にこの自動教示システムを設置することも可能である。 The first sensor is arranged so that a relative position with respect to the transfer target point is determined in advance, and is configured to be able to detect one end of the hand in two directions orthogonal to each other in the horizontal plane of the robot coordinate system . The second sensor is pre-arranged so that the positional relationship defined for at least one direction of the two directions against the first sensor, detects the horizontal of the other end of the hand in two directions Configured to be possible. The third sensor is arranged in advance so as to have a positional relationship defined in the vertical direction orthogonal to the two directions with respect to the first sensor, and is configured to be able to detect the end portion of the hand in the vertical direction. Representative examples of the first to third sensors include an optical sensor. As an example of installation of the first to third sensors, there is a method of attaching to the front surface of the processing apparatus, but other methods can also be used. It is also possible to install this automatic teaching system near the wafer stage or FOUP.
記録手段は、第1〜第3のセンサによって前記ハンドの端部が検出された時における前記2方向のうちの少なくとも1つの方向の座標値、及び垂直方向の座標値を記録する。算出手段は、記録された座標値に基づいて、ロボット座標系における前記搬送対象ポイントの座標値を算出し、ハンドの角度ズレを算出する。 Recording means, at least one direction of the coordinate values of said two directions observed when the end of the hand is detected by the first to third sensors, and records the vertical coordinate values. The calculation means calculates the coordinate value of the transfer target point in the robot coordinate system based on the recorded coordinate value, and calculates the angle deviation of the hand .
この構成においては、搬送対象ポイントに対して正確に位置決めされたセンサ群の検出結果によって、ハンドから搬送対象ポイントまでの経路が算出される。このため、教示用治具をハンドに搭載させたり、カメラ等の効果な撮像装置を導入したりすることなく、ハンドの移動経路の自動的教示が可能になる。 In this configuration, the route from the hand to the conveyance target point is calculated based on the detection result of the sensor group accurately positioned with respect to the conveyance target point. Therefore, it is possible to automatically teach the movement path of the hand without mounting a teaching jig on the hand or introducing an effective imaging device such as a camera.
この発明によれば、簡易な構成により、搬送ロボットに対して搬送対象ポイントまでのハンドの移動経路を自動的に教示することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to automatically teach the transfer route of the hand to the transfer target point to the transfer robot with a simple configuration.
図1は、本発明の実施形態に係るウェハ搬送ロボット10の概略を示す図である。ウェハ搬送ロボット10は、クリーンルーム内に配置されたクリーンロボットである。ウェハ搬送ロボット10は、本体15、シリンダ部17、第1のアーム12、第2のアーム14、第3のアーム16、およびハンド支持部18を備える。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a
本体15は、シリンダ部17を支持する。シリンダ部17は、第1のアーム12を回転自在かつ上下移動自在に支持する。第1のアーム12は、第2のアーム14を回転自在に支持する。第2のアーム14は、第3のアーム16を回転自在に支持する。第3のアーム16は、ハンド支持部18を往復移動自在に支持する。この実施形態では、ハンド支持部18が第3のアーム16に対して直線移動するように構成されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、ハンド支持部18が第3のアーム16に対して回転するように構成するようにしても良い。ハンド支持部18は、後述するウェハ搬送用ハンド20を支持するように構成される。
The
図2は、ウェハ搬送ロボット10の概略を示すブロック図である。同図に示すように、ウェハ搬送ロボット10は、ROM56、RAM52、第1のモータ58、第2のモータ60、第3のモータ62、吸引装置54、駆動部25、およびCPU50を備える。ROM56は、CPU50の動作に必要な複数のプログラムを記憶する。RAM52は、データを一時的に記憶するために用いられる。第1のモータ58は、第1のアーム12に対して駆動力を供給するように構成される。第2のモータ60は、第2のアーム14に対して駆動力を供給するように構成される。第3のモータ62は、第3のアーム16に対して駆動力を供給するように構成される。吸引装置54は、ウェハ搬送ロボット10の各部で発生した粉塵をクリーンルームの外部に排出するように構成される。駆動部25は、シリンダ部17の内部に配置された駆動機構を駆動するように構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the
CPU50は、ROM56に格納されたプログラムに基づいてウェハ搬送ロボット10の各部を制御する。例えば、CPU50は、ウェハ搬送用ハンド20を処理装置、ウェハステージ、およびFOUPにアクセスさせたり、ウェハ搬送用ハンド20にウェハを挟みこませたりといった制御を実行する。
The
ウェハ搬送ロボット10は、さらに通信部55を備える。通信部55は、ウェハ搬送用ハンド20の位置情報をウェハ搬送ロボット10に教示するための教示装置70に接続される。通信部55と教示装置70とは、直接的に接続されても良いし、他のコンピュータを介して接続されても良い。通信部55と教示装置70との間は無線通信であることが好ましいが、有線通信とすることも可能である。
The
教示装置70は、第1の光学センサ72、第2の光学センサ74、および第3の光学センサ76を備える。第1の光学センサ72は、図示しない発光部および受光部を備える。発光部から受光部に到る光の軸は、搬送対象位置に対する相対位置が予め精度良く調整されている。第2の光学センサ74および第3の光学センサ76の構成は、第1の光学センサと同様であるので、ここではその説明を省略する。
The
図3〜図8を用いて、第1の光学センサ72、第2の光学センサ74、および第3の光学センサ76によるウェハ搬送用ハンド20の位置および角度ズレの検出、および搬送対象ポイント80の位置算出を説明する。
3 to 8, the position and angle deviation of the
第1の光学センサ72、第2の光学センサ74、および第3の光学センサ76は予め定められた位置関係になるように配置される。この実施形態では、第1の光学センサ72、第2の光学センサ74、および第3の光学センサ76は処理装置の前面に取り付けられているが、第1の光学センサ72、第2の光学センサ74、および第3の光学センサ76の位置決め手法はこれに限定されるものではない。
The 1st
図3に示すように、第1の光学センサ72および第2の光学センサ74は、互いに対向するように配置される。第1の光学センサ72の光軸および第2の光学センサ74の光軸の間隔Dは、精度良く調整される。この実施形態では、間隔Dは180mmに設定されているが、この値には限定されない。第3のセンサ76は、第1の光学センサ72および第2の光学センサ74よりも所定距離だけ下方に配置される。
As shown in FIG. 3, the first
ウェハ搬送用ハンド20の位置および角度ズレの検出する際には、ウェハ搬送用ハンド20は、第1の光学センサ72、第2の光学センサ74、および第3の光学センサ76に囲まれる所定の検出エリアに案内される。
When detecting the position and angle deviation of the
まず、図4に示すように、ウェハ搬送ロボット10はウェハ搬送用ハンド20を水平方向に低速移動させ、ウェハ搬送用ハンド20の左側フォーク22の左端の位置を検出する。ウェハ搬送ロボット10のCPU50は、左側フォーク22の左端が第1の光学センサ72によって検出された座標位置X1をRAM52に記録する。
First, as shown in FIG. 4, the
続いて、ウェハ搬送ロボット10は、図5に示すように、ウェハ搬送用ハンド20を微小量(例:2mm)左にシフトさせ、第1の光学センサ72によって左側フォーク22の先端の位置を検出する。このときのウェハ搬送用ハンド20の移動量は、パルスモータに供給したパルス数によって検出する。ウェハ搬送ロボット10のCPU50は、左側フォーク22の先端が第1の光学センサ72によって検出された座標位置Y1をRAM52に記録する。
Subsequently, as shown in FIG. 5, the
続いて、ウェハ搬送ロボット10は、図6に示すように、ウェハ搬送用ハンド20を下降させ、第3の光学センサ76によってウェハ搬送用ハンド20の高さ位置Zを検出する。ウェハ搬送ロボット10のCPU50は、ウェハ搬送用ハンド20の高さ位置ZをRAM52に記録する。この実施形態では、左側フォーク22および右側フォーク24の水平状態が保たれているという前提で左側フォーク22の高さ位置を検出している。ただし、左側フォーク22および右側フォーク24の両方の高さ位置を検出するようにしても良い。ウェハ搬送用ハンド20の高さ位置Zを検出した後には、ウェハ搬送ロボット10は、ウェハ搬送用ハンド20を元の高さに復帰させる。
Subsequently, as shown in FIG. 6, the
ウェハ搬送ロボット10は、図7に示すように、ウェハ搬送用ハンド20を右側に低速移動させ、ウェハ搬送用ハンド20の右側フォーク24の右端の位置を検出する。ウェハ搬送ロボット10のCPU50は、右側フォーク24の右端が第2の光学センサ74によって検出された座標位置X2をRAM52に記録する。
As shown in FIG. 7, the
続いて、ウェハ搬送ロボット10は、図8に示すように、ウェハ搬送用ハンド20を微小量(例:2mm)右にシフトさせ、右側フォーク24の先端の位置を第2の光学センサ74によって検出する。このときのウェハ搬送用ハンド20の移動量は、パルスモータに供給したパルス数によって検出する。ウェハ搬送ロボット10のCPU50は、右側フォーク24の先端が第1の光学センサ72によって検出された座標位置Y2をRAM52に記録する。
Subsequently, as shown in FIG. 8, the
以上の検出により、ウェハ搬送ロボット10のCPU50は、左側フォーク22および右側フォーク24のロボット座標系における座標値(x1,y1,z)、(x2,y2,z)が得られる。
By the above detection, the
ウェハ搬送ロボット10のCPU50は、取得したロボット座標系における座標値(x1,y1,z)、(x2,y2,z)を基に、下記式によりウェハ搬送用ハンド20と搬送対象ポイントとのθ角度ズレを算出する。
Based on the coordinate values (x1, y1, z) and (x2, y2, z) in the acquired robot coordinate system, the
ウェハ搬送ロボット10のCPU50は、算出されたθ値および、取得したロボット座標系における座標値(x1,y1,z)、(x2,y2,z)を基に、搬送対象ポイントの正確な位置を算出し、算出された搬送対象ポイントまでウェハ搬送用ハンド20を移動させる。
The
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above description of the embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
10−ウェハ搬送ロボット
20−ウェハ搬送用ハンド
70−教示装置
72−第1の光学センサ
74−第2の光学センサ
76−第3の光学センサ
80−搬送対象ポイント
10-Wafer Transfer Robot 20-Wafer Transfer Hand 70-Teaching Device 72-First Optical Sensor 74-Second Optical Sensor 76-Third Optical Sensor 80-Point to Transfer
Claims (2)
前記搬送対象ポイントに対する相対位置が予め定められるように配置され、ロボット座標系の水平面内における互いに直交する2方向について前記ハンドの一端部を検出可能な第1のセンサと、
前記第1のセンサに対して前記2方向のうちの少なくとも1つの方向について定められた位置関係になるように予め配置され、前記2方向について前記ハンドの水平方向の他端部を検出可能な第2のセンサと、
前記第1のセンサに対して前記2方向に直交する垂直方向について定められた位置関係になるように予め配置され、前記ハンドの垂直方向の端部を検出可能な第3のセンサと、
前記第1〜第3のセンサによって前記ハンドの端部が検出された時における前記2方向のうちの少なくとも1つの方向の座標値、及び垂直方向の座標値を記録する記録手段と、
記録された座標値に基づいて、ロボット座標系における前記搬送対象ポイントの座標値を算出する算出手段であって前記ハンドの角度ズレを算出する算出手段と、
を備えた自動教示システム。 An automatic teaching system configured to automatically teach a movement path of a hand to a transfer target point with respect to a transfer robot,
A first sensor that is arranged such that a relative position with respect to the transfer target point is determined in advance, and that can detect one end of the hand in two directions orthogonal to each other in a horizontal plane of the robot coordinate system ;
The first is the sensor pair to prearranged so that the positional relationship defined for at least one direction of said two directions, for the two directions which can detect the horizontal of the other end of the hand A second sensor ;
A third sensor arranged in advance so as to be in a positional relationship defined in a vertical direction orthogonal to the two directions with respect to the first sensor, and capable of detecting an end of the hand in the vertical direction;
The first to at least one direction of the coordinate values of said two directions observed when the end of the hand is detected by the third sensor, and a recording means for recording the vertical coordinate values,
Calculation means for calculating the coordinate value of the transfer target point in a robot coordinate system based on the recorded coordinate value, and calculating the angle deviation of the hand ;
Automatic teaching system with
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