(57)【要約】【課題】ワークを載せる搬送用ハンド自体に圧電素子を取り付けることによって、搬送用ハンドの振動を速やかに確実に減衰すること。また、その搬送用ハンドの制御装置であるフィードバックコントローラを提供すること。【解決手段】ワークを搬送するための搬送用ロボット１のアーム４先端に配置される搬送用ハンド１０を、振動抑制用のアクチュエータとしての圧電素子１１と、振動検出用の加速度センサ１２とを取り付けることによって、構成する。【選択図】図２
2005103649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを搬送するための搬送用ロボットのアーム先端に配置される搬送用ハンドであって、
振動抑制用のアクチュエータとしての圧電素子と、振動検出用のセンサとを取り付けたことを特徴とする搬送用ハンド。
【請求項２】
ワークを搬送するための搬送用ロボットのアーム先端に配置される搬送用ハンドであって、
ワーク非接触面に圧電素子を取り付けたことを特徴とする搬送用ハンド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の搬送用ハンドの制御装置であって、
搬送用ハンドの振動情報をリアルタイムで取得し、該振動情報に基づいて前記圧電素子の操作信号を生成し、該操作信号を圧電素子へ出力することを特徴とする搬送用ハンドの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動抑制機能を有する搬送用ハンド、およびその制御装置に関し、特に、ワークを搬送するための搬送用ハンド、およびその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体や液晶の製造工程において、材料となる板状のワーク（以下、「基板」とも言う）の搬送には、搬送用ロボットが使用されている。そして、ロボットの手先（例えばアームの先端）には、基板と直接接触するハンド（ピックアップ）と呼ばれる部分が備えられている。この搬送用ハンドは、フォーク状の形状をしており、片持ち梁のように柄の部分（基部）がロボット本体（例えばアームの先端）に固定され、この搬送用ハンド上面に基板を載せるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、ロボットを作動させると、ハンド先端部に振動が発生し、基板の搬送の障害となっていた。この振動を抑制するため、従来では、高硬度の材料を用いたり、ハンドの板材を厚くしたりすることで高剛性化を図ることが行われてきた。
【０００４】
ところが、このような材料力学的、かつパッシブな方法を用いた場合には、振動抑制性能向上に限界があり、また、高価格化・高重量化を加速させるという問題点があった。また、このような高剛性化により振動の振幅は小さくなるが、同時に系の減衰も小さくなるため、振動が減衰するのに長い時間が必要となるという問題点があった。
【０００５】
また、近年では、基板サイズの大型化に対応するため、ハンドも大型化し、これに付随してハンド先端部の振動が大きくなるという問題点が出てきている。さらに、この振動が減衰するまで、次の動作に移ることができず、製造タクトタイムが長くなる原因となっていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８９６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明では、基板を載せる搬送用ハンド自体に圧電素子と加速度センサとを取り付けることによって、具体的に言えば、搬送用ハンドの振動をセンサで検出し、その情報から適切なコントローラを用い、搬送用ハンドに取り付けた圧電素子を駆動することによる能動的（アクティブ）な方法、または、搬送用ハンドに取り付けた圧電素子と電気回路とを用いて、振動系の減衰を大きくする受動的（パッシブ）な方法によって、搬送用ハンドの振動を速やかに確実に減衰することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、ワークを搬送するための搬送用ロボットのアーム先端に配置される搬送用ハンドであって、振動抑制用のアクチュエータとしての圧電素子と、振動検出用のセンサとを取り付けたものである。
【０００９】
請求項２においては、ワークを搬送するための搬送用ロボットのアーム先端に配置される搬送用ハンドであって、ワーク非接触面に圧電素子を取り付けたものである。
【００１０】
請求項３においては、請求項１または請求項２に記載の搬送用ハンドの制御装置であって、搬送用ハンドの振動情報をリアルタイムで取得し、該振動情報に基づいて前記圧電素子の操作信号を生成し、該操作信号を圧電素子へ出力するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、請求項１に示すような搬送用ハンドによれば、ワークのサイズが大型化した場合であっても、搬送用ハンドの振動を減衰させる力をアクチュエータとしての圧電素子でアクティブに発生させているので、パッシブな振動抑制のみによる場合よりも短い時間で減衰させることができる。また、ワーク搬送中の減衰も可能なので、搬送用ハンドの動作終了後における振動収束時間短縮だけでなく、搬送用ハンドの動作中における過渡振動特性の向上（例えば、最大振幅の低下）をも図ることができる。さらに、圧電素子およびセンサは軽量なので、同等の振動特性を有する従来の搬送用ハンドと比べて軽量化を図ることができる。しかも、ハンドアセンブリとして完結していること、および搬送用ハンドの形状変化が少ないことにより、従来の搬送用ハンドを使用しているロボットに対しても、わずかな変更を加えるだけで適用することができる。さらに、ワークやシステム全体を変更する必要性は殆どなくなる。
【００１２】
請求項２に示すような搬送用ハンドによれば、圧電素子をアクチュエータとしても、加速度センサとしても用いることによりアクティブな振動抑制機能を実現することができる。具体的には、ワークのサイズが大型化した場合であっても、搬送用ハンドの振動を減衰させる力をアクチュエータとしての圧電素子でアクティブに発生させているので、パッシブな振動抑制のみによる場合よりも短い時間で減衰させることができる。また、ワーク搬送中の減衰も可能なので、ワーク搬送用ハンドの動作終了後における振動収束時間短縮だけでなく、搬送用ハンドの動作中における過渡振動特性の向上（例えば、最大振幅の低下）をも図ることができる。さらに、圧電素子は軽量なので、同等の振動特性を有する従来の搬送用ハンドと比べて軽量化を図ることができる。しかも、ハンドアセンブリとして完結していること、および搬送用ハンドの形状変化が少ないことにより、従来の搬送用ハンドを使用しているロボットに対しても、わずかな変更を加えるだけで適用することができる。さらに、ワークやシステム全体を変更する必要性は殆どなくなる。
【００１３】
また、圧電素子の両電極に電気抵抗を接続することで振動系の減衰を大きくするパッシブな振動抑制機能を実現できる。このパッシブ振動抑制機能は、搬送用ハンドに取り付けた圧電素子と電気回路とを用いて、振動系の減衰を大きくする機能であり、コントローラ、電源、振動検出用のセンサ等は不要となる。これにより、搬送用ハンドにおいて、部品点数を削減することができ、軽量化とともにコンパクト化を図ることができる。
そして、ワークのサイズが大型化した場合であっても、振動が搬送用ハンドの基部から先端部へ伝わりにくくなるため、搬送用ハンドの動作中における過渡振動特性（例えば、最大振幅の低下）が向上する。また、搬送用ハンドの動作終了後における搬送用ハンドの先端部の残留振動をより速く減衰させることができる。さらに、圧電素子は軽量なので、同等の振動特性を有する従来の搬送用ハンドと比べて軽量化を図ることができる。しかも、ハンドアセンブリとして完結していること、および搬送用ハンドの形状変化が少ないことにより、従来の搬送用ハンドを使用しているロボットに対しても、わずかな変更を加えるだけで適用することができる。さらに、ワークやシステム全体を変更する必要性は殆どなくなる。
【００１４】
請求項３に示すような搬送用ハンドの制御装置は、フィードバックコントローラとして構成される。この制御装置、搬送用ハンドからなるシステム（制振システム）に通電すれば、ロボットの作動状態に関係なく搬送用ハンドの振動抑制効果を得ることができる。また、この制振システムは、それのみで完結しているため、様々なロボットに対して適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、発明を実施するための最良の形態を添付の図面を用いて説明する。
図１は本発明を適用する搬送用ハンドをロボットに取り付けた一実施例を示す図、図２は圧電素子と加速度センサを取り付けた搬送用ハンドを示す底面図、図３は搬送用ハンドとコントローラの信号の入出力関係を示す図、図４はコントローラの内部構成を示す図、図５はフィードバックコントローラによる搬送用ハンドの振動抑制の手順を示す図、図６はアクチュエータとして積層型圧電素子を取り付けた搬送用ハンドを示す底面図、図７は同じく側面図、図８はパッシブ振動抑制機能を有する搬送用ハンドを示す底面図、図９は同じく側面図である。
【００１６】
図１に示すように、搬送用ハンド（以下では、単に「ハンド」とも言う）１０は、ハンド１０上に載置される基板を搬送するために、搬送用のロボット１のアーム４先端に備えられている。図１を用いて、ロボット１の概略構成について説明する。
【００１７】
ロボット１は、ハンド１０、第１アーム２と第２アーム３とからなるアーム４、支持台５、基台６、および、ハンド１０と第１アーム２と第２アーム３とをそれぞれ回動するアクチュエータとなるモータと、支持台５を昇降駆動するアクチュエータとなるシリンダ等により構成される。
ロボット１において、ハンド１０を適切な位置に移動させることによってハンド１０上に載置される基板を搬送するために、ハンド１０は、水平方向に進退可能、水平面内で旋回可能、かつ、鉛直方向に昇降可能となっている。つまり、ロボット１は、ハンド１０の進退機能、旋回機能、昇降機能を備えている。
【００１８】
ハンド１０は、フォーク状に形成され、その上面に基板が載置される。ハンド１０の基部１０ａがアーム４の先端側である第１アーム２の一端側に支持されており、ハンド１０は回動支軸５１を中心に回動可能となっており、図示しないモータにより回動される。第１アーム２の他端側は第２アーム３の一端側に連結されており、第１アーム２と第２アーム３とによって関節５２が形成されている。つまり、アーム４は、関節５２の部分で第１アーム２と第２アーム３とが連結されることにより形成されている。第１アーム２は、関節５２の部分に設けた図示しないモータにより第２アーム３に対して回動可能となっている。アーム４の基部側である第２アーム３の他端側は支持台５の上面に支持されており、第２アーム３は支持台５に対して回動支軸５３を中心に回動可能となっており、図示しないモータにより回動される。
【００１９】
第１アーム２と第２アーム３とは同じ長さに形成されており、関節５２の角度（第１アーム２と第２アーム３とのなす角度）が変更されることでアーム４が伸縮する。アーム４が伸縮することで、ハンド１０が進退する。
ハンド１０の進退機能は、このようにアーム４が伸縮することにより、ハンド１０を基台６に対してその向き（姿勢）を保持したまま、図１の矢印Ｘに示す方向へハンド１０を水平移動させる機能である。このとき、第１アーム２と第２アーム３とが回動することでアーム４が伸縮するとともに、ハンド１０が回動することでハンド１０の基台６に対する向きを保持する。
【００２０】
また、ハンド１０の旋回機能は、支持台５が回動支軸５３を中心に回動することによって、ハンド１０とともにアーム４（第１アーム２および第２アーム３）を回動支軸５３のまわりに旋回させる機能である。
【００２１】
支持台５は、基台６に上下に昇降可能に支持されている。基台６内には昇降用電動シリンダが内装されて、支持台５を昇降駆動する。
ハンド１０の昇降機能は、支持台５が基台６に対して昇降することにより、ハンド１０とともに、アーム４および支持台５を、基台６に対して鉛直方向に昇降させる機能である。
【００２２】
以上のハンド１０の進退機能および旋回機能により、ハンド１０上に載置された基板の水平面内での位置が調節される。また、昇降機能により、ハンド１０上に載置された基板の高さ位置が調節される。こうして、ハンド１０上の基板を適切な位置に搬送するようにしている。なお、回動支軸５１の部分、および関節５２の部分にそれぞれモータを設置する構成に替えて、回動支軸５３の部分に別のモータを設置し、タイミングベルトおよびプーリを用いてアーム４およびハンド１０に動力を伝達することにより、ハンド１０を進退させる構成としてもよい。
【００２３】
次に、図２を用いて、ハンド１０について説明する。
ハンド１０は、第１アーム２の先端部２ａに取り付けられ（図１）、片持ち梁状に支持されている。基板を搬送するためにロボット１を作動させると、ハンド１０に振動が発生する。本実施例のハンド１０は、ハンド１０に発生する振動を能動的に抑制するためのアクティブ振動抑制機能を有する。ここで言う、ハンド１０のアクティブ振動抑制機能は、ハンド１０の振動をセンサ１２で検出し、その情報から適切なコントローラを用いてアクチュエータを駆動することにより、ハンド１０の振動抑制を図ろうとする機能である。
【００２４】
ハンド１０は、フォーク状に形成されており、第１アーム２の先端部２ａに取り付けられる基部１０ａから２本の延出部１０ｂ・１０ｂが分岐して形成されている。ハンド１０の上面は、水平に形成されて、基板の載置面、つまり、基板接触面となっている。一方、ハンド１０の下面は基板非接触面となっている。
【００２５】
ハンド１０の２本の延出部１０ｂ・１０ｂのそれぞれの下面に、振動抑制用のアクチュエータとしての圧電素子（例えば、ピエゾセラミック）１１・１１が導電性接着剤等を用いて取り付けられて、基板の載置や搬送の邪魔にならないようにしている。圧電素子１１は板状に形成されており、この圧電素子１１の分極方向がハンド１０への取付面に対して垂直な方向、この場合には上下方向となっている。
また、延出部１０ｂ・１０ｂの先端部（つまりハンド１０の先端部）１０ｃ・１０ｃのそれぞれの下面に、振動検出用のセンサとしての加速度センサ１２・１２が取り付けられ、基板の載置や搬送の邪魔にならず振動が大きい部分に取り付けられている。
【００２６】
そして、ハンド１０の制御装置としてのコントローラ２０に、ハンド１０下面に取り付けられた圧電素子（アクチュエータ）１１と加速度センサ１２と接続されている。
図３を用いて、ハンド１０とコントローラ２０の信号の入出力関係について説明する。コントローラ２０からハンド１０のアクチュエータ（圧電素子）１１に操作入力（操作信号）ｕが入力されるとともに、ハンド１０（加速度センサ１２）からコントローラ２０に観測出力（観測信号）ｙが入力される。また、ハンド１０に対して、外乱入力ｗが入力され、制御出力ｚが出力される。
【００２７】
ここで、操作入力（操作信号）ｕは、コントローラ２０の出力信号であり、同時にハンド１０下面に取り付けられたアクチュエータ１１の入力信号である。そして、アクチュエータ１１を駆動させるだけの電力を有し、制御目的を達成できるようにコントローラ２０で整形された波形の電気信号である。
【００２８】
観測出力（観測信号）ｙは、ハンド１０の先端部１０ｃに設けた加速度センサ１２で検出される加速度の情報であり、電気信号である。そして、コントローラ２０の入力信号である。
【００２９】
外乱入力ｗは、ロボット１からハンド１０に伝わる外力であり、ハンド１０の振動の原因となる外部からの物理的な力である。
【００３０】
制御出力（制御信号）ｚは、制御したい目的の値である。この制御目的の例として、制御出力ｚを「ハンド１０の先端部１０ｃの変位」に選び、「この制御出力ｚをできるだけ短い時間で０にする」等が挙げられる。なお、この制御信号ｚは、センサで検出できる値である必要はない。
【００３１】
次に、コントローラ２０の設計について説明する。
コントローラ２０の設計は、予め振動特性試験を行って、ハンド１０の振動特性を同定することにより行う。本実施例のコントローラ２０は、「ハンド１０の振動」を抑えることを目的とするレギュレータ（調整器）であり、一般にレギュレーション（外乱等で乱されることなく、制御出力をある一定の値に保つ制御）を行うのに適切とされるフィードバックコントローラとして構成される（図４参照）。フィードバックコントローラとしてのコントローラ２０は、ハンド１０に設置された加速度センサ１２からリアルタイムで振動情報（観測信号ｙ）を取得し、アクチュエータ１１への指令（操作信号ｕ）を生成する。コントローラ２０をフィードバックコントローラとして構成することにより、外乱入力ｗやハンド１０の振動特性の同定に誤差が存在する場合であっても、一定の性能を保証するようなコントローラの設計が可能となる。
【００３２】
ハンド１０の振動特性の同定は、次のようにして行われる。
ハンド１０の振動特性試験を行う。これは、ロボット１に取り付けていない状態のハンド１０に対して行う。ハンド１０の基部１０ａを固定し、ハンド１０を、例えばインパクトハンマーで叩くことにより先端部１０ｃを振動させる。このとき、ハンド１０に発生する振動を加速度センサ１２で検出してハンド１０の振動特性を調べる。
【００３３】
また、振動の原因となるロボット１の振動特性試験を行う。ロボット１のハンド１０が取り付けられる第１アーム２の先端部２ａに加速度センサを設置し、ロボット１を作動させる。このとき、第１アーム２の先端部２ａに発生する振動を加速度センサで検出してロボット１の振動特性を調べる。
【００３４】
以上より、ハンド１０の振動特性の同定を行って振動モデルを構築する。具体的には、このハンド１０の振動特性とロボット１の振動特性とに基づいて、ハンド１０の外乱入力ｗと制御出力ｚとの入出力モデル（振動モデル）を計算機上に構築する。このような振動特性の同定によるハンド１０の振動モデルに基づいてコントローラ２０を設計する。
【００３５】
図４を用いて、フィードバックコントローラとしてのコントローラ２０の内部構成について説明する。
コントローラ２０は、ＡＤ変換器（アナログ−デジタル変換器）２１、デジタル演算器２２、ＤＡ変換器（デジタル−アナログ変換器）２３、ドライバ２４等から構成される。また、コントローラ２０には、コントローラ２０に電力を供給する電源２５が接続される。
【００３６】
加速度センサ１２からの観測信号ｙは、ＡＤ変換器２１に入力され、ＡＤ変換器２１によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。次に、変換されたデジタル信号がデジタル演算器２２に入力すると、デジタル演算器２２は、この信号に基づいてハンド１０の振動を減衰するためのアクチュエータ１１の駆動信号を生成する。デジタル演算器２２で生成されたデジタルのアクチュエータ１１の駆動信号は、ＤＡ変換器２３に入力され、ＤＡ変換器２３によりアナログ信号に変換される。そして、変換されたアナログ信号はドライバ２４で電源２５からの電力により増幅され、操作入力（操作信号）ｕとしてアクチュエータ１１へ入力される。
なお、デジタル演算器２２は、電気回路で構成され、一般的には、ＰＩＤ制御、最適レギュレータ、Ｈ∞制御等の制御理論に基づいて構成される。
【００３７】
図５のフローチャートを用いて、フィードバックコントローラ２０によるハンド１０の振動抑制の手順について説明する。
ハンド１０を取り付けたロボット１が作動すると（ステップＳ１）、第１アーム２の先端部２ａが振動し、ハンド基部１０ａからハンド１０全体に振動が伝達する（ステップＳ２）。この振動がハンド１０の外乱入力ｗとなる。
【００３８】
ハンド１０の先端部１０ｃの振動が加速度センサ１２により加速度として検出され（ステップＳ３）、検出された加速度（振動）の情報が観測信号ｙとしてコントローラ２０にリアルタイムで入力される。コントローラ２０は、入力された観測信号ｙに基づいてアクチュエータ１１の操作信号ｕを生成し（ステップＳ４）、アクチュエータ１１へ出力する。そして、この操作信号ｕに応じてアクチュエータ１１が駆動される（ステップＳ５）。アクチュエータ１１は、ハンド１０の振動を打ち消すような方向に駆動する。言い換えれば、アクチュエータである板状の圧電素子１１が、凸状あるいは凹状に撓むように変形する。これにより、ハンド１０の制御出力ｚ（例えば、ハンド１０の先端部１０ｃの変位）が制御される。
【００３９】
次に、ハンド１０の振動が治まったか否かの判定がなされ（ステップＳ６）、振動が治まった場合には、アクチュエータ１１への操作信号ｕは０となり、この制御を終了する。一方、治まっていない場合には、ステップＳ３へ移行する。そして、ステップＳ６においてハンド１０の振動が治まったと判定されるまで、ステップＳ３からステップＳ６の手順を繰り返す。この結果、ハンド１０の振動が減衰される。
【００４０】
図５のフローチャートの中で、ループになっている「振動か治まったか否かの判定（ステップＳ６）」と「操作信号ｕの生成（ステップＳ４）」とは、コントローラ２０が自動的に行うこととなるため、特に人間が指令を出す必要はない。つまり、コントローラ２０、ハンド１０からなるシステム（制振システム）に通電してロボット１を作動させれば、ロボット１の作動状態に関係なくハンド１０の振動抑制効果を得ることができる。また、この制振システムは、それのみで完結しているため、図１に示すようなロボット１だけに限らず、様々なロボットに対して適用することができる。
【００４１】
以上のようなアクティブ振動抑制機能を有するハンド１０によれば、基板サイズが大型化した場合であっても、ハンド１０の振動を減衰させる力をアクチュエータ１１でアクティブに発生させているので、パッシブな振動抑制のみによる場合よりも短い時間で減衰させることができる。また、基板搬送中の減衰も可能なので、ロボット１（ハンド１０）動作終了後における振動収束時間短縮だけでなく、ロボット１（ハンド１０）動作中における過渡振動特性の向上（例えば、最大振幅の低下）をも図ることができる。さらに、圧電素子１１および加速度センサ１２は軽量なので、同等の振動特性を有する従来のハンドと比べて軽量化を図ることができる。
【００４２】
しかも、ハンドアセンブリとして完結、つまり、他の部分と独立していること、およびハンド１０の形状変化が少ないことにより、従来のハンドを使用しているロボットに対しても、わずかな変更を加えるだけで適用することができる。さらに、基板やシステム全体を変更する必要性は殆どなくなる。
【００４３】
以上に述べたアクティブ振動抑制機能を有するハンド１０の２つの変形例を説明する。
【００４４】
第１の変形例では、前述した板状の圧電素子１１をハンド１０下面に取り付ける構成（図２）に替えて、図６、図７に示すように、積層型の圧電素子（例えば、ピエゾセラミック）３１をハンド１０の基部１０ａに取り付ける構成としている。
具体的には、ハンド１０は、第１アーム２の先端部２ａにフランジ３３を用いて取り付けられ、片持ち梁状に支持されている。フランジ３３は、上下に分割されて上フランジ３３ａと下フランジ３３ｂとにより形成されており、上フランジ３３ａがハンド１０の基部１０ａの下面に取り付けられている。アクチュエータとしての積層型圧電素子３１・３１は、上フランジ３３ａと下フランジ３３ｂとの間に取り付けられ、左右（水平面内でハンド１０の進退方向と直交する方向）に１つずつ配置されている。この積層型圧電素子３１の分極方向は上下方向となっている。また、ハンド１０の先端部１０ｃ・１０ｃのそれぞれの下面に、振動検出センサとしての加速度センサ３２・３２が取り付けられている。そして、コントローラ２０が、ハンド１０下面に取り付けられた積層型圧電素子３１と加速度センサ３２と接続されている。
【００４５】
このような積層型の圧電素子３１を取り付けた構成のハンド１０によっても、前述した板状の圧電素子１１を取り付けた構成のハンド１０の場合と同様のアクティブ振動抑制機能を実現することができる。
【００４６】
第２の変形例では、前述した振動抑制用のアクチュエータとしての板状の圧電素子１１と、振動検出用のセンサとしての加速度センサ１２とをハンド１０の下面に取り付ける構成（図２）に替えて、加速度センサ１２を取り付けず、板状の圧電素子１１のみをハンド１０の下面に取り付ける構成としている。そして、この圧電素子１１をアクチュエータとしてだけでなく、センサとしても利用する構成としている。
【００４７】
このようなアクチュエータとセンサとを兼ねる板状の圧電素子１１を取り付けた構成のハンド１０によっても、前述した板状の圧電素子１１と加速度センサ１２とを取り付けた構成のハンド１０の場合と同様のアクティブ振動抑制機能を実現することができる。また、この場合には、加速度センサを別途設けていないため、部品点数を削減することができ、軽量化とともにコンパクト化を図ることができる。
【００４８】
次に、以上のような振動抑制機能を有するハンド１０の別実施例について、図８、図９を用いて説明する。
この別実施例のハンド１０´は、前述のハンド１０と同様に、第１アーム２の先端部２ａに取り付けられ、片持ち梁状に支持されている（図１参照）。ハンド１０´は、ハンド１０´に発生する振動を受動的に抑制するためのパッシブ振動抑制機能を有する。ここで言う、ハンド１０´のパッシブ振動抑制機能は、圧電素子と電気回路とを用いてハンド１０´の振動抑制を図ろうとする機能である。
【００４９】
ハンド１０´は、ハンド１０と同様の形状であり、フォーク状に形成されており、第１アーム２の先端部２ａに取り付けられる基部１０ａ´から２本の延出部１０ｂ´・１０ｂ´が分岐して形成されている。ハンド１０´の上面は、水平に形成されて、基板の載置面、つまり、基板接触面となっている。一方、ハンド１０´の下面は基板非接触面となっている。
【００５０】
ハンド１０´の２本の延出部１０ｂ´・１０ｂ´のそれぞれの下面に、アクチュエータとしての圧電素子（例えば、ピエゾセラミック）４１・４１が導電性接着剤等を用いて取り付けられている。圧電素子４１は板状に形成されており、この圧電素子４１の分極方向がハンド１０´への取付面に対して垂直な方向、この場合には上下方向となっている。つまり、圧電素子４１の上面と下面とに、正負の両電極が形成されている。そして、この圧電素子４１の両電極に電気抵抗４２が接続されている。なお、ハンド１０´の場合には、前述したハンド１０についての場合とは異なり、加速度センサ１２、コントローラ２０、電源２５等は不要となり、部品点数を削減することができ、軽量化とともにコンパクト化を図ることができる。
【００５１】
ハンド１０´を取り付けたロボット１が作動すると、ハンド１０´に振動が発生する。ハンド１０´に発生した振動の振動エネルギーを、圧電素子４１により電気エネルギーに変換して、さらに、この電気エネルギーを圧電素子４１の両電極に接続される電気抵抗４２により熱エネルギーに変換し、この熱エネルギーが散逸することによって、ハンド１０´の減衰が大きくなり、ハンド１０´の振動が抑制される。
【００５２】
以上のようなパッシブ振動抑制機能を有するハンド１０´によれば、基板サイズが大型化した場合であっても、ロボット１の振動がハンド１０´の基部１０ａ´から先端部１０ｃ´へ伝わりにくくなるため、ロボット１（ハンド１０´）動作中における過渡振動特性（例えば、最大振幅の低下）が向上する。また、ロボット１（ハンド１０´）動作終了後におけるハンド１０´の先端部１０ｃ´の残留振動をより速く減衰させることができる。さらに、圧電素子４１は軽量なので、同等の振動特性を有する従来のハンドと比べて軽量化を図ることができる。
【００５３】
しかも、ハンドアセンブリとして完結、つまり、他の部分と独立していること、およびハンド１０´の形状変化が少ないことにより、従来のハンドを使用しているロボットに対しても、わずかな変更を加えるだけで適用することができる。さらに、基板やシステム全体を変更する必要性は殆どなくなる。なお、電気抵抗４２の抵抗値は、電気抵抗値と系の減衰との関係について定量的に解析できることが知られており、この解析結果を利用して決定する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明を適用する搬送用ハンドをロボットに取り付けた一実施例を示す図。
【図２】圧電素子と加速度センサを取り付けた搬送用ハンドを示す底面図。
【図３】搬送用ハンドとコントローラの信号の入出力関係を示す図。
【図４】コントローラの内部構成を示す図。
【図５】フィードバックコントローラによる搬送用ハンドの振動抑制の手順を示す図。
【図６】アクチュエータとして積層型圧電素子を取り付けた搬送用ハンドを示す底面図。
【図７】同じく側面図。
【図８】パッシブ振動抑制機能を有する搬送用ハンドを示す底面図。
【図９】同じく側面図。
【符号の説明】
【００５５】
１    ロボット
４    アーム
１０  搬送用ハンド
１１  圧電素子
１２  加速度センサ
２０  コントローラ
【図１】
2005103649.tif 000003
【図２】
2005103649.tif 000004
【図３】
2005103649.tif 000005
【図４】
2005103649.tif 000006
【図５】
2005103649.tif 000007
【図６】
2005103649.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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