(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットのエンドエフェクタの状態を監視するための監視装置であって、前記ロボットは物品を保持する真空吸着パッドを含み、前記真空吸着パッドは前記エンドエフェクタによって弾性的に支持されている、ロボットの監視装置において、
前面及び貫通孔を含み、前記前面に垂直な方向に沿って移動可能なパッド受け部と、
前記前面に垂直な方向に前記パッド受け部を弾発的に支持する弾発支持手段と、
前記パッド受け部の移動を検出する移動検出手段と、
前記貫通孔に接続された真空センサと、
前記移動検出手段の検出結果及び前記真空センサの検出結果に基づいて前記真空吸着パッドの弾発支持状態及び前記真空吸着パッドの真空状態を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするロボットの監視装置。
【請求項２】
前記移動検出手段は、前記真空吸着パッドが前記前面に押し付けられた際の前記パッド受け部の移動量が所定値に達した時に検出信号を発信するように構成されている請求項１記載のロボットの監視装置。
【請求項３】
前記移動検出手段は、前記パッド受け部と一体に移動する被検出部に対向して離間配置された近接センサを含む請求項２記載のロボットの監視装置。
【請求項４】
前記弾発支持手段は、前記エンドエフェクタにおける前記真空吸着パッドの弾発支持力よりも大きな弾発支持力によって前記パッド受け部を弾発支持するように構成されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボットの監視装置。
【請求項５】
前記弾発支持手段は、前記パッド受け部を進退可能に支持するリニアガイドと、前記パッド受け部が取り付けられた前記リニアガイドの可動部材を前記前面に垂直な方向に向けて押圧する圧縮バネと、を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロボットの監視装置。
【請求項６】
前記ロボットは複数の前記真空吸着パッドを有し、
前記監視装置は、前記判定手段による判定結果を、検査対象の真空吸着パッドを特定するための情報と共に記憶する記憶手段を更に備えた請求項１乃至５のいずれか一項に記載のロボットの監視装置。
【請求項７】
前記判定手段は、前記記憶手段に記憶された判定結果に基づいて、前記複数の真空吸着パッドの異常状態が所定の条件を満たしているか否かを判定するように構成されている請求項６記載のロボットの監視装置。
【請求項８】
前記所定の条件は、前記物品の搬送が不可能となる重度の異常状態に対応する条件と、前記物品の搬送は可能であるが、通常よりも搬送速度を低下させる必要がある軽度の異常状態に対応する条件と、を含む請求項７記載のロボットの監視装置。
【請求項９】
前記エンドエフェクタに向けて圧縮流体を噴射する流体噴射手段を更に備えた請求項１乃至８のいずれか一項に記載のロボットの監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾発的に支持された真空吸着パッドを含むエンドエフェクタによって物品を保持するロボットの前記エンドエフェクタの状態を監視するための監視装置に関する。
【０００２】
特に、本発明による監視装置は、ソーラーパネル等に使用される大型ガラス基板を搬送するための搬送ロボットのエンドエフェクタの状態監視に適している。
【背景技術】
【０００３】
従来より、エンドエフェクタに真空吸着パッドを設け、この真空吸着パッドの吸着力を利用して物品を保持して搬送するロボットが知られている。
【０００４】
物品が小型軽量のものであれば、１つの真空吸着パッドにより該物品を保持して搬送することができる。
【０００５】
一方、大型重量の物品を搬送する場合には、エンドエフェクタに複数の真空吸着パッドを設け、複数のパッドを同時に物品に吸着させて搬送する。
【０００６】
例えば、ソーラーパネルに用いられる角形のガラス基板は、その一辺が２ｍを超える大型の重量物である。このような大型且つ重量の基板を搬送する際には、エンドエフェクタに例えば１５〜２０個の真空吸着パッドが設けられる。
【０００７】
また、物品を確実に吸着保持するために、フローティング機構によって真空吸着パッドを弾発的に支持する構成を採用する場合もある。
【特許文献１】日本国・特開昭６１−２１４９８８号公報
【特許文献２】日本国・特開昭６２−１０２９８５号公報
【特許文献３】日本国・特開平５−４７８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、真空吸着パッドを用いて物品を保持して搬送するロボットにおいては、破損や老朽化等により真空吸着パッドが正常な真空吸着力を達成できなくなった場合には、当該真空吸着パッドを交換している。
【０００９】
特に、ガラス基板においては、搬送ロボットで搬送する前に既にガラスに亀裂が入っている場合があり、当該亀裂の部分に真空吸着パッドを押し当てると、亀裂の刃先によってパッドが切れてしまうことがある。
【００１０】
また、ガラス基板が割れてしまった場合には、破損したガラスの細かい破片が真空吸着パッドのフローティング機構に付着して、真空吸着パッドの進退動作に不具合が生じるという問題もある。
【００１１】
真空吸着パッドの真空吸着力を確認するための方法としては、例えば、複数の真空吸着パッドの各々に真空センサを設け、物品を吸着保持した状態での各真空吸着パッドの内部の圧力（真空度）を検出することが考えられる。
【００１２】
しかしながら、このように真空吸着パッドに真空センサを設けた場合、物品の吸着保持及び搬送の際の衝撃により真空センサが破損する可能性がある。
【００１３】
また、すべての真空吸着パッドに真空センサを設けると、真空センサの誤作動により搬送ロボットが不必要に停止してしまう可能性が高くなり、却って生産効率を低下させてしまう可能性がある。
【００１４】
また従来より、複数の真空吸着パッドの状態を確認するための日常点検作業の負担が大きく、真空吸着パッドの状態を簡易且つ確実に検出できる監視装置が望まれていた。
【００１５】
特に、真空吸着パッドの真空吸着力の異常のみならず、フローティング機構による真空吸着パッドの弾発支持状態の異常も検出できる監視装置が望まれていた。
【００１６】
また、エンドエフェクタに複数の真空吸着パッドが設けられた搬送ロボットにおいては、複数の真空吸着パッドのうちの幾つかが機能不全となった場合でも、他の正常な真空吸着パッドによって物品を保持して安全に搬送できる場合がある。
【００１７】
このため、物品を安全に搬送することが不可能となった時点を正確に検出できる監視装置が望まれていた。
【００１８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであって、ロボットのエンドエフェクタの状態を簡易且つ確実に検出できる監視装置を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、真空吸着パッドの真空吸着力の異常のみならず、フローティング機構による真空吸着パッドの弾発支持状態の異常も検出できる監視装置を提供することを目的とする。
【００２０】
さらに、本発明は、エンドエフェクタに複数の真空吸着パッドが設けられた搬送ロボットにおいて、エンドエフェクタの不具合によって物品を安全に搬送することが不可能となった時点を正確に検出できる監視装置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】
【００２１】
上記課題を解決するために本発明は、ロボットのエンドエフェクタの状態を監視するための監視装置であって、前記ロボットは物品を保持する真空吸着パッドを含み、前記真空吸着パッドは前記エンドエフェクタによって弾性的に支持されている、ロボットの監視装置において、前面及び貫通孔を含み、前記前面に垂直な方向に沿って移動可能なパッド受け部と、前記前面に垂直な方向に前記パッド受け部を弾発的に支持する弾発支持手段と、前記パッド受け部の移動を検出する移動検出手段と、前記貫通孔に接続された真空センサと、前記移動検出手段の検出結果及び前記真空センサの検出結果に基づいて前記真空吸着パッドの弾発支持状態及び前記真空吸着パッドの真空状態を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
好ましくは、前記移動検出手段は、前記真空吸着パッドが前記前面に押し付けられた際の前記パッド受け部の移動量が所定値に達した時に検出信号を発信するように構成されている。
【００２３】
好ましくは、前記移動検出手段は、前記パッド受け部と一体に移動する被検出部に対向して離間配置された近接センサを含む。
【００２４】
好ましくは、前記弾発支持手段は、前記エンドエフェクタにおける前記真空吸着パッドの弾発支持力よりも大きな弾発支持力によって前記パッド受け部を弾発支持するように構成されている。
【００２５】
好ましくは、前記弾発支持手段は、前記パッド受け部を進退可能に支持するリニアガイドと、前記パッド受け部が取り付けられた前記リニアガイドの可動部材を前記前面に垂直な方向に向けて押圧する圧縮バネと、を有する。
【００２６】
好ましくは、前記ロボットは複数の前記真空吸着パッドを有し、前記監視装置は、前記判定手段による判定結果を、検査対象の真空吸着パッドを特定するための情報と共に記憶する記憶手段を更に備える。
【００２７】
好ましくは、前記判定手段は、前記記憶手段に記憶された判定結果に基づいて、前記複数の真空吸着パッドの異常状態が所定の条件を満たしているか否かを判定するように構成されている。
【００２８】
好ましくは、前記所定の条件は、前記物品の搬送が不可能となる重度の異常状態に対応する条件と、前記物品の搬送は可能であるが、通常よりも搬送速度を低下させる必要がある軽度の異常状態に対応する条件と、を含む。
【００２９】
好ましくは、前記エンドエフェクタに向けて圧縮流体を噴射する流体噴射手段を更に備える。
【００３０】
本発明の一形態は、弾発的に支持された複数の真空吸着パッドを含むエンドエフェクタによって物品を吸着保持して搬送する搬送ロボットの前記エンドエフェクタの状態を監視するための監視装置において、前記真空吸着パッドが押し付けられる前面を含み、前記真空吸着パッドの押付け方向に沿って移動可能なパッド受け部と、前記真空吸着パッドの前記押付け方向に対向する方向に向けて前記パッド受け部を弾発的に支持する弾発支持手段と、前記真空吸着パッドが前記パッド受け部の前記前面に押し付けられた際の前記パッド受け部の移動を検出する移動検出手段と、前記パッド受け部の前記前面に当接された状態にある前記真空吸着パッドの内部の真空状態を検出する真空センサと、前記移動検出手段の検出結果に基づいて前記真空吸着パッドが正常に弾発支持されているか否かを判定すると共に、前記真空センサの検出結果に基づいて前記真空吸着パッドが正常に真空状態を達成できるか否かを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態による監視装置によって検査される搬送ロボットを当該監視装置と共に示した側面図。
【図２】図１に示した搬送ロボットのエンドエフェクタの概略を示した正面図。
【図３】本発明の一実施形態による監視装置の動作を説明するための図であり、図３（Ａ）は待機状態を示し、図３（Ｂ）は当接状態を示し、図３（Ｃ）は押し込み状態を示す。
【図４】本発明の一実施形態による監視装置を搬送ロボットの傍らに配置した構成を示した平面図。
【図５】搬送ロボットのエンドエフェクタにおいて各真空吸着パッドに付与された割当て番号を説明するための図。
【図６】本発明の一実施形態による監視装置を用いた搬送ロボットの異常判定手法を説明するための図であり、図６（１）は軽度の異常状態を示し、図６（２）は重度の異常状態を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の一実施形態による搬送ロボットのエンドエフェクタの監視装置について、図面を参照して説明する。
【００３３】
図１に示したように搬送ロボット１は、アーム２の先端に装着されたエンドエフェクタ３を備えている。なお、この搬送ロボット１は、基板の搬送に適したものであり、特にソーラーパネル用ガラス基板のような大型のガラス基板の搬送に適したものである。
【００３４】
エンドエフェクタ３には複数の真空吸着パッド４が設けられており、図２に示したようにこれらの真空吸着パッド４は、縦横４列に並べられている。各真空吸着パッド４は、緩衝バネ５を含むフローティング機構６によって進退自在に弾発的に支持されている。
【００３５】
真空吸着パッド４は、清浄な乾燥空気（CDA: Clean Dry Air）を供給する圧縮空気源（図示を省略）に接続されている。また、複数の真空吸着パッド４のそれぞれに対して、真空エジェクタ（ベンチュリ等）が設けられている。これにより、パッド毎に設けられた各真空エジェクタを用いて各パッド内を排気できるように構成されている。
【００３６】
このような構成を備えたエンドエフェクタ３においては、１つ又は幾つかの真空吸着パッド４が損傷して真空状態を達成できない場合でも、他の真空吸着パッド４の吸着性能が毀損されることがない。
【００３７】
このため、ガラス基板の亀裂によって１つ又は幾つかの真空吸着パッド４が損傷を受けた場合でも、他の正常な真空吸着パッド４によってガラス基板を吸着保持し、ガラス基板の滑落を防止することができる。
【００３８】
しかしながら、損傷を受けた真空吸着パッド４の数が増えてくると、残余の正常な真空吸着パッド４によってガラス基板を吸着保持することができなくなる。
【００３９】
また、割れたガラスの破片等がフローティング機構６に付着して、真空吸着パッド４の進退動作に不具合が生じることがあるので、このような不具合の有無についても確認する必要がある。
【００４０】
そこで、搬送ロボット１による搬送時のガラス基板の滑落を確実に防止するために、本実施形態による監視装置１０を用いて複数の真空吸着パッド４及びフローティング機構６の状態を検査する。
【００４１】
図３に示したように監視装置１０は、１つの真空吸着パッド４が押し付けられる前面１１を含むパッド受け部１２を有している。
【００４２】
パッド受け部１２の中央部分には、前面１１から裏面に向けて貫通する貫通孔１３が形成されており、この貫通孔１３の後端には真空センサ１４が接続されている。
【００４３】
真空センサ１４は、信号ラインを介して判定手段１５に接続されており、真空センサ１４の検出信号が判定手段１５に伝送される。
【００４４】
パッド受け部１２は、基台１６に設けられたリニアガイド１７によって、真空吸着パッド４の押付け方向、即ち前面１１に垂直な方向に沿って直動可能に支持されている。リニアガイド１７は、前端部にパッド受け部１２が取り付けられた可動部材１８を備えている。
【００４５】
可動部材１８の後端部には可動支持板１９が設けられている。一方、基台１６の後端部には固定支持板２０が設けられている。可動支持板１９と固定支持板２０との間には圧縮バネ２１が介装されている。
【００４６】
この圧縮バネ２１は、フローティング機構６の緩衝バネ５による真空吸着パッド４の弾発支持力よりも大きな弾発支持力によって、パッド受け部１２を弾発的に支持している。
【００４７】
リニアガイド１７、可動部材１８、可動支持板１９、固定支持板２０、及び圧縮バネ２１によって、真空吸着パッド４の押付け方向に対向する方向に向けてパッド受け部１２を弾発的に支持する弾発支持手段が構成されている。
【００４８】
可動支持板１９の上端には被検出部２２が設けられており、一方、固定支持板２０の上端には、被検出部２２に対向して近接センサ２３が設けられている。
【００４９】
近接センサ２３は、信号ラインを介して判定手段１５に接続されており、近接センサ２３の検出信号が判定手段１５に伝送される。
【００５０】
被検出部２２及び近接センサ２３によって、真空吸着パッド４が前面１１に押し付けられた際のパッド受け部１２の移動を検出する移動検出手段が構成されている。
【００５１】
なお、近接センサ２３は、被検出部２２までの距離を連続的に測定するタイプのものでも良いし、或いは、被検出部２２までの距離が予め設定された所定値（ゼロを含む。）まで減少したときに検出信号を発信するタイプのものでも良い。
【００５２】
判定手段１５は、真空センサ１４及び近接センサ２３からの検出信号に基づいて、検査対象の真空吸着パッド４及びフローティング機構６の異常状態の有無を判定する。
【００５３】
そして、判定手段１５による判定結果は、検査対象の真空吸着パッド４を特定するための情報と共に記憶手段２４に記憶される。
【００５４】
図３（Ｂ）に示したように監視装置１０は、さらに、エンドエフェクタ３に向けて清浄な乾燥圧縮空気（ＣＤＡ）を噴射する流体噴射手段２５を備えている。この流体噴射手段２５は、パッド受け部１２に貫通形成された噴射孔２６と、この噴射口２６に連通する弁２７と、この弁２７に連通する圧縮空気源（図示を省略）とを備えている。
【００５５】
次に、本実施形態による監視装置１０を用いて、搬送ロボット１のエンドエフェクタ３の異常状態の有無を検出する方法について説明する。
【００５６】
図４に示したように搬送ロボット１の傍らには、複数のガラス基板を格納したラック３０と、搬送ロボット１によりラック３０から取り出されたガラス基板が装着されるソーラーパネル３１、３２とが配置されている。
【００５７】
本実施形態による監視装置１０は、ラック３０から一方のソーラーパネル３１にガラス基板を搬送する際の搬送ルート沿いに配置されている。
【００５８】
監視装置１０によるエンドエフェクタ３の検査は、例えば、１つのラック３０内のガラス基板のすべてを運び出した時点で、一部又は全部の真空吸着パッド４について行うようにする。
【００５９】
或いは、ラック３０から取り出した一枚のガラス基板を一方のソーラーパネル３１に搬送した後、帰りのパスにおいてエンドエフェクタ３の一つ又は複数の真空吸着パッド４について検査を行うこともできる。
【００６０】
真空吸着パッド４を検査する際には、まず、図３（Ａ）に示したようにパッド受け部１２の前面１１からエンドエフェクタ３を所定距離Ｌだけ離間させた状態（待機状態）から、搬送ロボット１を駆動してエンドエフェクタ３をパッド受け部１２の前面１１に向けて前進させる。
【００６１】
このとき、エンドエフェクタ３の排気機能は作動しており、各真空吸着パッド４の内部から空気が吸い込まれている。
【００６２】
エンドエフェクタ３がパッド受け部１２に向けて前進すると、図３（Ｂ）に示したように真空吸着パッド４の前端部が前面１１に当接される（当接状態）。
【００６３】
このときパッド受け部１２の中央にある貫通孔１３が真空吸着パッド４によって覆われるように、搬送ロボット１のアーム２が操作される。
【００６４】
真空吸着パッド４の前端部がパッド受け部１２の前面１１に密着すると、真空吸着パッド４の内部は排気されているので、その圧力が低下する。
【００６５】
そして、真空吸着パッド４の内部圧力が真空センサ１４によって検出され、その検出結果が判定手段１５に伝送される。
【００６６】
判定手段１５は、真空センサ１４からの検出信号に基づいて、検査対象の真空吸着パッド４が正常に真空状態を達成しているか否かを判定する。即ち、真空吸着パッド４の前端部が前面１１に当接された状態において、真空吸着パッド４の内部の真空度が所定値に達しているか否かを判定する。
【００６７】
図３（Ｂ）に示した状態から、さらにエンドエフェクタ３を所定量前進させる。すると、フローティング機構６が正常に機能している場合には、フローティング機構６の緩衝バネ５が縮み、パッド受け部１２は後退しないか或いは僅かに押し込まれるのみである。
【００６８】
一方、破損したガラスの破片等が付着してフローティング機構６が正常に動作していない場合には、真空吸着パッド４をパッド受け部１２の前面１１に押し付けることにより、監視装置１０の圧縮バネ２１の弾発力に抗してパッド受け部１２が押し込まれる（押込み状態）。
【００６９】
すると、図３（Ｃ）に示したように、被検出部２２が移動して近接センサ２３に接近する。近接センサ２３は、被検出部２２が予め設定された所定距離（ゼロを含む。）まで近づいたときに検出信号を発信する。
【００７０】
判定手段１５は、近接センサ２３からの検出信号を受けて、検査対象の真空吸着パッド４のフローティング機構６の異常を検出する。即ち、真空吸着パッド４がフローティング機構６によって正常に弾発支持されていないことを検出する。
【００７１】
なお、流体噴射手段２５からはエンドエフェクタ３に向けて圧縮空気が噴射されており、これにより、エンドエフェクタ３に付着しているガラス片等を吹き飛ばすようにしている。
【００７２】
このため、流体噴射手段２５によるクリーニング効果によって、フローティング機構６の弾発支持機能が回復することもある。従って、近接センサ２３を含む移動検出手段による検出は、流体噴射手段２５によるクリーニングを十分に行った後に実施することが望ましい。
【００７３】
判定手段１５による判定結果は、検査対象の真空吸着パッド４を特定する情報と共に記憶手段２４に記憶される。例えば、図５に示したように複数の真空吸着パッド４のそれぞれに対して割当て番号を付与し、この割当て番号と共に判定結果を記憶手段２４に記憶する。
【００７４】
そして判定手段１５は、記憶手段２４に記憶された判定結果に基づいて、複数の真空吸着パッド４の異常状態が所定の条件を満たしているか否かを判定する。
【００７５】
ここで、「所定の条件」とは、例えば、エンドエフェクタ３によるガラス基板の保持が困難となり、搬送中にガラス基板が滑落してしまう可能性があるような場合を言う。具体的には、縦又は横の一つの列に属するすべての真空吸着パッド４に異常が発生した場合、或いは、全個数のうちの所定個数以上の真空吸着パッド４に異常が発生した場合とすることができる。
【００７６】
また「所定の条件」は、異常状態の深刻度に応じて複数のレベルに分類しても良い。そして、軽度の異常状態の場合には、通常よりも遅い動作速度で搬送ロボット１を駆動しながら、搬送作業を継続させる。一方、異常状態が重度の場合には、搬送ロボット１を停止してエンドエフェクタ３を補修する。
【００７７】
例えば、図６（１）に示したケースにおいては、４つの真空吸着パッド４（Ｎｏ．１，７，１０，１６）に異常が発生しているが、縦横の各列について見ると異常パッドは４個中１つである。
【００７８】
このような場合には、残余の正常なパッドによってガラス基板を保持できると判断し、ガラス基板の搬送作業を継続する。このとき、通常よりも遅い動作速度で搬送ロボット１を駆動するようにしても良い。
【００７９】
一方、図６（２）に示したように横方向の一列（最上段）に属する４つの真空吸着パッド４（Ｎｏ．１，２，３，４）に異常が発生している場合、異常パッドの個数は図６（１）の場合と同じであるが、ガラス基板全体に対する吸着力の均一性が大きく劣化している。
【００８０】
そこで、図６（２）のケースにおいては、ガラス基板を安全に保持できないと判断し、搬送ロボット１を停止してメインテナンスを実施する。
【００８１】
なお、搬送ロボット１のエンドエフェクタ３に装着される真空吸着パッド４の個数及び配置は、搬送対象物の寸法や重量に合わせて適宜変更されるものである。従って、本実施形態による監視装置１０を用いてエンドエフェクタ３の異常判定を行う際の上記所定の条件についても、エンドエフェクタ３に装着される真空吸着パッド４の個数や配置によって適宜変更される。
【００８２】
以上述べたように本実施形態による監視装置１０によれば、搬送ロボット１とは別個に設けた監視装置１０によってエンドエフェクタ３を検査するようにしたので、真空吸着パッド側に真空センサを設けた場合のように基板搬送時に真空センサが破損する懸念がなく、また、真空センサの誤作動による搬送ロボット１の不必要な停止を防止することができる。
【００８３】
また、本実施形態による監視装置１０によれば、エンドエフェクタ３の真空吸着パッド４の状態を簡易且つ確実に検出することができる。特に、真空吸着パッド４の真空吸着力の異常のみならず、フローティング機構６による真空吸着パッド４の弾発支持状態の異常も検出することができる。
【００８４】
また、本実施形態による監視装置１０によれば、各真空吸着パッド４に関する異常判定の結果を記憶手段２４で保存し、複数の真空吸着パッド４の異常状態が所定の条件を満たしているかを判定手段１５により判定するようにしたので、搬送ロボット１がガラス基板を安全に搬送することが不可能となる時点を正確に検出することができる。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の範囲内で適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１  搬送ロボット
３  エンドエフェクタ
４  真空吸着パッド
５  緩衝バネ
６  フローティング機構
１０  搬送ロボットのエンドエフェクタの監視装置
１１  パッド受け部の前面
１２  パッド受け部
１４  真空センサ
１５  判定手段
１７  リニアガイド
２１  圧縮バネ
２３  近接センサ
２４  記憶手段
２５  流体噴射手段
【図１】
0005010050.tif 000002
【図２】
0005010050.tif 000003
【図３】
0005010050.tif 000004
【図４】
0005010050.tif 000005
【図５】
0005010050.tif 000006
【図６】
0005010050.tif 000007