(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納体から被搬送物を搬出入するロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記ロボットは、一方端がアーム駆動軸を介して回動可能に支持されるアーム機構と、前記アーム機構の他方端に第１駆動軸を介して支持されると共に前記被搬送物を保持することができる第１ハンド部材と、前記アーム機構の他方端に、前記第１駆動軸と同軸に設置された第２駆動軸を介して支持されると共に前記被搬送物を保持することができる第２ハンド部材とを含み、
前記第１ハンド部材を前記収納体に向かって前進するように直進動作させる前進動作手段と、
前記第１ハンド部材の前記前進する直進動作に同期させて、前記収納体との干渉を回避するように前記第２ハンド部材を回動させる回避動作手段と、
前記第１ハンド部材を前記収納体から後退するように直進動作させる後退動作手段と、
前記第１ハンド部材の前記後退する直進動作に同期させて、前記回避動作手段により回動させる前の位置に戻る方向に前記収納体との干渉を回避するように前記第２ハンド部材を回動させる復帰動作手段とを備え、
前記前進動作手段及び前記回避動作手段は、前記第１ハンド部材の中心軸と前記第２ハンド部材の中心軸とが重なった状態から開始され、
前記回避動作手段は、前記第２ハンド部材に保持される前記被搬送物が前記ロボットの原位置姿勢側に移動する方向に前記第２ハンド部材の回動を開始させ、
前記回避動作手段及び前記復帰動作手段は、前記第２ハンド部材に保持される前記被搬送物が、前記第１ハンド部材の直進動作方向に直交する方向に移動するように、前記第２ハンド部材を回動させる、ロボット制御装置。
【請求項２】
前記回避動作手段及び前記復帰動作手段は、前記第２駆動軸の中心から前記第２ハンド部材に保持される前記被搬送物の中心までの長さをＬ１、前記第２駆動軸の中心から前記第２ハンド部材に保持される前記被搬送物の中心までの直進動作方向の長さをＬ２、前記第１駆動軸の中心を通る前記第１ハンド部材の中心軸と前記第２駆動軸の中心を通る前記第２ハンド部材の中心軸とのなす角度を補正角度としてθとすると、
θ＝ａｒｃｃｏｓ（Ｌ２／Ｌ１）
の関係を有するように、前記第２ハンド部材を回動させる、請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項３】
前記前進動作手段は、前記第１ハンド部材の前進開始からの所定時間、所定速度を超過しないように低速動作させ、
前記後退動作手段は、前記第１ハンド部材の後退終了前から後退終了までの所定時間、前記所定速度を超過しないように低速動作させる、請求項１又は請求項２に記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記ロボットは、前記アーム駆動軸を介して前記アーム部材の他方端を回動可能に支持するベース部材を更に含み、
前記アーム機構は、一方端で前記第１駆動軸を介して前記第１ハンド部材を所定の平面方向に回動可能に支持すると共に、一方端で前記第２駆動軸を介して前記第２ハンド部材を前記平面方向に回動可能に支持する上部アーム部材と、一方端で第３駆動軸を介して前記上部アーム部材の他方端を前記平面方向に回動可能に支持すると共に、他方端を前記アーム駆動軸を介して前記平面方向に回動可能に前記ベース部材に支持される下部アーム部材とからなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はロボット制御装置に関し、特に産業用ロボットを制御するロボット制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハや液晶基板等の被搬送物をカセット等の収納体から搬出入する水平多関節のロボットを制御するロボット制御装置が開示されている（例えば、特許文献1参照）。上記ロボットは、直線補間によってハンド部材が収納体に向かって直進動作するように制御され、真空吸着等の手段によりハンド部材で被搬送物を保持したり開放したりして、収納体から被搬送物を搬出入する。このように収納体から被搬送物を搬出入するロボットには、上記ロボットに同一のアーム部材の同一の一方端に支持されるハンド部材を更に構成して、ハンド部材を２つ備えたものもある。
【０００３】
図７は、従来のロボット制御装置によるロボットの動作を示した概略平面図である。
【０００４】
図７を参照して、ロボット７１は、ベース部材７６と、一方端を第３駆動軸であるＡ軸７７を介してベース部材７６に回動可能に支持される下部アーム部材７８と、一方端を駆動軸であるＢ軸７９を介して下部アーム部材７８の他方端に回動可能に支持される上部アーム部材８０と、第１駆動軸である図示しないＷ１軸を介して上部アーム部材８０の他方端に回動可能に支持される第１ハンド部材８８と、Ｗ１軸と同軸に設置された第２駆動軸であるＷ２軸８９を介して上部アーム部材８０の他方端に回動可能に支持される第２ハンド部材９０とを備えている。第２ハンド部材９０は、第１ハンド部材８８の上側に、平面視において第１ハンド部材８８と重なるように取り付けられている。下部アーム部材７８、上部アーム部材８０、第１ハンド部材８８及び第２ハンド部材９０は、水平方向に回動可能である。
【０００５】
図７の（１）から（３）までは、ハンド部材を２つ備えた上記ロボット７１が、第２ハンド部材９０に半導体ウェハ２３を保持した状態で、第１ハンド部材８８でカセット２４から半導体ウェハ２３を搬出しようとする一連の動作が示されている。従来のロボット制御装置では、先ず、図７の（１）で示したように、第１ハンド部材８８の中心軸と第２ハンド部材９０の中心軸がＸ方向で重なるように、第１ハンド部材８８と第２ハンド部材９０とを１つのカセット２４の前で待機させている。このとき、第２ハンド部材９０は、半導体ウェハ２３を保持し、第１ハンド部材８８は何も保持していない。次に、図７の（２）で示したように、第１ハンド部材８８が半導体ウェハ２３を搬出するためにカセット２４内に直進動作して移動したときに、第２ハンド部材９０及び第２ハンド部材９０に保持された半導体ウェハ２３がカセット２４と干渉しない位置まで、第２ハンド部材９０を関節補間（ＰＴＰ制御）により反時計方向回りに回動させる。次に、第２ハンド部材９０は図７の（２）の位置に停止させた状態のまま、第１ハンド部材８８を直線補間（ＣＰ制御）によりカセット２４に向かって直進動作させる。そして、第１ハンド部材８８を所定の位置まで直進動作させた後、第１ハンド部材８８に別の半導体ウェハ２３を保持させる。その後は、図７の（１）から（３）までと逆の動作を順にさせている。先ず、第１ハンド部材８８を図７の（２）で示した位置まで後退するように直進動作させて、一度停止した後、第２ハンド部材９０を図７の（１）で示した位置まで時計方向回りに回動させる。このようにロボット７１の動作を制御して、一方のハンド部材に半導体ウェハ２３を保持した状態で、他方のハンド部材によりカセットから別の半導体ウェハ２３が搬出される。
【特許文献１】特開２００７−８８１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来のロボット制御装置では、第１ハンド部材８８を直進させる動作と第２ハンド部材９０を回動させる動作とが同時に制御されず、各々異なる時間に動作させている。よって、例えば同一のカセット２４内から半導体ウェハ２３を搬出入して交換する場合に、半導体ウェハ２３の交換時間が長くなっている。又、第１ハンド部材８８と第２ハンド部材９０とを異なる時間に動作するように制御していることに加えて、第１ハンド部材８８を直線補間により制御して、第２ハンド部材９０を関節補間により制御しているため、ロボット７１の動作の調整作業も煩雑となっている。第１ハンド部材８８の直進動作中に、カセット２４との干渉を回避している第２ハンド部材９０が、カセット２４にＸ方向に対向して設置された半導体ウェハ処理装置等他の障害物と干渉してしまう場合には、第１ハンド部材８８の直進動作と第２ハンド部材の回動動作を他段階に分割する必要が生じる。この場合には、更に、半導体ウェハ２３の交換時間が長くなり、ロボット７１の動作の調整作業も煩雑となる。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、収納体から被搬送物を搬出入して交換する時間を短縮させると共にロボットの動作の調整作業を容易にすることができるロボット制御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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、収納体から被搬送物を搬出入するロボットを制御するロボット制御装置であって、前記ロボットは、一方端がアーム駆動軸を介して回動可能に支持されるアーム機構と、前記アーム機構の他方端に第１駆動軸を介して支持されると共に前記被搬送物を保持することができる第１ハンド部材と、前記アーム機構の他方端に、前記第１駆動軸と同軸に設置された第２駆動軸を介して支持されると共に前記被搬送物を保持することができる第２ハンド部材とを含み、前記第１ハンド部材を前記収納体に向かって前進するように直進動作させる前進動作手段と、前記第１ハンド部材の前記前進する直進動作に同期させて、前記収納体との干渉を回避するように前記第２ハンド部材を回動させる回避動作手段と、前記第１ハンド部材を前記収納体から後退するように直進動作させる後退動作手段と、前記第１ハンド部材の前記後退する直進動作に同期させて、前記回避動作手段により回動させる前の位置に戻る方向に前記収納体との干渉を回避するように前記第２ハンド部材を回動させる復帰動作手段とを備え、前記前進動作手段及び前記回避動作手段は、前記第１ハンド部材の中心軸と前記第２ハンド部材の中心軸とが重なった状態から開始され、前記回避動作手段は、前記第２ハンド部材に保持される前記被搬送物が前記ロボットの原位置姿勢側に移動する方向に前記第２ハンド部材の回動を開始させ、前記回避動作手段及び前記復帰動作手段は、前記第２ハンド部材に保持される前記被搬送物が、前記第１ハンド部材の直進動作方向に直交する方向に移動するように、前記第２ハンド部材を回動させるものである。
【０００９】
このように構成すると、直進動作する第１ハンド部材と回動動作する第２ハンド部材とが同時に動作する。また、第２ハンド部材がロボットの原位置姿勢側からみて第１ハンド部材より外方に回動しない。また、第２ハンド部材に保持される被搬送物の軌道が直線となり一定となる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成において、前記回避動作手段及び前記復帰動作手段は、前記第２駆動軸の中心から前記第２ハンド部材に保持される前記被搬送物の中心までの長さをＬ１、前記第２駆動軸の中心から前記第２ハンド部材に保持される前記被搬送物の中心までの直進動作方向の長さをＬ２、前記第１駆動軸の中心を通る前記第１ハンド部材の中心軸と前記第２駆動軸の中心を通る前記第２ハンド部材の中心軸とのなす角度を補正角度としてθとすると、
θ＝ａｒｃｃｏｓ（Ｌ２／Ｌ１）
の関係を有するように、前記第２ハンド部材を回動させるものである。
【００１５】
このように構成すると、第２ハンド部材に保持される被搬送物の軌道が、前記第１ハンド部材の直進動作方向に直交する方向の直線となり一定となる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明の構成において、前記前進動作手段は、前記第１ハンド部材の前進開始からの所定時間、所定速度を超過しないように低速動作させ、前記後退動作手段は、前記第１ハンド部材の後退終了前から後退終了までの所定時間、前記所定速度を超過しないように低速動作させるものである。
【００１７】
このように構成すると、第２ハンド部材の中心軸が第１ハンド部材の直進動作方向に整列した姿勢の直前直後に、第２ハンド部材を回動させるために大きな加速度を必要としない。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の構成において、前記ロボットは、前記アーム駆動軸を介して前記アーム部材の他方端を回動可能に支持するベース部材を更に含み、前記アーム機構は、一方端で前記第１駆動軸を介して前記第１ハンド部材を所定の平面方向に回動可能に支持すると共に、一方端で前記第２駆動軸を介して前記第２ハンド部材を前記平面方向に回動可能に支持する上部アーム部材と、一方端で第３駆動軸を介して前記上部アーム部材の他方端を前記平面方向に回動可能に支持すると共に、他方端を前記アーム駆動軸を介して前記平面方向に回動可能に前記ベース部材に支持される下部アーム部材とからなるものである。
【００１９】
このように構成すると、所定の平面に、第１ハンド部材及び第２ハンド部材の軌道が形成される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、請求項１記載の発明は、直進動作する第１ハンド部材と回動動作する第２ハンド部材とが同時に動作するため、収納体から被搬送物を搬出入して交換する時間を短縮させると共にロボットの動作の調整作業を容易にすることができる。また、第２ハンド部材がロボットの原位置姿勢側からみて第１ハンド部材より外方に回動しないため、ロボットの原位置姿勢側からみて第１ハンド部材より外方に障害物が存在する場合に、その障害物と第２ハンド部材に保持される被搬送物との干渉を避けることができる。また、第２ハンド部材に保持される被搬送物の軌道が直線となり一定となるため、その被搬送物と収納体や他の障害物との干渉を回避し易くなり、ロボットの動作が効率的となる。
【００２３】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加えて、補正角度θを設定すれば第２ハンド部材に保持される被搬送物の軌道が、前記第１ハンド部材の直進動作方向に直交する方向の直線となり一定となるため、ロボットの動作の調整が容易となる。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加えて、第２ハンド部材の中心軸が第１ハンド部材の直進動作方向に整列した姿勢の直前直後に、第２ハンド部材を回動させるために大きな加速度を必要としないため、各駆動軸の加速度のバランスがとれ、ロボットを無理なく安定して動作させることができる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、所定の平面に、第１ハンド部材及び第２ハンド部材の軌道が形成されるため、第１ハンド部材及び第２ハンド部材の軌道の調整が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００２７】
図１は、この発明の第１の実施の形態によるロボット制御装置が適用されるロボット制御システムの概略構成を示したブロック図である。
【００２８】
図１を参照して、ロボット制御システム１０は、水平多関節のロボット１１と、ロボット１１の動作を制御するロボット制御装置１２と、ロボット１１の動作の教示を行うティーチングボックス１３とを備えている。ロボット制御装置１２は、ロボット１１に取り付けられたサーボモータを駆動させるサーボアンプ１５と、サーボアンプ１５に指令を与えてロボット１１の動作及び姿勢を制御する制御部１４とを含んでいる。
【００２９】
ロボット１１は、所定の場所に設置されるベース部材１６と、一方端がベース部材１６にＡ軸１７を介して回動可能に支持される下部アーム部材１８と、一方端が下部アーム部材１８の他方端にＢ軸１９を介して回動可能に支持される上部アーム部材２０と、端部を上部アーム部材２０の他方端にＷ１軸２７を介して回動可能に支持される第１ハンド部材２８と、端部を同じく上部アーム部材２０の他方端にＷ２軸２９を介して回動可能に支持される第２ハンド部材３０とを備えている。Ｗ１軸２７とＷ２軸２９とは、Ｗ１軸２７の上側にＷ２軸２９がくるように同軸に設置され、平面視において各々の軸中心が一致している。即ち、ロボット１１は、上部アーム部材２０に支持される回動中心が一致した２つのハンド部材を備えている。ベース部材１６の上側に下部アーム部材１８が配置され、下部アーム部材１８の上側に上部アーム部材２０が配置され、上部アーム部材２０の上側に第１ハンド部材２８が配置され、第１ハンド部材２８の上側に第２ハンド部材３０が配置されている。下部アーム部材１８、上部アーム部材２０、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０は各々水平方向に回動可能となっている。
【００３０】
被搬送物を保持することができる第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０は、平面視において同一形状の細長いＵ字状に形成され、屈曲部側が基点となるようにＷ１軸２７及びＷ２軸２９が配置されている。第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０の各々には図示しない真空吸着等の保持手段を備え、その保持手段により第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０の各々の上面に被搬送物が固定される。第１ハンド部材２８を固定させて第２ハンド部材３０をＷ２軸２９を中心に回動させていくと、両者は重なり、平面視において第１ハンド部材２８が第２ハンド部材の下側に隠れるように構成されている。下部アーム部材１８及び上部アーム部材２０は、細長い平板状に形成され、各々の長さは、下部アーム部材１８を固定させて上部アーム部材２０をＢ軸１９を中心に回動させたときに、Ａ軸１７とＷ２軸２９とが重なるような長さに設定されている。ベース部材１６は、上下方向を長手方向とした四角柱状に形成され、上下方向を長手方向とした円柱状に形成されたＡ軸１７を収納することができるように構成されている。
【００３１】
ロボット１１においては、Ｗ１軸２７が第１駆動軸を、Ｗ２軸２９が第２駆動軸を、Ｂ軸１９が第３駆動軸を、Ａ軸１７がアーム駆動軸を構成する。又、上部アーム部材２０、Ｂ軸１９及び下部アーム部材１８がアーム機構を構成する。
【００３２】
Ａ軸１７、Ｂ軸１９、Ｗ１軸２７及びＷ２軸２９は駆動軸であり、各々の駆動軸に図示しないサーボモータが設置されている。Ａ軸１７には下部アーム部材１８を回動させるためのサーボモータ、Ｂ軸１９には上部アーム部材２０を回動させるためのサーボモータ、Ｗ１軸２７には第１ハンド部材２８を回動させるためのサーボモータ、Ｗ２軸２９には第２ハンド部材３０を回動させるためのサーボモータが各々設置されている。サーボモータの各々の出力軸と、下部アーム部材１８、上部アーム部材２０、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０の各々とが連結されて、下部アーム部材１８、上部アーム部材２０、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０が各々独立して回動可能となっている。その図示しないサーボモータの各々の回転軸等には、サーボモータの各々の回転軸の回転速度や回転量を検出する動作量検出手段である図示しないエンコーダが各々設置されている。この動作量検出手段により、下部アーム部材１８、上部アーム部材２０、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０の回転角度等が検出される。更に、Ａ軸１７には、Ａ軸１７を上下方向に昇降させるための図示しないサーボモータ又はシリンダがベース部材１６の内部に設置されている。Ａ軸１７の昇降距離は、高さ検出手段である図示しないエンコーダにより検出される。
【００３３】
ベース部材１６は所定の位置に設置されるためＡ軸１７は移動せず、Ａ軸１７を基点として、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０が水平方向に所定の範囲で移動することとなる。又、Ａ軸１７が昇降すると、各々連結した下部アーム部材１８、上部アーム部材２０、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０が一体となって昇降する。このようにしてロボット１１は動作して所定の範囲において被搬送物を搬送する。
【００３４】
サーボアンプ１５は、制御部１４からの指令信号に基づいて上記Ａ軸１７、Ｂ軸１９、Ｗ１軸２７及びＷ２軸２９の各々に設置されたサーボモータに電力を供給してサーボモータを駆動させる。又、サーボアンプ１５に上記エンコーダからの回転角度等の検出情報がフィードバックされ、制御部１４からの指令信号とエンコーダからのフィードバック信号との差をなくすように、サーボアンプ１５はサーボモータの駆動を制御する。尚、この制御は、ＰＩ制御やＰＩＤ制御等により行われるが、限定されるものではない。
【００３５】
ティーチングボックス１３は、ロボット１１に近接して設置され、ロボット１１を動作させるためのスイッチを備えている。このティーチングボックス１３を用いて、ロボット１１の位置及び姿勢からなる教示点の教示が行われる。
【００３６】
制御部１４は、サーボアンプ１５やティーチングボックス１３に接続して、ロボット制御システム１０の全体を制御している。制御部１４は、ティーチングボックス１３によって入力された内容を記憶する機能、サーボアンプ１５に指令信号を送ることにより各駆動軸に設定されたサーボモータを駆動させてロボット１１の動作や姿勢を制御する機能、各駆動軸に設置されたサーボモータの回転軸の回転角度等のエンコーダによって検出された情報をサーボアンプ１５を介して取得して演算する機能、等を備えている。制御部１４は、ティーチングボックス１３により教示された教示点間をロボット１１が移動するようにロボット１１の動作を制御する。
【００３７】
次に、制御部１４で制御されるロボット１１の動作について説明する。
【００３８】
図２は、図１で示したロボットが所定のカセットから半導体ウェハを搬出するときの動作を示した概略平面図であり、図３は図１で示したロボットの原位置姿勢を示した概略平面図である。
【００３９】
図２を参照して、上述したロボット１１が、Ｙ方向に延びるように配置された被搬送物である半導体ウェハ２３が収納された収納体であるカセット２４と、カセット２４に平行に配置された半導体ウェハ２３の処理を行う処理装置２５との間に設置されている。ロボット１１は、カセット２４や処理装置２５から半導体ウェハ２３を搬出入して、カセット２４と処理装置２５との間で半導体ウェハ２３を搬送する。図２の（１）から（３）までは、ハンド部材を２つ備えた上記ロボット１１が、第２ハンド部材３０に半導体ウェハ２３を保持した状態で、第１ハンド部材２８で所定のカセット２４から半導体ウェハ２３を搬出しようとする一連の動作が示されている。
【００４０】
図２の（１）で示したように、先ず、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０が、各々の中心軸をＸ方向に向けて重ねるようにして、所定のカセット２４の手前で待機している。第１ハンド部材２８は、第２ハンド部材３０の下方に重なり、平面視において隠れた状態である。又、第２ハンド部材３０は半導体ウェハ２３を保持し、第１ハンド部材２８は何も保持していない。この状態から、図２の（２）で示したように、第１ハンド部材２８はカセット２４内の半導体ウェハ２３を搬出するために、カセット２４に向かって前進するように直進動作を開始する。第１ハンド部材２８の直進動作の開始と同時に、第２ハンド部材３０は、第２ハンド部材３０や第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３がカセット２４と干渉するのを回避するように、Ｗ２軸２９を中心に反時計方向回りに回動を開始する。このとき、第２ハンド部材３０は、ロボット１１の原位置姿勢側に移動する方向即ち、アーム駆動軸であるＡ軸１７側に回動を開始している。この実施の形態におけるロボット１１の原位置姿勢とは、図３で示したロボット１１の姿勢であり、下部アーム部材１８、上部アーム部材２０、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０のすべてが、その軸中心をＸ方向に整列させて重なった状態のときの姿勢である。更に、第１ハンド部材２８は直進動作を継続し、同時に第２ハンド部材３０は、第２ハンド部材３０や第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３がカセット２４と干渉するのを回避するように回動を継続する。そして、カセット２４から第１ハンド部材２８に半導体ウェハ２３を載せ替える図２の（３）で示した位置まで到達すると、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０とは同時に停止する。第１ハンド部材２８は、図示しない真空吸着等の保持手段により、カセット２４内の半導体ウェハ２３を保持する。
【００４１】
第１ハンド部材２８に保持された半導体ウェハ２３のカセット２４からの搬出にあたっては、ロボット１１は、図２の（１）から（３）までの動作と反対の動作を行う。具体的には、図２の（３）で示した位置から、第１ハンド部材２８は、カセット２４から後退するように直進動作を開始する。同時に、第２ハンド部材３０は、第２ハンド部材３０や第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３がカセット２４と干渉するのを回避するように、図２の（１）で示した最初の位置に戻る方向に回動を開始する。即ち、第２ハンド部材３０は、Ｗ２軸２９を中心に時計方向回りに回動を開始する。そして、第１ハンド部材２８は直進動作を継続し、同時に第２ハンド部材３０は、第２ハンド部材３０や第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３がカセット２４と干渉するのを回避するように回動を継続する。そして、図２の（１）で示した元の位置まで到達すると、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０とは同時に停止する。このとき、第１ハンド部材２８と第２ハンド部材３０とは、双方ともに半導体ウェハ２３を保持している。尚、上記では、所定のカセット２４から半導体ウェハ２３を搬出する場合のロボット１１の動作を説明しているが、所定のカセット２４に半導体ウェハ２３を搬入する場合も、搬出の場合と同様にロボット１１は動作する。このようにして、ロボット１１により、所定のカセット２４から半導体ウェハ２３が第１ハンド部材２８に保持されて搬出入される。
【００４２】
次に、制御部１４で制御されるロボット１１の動作制御について説明する。
【００４３】
再び、図２を参照して、図２の（１）で示したロボット１１の姿勢から、制御部１４は前進動作手段により、直線補間のもと、Ａ軸１７、Ｂ軸１９及びＷ１軸２７の各々を回動させて、第１ハンド部材２８を所定のカセット２４に向かって前進するように直進動作させる。同時に、制御部１４は、回避動作手段により、前進動作手段による第１ハンド部材２８の直進動作に同期させて、Ｗ２軸２９を駆動させて、第２ハンド部材３０をＷ２軸２９を中心に反時計方向回りに回動させる。このとき、第２ハンド部材３０や第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３がカセット２４と干渉するのを回避するように回動させる。次に、制御部１４は、ロボット１１が図２の（３）で示した姿勢になった時点で、上記動作を停止させ、第１ハンド部材２８にカセット２４内の半導体ウェハ２３を保持させる。次に、制御部１４は、後退動作手段により、直線補間のもと、Ａ軸１７、Ｂ軸１９及びＷ１軸２７の各々を回動させて、第１ハンド部材２８をカセット２４から後退するように直進動作させる。同時に、制御部１４は、復帰動作手段により、後退動作手段による第１ハンド部材２８の直進動作に同期させて、Ｗ２軸２９を駆動させて、第２ハンド部材３０をＷ２軸２９を中心に回避動作手段により回動させる前の位置に戻る方向、即ち、時計方向回りに回動させる。このとき、回避動作手段のときと同様に、第２ハンド部材３０や第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３がカセット２４と干渉するのを回避するように回動させる。
【００４４】
上記回避動作手段及び上記復帰動作手段は、後述する補正角度θを利用して、第２ハンド部材３０や第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３がカセット２４と干渉するのを回避しながら、第１ハンド部材２８の直進動作に同期させて第２ハンド部材３０を回動させている。
【００４５】
次に、補正角度θについて説明する。
【００４６】
図４は図２の（２）で示したときのロボットの姿勢の拡大平面図である。
【００４７】
図４を参照して、図２の（２）で示したときのロボット１１の姿勢は、上記前進動作手段により第１ハンド部材２８が前進するように少し直進動作し、回避動作手段により第２ハンド部材３０が反時計方向回りに少し回動した状態である。第２ハンド部材３０に保持される半導体ウェハ２３の中心をＰ、第２ハンド部材３０を回動可能に支持するＷ２軸２９の中心をＱとする。Ｗ２軸２９の中心と第１ハンド部材２８を回動可能に支持するＷ１軸２７の中心は一致しているため、Ｗ１軸２７の中心もＱである。中心Ｐは、第２ハンド部材３０の中心軸（中心線）上にある。又、中心Ｑは、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０の各々の中心軸（中心線）上にある。ここで、Ｗ２軸２９の中心Ｑから半導体ウェハ２３の中心Ｐまでの長さをＬ１、Ｗ２軸２９の中心Ｑから半導体ウェハの中心Ｐまでの直進動作方向、即ちＸ方向の長さをＬ２、第１ハンド部材２８の中心軸（中心線）と第２ハンド部材３０の中心軸（中心線）とのなす角度を補正角度としてθとすると、
θ＝ａｒｃｃｏｓ（Ｌ２／Ｌ１）
となる。補正角度θは、直線補間により直進動作する第１ハンド部材２８の位置を基準として第２ハンド部材３０の位置を決定する角度である。上記回避動作手段及び上記復帰動作手段は、この補正角度θを利用して第１ハンド部材２８の直進動作に同期させて、例えば補間時間毎に、上記式の関係を有するように第２ハンド部材３０を回動させる。このように第２ハンド部材３０を回動させると、第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３の中心Ｐの軌道は、図４の２点鎖線で示したように、第１ハンド部材２８の直進動作方向に直交する方向、即ちＹ方向の直線となり一定となる。又、この補正角度θを利用すれば、第２ハンド部材３０及び第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３とカセット２４との干渉が回避される。したがって、ロボット１１の動作の調整が容易となると共に、第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３がカセット２４や他の障害物と干渉するのを回避し易くなる。又、ロボット１１の動作が効率的となる。
【００４８】
ところで、上記回避動作手段及び上記復帰動作手段により、第２ハンド部材３０や第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３がカセット２４と干渉するのを回避している。しかし、上記前進動作手段による第１ハンド部材２８の前進開始からの所定時間と、上記後退動作手段による第１ハンド部材２８の後退終了前から後退終了までの所定時間の間は、半導体ウェハ２３を保持した第２ハンド部材３０がその中心軸をＸ方向に整列させる直前直後であり、第２ハンド部材３０が回動する量に対して、第２ハンド部材３０に保持されている半導体ウェハ２３のＸ方向の移動量は小さい。よって、上記所定時間の間は、第２ハンド部材３０や第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３がカセット２４と干渉するのを回避するために、第１ハンド部材２８の直進動作速度に対して第２ハンド部材３０の回動を高速にする必要がある。上記所定時間の間、第２ハンド部材３０に非常に大きな加速度が発生する。このような大きな加速度を第２ハンド部材３０に発生させないために、上記所定時間の間、第１ハンド部材２８を低速動作させる必要がある。図２に戻って、上記所定時間は、例えば、前進動作手段では第１ハンド部材２８が図２の（１）で示した位置から図２の（２）で示した位置に移動するまでの時間であり、後退動作手段では、第１ハンド部材２８が図２の（２）で示した位置から図２の（１）で示した位置に移動するまでの時間である。
【００４９】
図５は図１で示したロボットが図２で示した動作をするときの第１ハンド部材の直進動作速度と経過時間との関係を示した図である。
【００５０】
図５を参照して、縦軸には第１ハンド部材２８の直進動作速度が採られ、横軸には経過時間が採られている。図２の（１）で示した姿勢から直進動作を開始してから、図２の（３）姿勢で停止するまでの第１ハンド部材の直進動作速度の変化である。第１ハンド部材２８は、直進動作の開始から時間Ｔ１までは、速度Ｖ１になるまで加速して速度Ｖ１が維持され、時間Ｔ１を超えてからは、最高速度Ｖ２まで加速した後、減速して停止されている。制御部１４は、前進動作手段において、第１ハンド部材２８の前進開始からの上記所定時間の間、所定速度Ｖ１を超過しないように第１ハンド部材２８を低速動作させる。又、制御部１４は、後退動作手段において、第１ハンド部材２８の後退終了前から後退終了までの上記所定時間の間、所定速度Ｖ１を超過しないように第１ハンド部材２８を低速動作させる。このように、上記所定時間の間、第１ハンド部材２８を低速動作させると、第２ハンド部材３０の中心軸が第１ハンド部材２８の直進動作方向に整列した姿勢の直前直後に、第２ハンド部材３０を回動させるために大きな加速度を必要としない。そのため、各駆動軸の加速度のバランスが取れ、ロボット１１を無理なく安定して動作させることができる。
【００５１】
ロボット制御装置１２では、所定のカセット２４からの半導体ウェハ２３の搬出入において、直進動作する第１ハンド部材２８と回動動作する第２ハンド部材３０とが同時に動作する。そのため、カセット２４から半導体ウェハ２３を搬出入して交換する時間を短縮させることができる。又、ロボット１１の開始から停止までの動作が、第１ハンド部材２８が前進するとき及び後退するときの２段階しかないため、ロボット１１の動作の調整作業が容易となる。
【００５２】
又、第２ハンド部材３０がロボット１１の原位置姿勢側からみて第１ハンド部材２８より外方に回動しないため、ロボット１１の原位置姿勢側からみて第１ハンド部材２８より外方に障害物が存在する場合に、その障害物と第２ハンド部材３０に保持される半導体ウェハ２３との干渉を避けることができる。又、上記ロボット１１では、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０の軌道は水平面に形成されるため、第１ハンド部材２８及び第２ハンド部材３０の軌道の調整が容易となる。
【００５３】
図６は、この発明の第２の実施の形態によるロボット制御装置により制御されるロボットの姿勢の拡大平面図であり、先の第１の実施の形態による図４に対応した図である。基本的な構成及びロボット１１の動作制御は第１の実施の形態によるロボット制御装置１２と共通するので異なる点を中心に説明する。
【００５４】
図６を参照して、第１の実施の形態によるロボット制御装置１２では、第２ハンド部材３０に保持された半導体ウェハ２３の中心Ｐの軌道が、第１ハンド部材２８の直進動作方向に直交する方向に直線Ｍとなるようにロボット１１の動作が制御されていたが、第２の実施の形態によるロボット制御装置では、上記直線Ｍから所定角度αだけ傾斜した方向に直線Ｎとなるようにロボット１１の動作が制御される。直線Ｍと第１ハンド部材２８の中心軸との交点をＲとし、中心Ｐから交点Ｒまでの長さをＬ３とし、中心Ｑから直線Ｍまでの直進動作方向、即ちＸ方向の長さをＬ４とする。任意の所定角度αを与えると、
Ｌ１２−（Ｌ３×ｃｏｓα）２＝（Ｌ４＋Ｌ３×ｓｉｎα）２
から長さＬ３が求められる。長さＬ３が求められると、補正角度θは余弦定理より、
θ＝ａｒｃｃｏｓ［（Ｌ１２＋Ｌ４２−Ｌ３２）／（２×Ｌ１×Ｌ４）］
となる。この補正角度θを利用して第１ハンド部材２８の直進動作に同期させて、例えば補間時間毎に、上記式の関係を有するように第２ハンド部材３０を回動させる。このように第２ハンド部材３０を回動させると、第２ハンド部材に保持された半導体ウェハ２３の中心Ｐの軌道は、第１ハンド部材２８の直進動作方向に直交する方向、即ちＹ方向の直線Ｍから所定角度α傾斜した方向の直線Ｎとなり一定となる。
【００５５】
尚、上記の各実施の形態では、ハンド部材及びアーム機構を水平方向に回動させているが、必ずしもこのように構成する必要はなく、他の平面方向に回動してもよい。例えば、垂直多関節のロボットに適用されてもよい。
【００５６】
又、上記の各実施の形態では、第１ハンド部材の中心軸と第２ハンド部材の中心軸が重なった姿勢から動作を開始し、又は終了しているが、重なっていなくてもよい。
【００５７】
更に、上記の各実施の形態では、第２ハンド部材に保持される半導体ウェハがロボットの原位置姿勢側に移動する方向に第２ハンド部材が回動を開始しているが、原位置姿勢側とは反対側の障害物との干渉を考慮しなくてよければ、反対方向に回動を開始してもよい。
【００５８】
更に、上記の第１の実施の形態では、第２ハンド部材に保持される半導体ウェハが第１ハンド部材の直進動作方向に直交する方向に移動するようにロボットは動作しているが、カセット等の障害物との干渉を回避することができて、第２ハンド部材が第１ハンド部材の直進動作に同期して回動していれば、第２ハンド部材に保持される半導体ウェハは他の方向に移動してもよい。
【００５９】
更に、上記の各実施の形態では、所定時間の間、第１ハンド部材を低速動作させているが、第２ハンド部材の加速度に対する能力や他の駆動軸の加速度とのバランスに問題がなければ、低速動作させなくてもよい。
【００６０】
更に、上記の各実施の形態では、２つのアーム部材で構成されているが、１つのアーム部材の一方端で２つのハンド部材が同軸に設置された駆動軸の各々を介して支持されていれば、３つ以上で構成されてもよい。
【００６１】
更に、上記の実施の形態では、２つのアーム部材は同じ長さに構成されているが、異なる長さに構成してもよい。
【００６２】
更に、上記の実施の形態では、アーム機構がベース部材に支持されているが、他の構成からなる部材により支持されてもよく、又、Ａ軸が上下方向に昇降しなくてもよい。
【００６３】
更に、上記の実施の形態では、真空吸着等で被搬送物を保持するようにハンド部材が構成されているが、被搬送物を保持することができれば、被搬送物を狭持する等ハンド部材を他の構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明の第１の実施の形態によるロボット制御装置が適用されるロボット制御システムの概略構成を示したブロック図である。
【図２】図１で示したロボットが所定のカセットから半導体ウェハを搬出するときの動作を示した概略平面図である。
【図３】図１で示したロボットの原位置姿勢を示した概略平面図である。
【図４】図２の（２）で示したときのロボットの姿勢の拡大平面図である。
【図５】図１で示したロボットが図２で示した動作をするときの第１ハンド部材の直進動作速度と経過時間との関係を示した図である。
【図６】この発明の第２の実施の形態によるロボット制御装置により制御されるロボットの姿勢の拡大平面図である。
【図７】従来のロボット制御装置によるロボットの動作を示した概略平面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１１    ロボット
１２    ロボット制御装置
１６    ベース部材
１７    Ａ軸
１８    下部アーム部材
１９    Ｂ軸
２０    上部アーム部材
２３    半導体ウェハ
２４    カセット
２７    Ｗ１軸
２８    第１ハンド部材
２９    Ｗ２軸
３０    第２ハンド部材
【図１】
0005055101.tif 000002
【図２】
0005055101.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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