JP5702975B2 - 基板搬送ロボット - Google Patents

Description

本発明は、液晶基板等の板状の基板を搬送する搬送ロボットに関するものである。

搬送ロボットを用いて、カセットに収容された液晶基板等の板状の基板を搬出する際には、基板の位置を検出する必要がある。これは搬送ロボットに設けたハンドと基板の位置との相対位置が許容値よりもずれているとハンドが基板を把持できないためである。そのため、搬送ロボットに基板の有無を検出する基板検出センサを取り付けている。そして、基板検出センサから出力される検出信号に基づいて基板の位置を検出している。

図１２は、従来の搬送ロボットの概略構成図である。
この図１２に示すように、搬送ロボット１０’は、旋回ベース１と、図示しない昇降機構と、第１アーム２ａ及び第２アーム２ｂからなるアーム機構２、第２アーム２ｂの先端に設けられたハンドホルダ３、ハンドホルダ３に取り付けられたハンド７及び基板の位置を検出する基板検出センサ８によって概略構成されている。なお、ハンド７は、第１のハンド７ａ及び第２のハンド７ｂによって構成されている。

このような搬送ロボット１０’の機構は周知であるために、詳細は省略するが、アーム機構２の第１アーム２ａ及び第２アーム２ｂを回動させることによって、図１２（ａ）に示すようにハンド７を前進させ、また図１２（ｂ）に示すように、ハンド７を後退させることができる。また図示しない昇降機構によって、アーム機構２等を上下に昇降させる機能を有する。また、ハンド７は、基板を把持する機能を有する。そのため、搬送ロボット１０’によって、基板をカセット内部に搬入させ、また基板をカセット内部から搬出することができる。

図１３は、基板検出センサの構成図である。
基板検出センサ８は、非接触型のセンサであり、図１３に示すように、センサ取付部材９に取り付けられている。そして、投光部から光線等を発射し、それを検出対象物である基板等によって反射させ、受光部で検出することによって、基板等の有無を検出する機能を有する。基板検出センサ８の検出信号は、図示しないケーブルを介して出力される。また、基板検出センサ８への指令等も図示しないケーブルを介して行われる。

なお、従来の搬送ロボット１０’では、基板検出センサ８がハンドホルダ３に取り付けられるか、ハンド７のハンドホルダ３寄りに取り付けられていた。すなわち、若干の位置の違いはあるものの図１２に示すように、基板検出センサ８は、ハンドホルダ３の近傍に配置されていた。また、ハンド７の移動に伴って、基板検出センサ８の位置も移動する。

図１４は、従来の搬送ロボット１０’が、カセット内部の基板を搬出させるために、ハンド７を前進させて、ハンド７をカセット内部に進入させたときの概略平面図である。なお、図１４において、点線で図示した部分はカセット内部を透過して図示した部分であり、ハンド７や基板検出センサ８等の位置が分るようにしている。

この図１４に示すように、基板は複数種類の大きさ（例えば、大サイズ、中サイズ、小サイズ）があるが、いずれの場合でも、基板がカセットの手前側（入り口側）に寄せられてカセット内部に収容されていた。そのために、カセット内部にハンド７を進入させたときに、カセットに基板が収容されていれば、基板検出センサ８を、基板の手前側のエッジ位置よりも奥側に進入させることができた。

図１５は、基板検出センサ８の検出動作を説明するための図である。
図１５（ａ）は、図１２（ｂ）に示すようなハンド７が後退した位置から、ハンド７をカセット側に前進させている状態を示す。この状態では、基板検出センサ８の上部に基板がない。そのため、基板検出センサ８の投光部から発射される光線等が基板で反射しないので、受光部で検出することができない。そのため、基板が無いことがわかる。

搬送ロボット１０’のハンド７がカセット内部に進入して、図１５（ｂ）に示すように基板検出センサ８の上部に基板があると、基板検出センサ８の投光部から発射される光線等が基板で反射して受光部で検出できるようになる。より具体的には、受光部で検出する光量が多くなり、光量がしきい値よりも大きくなるので、基板が有ることがわかる。

なお、カセットは、図１５に示すように、通常は上下に多段構成になっており、複数の基板を収容できるようになっているが、図１５では一部の基板のみ図示している。また、カセットには基板を保持する保持部材等が設けられているが、図示を省略している。

特開２００６−２７３５２４号公報

上述したように、従来は図１４に示すように、基板がカセットの手前側（入り口側）に寄せられてカセット内部に収容されていた。そのために、カセット内部にハンド７を進入させたときに、カセットに基板が収容されていれば、基板検出センサ８によって、基板の有無を検出することができた。しかし、最近では、必ずしも基板がカセットの手前側に寄せられておらず、図１６に示すように、基板がカセットの奥側に寄せられる場合が生じてきた。

そうなると、ハンド７を従来よりもカセットの奥側にまで挿入しないと、基板の位置を検出することができない。しかし、搬送ロボット１０’のハンドホルダ３は厚みがあるため、ハンド７を従来よりもカセットの奥側まで進入させることが難しい。なぜならば、ハンドホルダ３が他の基板等に衝突する恐れがあるからである。すなわち、従来の搬送ロボット１０’では、図１６に示すように、基板がカセットの奥側に寄せられた場合に対応できない。

本発明は、上記事情のもとで考え出されたものであって、基板がカセットの奥側に寄せられて収容された場合であっても、基板の位置を検出できる搬送ロボットを提供することを目的としている。

第１の発明によって提供される基板搬送ロボットは、
基板を保持するためのハンドを用いて、板状の基板をカセットに搬入およびカセットから搬出するための基板搬送ロボットを対象とし、
基板を保持するためのハンドと、
前記ハンドの基端部を支持するハンドホルダと、
前記ハンドの先端部又は先端部近傍に取り付けられた基板の有無を検出する基板検出センサと、
前記ハンドの位置を移動させる移動機構と、
前記ハンドの位置及び移動速度を制御する制御部と、
前記基板検出センサの検出信号と前記制御部から出力される前記基板検出センサの位置の情報に基づいて、基板のエッジ位置を演算する基板エッジ位置解析部と、
を備え、
前記制御部は、
予め与えられた前記カセット及び基板に関する情報に基づいて、前記ハンドが検出対象となる基板の下側を通過して前記カセットの奥側方向に移動できるようなカセット進入位置を求める機能と、
前記ハンドが前記カセット進入位置に移動するように移動機構を制御する機能と、
予め与えられた基板の規定位置情報又は演算によって求めた基板の規定位置情報に基づいて、前記カセットに収容されている基板の奥側のエッジ位置を推測する機能と、
前記カセット進入位置から前記カセットの奥側へ向かう方向を基準方向とした場合に、前記ハンドを、前記基準方向に沿って予め定めた速度で前進させ、前記ハンドをカセット内に進入させることによって、ハンドの先端部又は先端部近傍に設けた前記基板検出センサがカセットの奥側に移動するように移動機構を制御する機能と、
前記ハンドとともに移動する前記基板検出センサが、推測した奥側のエッジ位置と前記基準方向上で同じ位置から予め定めた距離だけ手前の位置に到達したときに、前記ハンドの移動速度が減速するように移動機構を制御する機能と、
前記基板検出センサが、推測した基板の奥側のエッジ位置と前記基準方向上で同じ位置よりもカセットの奥側の予め定めた位置まで移動するように移動機構を制御する機能と、
基板エッジ位置解析部で求めた基板の奥側のエッジ位置に基づいて、前記基板検出センサが取り付けられている位置を含む基準方向上における基板の位置ずれ量を演算する機能と、
演算された前記基準方向上における基板の位置ずれ量に基づいて、基板を把持するときのハンド位置を補正演算する機能と、
前記補正演算されたハンド位置に、ハンドが移動するように移動機構を制御する機能と、
を有していることを特徴としている。

第２の発明によって提供される基板搬送ロボットは、
前記基板エッジ位置解析部が、
前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶しておき、前記基板検出センサの検出信号が基板有りを示す状態から基板無しを示す状態に変化し、かつ基板無しを示す状態が予め定めた確認距離だけ連続したときに、そのときの前記基板検出センサの位置を基準位置として、前記基準位置からみて前記確認距離だけカセットの手前側の位置を基板の奥側のエッジ位置として解析することを特徴としている。

第３の発明によって提供される基板搬送ロボットは、
前記基板エッジ位置解析部が、
前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶しておき、前記基板検出センサの検出信号が基板有りを示す状態から基板無しを示す状態に変化し、かつ基板無しを示す状態が予め定めた確認時間の間連続したときに、そのときからみて確認時間だけ過去の前記基板検出センサの位置を基板の奥側のエッジ位置として解析することを特徴としている。

第４の発明によって提供される基板搬送ロボットは、
前記基板エッジ位置解析部が、
前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されているデータに基づいて、基板の奥側のエッジ位置を解析する解析部と、
を備えていることを特徴としている。

第５の発明によって提供される基板搬送ロボットは、
前記ハンドが複数設けられており、このうちの２つ以上のハンドに前記基板検出センサが設けられている。また、
前記基板エッジ位置解析部が、
前記各基板検出センサの位置情報と前記各基板検出センサの検出信号とを関連つけて記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されているデータに基づいて、前記各基板検出センサが取り付けられている位置を含む基準方向上における基板の奥側のエッジ位置を解析する解析部と、
を備えていることを特徴としている。

第６の発明によって提供される基板搬送ロボットは、
前記基板検出センサが、前記ハンドに埋め込むようにして取り付けられることを特徴としている。

第７の発明によって提供される基板搬送ロボットは、
前記ハンドを前記カセットの奥側まで移動させたときに、前記基板検出センサの位置が、基板の奥側エッジ位置よりも奥側に位置するように前記ハンドの長さが設定されていることを特徴としている。

第８の発明によって提供される基板搬送ロボットは、
前記ハンドよりも前記ハンドホルダの外側寄りに、基端部がハンドホルダに支持され、かつ前記ハンドよりも長さが短い補助ハンドを、さらに備えたことを特徴としている。

本発明によれば、基板がカセットの奥側に寄せられて収容された場合であっても、基板の位置を検出できる搬送ロボットを提供できる。

第１実施形態に係る搬送ロボット１０の概略構成を示す図である。 基板検出センサ５の投光部、受光部の配置例を示す図である。 第１実施形態に係わる搬送ロボット１０が、カセット内部の基板を搬出させるために、ハンド４を前進させて、ハンド４をカセット内部に進入させたときの概略平面図である。 基板検出センサ５が基板の手前側から奥側へ進行していく過程において、基板検出センサ５の受光部で検出する光量を示す図である。 基板の位置と基板検出センサ５の受光部で検出する光量との関係を示すイメージ図である。 基板検出センサ５が基板の下側を通過する際の速度パターンを示す図である。 第１実施形態に係る搬送ロボット１０が備える機能を示す機能ブロック図である。 基準方向に対して基板が左右非対称にずれているか場合の一例を示す図である。 第２実施形態に係る搬送ロボット１０ａの概略構成を示す図である。 搬送ロボット１０ａの旋回半径の一例を示す図である。 補助ハンド６の長手方向の長さを示す図である。 従来の搬送ロボットの概略構成図である。 基板検出センサの構成図である。 従来の搬送ロボット１０’が、カセット内部の基板を搬出させるために、ハンド７を前進させて、ハンド７をカセット内部に進入させたときの概略平面図である。 基板検出センサ８の検出動作を説明するための図である。 基板がカセットの奥側に寄せられる場合を示す図である。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は第１実施形態に係る搬送ロボット１０の概略構成を示す図である。なお、従来と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。
図１に示すように、搬送ロボット１０は、旋回ベース１と、図示しない昇降機構と、第１アーム２ａ及び第２アーム２ｂからなるアーム機構２、第２アーム２ｂの先端に設けられたハンドホルダ３、基端部がハンドホルダ３に取り付けられたハンド４及びハンド４の先端部（又は先端部近傍）に取り付けられた基板の有無を検出する基板検出センサ５によって概略構成されている。なお、ハンド４は、第１のハンド４ａ及び第２のハンド４ｂによって構成されている。また、基板検出センサ５は、第１の基板検出センサ５ａ及び第２の基板検出センサ５ｂによって構成されている。そして、基板検出センサ５から出力される検出信号に基づいて基板の位置を検出している。また、上記のような構成に限定されるものではない。例えば、ハンド４の数、基板検出センサ５の数は、上記と異なってもよい。

第１アーム２ａは、一端が旋回ベース１に連結され、垂直状の連結軸Ｌ１周りに回動させられる。第２アーム２ｂは、一端が第１アーム２ａの他端に連結され、垂直状の連結軸Ｌ２周りに回動させられる。ハンドホルダ３は、第２アーム２ｂの他端に連結され、垂直状の連結軸Ｌ３周りに回転可能に取り付けられる。また、搬送ロボット１０のアーム機構２を動作させるため、また昇降させるために、図示しないモータ、プーリー等が用いられている。

このような搬送ロボット１０の機構は周知であるために、詳細は省略するが、アーム機構２の第１アーム２ａ及び第２アーム２ｂを回動させることによって、図１２で説明した従来技術の搬送ロボット１０と同様に、ハンド４を前進／後退させるとともに、図示しない昇降機構によって、アーム機構２を上下させる機能を有する。また、ハンド４は、基板を把持する機能を有する。そのため、搬送ロボット１０によって、基板をカセット内部に搬入させ、また基板をカセット内部から搬出することができる。なお、カセット側に昇降機構を備えている場合等では、昇降機構を備えない搬送ロボット１０もある。

基板検出センサ５は、非接触型のセンサであり、投光部から光線等を発射し、それを検出対象物である基板等によって反射させ、受光部で検出することによって、基板等の有無を検出する機能を有する。基板検出センサ５の検出信号は、図示しないケーブルを介して出力される。また、基板検出センサ５への指令等も図示しないケーブルを介して行われる。この基板検出センサ５は、図１３で説明した従来技術と同様のものであるが、本実施形態では、図１に示すように、基板検出センサ５がハンド４の先端部（又は先端部近傍）に埋め込まれている。

なお、非接触型の基板検出センサ５には様々なタイプがあり、例えば、レーザ光線を用いるタイプ、発光ダイオードを用いるタイプ、超音波を用いるタイプ等があるが、目的や状況に応じて最適なタイプを選択している。また、基板等の有無を検出する機能だけでなく、基板検出センサ５と基板等との間の距離を計測できるタイプもあるが、少なくとも基板等の有無を検出する機能を有するものを用いればよい。

また、例えば、基板を多段に収容する構成のカセットで、検出対象となる基板がなく、その上段に基板がある場合が考えられる。このような場合を想定して、上段の基板を誤検出しないように、基板検出センサ５の検出距離が短いタイプが選択される場合がある。

図２は、基板検出センサ５の投光部、受光部の配置例を示す図である。
この図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、基板検出センサ５の投光部、受光部は、ハンド４の進行方向に対して投光部、受光部が直列（図面では縦方向）に並んでいてもよいし、図２（ｃ）に示すように、ハンド４の進行方向に対して投光部、受光部が並列（図面では横方向）に並んでいてもよい。

図３は、第１実施形態に係わる搬送ロボット１０が、カセット内部の基板を搬出させるために、ハンド４を前進させて、ハンド４をカセット内部に進入させたときの概略平面図である。なお、図３において、点線で図示した部分はカセット内部を透過して図示した部分であり、ハンド４や基板検出センサ５等の位置が分るようにしている。

この図３に示すように、基板は複数種類の大きさ（例えば、大サイズ、中サイズ、小サイズ）があるが、いずれの場合でも、基板がカセットの奥側に寄せられてカセット内部に収容されている場合を示している。この図３に示すように、基板がカセットの奥側に寄せられてカセット内部に収容されている場合であっても、ハンド４をカセットの奥側まで移動させたときに、ハンド４の先端部（又は先端部近傍）に設けられた基板検出センサ５の位置が、基板の奥側エッジ位置よりも奥側に位置するように、ハンド４の長さが設定される。そのため、たとえ基板がカセットの奥側に寄せられてカセット内部に収容されていても、基板検出センサ５の検出信号に基づいて、基板の奥側エッジ位置を検出することができる。なお、本明細書では、カセット進入位置からカセットの奥側へ向かう方向を基準方向（又は前後方向）とする。また、水平面内において基準方向と垂直な方向を左右方向とする。

図４は、基板検出センサ５が基板の手前側から奥側へ進行していく過程において、基板検出センサ５の受光部で検出する光量を示す図である。ただし、図４は、理想的な検出信号を表す図であり、実際には後述するように、光量が一定しない等の問題があるが、まずは理想的な状態における基板検出センサ５の検出動作の説明をする。

図４に示すように、基板検出センサ５の上部に基板がないときは、受光部で検出する光量がしきい値に達しないので、「基板無し」と検出する。また、基板検出センサ５の上部に基板があるときは、受光部で検出する光量がしきい値以上になるので、「基板有り」と検出する。すなわち、本実施形態のように基板検出センサ５をハンド４の先端部に設け、ハンド４をカセットの手前側から奥側に進行させた場合、理想的には、図４に示すように、基板の手前側のエッジで「基板無し」→「基板有り」に変化し、その後、基板検出センサ５が基板の下側を通過している途中では、「基板有り」の状態を維持し、基板の奥側のエッジ位置で基板検出センサ５の出力が「基板有り」→「基板無し」へ変化することになる。

このように、基板検出センサ５をハンド４の先端部に取り付ければ、たとえ基板がカセットの奥側に配置されたとしても、基板検出センサ５の検出信号に基づいて、基板の有無を検出することができる。ひいては、基板のエッジ位置を検出することができる。しかし、以下のような問題があるため、図４に示したような理想的な状態でエッジ位置を検出することができない。

［問題１］
図５は、基板の位置と基板検出センサ５の受光部で検出する光量との関係を示すイメージ図である。
液晶基板の場合、基板のパターンは、基板の端部（エッジ付近）には積層されないため、基板の端部は素ガラスのままである。そのため、プロセスが進行しても反射率が低いままである。そのため、図５に示すように、実際にはエッジ位置において受光部で検出する光量は、他の部分の光量に比べて少ない。なお、プロセスの進行に伴って付着物が付くことはあるが、それでもエッジ位置において受光部で検出する光量が少ない。以下、基板の手前側と奥側について、それぞれ説明する。

（１）基板の手前側について
基板検出センサ５が基板の手前側のエッジ位置に到達しても、受光部で検出する光量がしきい値に達せず、「基板無し」と検出してしまう場合がある。その後、ハンド４が奥側へ進行するに伴い、受光部で検出する光量が多くなって、しきい値以上になると「基板有り」と検出する。すなわち、エッジ位置を精度良く検出できない。

（２）基板の奥側について
基板の奥側では、まだ基板の奥側のエッジ位置に到達していないにも関わらず、受光部で検出する光量が少なくなり、「基板無し」と検出してしまう場合がある。すなわち、エッジ位置を精度良く検出できない。なお、図５では、奥側のエッジ位置付近で光量が少なくなっているが、しきい値よりも大きいため、「基板有り」と検出されている例を図示している。

［問題２］
ハンド４先端部は、ハンド４の根元（基端部）よりも振動が生じやすい。そして、振動が生じると検出値が不安定になるので誤検出を招く。通常は、搬送時間を短縮するため、出来る限り速い速度でハンド４を移動させる。そうなると振動が生じやすく、検出値が不安定になりやすい。

［問題３］
プロセス実施前（加工前）の素ガラスでは、透過率が高いため反射率が低いが、プロセスの進行に伴って基板上にパターンが生成されていくに従い反射率が高まってくる。すなわち、プロセスの進行状況によって反射率が異なる。また、基板の全ての箇所が同じ反射率ではなく、箇所によって反射率が異なる場合がある。さらに、上述したハンド４の振動が反射率に影響を与える場合がある。そのため、基板の箇所によっては、基板があるにも関わらず受光量が少なくなり、基板が無いと誤検出する虞がある。すなわち、エッジ位置以外の箇所をエッジ位置であると誤検出する可能性がある。図５では、エッジ位置以外の箇所で微少距離ｄ１（微少時間ｔ１）だけ誤検出している例を示している。

そこで、本実施形態では、以下のように対策を施し、上記の問題を解決している。

［問題１の対策］
基板検出センサ５は基板の直下を通過しているため、反射型のセンサであればある程度の受光量があり、充分に基板の有無を検出することが可能である。従来の搬送ロボット１０’においても、基板のエッジを検出できていたことからもエッジ部分の検出に問題ないことが分る。すなわち、従来の搬送ロボット１０’のように基板の手前側のエッジ位置を検出するのか、本実施形態のように基板の奥側のエッジ位置を検出するのかの違いはあるが、従来の搬送ロボット１０’と同様に、検出対象となる基板の奥側のエッジ位置の直下に基板検出センサ５が到達したときの移動速度が遅くなっていれば、エッジ位置において基板の有無の変化を検出することができる。
なお、本実施形態のように、基板検出センサ５がハンド４の先端部（又は先端部近傍）に設けられている場合、基板検出センサ５が基板の手前側のエッジ位置の直下を通過するときには、タクトタイムを短縮させるために、ハンド４の移動速度を遅くできない。そのため、基板の手前側のエッジ位置の検出には不向きである。

［問題２の対策］
検出したいエッジ位置は、基板の奥側のエッジ位置である。そのため、図６に示すように、基板検出センサ５の位置が、基板の奥側のエッジ位置よりもある程度手前から減速を開始していれば、基板検出センサ５が奥側のエッジ位置の直下を通過する際のハンド４の振動が小さくなり、十分に基板のエッジを検出することができる。

ここで、基板の大きさの情報や基板がカセットの奥側に配置されているか否かの情報は、予め与えられている。これらの情報に基づいて演算すれば基板の奥側のエッジ位置の規定値（規定位置）が分かる。あるいは、基板の奥側のエッジ位置の規定値が直接与えられる場合もある。すなわち、直接的または間接的に基板の奥側のエッジ位置の規定値が分かる。ところが、実際の基板の配置位置にはばらつきがあるため、上記の規定値通りとはならない。そのため、暫定的に、基板の奥側のエッジ位置の規定値を、基板の奥側のエッジ位置の推測値（推測位置）として採用する。

また、上述したように、基板の配置位置にはばらつきがあるため、そのばらつきを考慮して、減速を開始する位置を定めればよい。例えば、基板の奥側のエッジ位置の推測値（規定値）の１００ｍｍ手前から減速させたいとする。そして、基板の配置位置のばらつきが±２０ｍｍであるとする。この場合は、ばらつき分を考慮して、奥側のエッジ位置（規定値）の１２０ｍｍ手前から減速させればよい。

なお、従来の搬送ロボット１０’においても、基板検出センサ５の取り付け位置は異なるが、同様の速度制御をしているので、従来技術との比較という観点でも、タクトタイムに殆ど影響を与えるものではない。

［問題３の対策］
エッジ以外の箇所（例えば基板の中央付近）をエッジ位置であると検出する可能性がある問題に対しても、ハンド４の移動速度を遅くすれば、問題を解決できるが、そのようにすると、タクトタイムが遅くなり問題である。そのため、ハンド４の移動速度とは異なる解決策が望まれる。
そこで、エッジ以外の箇所をエッジであると検出する可能性が僅かであるという点に着目すると、仮に誤検出が生じたとしても、それは一部の箇所のみであり、それが連続することはない。そのため、基板が無いと検出された状態が連続した場合にのみ、エッジ位置であるとすればよい。この場合の判定基準は、予め定めた距離だけ「無」が続いた場合でもよいし、予め定めた時間だけ「無」が続いた場合でもよい。もちろん、その間に基板のエッジ位置から行き過ぎているので、その分を差し引いた位置を基板のエッジ位置とすればよい。また、カセットの位置も分かっているので、ハンド４がカセットに衝突しないように位置制御される。

以上の対策を行うことにより、たとえ基板がカセットの奥側に配置されたとしても、基板検出センサ５の検出信号に基づいて、基板の有無を検出することができる。ひいては、基板のエッジ位置を検出することができるようになる。また、基板のエッジ位置が分かれば、基板を把持するときのハンド位置を補正演算できる。

図７は、第１実施形態に係る搬送ロボット１０が備える機能を示す機能ブロック図である。
この図７に示すように、上記対策を実現するために、本実施形態は、機能面から見ると、移動機構１１、動作制御部１２、基板エッジ位置解析部１３を備えている。

移動機構１１は、ハンド４の位置を移動させる機構をいう。本実施形態では、主に第１アーム２ａ及び第２アーム２ｂからなるアーム機構２を含む機構を示しているが、本実施形態で示した搬送ロボット１０はあくまでも一例であって、ハンド４の位置を移動させる機構であればよい。例えば、昇降機構を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。また、図示していないモータ等も移動機構１１に含まれる。また、第２アーム２ｂに連結されたハンドホルダ３も移動機構１１に含まれる。

基板エッジ位置解析部１３は、後述する動作制御部１２から入力される基板検出センサ５の位置情報と、基板検出センサ５の検出信号とを入力として、基板の奥側のエッジ位置を解析する（求める）ものである。この基板エッジ位置解析部１３は、記憶部１４と解析部１５とを備えた構成となっている。

記憶部１４は、動作制御部１２から入力される位置情報と、基板検出センサ５の検出信号とを入力として、両者を関連つけて記憶するものである。

解析部１５は、記憶部１４に記憶されているデータに基づいて基板の奥側のエッジ位置を解析する（求める）ものである。
具体的には、記憶部１４に記憶されているデータを読み込み、基板検出センサ５の検出信号が基板有りを示す状態から基板無しを示す状態に変化し、かつ基板無しを示す状態が予め定めた確認距離だけ連続したときに、そのときの基板検出センサ５の位置を基準位置として、基準位置からみて上記確認距離だけカセットの手前側の位置を基板の奥側のエッジ位置として求める。

データのサンプリング時間が分かっているので、次のようにすることもできる。すなわち、基板エッジ位置解析部１３は、記憶部１４に記憶されているデータを読み込み、基板検出センサ５の検出信号が基板有りを示す状態から基板無しを示す状態に変化し、かつ基板無しを示す状態が予め定めた確認時間の間連続したときに、そのときからみて確認時間だけ過去の基板検出センサ５の位置を基板の奥側のエッジ位置として求める。

なお、基板エッジ位置解析部１３で求めた基板の奥側のエッジ位置が、規定値（規定位置）に対して大きくずれている場合、すなわち、予め設定した許容値以上のずれがある場合には、異常であると判定することができる。その際には、ハンド４によって基板を把持させる動作を中止する等の処理を行うことができる。

また、検出対象の基板がカセットに収容されていない場合は、基板検出センサ５の検出信号が基板無しを示す状態のままであるので、異常であることが分かる。その際にも、ハンド４によって基板を把持させる動作を中止する等の処理を行うことができる。

ところで、本実施形態に係る搬送ロボット１０は、上述したように、ハンド４が、第１のハンド４ａ及び第２のハンド４ｂによって構成されており、それぞれの先端部に第１の基板検出センサ５ａ及び第２の基板検出センサ５ｂが設けられているので、基板の回転ずれを検出することができる。ここで、第１のハンド４ａに設けた基板検出センサを第１の基板検出センサ５ａとし、第２のハンド４ｂに設けた基板検出センサを第２の基板検出センサ５ｂとすると、図８に示すように、基準方向のずれだけでなく、基準方向に対して基板が左右非対称にずれているか否かを検出することができる。
たとえば、基板の奥側のエッジ位置の規定値（規定位置）に対して、第１の基板検出センサ５ａ側では基準方向に対してハンドの前進方向に５ｍｍずれていると検出され、第２の基板検出センサ５ｂ側では基準方向に対してハンドの前進方向に１０ｍｍずれていると検出されたとする。そうなると、基準方向に対して基板が左右非対称にずれていることが分かる。

そのため、基板エッジ位置解析部１３で求めた基板の奥側のエッジ位置に基づいて、上記基準方向上において規定値（規定位置）を基準とした基板の位置ずれ量を演算することができる。この演算は、動作制御部１２で行う。そのために、図７に示すように、基板エッジ位置解析部１３（より具体的には後述する解析部１５）で求めた基板の奥側のエッジ位置を動作制御部１２に入力する。

また、第１の基板検出センサ５ａと第２の基板検出センサ５ｂとの距離が分かっているので、基板のずれ角度（角度ずれ量）を演算することができる。そのため、２つの基板検出センサを用いて、各基板検出センサが取り付けられている位置を含む基準方向上における基板の位置ずれ量を演算できると、さらに、基板のずれ角度（角度ずれ量）を演算することができる。よって、基板のずれ角度（角度ずれ量）を考慮して基板を把持するときのハンド位置を補正演算できる。そして、上記補正演算されたハンド位置に、ハンド４が移動するように移動機構１１を制御すればよい。

３つ以上の基板検出センサを用いる場合は、少なくとも２つ以上の基板検出センサの検出信号に基づいて基板のずれ角度（角度ずれ量）を演算すればよい。

動作制御部１２は、上記の移動機構１１の位置制御、速度制御を行う制御部である。
この動作制御部１２の指令に基づいて上記の移動機構１１がハンド４を移動させる。また、ハンド４に取り付けられた基板検出センサ５の位置情報を基板エッジ位置解析部１３（より具体的には後述する記憶部１４）に出力する。また動作制御部１２は、次のような機能も有する。

（１）予め与えられた前記カセット及び基板に関する情報に基づいて、ハンド４が検出対象となる基板の下側を通過してカセットの奥側方向に移動できるようなカセット進入位置を求める（演算する）機能。
（２）ハンド４が上記進入位置に移動するように移動機構１１を制御する機能。
（３）予め与えられた基板の規定位置情報又は演算によって求めた基板の規定位置情報に基づいて、カセットに収容されている基板の奥側のエッジ位置を推測する機能。
（４）カセット進入位置からカセットの奥側へ向かう方向を基準方向とした場合に、ハンド４を、基準方向に沿って予め定めた速度で前進させる。そして、前記ハンド４をカセット内に進入させることによって、ハンド４の先端部に設けた基板検出センサ５がカセットの奥側に移動するように移動機構１１を制御する機能。
（５）ハンド４とともに移動する基板検出センサ５が、推測した奥側のエッジ位置と上記基準方向上で同じ位置から予め定めた距離だけ手前の位置に到達したときに、前記ハンドの移動速度が減速するように移動機構を制御する機能。
（６）例えば、基板検出センサ５が、推測した基板の奥側のエッジ位置と上記基準方向上で同じ位置よりもカセットの奥側の予め定めた位置まで移動するように移動機構を制御する機能。
（７）基板エッジ位置解析部１３で求めた基板の奥側のエッジ位置に基づいて、上記基板検出センサが取り付けられている位置を含む基準方向上における基板の位置ずれ量を演算する機能。
なお、この機能を実現するために、図７に示すように、基板エッジ位置解析部１３（より具体的には後述する解析部１５）で求めた基板の奥側のエッジ位置を動作制御部１２に入力する。
（８）上記演算された上記基準方向上における基板の位置ずれ量に基づいて、基板を把持するときのハンド位置を補正演算する機能。
（９）上記補正演算されたハンド位置に、ハンド４が移動するように移動機構１１を制御する機能。

上記の機能を有することにより、許容範囲内であれば、たとえ基板の位置ずれがあったとしても、基準方向に対する位置ずれ、及び基板の角度ずれを補正することができる。このようにすると、搬送ロボット１０によって、基板を次の場所に搬送する際に、基準方向に対する位置ずれ、及び基板の角度ずれを補正するためのアライメント工程を省略することができる。

［第２の実施形態］
図９は第２実施形態に係る搬送ロボット１０ａの概略構成を示す図である。
この搬送ロボット１０ａは、図１に示した搬送ロボット１０に比べて、補助ハンド６（第１の補助ハンド６ａ、第２の補助ハンド６ｂ）がさらに備えられたものである。その他の構成は、図１に示した搬送ロボット１０と同様である。なお、第１の実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

すなわち、図９に示すように、搬送ロボット１０ａは、旋回ベース１と、図示しない昇降機構と、第１アーム２ａ及び第２アーム２ｂからなるアーム機構２、第２アーム２ｂの先端に設けられたハンドホルダ３、基端部がハンドホルダ３に取り付けられたハンド４、ハンド４の先端部（又は先端部近傍）に取り付けられた基板の有無を検出する基板検出センサ５、及び基端部がハンドホルダ３に取り付けられた補助ハンド６によって概略構成されている。

なお、ハンド４は、第１のハンド４ａ及び第２のハンド４ｂによって構成されている。また、基板検出センサ５は、第１の基板検出センサ５ａ及び第２の基板検出センサ５ｂによって構成されている。また、補助ハンド６は、第１の補助ハンド６ａ、第２の補助ハンド６ｂによって構成されている。そして、基板検出センサ５から出力される検出信号に基づいて基板の位置を検出している。また、上記のような構成に限定されるものではない。例えば、ハンド４の数、基板検出センサ５の数、補助ハンド６の数は、上記と異なってもよい。

ところで、図９に示すように、補助ハンド６の長手方向の長さは、ハンド４の長手方向の長さよりも短くなっている。この理由を図１０及び図１１を用いて説明する。

図１０は、搬送ロボット１０ａの旋回半径の一例を示す図である。より具体的には、図１０は、搬送ロボット１０ａ全体を連結軸Ｌ１周りに回動させたときの旋回半径ができるだけ小さくなるように、搬送ロボット１０ａのハンド４を後退させた状態を示す図である。すなわち、図１０では、ハンド４を実線で図示する第１のハンド４ａ１及び第２のハンド４ｂ１の位置に設けた場合において最小旋回半径を取り得る状態を示している。そして、このときの旋回半径がＲ１であることを示している。なお、第１のハンド４ａ１には、第１の基板検出センサ５ａ１が設けられ、第２のハンド４ｂ１には、第２の基板検出センサ５ｂ１が設けられている。

また、図１０では、第１のハンド４ａ１及び第２のハンド４ｂ１の位置をそれぞれ左右方向外側にずらした状態を、点線で図示する第１のハンド４ａ２及び第２のハンド４ｂ２として図示している。そして、この状態における旋回半径がＲ２であることを示している。なお、第１のハンド４ａ２には、第１の基板検出センサ５ａ２が設けられ、第２のハンド４ｂ２には、第２の基板検出センサ５ｂ２が設けられているとする。

厳密には、点線で図示する第１のハンド４ａ２及び第２のハンド４ｂ２の状態における旋回半径Ｒ２は最小旋回半径ではないが、ハンド４の先端部と連結軸Ｌ１との距離が短い程、旋回半径を小さくできることが分かる。図１０の例では、Ｒ１＜Ｒ２となり、ハンド４の位置をハンドホルダ３の中央に近づける程、ハンド４の先端部と連結軸Ｌ１との距離が短くなって、旋回半径を小さくできることを示している。すなわち、ハンド４の基端部の位置をハンドホルダ３の中央に近づける程、旋回半径を小さくできることを示している。

本実施形態では、前述したように、基板がカセットの奥側に寄せられてカセット内部に収容されている場合であっても、ハンド４をカセットの奥側まで移動させたときに、ハンド４の先端部（又は先端部近傍）に設けられた基板検出センサ５の位置が、基板の奥側エッジ位置よりも奥側に位置するように、ハンド４の長さが設定されている。すなわち、ハンド４の長さは、基板を保持するために必要な最小限の長さよりも長くなっている。したがって、従来よりも旋回半径が若干ではあるが大きくなる傾向がある。
そのため、旋回半径という観点から考えると、ハンド４の基端部の位置をハンドホルダ３の中央に近づけて、最小旋回半径をできるだけ小さくすることが好ましい。

しかしながら、基板を保持するという観点からは、ハンド４の基端部の位置をハンドホルダ３の中央に近づけすぎると、基板を保持したときの安定性が低下する。そこで、図９に示したように、左右方向において、第１のハンド４ａ及び第２のハンド４ｂの外側の位置（外側寄りの位置）に、基端部がハンドホルダに支持された補助ハンド６（第１の補助ハンド６ａ、第２の補助ハンド６ｂ）をさらに設けることによって、基板を保持したときの安定性を向上させている。

なお、前述したように、基板のずれ角度（角度ずれ量）を演算するので、第１の基板検出センサ５ａと第２の基板検出センサ５ｂとの間隔をある程度確保する必要がある。そのため、補助ハンド６を設ける場合であっても、第１のハンド４ａと第２のハンド４ｂとの間隔をある程度確保する必要がある。

すなわち、基板のずれ角度（角度ずれ量）を演算できる程度に、第１のハンド４ａと第２のハンド４ｂとの間隔を確保しつつ、ハンド４の基端部の位置をハンドホルダ３の中央に近づけることが可能であり、これによって、最小旋回半径をできるだけ小さくすることが可能となる。また、必要に応じて、補助ハンド６（第１の補助ハンド６ａ、第２の補助ハンド６ｂ）を設けることによって、基板を保持したときの安定性を向上させることができる。

ただし、図１１に示すように、補助ハンド６（第１の補助ハンド６ａ、第２の補助ハンド６ｂ）の長手方向の長さは、ハンド４の長手方向の長さよりも短くなっている。より具体的には、最小旋回半径Ｒ内に収まるように補助ハンド６の長手方向の長さが設定される。

上記の説明では、アーム方式の搬送ロボット１０を例にして説明したが、この方式の搬送ロボット１０に限定されるものではなく、他の方式の搬送ロボット１０でもよい。例えば、アーム方式ではなくスライド方式の搬送ロボットであってもよいし、アームとスライド機構の両方を用いた搬送ロボットであってもよい。また、昇降機構を備えない搬送ロボットであってもよいし、アーム機構２を２組備えた搬送ロボットであってもよい。要するに、水平方向に移動可能なハンドの先端部（又は先端部近傍）に基板検出センサ５を取り付けられる搬送ロボット１０であればよい。

また、上記の説明では、ハンド４は左右に２本の形態を例にして説明したが、この様な形態に限定されない。例えば、１本のハンド４であってもよいし、３本以上のハンド４であってもよい。ただし、１本のハンド４であると、角度ずれを検出できない。

またハンド４の形状も例示したものに限定されず、例えば、ハンド４の左右方向に基板を支える補助体を備えたハンド４でもよい。

１ 旋回ベース
２ａ 第１アーム
２ｂ 第２アーム
２ アーム機構
３ ハンドホルダ
４ ハンド
５ 基板検出センサ
５ａ 基板検出センサ
５ｂ 基板検出センサ
６ 補助ハンド
７ ハンド
７ａ ハンド
７ｂ ハンド
８ 基板検出センサ
９ センサ取付部材
１０ 搬送ロボット
１１ 移動機構
１２ 動作制御部
１３ 基板エッジ位置解析部
１４ 記憶部
１５ 解析部
Ｌ１ 連結軸
Ｌ２ 連結軸
Ｌ３ 連結軸

Claims (8)

1. 基板を保持するためのハンドを用いて、板状の基板をカセットに搬入およびカセットから搬出するための基板搬送ロボットにおいて、
   基板を保持するためのハンドと、
   前記ハンドの基端部を支持するハンドホルダと、
   前記ハンドの先端部又は先端部近傍に取り付けられた基板の有無を検出する基板検出センサと、
   前記ハンドの位置を移動させる移動機構と、
   前記ハンドの位置及び移動速度を制御する制御部と、
   前記基板検出センサの検出信号と前記制御部から出力される前記基板検出センサの位置の情報に基づいて、基板のエッジ位置を演算する基板エッジ位置解析部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   予め与えられた前記カセット及び基板に関する情報に基づいて、前記ハンドが検出対象となる基板の下側を通過して前記カセットの奥側方向に移動できるようなカセット進入位置を求める機能と、
   前記ハンドが前記カセット進入位置に移動するように移動機構を制御する機能と、
   予め与えられた基板の規定位置情報又は演算によって求めた基板の規定位置情報に基づいて、前記カセットに収容されている基板の奥側のエッジ位置を推測する機能と、
   前記カセット進入位置から前記カセットの奥側へ向かう方向を基準方向とした場合に、前記ハンドを、前記基準方向に沿って予め定めた速度で前進させ、前記ハンドをカセット内に進入させることによって、ハンドの先端部又は先端部近傍に設けた前記基板検出センサがカセットの奥側に移動するように移動機構を制御する機能と、
   前記ハンドとともに移動する前記基板検出センサが、推測した奥側のエッジ位置と前記基準方向上で同じ位置から予め定めた距離だけ手前の位置に到達したときに、前記ハンドの移動速度が減速するように移動機構を制御する機能と、
   前記基板検出センサが、推測した基板の奥側のエッジ位置と前記基準方向上で同じ位置よりもカセットの奥側の予め定めた位置まで移動するように移動機構を制御する機能と、
   基板エッジ位置解析部で求めた基板の奥側のエッジ位置に基づいて、前記基板検出センサが取り付けられている位置を含む基準方向上における基板の位置ずれ量を演算する機能と、
   演算された前記基準方向上における基板の位置ずれ量に基づいて、基板を把持するときのハンド位置を補正演算する機能と、
   前記補正演算されたハンド位置に、ハンドが移動するように移動機構を制御する機能と、
   を有する、ことを特徴とする基板搬送ロボット。
2. 前記基板エッジ位置解析部は、
   前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶しておき、前記基板検出センサの検出信号が基板有りを示す状態から基板無しを示す状態に変化し、かつ基板無しを示す状態が予め定めた確認距離だけ連続したときに、そのときの前記基板検出センサの位置を基準位置として、前記基準位置からみて前記確認距離だけカセットの手前側の位置を基板の奥側のエッジ位置として解析する、ことを特徴とする請求項１に記載の基板搬送ロボット。
3. 前記基板エッジ位置解析部は、
   前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶しておき、前記基板検出センサの検出信号が基板有りを示す状態から基板無しを示す状態に変化し、かつ基板無しを示す状態が予め定めた確認時間の間連続したときに、そのときからみて確認時間だけ過去の前記基板検出センサの位置を基板の奥側のエッジ位置として解析する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の基板搬送ロボット。
4. 前記基板エッジ位置解析部は、
   前記基板検出センサの位置情報と前記基板検出センサの検出信号とを記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶されているデータに基づいて、基板の奥側のエッジ位置を解析する解析部と、
   を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板搬送ロボット。
5. 前記ハンドは複数設けられており、このうちの２つ以上のハンドに前記基板検出センサが設けられており、
   前記基板エッジ位置解析部は、
   前記各基板検出センサの位置情報と前記各基板検出センサの検出信号とを関連つけて記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶されているデータに基づいて、前記各基板検出センサが取り付けられている位置を含む基準方向上における基板の奥側のエッジ位置を解析する解析部と、
   を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板搬送ロボット。
6. 前記基板検出センサは、前記ハンドに埋め込むようにして取り付けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板搬送ロボット。
7. 前記ハンドを前記カセットの奥側まで移動させたときに、前記基板検出センサの位置が、基板の奥側エッジ位置よりも奥側に位置するように前記ハンドの長さが設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板搬送ロボット。
8. 前記ハンドよりも前記ハンドホルダの外側寄りに、基端部がハンドホルダに支持され、かつ前記ハンドよりも長さが短い補助ハンドを、さらに備えたことを特徴とする請求項１〜７に記載の基板搬送ロボット。

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