JPH0871973A - ストッカ用ロボットの教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全保管部２ａでの作業員によるハンド部１１
の操作作業およびハンドリングの確認作業を不要にして
教示作業を安全且つ短時間で完了させる。 【構成】 カセット３との位置関係が一定となるように
検出マーク１５を各保管部２ａに設け、検出マーク１５
とハンド部１１との位置関係を示す映像信号等の検出信
号を出力する撮像装置１３等をハンド部１１に設け、ハ
ンド部１１を任意の一つの保管部２ａの位置決め座標に
移動させたときの検出マーク１５に対するハンド部１１
の基準位置を検出信号により求めさせ、各保管部２ａの
存在位置を示す保管部座標を教示し、各保管部２ａの保
管部座標にハンド部１１を移動させたときの検出マーク
１５に対するハンド部１１の補正位置を検出信号により
求めさせ、補正位置を基準位置に一致させるようにハン
ド部１１を移動させ、一致したときのハンド部１１の座
標を位置決め座標とさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、保管棚に複数備えられ
た各保管部であって、当該ロボットのハンド部を前もっ
て求めた位置決め座標、教示座標に基づいて移動させる
ことによりワークをハンドリングするストッカ用ロボッ
トの教示方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体製造工程において処理され
るシリコンウエーハは、カセット単位で搬送された後、
ストッカに一時保管されるようになっている。このスト
ッカは、図９に示すように、カセット５１を収容する保
管部５２ａを多数備えた保管棚５２と、カセット５１を
保持して移動させるストッカ用ロボット５３とを有して
おり、ストッカ用ロボット５３により各保管部５２ａに
対してカセット５１を搬入および搬出させるようになっ
ている。

【０００３】ところで、保管棚５２は、ストッカの規模
にもよるが、奥行きが１．５〜２．０ｍ、幅が３〜１０
ｍ、高さが３ｍ程度の大きさが一般的であり、幾つかに
分割して運搬し現地で組み立てて据え付けるようになっ
ているため、各保管部５２ａを高い寸法精度で設置する
ことが困難なものになっている。従って、保管棚５２の
据え付け後に、ストッカ用ロボット５３に対して各保管
部５２ａにおけるハンドリング時の位置決め座標を教示
させることが必要になっている。

【０００４】そこで、従来は、ストッカ用ロボット５
３を人手により全ての保管部５２ａに実際に移動させ、
カセット５１のハンドリングを作業員が確認することに
よって、各保管部５２ａの位置決め座標を教示するよう
になっていたり、予め全ての保管部５２ａの座標等を
大まかに数値入力し、ストッカ用ロボット５３を実際に
移動させ、カセット５１のハンドリングを作業員が確認
しながら座標を補正することによって、各保管部５２ａ
の位置決め座標を教示するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の教示方法では、保管部５２ａへの移動後の教示作業
（例えばテンキーで位置をメモリに入力する等）が作業
員により行われることによって、一つの保管部５２ａの
位置決め座標を教示するのに３分〜５分程度の時間を要
し、例えば保管部５２ａの総数が１００であったとする
と、位置決め座標の教示作業を完了するまでに３００分
〜５００分程度の時間を要することになる。この教示時
間は、極めて短い立ち上げ調整が要求される業界におい
て大きな問題であり、さらに、通常、安全を確保するた
め、２人の作業員が教示作業に就くことから、人件費の
高騰を招来することにもなっている。

【０００６】従って、本発明は、教示作業を安全、短時
間、および自動（無人）で完了することができるストッ
カ用ロボットの教示方法を提供しようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、保管棚に複数備えられた各保管部でハンド部を位置
決め座標に基づいて移動させることによりワークをハン
ドリングするストッカ用ロボットの上記位置決め座標教
示方法において、上記ワークとの位置関係が一定となる
ようにマーク手段を各保管部に設け、上記マーク手段と
上記ハンド部との位置関係を示す検出信号を出力する検
出手段を上記ハンド部に設け、上記ハンド部を任意の一
つの保管部の位置決め座標に移動させたときのマーク手
段に対するハンド部の位置関係を基準位置として求めて
おき、各保管部の存在位置を示す入力済みの保管部座標
に上記ハンド部を移動させたときの各保管部のマーク手
段に対するハンド部の位置関係を補正位置として検出
し、上記補正位置を上記基準位置に一致させるように上
記ハンド部を移動させ、一致したときのハンド部の座標
を各保管部の位置決め座標とすることを特徴としてい
る。尚、上記マーク手段は、上記ワークの載置位置を決
定する固定部と共に載置板に一体成形することにより形
成されていることが望ましい。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、任意の一つの保管部で基
準位置を求めさせる際の処理と、各保管部の存在位置を
示す保管部座標を教示する際の処理とを作業員が行った
り、数値で教示すれば、検出信号から得られる基準位置
および補正位置から各保管部におけるハンド部の位置決
め座標を教示させことができる。従って、従来のような
全保管部における作業員によるハンド部の教示操作作業
およびハンドリングの確認の修正作業を行う必要がない
ため、教示作業を安全且つ極めて短時間で完了すること
が可能になっていると共に無人（自動）で行うことが可
能になっている。さらに、マーク手段を固定部と共に載
置板に一体成形することによって、マーク手段とワーク
との位置を載置板を設置するだけの極めて簡単な作業で
一定にすることが可能になっている。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図８を用いて
説明する。本実施例に係るストッカ用ロボットの教示方
法は、図１に示すように、保管棚２に複数備えられた各
保管部２ａでハンド部１１を位置決め座標に基づいて移
動させることによりワークとなる例えばカセット３をハ
ンドリングするストッカ用ロボットに対して適用される
ものである。

【００１０】即ち、ストッカ用ロボットは、例えばクリ
ーンルーム内で半導体や液晶表示基板、ディスク等を製
造するラインの各工程に設置されたストッカ１に備えら
れている。ストッカ１は、保管棚２を有しており、保管
棚２には、ウエーハを保持するカセット３を収容する保
管部２ａ…が多数設けられている。この保管棚２の前方
には、走行レール４が保管棚２に対して平行に敷設され
ており、走行レール４には、ストッカ用ロボット５が矢
符（左右）方向に往復移動可能に設けられている。

【００１１】上記のストッカ用ロボット５は、走行レー
ル４上を走行する走行部６と、走行部６に縦設されたポ
スト部７と、ポスト部７に昇降可能に設けられたカセッ
ト保持部８とを有している。カセット保持部８は、図２
に示すように、ポスト部７に対して旋回可能な第１アー
ム部９と、第１アーム部９に対して旋回可能な第２アー
ム部１０と、第２アーム部１０の先端部に設けられたハ
ンド部１１とを有している。そして、ハンド部１１は、
互いに反対方向に移動可能な一対のハンドグリッパ１２
・１２を有しており、ハンドグリッパ１２・１２間を開
閉させることによりカセット３を保持および開放するよ
うになっている。

【００１２】また、第２アーム部１０の先端部には、図
３にも示すように、ＣＣＤカメラ等の撮像装置１３と、
超音波や光を用いた非接触式の距離センサ１４とが設け
られている。撮像装置１３は、ハンド部１１の下方に位
置する保管部２ａの載置板１６を撮影するようになって
おり、距離センサ１４は、載置板１６からハンド部１１
までの距離（高さ）を測定するようになっている。

【００１３】上記の載置板１６には、左右一対の検出マ
ーク１５・１５が形成されており、検出マーク１５・１
５は、ハンド部１１がカセット３を正しく握持できる位
置の真上に位置されたときに、図５に示すように、撮像
装置１３による映像画面１８の中心点と両検出マーク１
５・１５の中心点とが一致し、且つ検出マーク１５・１
５を結ぶ直線と映像画面１８とが平行となるように設定
されている。尚、撮像装置１３による映像画面１８の中
心点と両検出マーク１５・１５の中心点とは、必ずしも
一致している必要はない。また、載置板１６には、検出
マーク１５・１５から一定の位置にカセット３が載置さ
れるように、カセット３の載置位置を決定する一対の固
定部１７・１７が形成されており、これらの検出マーク
１５・１５および固定部１７・１７は、一体成形により
載置板１６に形成されるようになっている。これによ
り、検出マーク１５・１５とカセット３との位置関係
は、載置板１６を設置するだけの極めて簡単な作業で一
定にすることが可能になっている。尚、検出マーク１５
・１５は、カセット３との位置関係が一定となるのであ
れば、保管部２ａの載置面にシールやインク等により直
接的に形成されていても良い。

【００１４】上記の撮像装置１３および距離センサ１４
は、図示しない制御装置に接続されており、制御装置に
対して映像信号および高さ位置信号をそれぞれ出力する
ようになっている。制御装置は、記憶部に映像データ領
域および高さ位置データ領域を有しており、映像データ
領域および高さ位置データ領域は、デジタル信号化され
た上記の両信号をそれぞれ格納するようになっている。

【００１５】また、制御装置の記憶部には、ハンド部１
１がカセット３を正しく握持できる位置の真上の位置決
め座標を示す真上位置データを全保管部２ａ…について
格納する真上位置データ領域が形成されていると共に、
ハンド部１１がカセット３を握持する位置の位置決め座
標を示す握持位置データを全保管部２ａ…について格納
する握持位置データ領域が形成されている。そして、こ
れらの真上位置データ領域および握持位置データ領域に
格納された両データは、ストッカ用ロボット５が各保管
部２ａにおいてカセット３をハンドリングする際に使用
されるようになっている。

【００１６】また、制御装置の記憶部には、上述の真上
位置データ領域および握持位置データ領域にそれぞれ対
応させた真上座標データ領域および握持座標データ領域
も形成されており、これらの領域は、撮像装置１３によ
り得られた映像画面１８における平面座標および傾斜角
度を示す映像データと、距離センサ１４により得られた
高さを示す高さ位置データとを格納するようになってい
る。さらに、制御装置の記憶部には、予め作業員により
入力された全保管部２ａ…の大まかな位置を示す保管部
座標データを格納する保管部座標データ領域が形成され
ていると共に、保管部座標データに基づいてハンド部１
１が移動したときの映像データおよび高さ位置データか
らなる補正データを全保管部２ａ…について格納する補
正データ領域が形成されている。

【００１７】上記の構成において、位置決め座標を真上
位置データおよび握持位置データとした場合の教示方法
について説明する。尚、ハンドリングによっては、握持
位置データのみを位置決め座標として教示しても良い。
先ず、図１に示すように、カセット３が１つ準備され、
作業員により任意の一つの保管部２ａの載置板１６上に
載置されることになる。この後、従来と同様に、図示し
ないティーチングペンダントが制御装置に接続され、図
４に示すように、カセット３を正しく握持できる位置の
略真上にハンド部１１が位置するように、ティーチング
ペンダントの操作によりストッカ用ロボット５が作動ま
たは位置修正されることになる。

【００１８】次に、ハンド部１１の下方に位置する載置
板１６が撮像装置１３により撮影されることになり、図
５や図６に示すように、映像画面１８中に検出マーク１
５・１５が存在する映像信号が制御装置に出力されるこ
とになる。そして、この映像信号が制御装置内でデジタ
ル信号化された後に映像データ領域に格納されると、こ
の映像データを基に、映像画面１８における検出マーク
１５・１５の中心点の平面座標（Ｘ_CU，Ｙ_CU）が求めら
れると共に、検出マーク１５・１５を結ぶ直線に対する
映像画面１８の傾斜角度（θ_CU）が求められることにな
る。

【００１９】この後、図４に示すように、ハンド部１１
の下方に位置する載置板１６からの高さ（Ｚ_CU）が距離
センサ１４により測定され、高さ位置信号として制御装
置に出力されてデジタル信号化された後に、高さ位置デ
ータ領域に格納されることになる。そして、これらの平
面座標（Ｘ_CU，Ｙ_CU）および傾斜角度（θ_CU）からなる
映像データと、高さ（Ｚ_CU）を示す高さ位置データとを
基にして、検出マーク１５・１５の中心点に対する真上
映像座標（Ｘ_CU，Ｙ_CU，Ｚ_CU，θ_CU）が求められ、記憶
部の真上座標データ領域に格納されることになる。

【００２０】尚、本実施例においては、カセット３を正
しく握持できる位置の略真上にハンド部１１が位置する
ようにストッカ用ロボット５を作動させるようになって
いるが、これに限定されることはなく、撮像装置１３の
映像画面１８中に検出マーク１５・１５が存在するよう
にハンド部１１を移動させれば良い。

【００２１】次に、ティーチングペンダントの操作によ
って、図示２点鎖線で示すように、ハンド部１１がカセ
ット３を握持する位置に移動されることになる。そし
て、このときの映像画面１８中の検出マーク１５・１５
間の中心点の平面座標（Ｘ_CD，Ｙ_CD）および傾斜角度
（θ_CD）からなる映像データと、距離センサ１４から得
られた握持高さ（Ｚ_CD）を示す高さ位置データとを基に
して、検出マーク１５・１５の中心点に対する握持映像
座標（Ｘ_CD，Ｙ_CD，Ｚ_CD，θ_CD）が求められ、記憶部の
握持座標データ領域に格納されることになる。

【００２２】次に、予め作業員により全保管部２ａ…の
大まかな位置を示す保管部座標データがティーチングペ
ンダントによる動作よりまたは制御装置からの数値（座
標）入力操作により入力され、記憶部の保管部座標デー
タ領域に格納されることになる。この後、上記の保管部
座標データに基づいてハンド部１１が各保管部２ａに順
に移動し、各保管部２ａにおいて下記の補正動作により
真上位置データおよび握持位置データを求めることにな
る。

【００２３】即ち、保管部２ａにハンド部１１が到達す
ると、ハンド部１１の下方に位置する載置板１６が撮像
装置１３により撮影されることになり、図５や図６に示
すように、映像画面１８中に検出マーク１５・１５が存
在する映像信号が映像データ領域に格納されることにな
る。そして、この映像データを基に、映像画面１８にお
ける検出マーク１５・１５の中心点の平面座標（Ｘ_AU，
Ｙ_AU）が求められると共に、検出マーク１５・１５を結
ぶ直線に対する映像画面１８の傾斜角度（θ_AU）が求め
られることになる。また、図４に示すように、ハンド部
１１の下方に位置する載置板１６からの高さ（Ｚ_AU）が
距離センサ１４により測定され、高さ位置データ領域に
格納されることになる。そして、これらの平面座標（Ｘ
_AU，Ｙ_AU）および傾斜角度（θ_AU）からなる映像データ
と、高さ（Ｚ_AU）を示す高さ位置データとを基にして、
検出マーク１５・１５の中心点に対する補正座標
（Ｘ_AU，Ｙ_AU，Ｚ_AU，θ_AU）が求められて記憶部の補正
データ領域に格納されることになる。

【００２４】この後、上記の補正座標（Ｘ_AU，Ｙ_AU，Ｚ
_AU，θ_AU）が、この座標が求められた保管部２ａに対応
する真上映像座標（Ｘ_CU，Ｙ_CU，Ｚ_CU，θ_CU）となるよ
うに、ハンド部１１の傾斜角度が調整された後、平面座
標および高さが調整されることになる。この調整が完了
すると、調整完了時点におけるハンド部１１の座標が真
上位置データとして真上位置データ領域に格納さること
になる。次いで、真上映像座標（Ｘ_CU，Ｙ_CU，Ｚ_CU，θ
_CU）から握持映像座標（Ｘ_CD，Ｙ_CD，Ｚ_CD，θ_CD）とな
るように、ハンド部１１の傾斜角度が調整された後、平
面座標および高さが調整され、調整完了時点におけるハ
ンド部１１の座標が握持位置データとして握持位置デー
タ領域に格納されることになる。

【００２５】尚、上記の補正動作は、下記のようにされ
ていても良い。即ち、補正座標（Ｘ _AU，Ｙ_AU，Ｚ_AU，θ
_AU）と、この座標が求められた保管部２ａに対応する真
上座標データ領域の真上映像座標（Ｘ_CU，Ｙ_CU，Ｚ_CU，
θ_CU）との差データが求められ、この差データと保管部
座標データとを基にして真上位置データおよび握持位置
データが求められるようになっていても良い。

【００２６】このように、本実施例のストッカ用ロボッ
ト５の教示方法は、ワークとの位置関係が一定となる
ようにマーク手段（検出マーク１５・１５）を全保管部
２ａ…に設ける。上記マーク手段と上記ハンド部１１
との位置関係を示す検出信号（映像信号、高さ位置信
号）を出力する検出手段（撮像装置１３、距離センサ１
４）を上記ハンド部１１に設ける。上記ハンド部１１
を任意の一つの保管部２ａの位置決め座標に移動させた
ときのマーク手段に対するハンド部１１の位置関係（真
上映像座標、握持映像座標）を基準位置として上記検出
信号により求めさせる。各保管部２ａの存在位置を示
す保管部座標を教示する。各保管部２ａの保管部座標
に上記ハンド部１１を移動させたときの上記マーク手段
に対するハンド部１１の位置関係（補正座標）を補正位
置として上記検出信号により求めさせる。上記補正位
置を上記基準位置に一致させるように上記ハンド部１１
を移動させ、一致したときのハンド部１１の座標を各保
管部２ａの位置決め座標とさせるものである。

【００２７】これにより、特定の保管部２ａで基準位置
を求めさせる際の処理と、各保管部２ａの存在位置を示
す保管部座標を教示する際の処理とに作業員が必要とな
るだけであり、各保管部２ａにおけるハンド部１１の位
置決め座標を教示させる際に、従来のような作業員のハ
ンド部１１の操作作業およびハンドリングの確認作業が
不要となる。従って、一つの保管部２ａの位置決め座標
の認識に要する時間が２０秒程度に短縮され、例えば保
管部２ａの総数が１００であったとすると、位置決め座
標の教示作業が３３分程度で完了することになり、結果
として教示作業を安全且つ短時間で完了することが可能
になっている。

【００２８】尚、本実施例においては、検出手段（撮像
装置１３、距離センサ１４）がハンド部１１に設けられ
た構成について説明しているが、検出手段は、各保管部
２ａの位置決め座標を教示するときにのみ使用されるも
のであるため、コスト面から着脱可能であることが望ま
しい。従って、検出手段は、図７に示すように、ハンド
部１１のハンドグリッパ１２・１２により保持可能な板
部材２１に距離センサ１４および撮像装置１３を設けた
構成であっても良い。また、距離センサ１４は、図８に
示すように、載置板１６に当接したときに高さ位置信号
（ＯＮ−ＯＦＦ信号）を出力する接触式のものであって
も良い。また、本実施例における検出手段は、例えば３
次元測定が可能な画像処理装置であっても良く、この場
合には、距離センサ１４が不要になる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、以上のように、ワークとの位
置関係が一定となるようにマーク手段を各保管部に設
け、上記マーク手段と上記ハンド部との位置関係を示す
検出信号を出力する検出手段を上記ハンド部に設け、上
記ハンド部を任意の一つの保管部の位置決め座標に移動
させたときのマーク手段に対するハンド部の位置関係を
基準位置として求めておき、各保管部の存在位置を示す
入力済みの保管部座標に上記ハンド部を移動させたとき
の各保管部のマーク手段に対するハンド部の位置関係を
補正位置として検出し、上記補正位置を上記基準位置に
一致させるように上記ハンド部を移動させ、一致したと
きのハンド部の座標を各保管部の位置決め座標とする構
成である。

【００３０】これにより、任意の一つの保管部で基準位
置を求めさせる際の処理と、各保管部の存在位置を示す
保管部座標を教示する際の処理とを作業員が行えば、検
出信号から得られる基準位置および補正位置を用いて各
保管部におけるハンド部の位置決め座標を教示させこと
ができることから、従来のような全保管部における作業
員によるハンド部の操作作業およびハンドリングの確認
作業を行う必要がなくなり、結果として教示作業を安全
且つ短時間で完了することが可能であるという効果を奏
する。また、本発明は、以上のように、上記マーク手段
を上記ワークの載置位置を決定する固定部と共に載置板
に一体成形することにより形成する構成であるから、マ
ーク手段とワークとの位置関係を載置板を設置するだけ
の極めて簡単な作業で一定にすることが可能であるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示すものであり、ストッカ用ロボット
に位置決め座標を教示する状態を示す説明図である。

【図２】カセット保持部がカセットを握持する状態を示
す説明図である。

【図３】ハンド部および載置板の斜視図である。

【図４】ハンド部とカセットとの位置関係を示す説明図
である。

【図５】映像画面の説明図である。

【図６】映像画面の説明図である。

【図７】ハンド部および載置板の斜視図である。

【図８】ハンド部および載置板の斜視図である。

【図９】従来例を示すものであり、ストッカ用ロボット
に位置決め座標を教示する状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ストッカ ２ 保管棚 ２ａ 保管部 ３ カセット ４ 走行レール ５ ストッカ用ロボット ６ 走行部 ７ ポスト部 ８ カセット保持部 ９ 第１アーム部 １０ 第２アーム部 １１ ハンド部 １２ ハンドグリッパ １３ 撮像装置 １４ 距離センサ １５ 検出マーク １６ 載置板 １７ 固定部 １８ 映像画面 ２１ 板部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｇ０５Ｂ 19/404

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保管棚に複数備えられた各保管部でハン
   ド部を位置決め座標に基づいて移動させることによりワ
   ークをハンドリングするストッカ用ロボットの上記位置
   決め座標教示方法において、 上記ワークとの位置関係が一定となるようにマーク手段
   を各保管部に設け、 上記マーク手段と上記ハンド部との位置関係を示す検出
   信号を出力する検出手段を上記ハンド部に設け、 上記ハンド部を任意の一つの保管部の位置決め座標に移
   動させたときのマーク手段に対するハンド部の位置関係
   を基準位置として求めておき、 各保管部の存在位置を示す入力済みの保管部座標に上記
   ハンド部を移動させたときの各保管部のマーク手段に対
   するハンド部の位置関係を補正位置として検出し、 上記補正位置を上記基準位置に一致させるように上記ハ
   ンド部を移動させ、一致したときのハンド部の座標を各
   保管部の位置決め座標とすることを特徴とするストッカ
   用ロボットの教示方法。
2. 【請求項２】 上記マーク手段は、上記ワークの載置位
   置を決定する固定部と共に載置板に一体成形することに
   より形成されていることを特徴とするストッカ用ロボッ
   トの教示方法。