CN102112274A - 搬运机器人的示教方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有高可靠性且能迅速进行示教的低成本的搬运机器人的示教方法。对搬运机器人示教其搬运动作，该搬运机器人以支承欲在多个处理室(B、C)间进行处理的基板(S)的状态而在同一平面内进行旋转及伸缩动作，从而将上述基板(S)搬运到规定的位置。此时，使用至少一个检测单元(2)，该检测单元(2)被配置为当搬运机器人在上述室(B、C)间搬运基板(S)时对基板进行检测，使搬运机器人进行搬运动作，由上述检测单元(2)测出预先设置在搬运机器人的工作部(11、12)的至少一个标识部(16、17)，依据该检测位置(2a、2b)，来示教成为旋转及伸缩动作中的至少一方的起点的基准位置。

Description

搬运机器人的示教方法
技术领域
本发明涉及利用在现有处理装置中设置的基板位置检测用传感器的、低成本的搬运机器人的示教(teaching)方法。
背景技术
以往，作为对基板实施成膜处理、蚀刻处理等各种处理的装置，已知的处理装置(所谓的工具组装置)构成为：如图1所示，以包围配置有搬运机器人1的中央搬运室A的方式配置基板S的装载锁定室B与多个处理室C，利用搬运机器人1将投入到装载锁定室B的基板S搬运到各处理室C或者在各处理室C的相互之间搬运该基板S。
搬运机器人1具备机器人臂11和将该机器人臂11驱动为在同一平面上旋转且自如伸缩的驱动单元，在机器人臂11的前端经由齿轮箱G连结有以载置基板S的状态来支承基板S的机器人手12。上述机器人臂11及机器人手12构成搬运机器人的工作部。
上述搬运机器人1中，需要利用机器人手12将存在于规定位置的基板S恰当地保持并且搬运到目标位置(例如各处理室C的基板载台Cs)，再交接到恰当的位置。因此，在搬运室A与各处理室C1～C3的边界区域、且在该区域顶部或底部，设置有光学传感器等检测单元2(参照图1(b))。
这里，在由搬运机器人将基板S从规定位置搬运到目的位置的情况下，通过检测单元2确认基板S是否被高精度地支承在机器人手12中，并且进行机器人臂11移向下一目的位置的工作、将各处理室相互之间隔开的门阀的开闭等。另一方面，当判断出基板S的位置偏移时，调节机器人臂11的动作以抵消其位置偏移量(例如参照专利文献1)。
然而，上述搬运机器人中，全部的搬运动作预先由程序确定，由该程序进行示教，教给搬运机器人搬运动作的起点与顺序(搬运动作)。然后，再生所示教的搬运动作使搬运机器人工作。因此，在将搬运机器人设置在处理装置时、或为了对机器人臂或者机器人手进行维护而更换机器人臂或者机器人手时，在进行基板交接的位置等由人进行示教。
作为搬运机器人的示教方法，通常已知有直接把持机器人臂、机器人手来示教基板的交接位置等的方法(所谓直接示教)、或者通过示教盒对机器人进行操作而按顺序指定作为搬运动作的起点的位置的方法(所谓远程示教)。
然而，以往的示教中，由于操作者一边目视确认搬运机器人的动作一边进行示教操作，因此操作者之间容易在精度方面产生偏差，存在对搬运动作的示教欠缺可靠性的问题。
专利文献1：日本特开2007-27378号公报
发明内容
本发明基于上述问题而做出，提供一种具有高可靠性且能迅速进行示教的低成本的搬运机器人的示教方法。
为了解决上述课题，本发明的搬运机器人的示教方法，是对搬运机器人示教其搬运动作的方法，该搬运机器人以支承欲在多个处理室间进行处理的基板的状态在而同一平面内进行旋转及伸缩动作，从而将上述基板搬运到规定的位置，该搬运机器人的示教方法的特征在于：使用至少一个检测单元，该检测单元被配置为当搬运机器人在上述处理室间搬运基板时对基板进行检测，使上述搬运机器人进行搬运动作，由上述检测单元测出预先设置在上述搬运机器人的工作部的至少一个标识部，依据该检测位置，来示教成为上述旋转及伸缩动作中的至少一方的起点的基准位置。
根据本发明，在为了实施多种处理而在搬运室的周围设有多个处理室的处理装置中，当由搬运室内的搬运机器人搬运基板时，使搬运机器人的工作部横切为了检测基板位置而设置的检测单元来进行检测，由此利用该检测单元示教(teaching)搬运机器人的搬运动作。即，例如，根据搬运机器人的设计尺寸、工作部的动作区域，在工作部中的、可成为使搬运机器人进行伸缩或者旋转动作时的起点的位置、可被检测单元检测的位置预先设置标识部。然后，在示教搬运动作时，通过手动或者自动使搬运机器人的工作部旋转或者伸缩，由检测单元检测标识部。然后，依据该检测位置，示教成为上述旋转及伸缩动作的至少一方的起点的基准位置。
这样根据本发明，利用设置在处理装置的现有检测单元，来检测工作部并且示教搬运机器人的搬运动作，因此操作者之间很难在精度方面产生偏差，能简单并且迅速地进行搬运操作。而且，不会增加部件件数而实现低成本化。另外，由于使用检测单元进行搬运动作的示教，因而能在处理室为真空环境下实现示教。进而搬运机器人启动时在进行初始动作时，若判断是否由检测单元检测到标识部，则还能判断搬运机器人的正常性。
本发明中，在上述检测单元为配置成相对上述平面垂直投光的光学传感器的情况下，如果以形成在工作部的至少一个贯通孔构成上述指示部，则能够通过简单的构成来实现标识部。
此时，如果在上述贯通孔的周围使搬运机器人进行扫描移动，则能准确地确定贯通孔的中心，能实现更高精度的示教。
另外，例如，若维护时对机器人手进行更换，则有时会将机器人手以相对齿轮箱在旋转方向倾斜的状态组装。这样的状态下，即便按照上述方法对搬运机器人的基准位置进行示教，也有可能在目的位置出现机器人手的位置偏移。因此，优选为在进行上述起点的示教之前，由上述检测单元检测至少2个标识部，根据规定的比较值修正搬运机器人的组装有工作部时的伸缩方向或者旋转方向的偏差。其中，比较值可依据搬运机器人的设计尺寸、前次示教时的数据算出作成。
另外，本发明中，亦可采用下述构成：根据配置于处理装置的检测单元的位置，由上述搬运机器人支承基板，代替在上述工作部形成标示部的情形而在上述基板上形成标识部，或者除上述工作部外还在上述基板上形成标识部。
附图说明
图1中，(a)及(b)是示意性表示具备搬运机器人的处理装置的俯视图及剖视图。
图2是表示本发明的实施方式的机器人手的俯视图。
图3中，(a)是对搬运机器人的示教进行说明的示意性俯视图，(b)是对作为标识部的贯通孔的检测进行说明的图。
图4是对搬运机器人的示教进行说明的其他示意性俯视图。
具体实施方式
以下，对图1所示的处理装置中应用本发明的实施方式进行说明。即，搬运室A中设置有具有公知构造的搬运机器人1，并且在搬运室A与装载锁定(load lock)室B及各处理室C1～C3间的连结位置的附近设置有检测单元2。
作为检测单元2，例如使用激光传感器、LED光纤传感器等具有公知构造的光学传感器、CCD摄像机等视觉传感器。在本实施方式中，就检测单元2而言，其对被驱动为在同一平面(水平面)上旋转且自如伸缩的搬运机器人1垂直投光，并且被配置为位于将搬运机器人1的后述电机的旋转中心与装载锁定室B及各处理室C1～C3的基板载台Cs的中心Ca连接起来的线L1上，以由投光器21和受光器22构成的透射式检测单元为例进行说明。此外，作为光学传感器亦可使用反射式的仪器。
参照图2进行说明，搬运机器人1具有2个省略图示的作为驱动单元的电机和控制电机的工作的控制单元(未图示)。各电机的旋转轴10a、10b被同心配置，机器人臂11呈连杆机构地连结于各旋转轴10a、10b，且在机器人臂11的前端经由齿轮箱G安装有机器人手12。由此，通过适宜地控制各电机的旋转轴10a、10b的旋转角及旋转方向，能使机器人臂11伸缩和/或自如旋转，上述机器人臂11及机器人手12构成本发明的工作部。
因基板S有时会在处理室C被高温加热，所以机器人臂11及机器人手12由具有耐热性的材料、例如Al2O3、SiO2或SiC等板材形成。另外，机器人手12具备一对指部14，该一对指部14从与机器人臂11连结的基端部13分成二股而向前方延伸。在基端部13与两指部14的前端部，设置有将基板S的下表面外圆周部在其周方向3个位置进行定位且能供基板S落座的支承面15，基板S以除其外圆周部以外的下表面从机器人手12中悬浮的方式被支承。
在由机器人手12支承基板S后，使机器人臂11伸缩或旋转，将投入到装载锁定室B的基板S搬运至任意一个处理室C1～C3或者在各处理室C1～C3相互之间搬运该基板S。在将基板S从规定位置搬运至目的位置时，通过任意一个检测单元2确认基板S是否被高精度地支承在机器人手12中。
在此，以利用搬运机器人1将基板S从第一处理室C1搬运至第二处理室C2的情况为例进行说明，从机器人臂11收缩的状态、即指部14的前端指向第一处理室C1的状态的待机位置(能旋转的规定位置)起，使机器人臂11伸展至第一处理室C1内的基板载台(目的位置)Cs接取基板S，使机器人臂11收缩返回至待机位置。接下来，机器人臂11旋转至指部15的前端指向第二处理室C2的位置。然后，机器人臂11再次伸展而向第二处理室C2的基板载台Cs交接基板S(即下一个目的位置)，然后返回待机位置。
为了示教上述搬运动作，在将搬运机器人1组装于处理装置时或者拆卸或更换机器人臂11或机器人手12以进行维护时，进行搬运机器人1的示教。然后，该搬运动作1被存储在对搬运机器人1的工作进行控制的图示省略的控制单元中。此外，控制单元亦可一并控制检测单元2的工作、设置于处理装置的门阀等部件的工作。
在使用处理装置在各处理室C1～C3相互之间按顺序搬运基板S而实施规定工序的情况下，按照存储在控制单元的搬运动作再生上述搬运动作，搬运机器人1工作。此时，机器人臂11、机器人手12上产生有分别横切各检测单元2的检测位置2a、2b的部分。
因此，在本实施方式中，与上述横切的部分对应地在机器人手12上预先形成至少一个标识部，由检测单元2检测该标识部，并且不依赖于操作者的视认来进行对搬运机器人1的示教。以下，将对本实施方式的搬运机器人1的示教方法进行具体说明。
标识部例如能按照如下方式来形成。即，当通过机器人手12恰当地支承基板S时，以位于经过该基板S的中心Sa与电机的旋转轴10a、10b的旋转中心Cr的中心线L2上的方式，在机器人手12的基端部13的规定位置形成直径大于检测单元2的激光束直径的俯视呈圆形的贯通孔16，设定该贯通孔16为标识部(参照图2)。
此外，对于贯通孔16，以处理装置中的检测单元2的位置、搬运机器人1的设计尺寸、工作部的动作区域为基础而确定，在制作机器人手12时同时加工即可。另外，贯通孔16的孔径、形状并不局限于上述情况，只要能够稳定地在受光器22接收来自投光器21的光而得到能检测的光量即可。进而在使用反射型的检测单元的情况下，只要将反射光的构件设置在与上述贯通孔的面积同等范围内的规定位置即可，在视觉传感器的情况下，只要标记记号即可。
以使用具有具备上述标识部的机器人手12的搬运机器人，从第一处理室C1向第二处理室C2搬运基板S的情况的示教为例进行说明，首先，确定伸缩动作对于处理室C1的起点。此时，从指部14的前端指向第一处理室C1的搬运机器人1的待机位置起(参照图1(a))，使旋转轴10a、10b旋转，使机器人臂11伸展，搜索由检测单元2测出的贯通孔16的位置。
此时，在伸展机器人臂11的最初阶段，由于来自投光器21的光不会被机器人手12遮挡，故检测单元2的信号为接通状态。当机器人臂11继续伸展，来自投光器21的光被机器人手12的基端部13遮住时，检测单元2的信号成为截止状态。该状态下，使旋转轴10a、10b旋转，令机器人手12旋转和/或伸缩，搜寻检测单元2的信号成为接通状态的位置(参照图3(a))。
在因检测单元2的信号成为接通状态而检测到贯通孔16时，使机器人臂11分别在X-Y方向扫描移动(参照图3(b))。此时，检测单元2的信号切换成接通、截止，依据该切换的周期确定贯通孔16的中心坐标(参照图4)。这样在由检测单元2确定贯通孔16的中心坐标的情况下，中心线L2会位于电机的旋转轴10a、10b的旋转中心Cr与装载锁定室B及各处理室C1～C3的基板载台Cs的中心Ca的连线L1(参照图1)上，将机器人手12相对于处理室C1准确地定位。从该状态起使机器人臂11沿同一直线上收缩而返回待机位置，将该位置作为旋转或者伸缩动作的起点即第一基准位置示教给控制单元。此外，示教时的机器人臂11、机器人手12的旋转或者伸缩动作亦可通过手动进行。
然后，依据电机10a、10b的旋转中心Cr与处理室C1的基板载台Cs的中心Ca之间的距离，算出机器人臂11的伸展长度，示教用于在基板载台Cs上交接基板S的位置。由此，结束对于处理室C1的搬运机器人1的示教，能使基板S的中心Sa与基板载台Cs的中心Ca一致而将基板S交接给该基板载台Cs。
在返回待机位置后，从指部14的前端指向第一处理室C1的位置起，旋转至指部14的前端指向第二处理室C2的位置(参照图4)。然后，通过与上述相同的步骤，确定成为搬运机器人1的工作的起点的第二位置。重复上述步骤，对于装载锁定室B及全部的处理室C1～C3示教成为旋转或者伸缩动作的起点的基准位置。
根据上述实施方式，利用设置在处理装置中的现有的检测单元2，示教搬运机器人1的搬运动作，因此操作者之间很难在搬运精度方面产生偏差，能简单并且迅速地进行搬运操作，而且不会增加部件件数，实现了低成本化。
另外，由于使用检测单元2进行搬运动作的示教，故可在各处理室C1～C3为真空环境下实现示教。进而搬运机器人1起动时在进行初始动作时，若判断检测单元2是否检测到标识部16，则还可判断搬运机器人1的正常性(健常性)。
另外，上述处理装置是在搬运室A的周围间隔90度地错开配置装载锁定室B及搬运室C1～C3的构成，故还可使用如上所述成为通过任意一个装载锁定室B及搬运室C1～C3示教的、搬运机器人1的起点的位置处的坐标，以其他装载锁定室B及搬运室C1～C3的设计值为基础进行对于其他装载锁定室B及搬运室C1～C3的搬运机器人1的示教。由此，能迅速搜寻贯通孔16的中心，可令示教操作简单化。另外，在对具有同样构成的其他装置组装搬运机器人1进行示教时，亦可使用上述坐标进行搬运机器人1的示教。
此外，上述实施方式中，虽然以在一般的处理装置中安装检测单元较多的位置为例进行了说明，但并非局限于此，如果根据检测单元的安装位置适宜改变标识部的位置，则亦可应用本发明的示教方法。另外，在进行搬运动作的示教时，亦可使搬运机器人1支承基板S，而取代机器人臂11、机器人手12或者在此基础上在基板S上形成贯通孔或在基板外圆周围部形成缺口来作为标识部。
另外，在本实施方式中，以在基端部13上形成一个贯通孔16，检测该贯通孔16来示教搬运动作为例进行了说明，而标识部亦可设为多个。即，在从机器人臂11的待机位置开始旋转的情况下，指部14的位置部会横切检测单元2(参照图4)。在这样的情况下，依据处理装置的设计值等，在指部14的横切检测单元2的部分预先形成直径比检测单元2的激光束直径大且俯视呈圆形的贯通孔(其他标识部)17。然后，如上述那样在示教基准位置后，判断旋转时是否检测到其他的标识部17。
据此，在拆卸或更换机器人手12以进行维护时，有时机器人手12会偏离而从中心线L1倾斜，但若通过确定2处标识部16、17来进行示教，则能够修正倾斜而示教搬运动作，实现高精度的示教。另一方面，在修正机器人手12的倾斜时，将检测到的作为其他标识部的贯通孔17的坐标数据作为比较值预先存储在控制单元中，在维护结束后示教之前，通过检测单元2取得检测到两贯通孔17时的坐标数据，将该坐标数据与比较值做比较，能够修正机器人手12的倾斜。
进而在机器人手12具有一对从基端部13分为二股而向前方延伸的指部14的情况下，能够使机器人臂11旋转，而由检测单元2分别检测两指部，确定中心线L2。即，使机器人臂11旋转，旋转方向前侧的指部14横切检测单元2。此时，检测单元2的信号从截止切换成接通，经规定时间后切换成截止。然后，当旋转方向后侧的指部14横切检测单元2时，检测单元2的信号再次由截止切换成接通，经规定时间后切换成截止。依据上述信号的切换，能确定机器人手12的中心线L2，能够据此如上述那样确定基准位置，示教搬运动作。此时，指部14构成标识部。
上述实施方式中，以通过适宜地控制同心配置的电机的旋转轴10a、10b的旋转角及旋转方向来使机器人臂11伸缩和/或自如旋转的方式为例进行了说明，而本发明亦可应用在其他的多关节式的机器人中。这时，在使机器人手沿与伸缩方向垂直的方向能作水平移动的情况下，亦可在和配置在搬运室A的驱动源的旋转中心与装载锁定室B及各处理室C1～C3的基板载台Cs的中心Ca相连接的线垂直的方向两侧等间隔地形成2个标识部，从而进行示教。
附图标记说明如下：
11机器人臂；12机器人手；16、17贯通孔(标识部)；2检测单元；2a、2b检测位置；S基板；A装载锁定室；B搬运室；C处理室；Cs基板载台。

Claims (5)

1.一种搬运机器人的示教方法，是对搬运机器人示教其搬运动作的方法，该搬运机器人以支承欲在多个处理室间进行处理的基板的状态而在同一平面内进行旋转及伸缩动作，从而将上述基板搬运到规定的位置，该搬运机器人的示教方法的特征在于，
使用至少一个检测单元，该检测单元被配置为当搬运机器人在上述处理室间搬运基板时对基板进行检测，
使上述搬运机器人进行搬运动作，由上述检测单元测出预先设置在上述搬运机器人的工作部的至少一个标识部，依据该检测位置，来示教成为上述旋转及伸缩动作中的至少一方的起点的基准位置。
2.根据权利要求1所述的搬运机器人的示教方法，其特征在于，
当上述检测单元为配置成相对上述平面呈垂直地投光的光学传感器时，以形成在工作部的至少一个贯通孔来构成上述标识部。
3.根据权利要求2所述的搬运机器人的示教方法，其特征在于，
在上述贯通孔的周围使搬运机器人进行扫描移动。
4.根据权利要求1～3所述的搬运机器人的示教方法，其特征在于，
在进行上述起点的示教之前，由上述检测单元检测至少2个标识部，根据规定的比较值，修正搬运机器人的组装有工作部时的伸缩方向或者旋转方向的偏差。
5.根据权利要求1～4所述的搬运机器人的示教方法，其特征在于，
由上述搬运机器人支承基板，替换在上述工作部形成标示部的情形而是在上述基板上形成标识部，或者除上述工作部之外还在上述基板上形成标识部。
CN200980130641.6A 2008-08-01 2009-07-29 搬运机器人的示教方法 Active CN102112274B (zh)

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