CN105579203B - 机械手及机械手的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机械手，具备：包括下臂（20）、上臂（30）和以转动轴线（L3）为中心转动自如地安装在上臂的梢端部的手部（40）的机械臂；驱动下臂及上臂以使手部移动的下臂驱动部（15）及上臂驱动部（25）；驱动手部转动的手部驱动部（35）；检测手部绕转动轴线（L3）的角度位置的手部角度位置检测部（37）；以及控制下臂驱动部及上臂驱动部与手部驱动部的控制部；手部包含整体在第1方向延伸且具有用以与教示目标（T）抵接而滑动的第一抵接滑动面（50a）及第二抵接滑动面（50b）的叶片（40b）；第一抵接滑动面及第二抵接滑动面包含分别在第一方向具有弯折点的第一特征部（51a）及第二特征部（51b）。

Description

机械手及机械手的控制方法
技术领域
本发明涉及机械手及机械手的控制方法。
背景技术
一直以来，已知具备教示半导体晶圆、玻璃晶圆等目标的位置的功能的机械手。
例如，专利文献1记载的机械手，具备设成相对基台旋转自如的第一臂部、基端部旋转自如地安装在第一臂部的梢端部的第二臂部、及旋转自如地设在第二臂部的梢端部的手部。第一臂是借由第一臂驱动单元旋转驱动，第二臂是借由第一臂驱动单元旋转驱动，手部是借由具有伺服马达的手腕轴驱动单元旋转驱动。此外，在手腕轴驱动单元的控制回路增益实质上为零的状态下，使手部接触目标物，借此使与手部固定地安装的手腕轴的角度位置位移，借由伺服马达的编码器加以检测。接着，根据储存在存储部的手部的形状/尺寸数据与接触时的机械臂的姿势及手腕轴的角度位置，决定XY平面内的目标物的位置。
又，专利文献2记载的机械手，在臂的梢端部设有具有水平方向的自由度的手腕。在此手腕设有具有接触部分的手部。此接触部分具有形成在较支承晶圆的支承部靠手腕轴侧的部分（手关节部）且随着离开手腕轴往手腕轴的周方向一方倾斜的第一倾斜部、及形成在支承部且随着离开手腕轴往手腕轴的周方向另一方倾斜的与第一倾斜部相连的第二倾斜部。此外，在使接触部分接触目标的状态下，一边使臂部的梢端部移动，一边取得接触部分在接触目标的状态下的位置，根据目标位于第一倾斜部与第二倾斜部相连的部分时的值，检测目标的位置。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：国际公开第二010/004635号；
专利文献2：日本特开2013-56420号公报。
发明内容
发明要解决的问题：
然而，专利文献1记载的机械手，无法检测目标物与手部接触面的哪部分接触，因此为了决定目标物在X方向及Y方向的位置，必须从XY平面内的至少二方向接触手部。因此，存在无法迅速检测目标物位置的问题。
又，专利文献2记载的机械手，根据形成在手关节部的第一倾斜部与形成在支承部的第二倾斜部相连的部分检测目标的位置，因此存在无法适用于已知末端效应器的问题。
解决问题的手段：
为了解决上述问题，本发明一形态的机械手，具备：包括臂部和以转动轴线为中心转动自如地安装在该臂部的梢端部的手部的机械臂；驱动所述臂部以使所述手部移动的臂部驱动部；驱动所述手部转动的手部驱动部；检测所述手部绕所述转动轴线的角度位置的手部角度位置检测部；以及控制所述臂部驱动部与所述手部驱动部的控制部；所述手部包含整体在第一方向延伸且具有用以与教示目标抵接而滑动的抵接滑动面的叶片；所述抵接滑动面包含在所述第一方向具有弯折点的特征部。
根据上述构成，使教示目标与特征部接触，根据手部角度位置检测部检测的起因于特征部的手部的角度位置的位移，可检测教示目标在已知二维平面（包含抵接滑动面的延伸轴且与转动轴线正交的平面）的位置。由此，可迅速地检测教示目标的位置，迅速地进行对机械手的教示。
又，借由对已知叶片进行进一步加工以形成包含特征部的抵接滑动面，可进行对已知机械手的教示，因此有利于制造且制造成本变低。
上述特征部亦可为在该第一方向的段差。
根据上述构成，可更迅速地检测教示目标的位置，更迅速地进行对机械手的教示。
上述控制部也可以，借由控制至少该臂部驱动部，以该教示目标在该抵接滑动面上往该第一方向或与该第一方向相反方向相对地移动的形式使该手部移动，且根据该手部角度位置检测部检测的该手部因该特征部而在与第一方向交叉的方向的角度位置的位移，检测该教示目标的位置。
根据上述构成，借由以教示目标在抵接滑动面上相对地移动的形式使手部移动，使教示目标与特征部接触，根据手部角度位置检测部检测的手部的角度位置的位移，可检测教示目标在已知二维平面的位置。由此，可迅速地检测教示目标的位置，迅速地进行对机械手的教示。
上述控制部也可以，借由控制该手部驱动部，使该手部可追随该抵接滑动面的特征部的形状变化。
根据上述构成，能使起因于特征部的手部的角度位置的位移明确，可高精度地检测教示目标的位置。
该特征部亦可为从该抵接滑动面突出的凸部或从该抵接滑动面凹陷的凹部。
根据上述构成，可更高精度地检测教示目标的位置。
为了解决上述问题，本发明一形态的机械手的控制方法，所述机械手具备：包括臂部和以转动轴线为中心转动自如地安装于所述臂部梢端部的手部的机械臂；驱动所述臂部以使所述手部移动的臂部驱动部；使所述手部转动的手部驱动部；检测所述手部绕所述转动轴线的角度位置的手部角度位置检测部；以及控制所述臂部驱动部与所述手部驱动部的控制部，所述手部包含整体在第一方向延伸且具有用以与教示目标抵接而滑动的抵接滑动面的叶片；所述抵接滑动面包含在所述第一方向具有弯折点的特征部；所述控制部，借由控制至少所述臂部驱动部，以所述教示目标在所述抵接滑动面上往所述第一方向或与所述第一方向相反方向相对地移动的形式使所述手部往所述第二方向移动，且根据所述手部角度位置检测部检测的所述手部因所述特征部而在与所述抵接滑动面交叉的方向的角度位置的位移，检测所述教示目标的位置。
根据上述构成，借由以教示目标在抵接滑动面上相对地移动的形式使手部移动，使教示目标与特征部接触，根据手部角度位置检测部检测的起因于特征部的手部的角度位置的位移，可检测教示目标在已知二维平面的位置。由此，可迅速地检测教示目标的位置，迅速地进行对机械手的教示。
又，借由对已知叶片进行进一步加工以形成包含特征部的抵接滑动面，可进行对已知机械手的教示，因此有利于制造且制造成本变低。
根据本发明，可迅速地进行教示目标的位置检测。
附图说明
图1是示出本发明实施形态的机械手和用于收纳基板的晶圆搬运盒的构成例的立体图；
图2是示出图1的机械手及晶圆搬运盒的构成例的俯视图；
图3是概略地示出图1的机械手的内部机构的构成例的图；
图4是概略地示出图1的机械手的控制系统的构成例的框图；
图5是示出图1的机械手的动作例的流程图；
图6是示出图1的机械手的动作例的流程图；
图7A是示出图1的机械手的动作例的图；
图7B是示出图1的机械手的动作例的图；
图7C是示出图1的机械手的动作例的图；
图7D是示出图1的机械手的动作例的图；
图7E是示出图1的机械手的动作例的图；
图8是示出图1的机械手的动作例中手部在x方向的位置与手部相对于上臂的角度位置的关系的一例的图表；
图9是示出本发明实施形态的机械手的手部的变形例的图；
图10是示出本发明实施形态的机械手的手部的变形例的图。
具体实施方式
以下，参照上述附图说明本发明实施形态的机械手100；
（实施形态）
图1是示出本发明实施形态的机械手和用于收纳基板的晶圆搬运盒的构成例的立体图。图2是示出本发明实施形态的机械手及用于收纳基板的晶圆搬运盒的构成例的俯视图。
本发明实施形态的机械手100是例如可搬送半导体晶圆、玻璃晶圆等基板的机械手，进行来自晶圆搬运盒（FOUP（Front Opening Unified Pod））150的基板的取出及往晶圆搬运盒150的基板的收纳。作为半导体晶圆，例如可以是硅晶圆、蓝宝石（单晶体氧化铝）晶圆、其它各种晶圆。又，作为玻璃晶圆，例如可以是FPD（Flat Panel Display，平板显示）用玻璃基板、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems，微电子机械系统）用玻璃基板等。
如图1所示，晶圆搬运盒150具备彼此对向的一对侧壁151、将侧壁151的上端部及下端部加以连接的上壁152及下壁153、设在侧壁151的多对基板支承部154、及第一及第二教示目标155a、155b。此外，晶圆搬运盒150的前表面敞开，构成前表面开口156。机械手100通过此前表面开口156从晶圆搬运盒150将基板搬出，又，将基板搬入晶圆搬运盒150。
基板支承部154以多个基板呈水平姿势且在上下方向相隔间隔排列的形式支承多个基板W的端部。此外，如图2所示，例如，从铅垂方向观看，基板支承部154所支承的基板的中心构成教示点T，但并不限于此。此教示点T，是借由机械手100的后述控制部61检测此教示点T的位置而可进行机械手100的来自晶圆搬运盒150的基板P的搬出或往晶圆搬运盒150的基板P的搬入的位置。
以下，将机械手100的后述转动轴线L1的延伸方向称为z方向、与z方向正交的方向称为x方向、与z方向及x方向正交的方向称为y方向。本实施形态中，x方向是设定成从机械手100朝向晶圆搬运盒150的方向及与其相反的方向。
第一及第二教示目标155a、155b分别例如形成为圆柱状，从下壁153往上方突出。此外，第一及第二教示目标155a、155b配置成在从一方的侧壁151朝向另一方的侧壁151的方向排列成一列。又，第一及第二教示目标155a、155b与教示点T在xy平面的位置关系预先储存在后述存储部62。本实施形态中，教示点T位于例如从连接第一教示目标155a与第二教示目标155b的线的中点往与该线正交的线的延伸方向分离距离d的位置，存储部62例如储存此距离d；
（机械手的构成）
图3是示出机械手100的内部机构的构成例的图。
如图3所示，机械手100具备基台10、下臂20、上臂30、手部40、控制机械手100的动作的控制器60（参照图4）。下臂20及上臂30构成机械手100的臂部，下臂20、上臂30及手部40构成机械手100的机械臂。
基台10，例如可为中空的圆筒状构件。在基台10的内部配置有包含伺服马达的下臂驱动部15。下臂驱动部15具备下臂转动用主动齿轮16。
又，机械手100具备升降机构18（参照图4）。升降机构具备例如周知的滚珠螺杆机构（未图示）及驱动此的具编码器的伺服马达（升降机构驱动部19），借由该滚珠螺杆机构使设置有下臂转动轴21及下臂驱动部15的可动体（未图示）在z方向上升降，借此使下臂20、上臂30及手部40一体地在z方向上升降。借此，能使手部40在上升位置与下降位置之间升降。下降位置的高度位置是设定在晶圆搬运盒150的下壁153的高度位置的下方。又，上升位置的高度位置是设定在最上段的基板支承部154的高度位置的上方。
下臂20，例如可为中空的板状构件，形成为俯视时大致短矩形状。如图3所示，下臂20是以从其基端部底面往下方突出的形式形成有下臂转动轴21。此外，下臂转动轴21以在z方向上延伸的转动轴线L1为中心可转动地安装在基台10。由此，下臂20构成为在xy平面转动的结构。此外，本实施形态中，转动轴线L1构成在xy平面上的基准点O。
在下臂转动轴21的下端部固定有下臂转动用从动齿轮22。此下臂转动用从动齿轮22是设成位于与基台10的下臂转动用主动齿轮16相同高度的位置，与此下臂转动用主动齿轮16咬合。在下臂20的内部配置有包含伺服马达的上臂驱动部25。上臂驱动部25具备上臂转动用主动齿轮26。
此外，下臂20相对于基台10的绕转动轴线L1的相对角度位置由下臂驱动部15的伺服马达的编码器检测。
上臂30例如可为中空的板状构件，形成为俯视时大致短矩形状。如图3所示，上臂30是以从其基端部30a的底面往下方突出的形式设有上臂转动轴31。此外，上臂转动轴31以与转动轴线L1平行地延伸的转动轴线L2为中心可转动地安装在下臂20。由此，上臂30构成为在xy平面上转动的结构。
在上臂转动轴31的下端部固定有上臂转动用从动齿轮32。此上臂转动用从动齿轮32是设成位于与下臂20的上臂转动用主动齿轮26相同高度的位置，与此上臂转动用主动齿轮26咬合。在上臂30的内部配置有包含伺服马达的手部驱动部35。手部驱动部35具备手部转动用主动齿轮36。
此外，上臂30相对于下臂20的绕转动轴线L2的相对角度位置由上臂驱动部25的伺服马达的编码器检测。
手部40包含形成在手部40的基端侧的手关节40a与形成在手部40的梢端侧的叶片40b。手关节40a与叶片40b是连续地形成。
手关节40a具有以从其基端部40a的底面往下方突出的形式形成的手部转动轴41。此外，手部转动轴41以与转动轴线L1、L2平行地延伸的转动轴线L3为中心可转动地安装在手部40。由此，手部40构成为在xy平面转动的结构。
在手部转动轴41的下端部固定有手部转动用从动齿轮42。此手部转动用从动齿轮42是设成位于与手部转动用主动齿轮36相同高度的位置，与此手部转动用主动齿轮36咬合。
此外，手部40相对于上臂30的绕转动轴线L3的相对角度位置由手部驱动部35的伺服马达的编码器检测。此编码器虽构成手部角度位置检测部37，但并不限于此。
此外，上述下臂驱动部15及上臂驱动部25构成臂部驱动部。借由臂部驱动部的驱动，驱动下臂20及上臂30，使手部40在xy平面移动。
叶片40b，例如可形成为薄板状。在叶片40b的上表面保持基板P。叶片40b具有用以与教示目标抵接而滑动的抵接滑动面。本实施形态中，此抵接滑动面是对向的一对表面，此对向的一对抵接滑动面形成为薄板状的叶片40b的缺口部49的内周面的彼此对向的部分。此对向的一对抵接滑动面是以两者的间隔随着从叶片40b的梢端部朝向基端部变窄的形式延伸。亦即，各抵接滑动面是以随着从叶片40b的梢端部朝向基端部、通过转动轴线L3逐渐靠近从叶片40b的基端朝向梢端延伸的中心线Lc的形式延伸，在与手部40的转动方向交叉的方向（此处为正交的方向）延伸。此外，此对向的一对表面中，在以从叶片40b的基端朝向梢端的方向为x方向的形式定位手部40的位置的状态下，位于晶圆搬运盒150的较第二教示目标155b靠第一教示目标155a侧的抵接滑动面构成第一抵接滑动面50a，位于较第一教示目标155a靠第二教示目标155b侧的抵接滑动面构成第二抵接滑动面50b。本实施形态中，第一抵接滑动面50a及第二抵接滑动面50b整体为一直线状地延伸的连续面。
此外，第一抵接滑动面50a，在其面延伸的方向（第一方向）具有弯折点。同样地，第二抵接滑动面50b，在其面延伸的方向具有弯折点。
本实施形态中，第一抵接滑动面50a的弯折点是刻挖（carve）第一抵接滑动面50a形成的凹口（notch），构成为从一直线状地延伸的第一抵接滑动面50a凹陷的凹部。由此，该凹口形成在第一抵接滑动面50a延伸的方向（第一方向）上的段差。此段差构成第一特征部51a。因此，第一抵接滑动面50a的段差构成在第一抵接滑动面50a上的不连续点。
又，本实施形态中，第二抵接滑动面50b的弯折点是刻挖（carve）第二抵接滑动面50b形成的凹口（notch），构成为从一直线状地延伸的第二抵接滑动面50b凹陷的凹部。由此，该凹口形成在第二抵接滑动面50b延伸的方向上的段差。此段差构成第二特征部51b。因此，第二抵接滑动面50b的段差构成在第二抵接滑动面50b上的不连续点。
又，本实施形态中，第一特征部51a与第二特征部51b形成为在xy平面隔着中心线Lc线对称。
用来特别规定此第一特征部51a及第二特征部51b的位置的信息，详细如后述，储存在存储部62，此信息可以在决定第一教示目标155a及第二教示目标155b的位置及教示点的位置时使用；
（控制部）
图4是以概略方式示出机械手100的控制系统的构成例的框图。
机械手100具备的控制器60，具备例如具有CPU等运算器的控制部61与具有ROM及RAM等内存的存储部62。控制器60，以集中控制的单独控制器构成亦可，以彼此协力运转而分散控制的多个控制器构成亦可。控制部61包含下臂控制部64、上臂控制部65、手部控制部66、升降机构控制部67、历程记录部68、教示点位置决定部69、及目标位置决定部70。此等功能部64~70是借由控制部61执行储存在存储部62的规定控制程序而实现的功能块。
下臂控制部64控制下臂驱动部15，使下臂20在xy平面转动。
上臂控制部65控制上臂驱动部25，使上臂30在xy平面转动。
手部控制部66控制手部驱动部35，使手部40在xy平面转动。
升降机构控制部67控制升降机构驱动部19，使下臂20、上臂30、及手部40一体地在z方向上升降。
此外，本实施形态中，例如，控制部61的主控制部（未图示）根据机械手100的目标搬送位置与驱动部15、25、35和19的编码器分别检测的角度位置对控制部64~67分别输出目标角度位置。控制部64~67，分别以对应的控制对象物（下臂20、上臂30、手部40、及可动体）的角度位置成为目标角度位置的形式，根据对应的编码器检测的角度位置对对应的驱动部15、25、35和19分别进行反馈控制。
历程记录部68记录控制部61对下臂20、上臂30、及手部40的控制信息及包含从手部角度位置检测部37接收的手部40的角度位置的信息的信息。本实施形态中，在此信息中还含有用来特别规定转动轴线L3的位置与手部40的角度位置的关系的必要信息。
目标位置决定部70，详细如后述，根据记录在历程记录部68的信息决定第一教示目标155a及第二教示目标155b的位置。
教示点位置决定部69，详细如后述，根据目标位置决定部70所决定的目标的位置来决定教示点T的位置。
在存储部62储存有规定控制程序，借由控制部61读取并执行此控制程序来控制机械手100的动作。此外，在存储部62，如上述，储存有从第一及第二教示目标155a、155b至教示点T为止的在x方向的距离d。又，在存储部62储存有用来特别规定第一特征部51a及第二特征部51b的位置的信息；
（动作例）
接着，说明在对机械手100教示教示点T的位置时的机械手100的动作例。
图5及图6是示出本发明实施形态的机械手100的动作例的流程图。图7A~图7E是示出本发明实施形态的机械手100的动作例的图。
首先，控制部61，如图7A所示，使手部40位于初始位置（步骤S10）。此初始位置储存在存储部62。本实施形态中，初始位置是第一教示目标155a及第二教示目标155b位于叶片40b的梢端部的间隙49内的设定位置。此外，本实施形态中，此初始位置虽储存在存储部62，但并不限于此。例如，亦可替代此，借由传感器检测第一教示目标155a及第二教示目标155b位于叶片40b的梢端部的间隙49内的位置，将此检测出的位置设定为初始位置。
接着，控制部61，如图7B所示，驱动手部驱动部35，使手部40绕转动轴线L3转动，使第一教示目标155a与第一抵接滑动面50a接触（步骤S15）。以下，会有将此转动方向称为第一转动方向t1、将与第一转动方向t1相反的方向称为第二转动方向t2的情形。
接着，控制部61以手部40可追随第一抵接滑动面50a的形状变化的形式控制手部驱动部35。本实施形态中，控制部61，借由将手部驱动部35的角度位置控制回路增益实质上设定为零，以手部40可追随第一抵接滑动面50a的形状变化的形式控制手部驱动部35（步骤S20）。将控制回路增益实质上设定为零，是使手部40往与教示目标接触的抵接滑动面按压向此教示目标的方向的方向转动的力运转的状态，但从教示目标承受使手部40往与此方向相反方向转动的反作用力的情形，接受此反作用力，以手部40使抵接滑动面往与按压向此教示目标的方向的方向相反方向转动的形式设定控制回路增益。
接着，控制部61，如图7C所示，驱动下臂驱动部15及上臂驱动部25，使手部40往中心线Lc延伸的方向移动（步骤S25）。如上述，第一抵接滑动面50a，以随着从叶片40b的梢端部朝向基端部逐渐靠近中心线LC的形式延伸，因此使手部40往中心线Lc延伸的方向移动后，叶片40b的第一抵接滑动面50a按压至第一教示目标155a。接着，手部40接受从第一教示目标155a承受的反作用力，往绕转动轴线L3的第二转动方向t2转动，使其角度位置位移。此手部40的角度位置的位移由手部角度位置检测部37检测。接着，以第一教示目标155a在第一抵接滑动面50a上滑动的形式使第一教示目标155a与第一抵接滑动面50a相对地移动。亦即，借由控制部61使手部40往中心线Lc延伸的方向移动，第一教示目标155a往第一抵接滑动面50a延伸的方向相对地移动。
接着，历程记录部68开始记录手部角度位置检测部37检测出的手部40相对于上臂30的绕转动轴线L3的相对角度位置的位移的历程（步骤S30）。此历程构成第一历程H1。
接着，历程记录部68，如图7E所示，进行手部40移动规定距离为止的历程的记录（步骤S35）。本实施形态中，此规定距离，是从初始位置往中心线Lc延伸的方向移动的叶片40b的第一特征部51a及第二特征部51b较第一教示目标155a及第二教示目标155b位于叶片40b的梢端侧为止的距离。
然而，如图7D所示，第一教示目标155a在第一抵接滑动面50a上移动，位于第一特征部51a后，如上述，手部40可追随第一抵接滑动面50a的第一特征部51a的形状变化，因此第一教示目标155a从一直线状地延伸的第一抵接滑动面50a进入第一特征部51a的凹口，其结果是，手部40往第一转动方向t1大幅地转动，其角度位置大幅位移。亦即，在以第一教示目标155a在一直线状地延伸的第一抵接滑动面50a上相对地移动的形式使手部40移动的区间，手部角度位置检测部37检测的手部40的角度位置的变化率为大致一定的值，相对于此，第一教示目标155a进入第一特征部51a后，手部40的角度位置的变化率显示与在以第一教示目标155a在一直线状地延伸的第一抵接滑动面50a上相对地移动的形式使手部40移动的区间的变化率的符号具有相同符号的较大值（参照图8）。
接着，手部40进一步移动后，如上述，借由手部40接受从第一教示目标155a承受的反作用力，手部40可追随第一抵接滑动面50a的第一特征部51a的形状变化，因此第一教示目标155a从第一特征部51a的凹口脱出而回归至一直线状地延伸的第一抵接滑动面50a，其结果是，手部40往第二转动方向t2大幅地转动，其角度位置大幅位移。亦即，手部40的角度位置的变化率显示与第一教示目标155a进入第一特征部51a时的变化率相反符号的较大值（参照图8）。
如上述，手部40，在第一特征部51a往第一转动方向t1大幅地转动后，再往第二转动方向t2大幅地转动，其角度位置的变化率为局部地较大值。尤其是，本实施形态中，第一特征部51a是以段差构成，因此能使手部40的角度位置的变化率变大。
以上，控制部61借由执行步骤S10~步骤S35，取得第一历程H1。
接着，控制部61使手部40再次位于初始位置（步骤S40）。
接着，控制部61驱动手部驱动部35，使手部40绕转动轴线L3转动，使第二教示目标155b与第二抵接滑动面50b接触（步骤S45）。此外，由于第一抵接滑动面50a及第二抵接滑动面50b对向形成，因此控制部61借由切换位于初始位置的手部40的转动方向，可将第一抵接滑动面50a及第二抵接滑动面50b中的任一方选择为与教示目标接触的抵接滑动面。由此，可迅速地进行对机械手100的教示。又，在步骤S35的执行后，为了使第二教示目标155b与第二抵接滑动面50b接触，使手部40移动的距离变短，因此，例如，可减少因机械手100的臂部振动等而导致的检测精度的降低，可提升检测精度。
接着，控制部61以手部40可追随第一抵接滑动面50a的形状变化的形式控制手部驱动部35。本实施形态中，控制部61借由将手部驱动部35的控制回路增益实质上设定为零，以手部40可追随第一抵接滑动面50a的形状变化的形式控制手部驱动部35（步骤S50）。
接着，控制部61驱动下臂驱动部15及上臂驱动部25，使手部40往中心线Lc延伸的方向移动（步骤S55）。如上述，第二抵接滑动面50b，以随着从手部40的梢端部朝向基端部逐渐靠近中心线LC的形式延伸，因此使手部40往中心线Lc延伸的方向移动后，叶片40b的第二抵接滑动面50b按压至第二教示目标155b。接着，手部40接受从第二教示目标155b承受的反作用力，往绕转动轴线L3的第一转动方向t1转动，使其角度位置位移。此手部40的角度位置的位移由手部角度位置检测部37检测。接着，以第二教示目标155b在第二抵接滑动面50b上滑动的形式使第二教示目标155b与第二抵接滑动面50b相对地移动。亦即，借由控制部61使手部40往中心线Lc延伸的方向移动，第二教示目标155b往第二抵接滑动面50b延伸的方向相对地移动。此外，在上述步骤S25及步骤S55使手部40移动的移动方向并不限于中心线Lc延伸的方向，亦可使手部40往教示目标与抵接滑动面在抵接滑动面延伸的方向相对地移动的任意方向移动。
接着，历程记录部68开始记录手部角度位置检测部37检测出的手部40相对于上臂30的绕转动轴线L3的相对角度位置的位移的历程（步骤S60）。此历程构成第二历程H2。
接着，历程记录部68，进行手部40移动规定距离为止的历程的记录（步骤S65）。
然而，第二教示目标155b在第二抵接滑动面50b上移动，位于第二特征部51b后，如上述，手部40可追随第二抵接滑动面50b的第二特征部51b的形状变化，因此第一教示目标155a从一直线状地延伸的第二抵接滑动面50b进入第二特征部51b的凹口，其结果是，手部40往第二转动方向t2大幅地转动，其角度位置大幅位移。亦即，在以第二教示目标155b在一直线状地延伸的第二抵接滑动面50b上相对地移动的形式使手部40移动的区间，手部角度位置检测部37检测的手部40的角度位置的变化率为大致一定的值，相对于此，第二教示目标155b进入第二特征部51b后，手部40的角度位置的变化率显示与在以第二教示目标155b在一直线状地延伸的第二抵接滑动面50b上相对地移动的形式使手部40移动的区间的变化率的符号具有相同符号的较大值（参照图8）。
接着，手部40进一步移动后，如上述，借由手部40接受从第二教示目标155b承受的反作用力，手部40可追随第二抵接滑动面50b的第二特征部51b的形状变化，因此第二教示目标155b从第二特征部51b的凹口脱出而回归至一直线状地延伸的第二抵接滑动面50b，其结果是，手部40往第一转动方向t1大幅地转动，其角度位置大幅位移。亦即，手部40的角度位置的变化率显示与第二教示目标155b进入第二特征部51b时的变化率相反符号的较大值（参照图8）。
如上述，手部40，在第二特征部51b往第二转动方向t2大幅地转动后，再往第一转动方向t1大幅地转动，其角度位置的变化率为局部地较大值。尤其是，本实施形态中，第二特征部51b是以段差构成，因此能使手部40的角度位置的变化率变大。
以上，控制部61借由执行步骤S40~步骤S65，取得第二历程H2。
接着，目标位置决定部70根据第一历程H1及第二历程H2决定第一教示目标155a及第二教示目标155b的位置。
图8是示出手部在x方向的位置与手部相对于上臂的角度位置的关系的一例的图表，是以上述第一历程H1及第二历程H2所含的信息为依据。在此图表中，纵轴θ表示手部40相对于x方向的角度位置θ，横轴x表示手部40在x方向的位置。
如第一历程H1及第二历程H2所示，手部40的角度位置θ的值在第一特征部51a及第二特征部51b位置的点P1及P2时大幅变化。此外，目标位置决定部70针对第一历程H1及第二历程H2，首先决定了θ的值在x方向大幅变化的手部的位置P1、P2。本实施形态中，目标位置决定部70将在θ的变化率超过规定阈值的区间的θ的变化率的符号反转的手部40的位置决定为P1、P2。如上述，目标位置决定部70，除了θ的变化率超过规定阈值的区间外，亦根据θ的变化率的符号反转来决定P1及P2，因此可高精度地检测第一特征部51a及第二特征部51b的位置。尤其是，如上述，本实施形态中，第一特征部51a及第二特征部51b是以段差构成的，因此手部40的角度位置的变化率为较大值，可高精度地决定P1、P2的位置。
然而，如图8所示，因第一特征部51a及第二特征部51b排列位于第一教示目标155a与第二教示目标155b排列的方向，会有P1与P2不一致的情形。此情形下，亦可根据下式决定手部修正角度θa，并修正手部的角度，再次执行步骤S10~S65。
θa=arctan(Lb/La) ，
La：第一特征部51a与第二特征部51b在y方向的距离；
Lb：P1与P2在x方向的距离；
接着，目标位置决定部70根据第一特征部51a及第二特征部51b在P1及P2的位置分别决定第一教示目标155a及第二教示目标155b的位置。本实施形态中，第一教示目标155a及第二教示目标155b在x方向的位置P1x及P2x以及在y方向的位置P1y及P2y根据下式决定。
P1x=L3x+R·cos(θc+α)；
P1y=L3y+R·sin(θc+α)；
P2x=L3x+R·cos(θc-α)；
P2y=L3y+R·sin(θc-α)；
θc：在xy平面，手部40的中心线Lc与x轴的夹角；
R：在xy平面，转动轴线L3与叶片40b的第一特征部51a及第二特征部51b的距离（参照图2）；
（此外，如上述，第一特征部51a及第二特征部51b隔着中心线Lc形成为线对称，因此第一特征部51a的距离R与第二特征部51b的距离R相同）；
α：在xy平面，连接第一特征部51a与转动轴线L3的线相对于中心线Lc的角度（参照图2）；
（此外，如上述，第一特征部51a及第二特征部51b隔着中心线Lc形成为线对称，因此在xy平面，连接第二特征部51b与转动轴线L3的线相对于中心线Lc的角度为-α）；
L3x：转动轴线L3在xy平面的x方向的位置；
L3y：转动轴线L3在xy平面的y方向的位置；
接着，教示点位置决定部69根据第一教示目标155a及第二教示目标155b的位置决定教示点T在x方向的位置Tx及在y方向的位置Ty。如上述，本实施形态中，教示点T的位置是从连接第一教示目标155a及第二教示目标155b的线的中点往与该线正交的线延伸的方向分离距离d的点，根据下式决定。
Tx=((Px1+Px2)/2)+d·(|Py2-Py1|/L)；
Tx=((Py1+Py2)/2)+d·(|Px2-Px1|/L)；
L=√((Px2-Px1)2+(Py2-Py1)2)；
如上述，本实施形态中，控制部61检测出第一教示目标155a及第二教示目标155b的位置且决定教示点T的位置，因此与从铅垂方向观看的晶圆搬运盒150的位置无关，可高精度地决定教示点T的位置。
如以上说明，本发明的机械手100的手部40具备具有弯折点的特征部，因此可根据起因于特征部的手部40在xy平面的角度位置的变化检测教示目标位于特征部时的手部40的位置，根据此可检测教示目标在x方向及y方向的位置。由此，可迅速地检测教示目标的位置，再者，根据此检测出的教示目标的位置而迅速地教示出教示点T的位置。
又，本发明的机械手100，叶片40b的第一特征部51a及第二特征部51b为从第一抵接滑动面50a凹陷的凹部，因此手部40在特征部大幅地转动，其角度位置的变化率在特征部为局部地较大值，因此可高精度地检测教示目标的位置。
又，借由对已知手部的叶片进行进一步加工以形成包含第一特征部51a、第二特征部51b的第一抵接滑动面50a、第二抵接滑动面50b，可进行对已知机械手的教示，因此有利于制造且制造成本变低。
（变形例）
上述实施形态中，在步骤S15及步骤S45，使手部40转动，使手部40与教示目标接触，但并不限于此。亦可替代此，使手部40往y方向移动，使手部40与教示目标接触。
又，上述实施形态中，第一特征部51a及第二特征部51b为刻挖第一抵接滑动面50a及第二抵接滑动面50b而形成的凹口，但并不限于此。亦可替代此，使此特征部为从第一抵接滑动面50a及第二抵接滑动面50b突出的凸部。
又，第一特征部51a及第二特征部51b为凸部的情形，亦可使手部驱动部35的角度位置控制回路增益为零。
再者，上述实施形态中，抵接滑动面形成为一直线状地延伸，但并不限于此。亦可替代此，如图9所示，以从xy平面的法线方向观察阶段状地延伸的形式形成第一抵接滑动面250a及第二抵接滑动面250b，在此第一抵接滑动面250a及第二抵接滑动面250b上形成第一特征部251aa、 251ab及第二特征部251ba、 251bb。又，亦可以从xy平面的法线方向观察弯折地延伸的形式形成第一抵接滑动面350a及第二抵接滑动面350b，在此第一抵接滑动面350a及第二抵接滑动面350b上形成第一特征部351a及第二特征部351b。
工业应用性
本发明可适用于在处理基板的设备中搬送基板的机械手。
符号说明
10 基台；
15 下臂驱动部；
16 下臂转动用主动齿轮；
18 升降机构；
19 升降机构驱动部；
20 下臂；
21 下臂转动轴；
22 下臂转动用从动齿轮；
25 上臂驱动部；
26 上臂转动用主动齿轮；
30 上臂；
31 上臂转动轴；
32 上臂转动用从动齿轮；
35 手部驱动部；
36 手部转动用主动齿轮；
37 手部角度位置检测部；
40 手部；
40a 手关节；
40b 叶片；
41 手部转动轴；
42 手部转动用从动齿轮；
49 间隙；
50a 第一抵接滑动面；
50b 第二抵接滑动面；
51a 第一特征部；
51b 第二特征部；
61 控制部；
62 存储部；
64 下臂控制部；
65 上臂控制部；
66 手部控制部；
67 升降机构控制部；
68 历程记录部；
69 教示点位置决定部；
70 目标位置决定部；
100 机械手；
150 晶圆搬运盒；
151 侧壁；
152 上壁；
153 下壁；
154 基板支承部；
155a 第一教示目标；
155b 第二教示目标；
156 前表面开口。

Claims (4)

1.一种机械手，其特征在于，具备：
包括臂部和以转动轴线为中心转动自如地安装在该臂部的梢端部的手部的机械臂；
驱动所述臂部以使所述手部移动的臂部驱动部；
驱动所述手部转动的手部驱动部；
检测所述手部绕所述转动轴线的角度位置的手部角度位置检测部；以及
控制所述臂部驱动部与所述手部驱动部的控制部；
所述手部包含形成在基端侧的手关节和形成在梢端侧且保持基板的叶片，所述叶片具有整体在第一方向直线状或阶梯状地延伸且用以与教示目标抵接而滑动的抵接滑动面；
所述抵接滑动面包含在所述第一方向具有弯折点的特征部，所述特征部为从所述抵接滑动面突出的凸部、或从所述抵接滑动面凹陷的凹部。
2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述控制部借由控制至少所述臂部驱动部，以所述教示目标在所述抵接滑动面上往所述第一方向或与所述第一方向相反方向相对地移动的形式使所述手部移动，且根据所述手部角度位置检测部检测的所述手部因所述特征部而在与第一方向交叉的方向的角度位置的位移，检测所述教示目标的位置。
3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述控制部借由控制所述手部驱动部，使所述手部追随所述抵接滑动面的特征部的形状变化。
4.一种机械手的控制方法，所述机械手具备：包括臂部和以转动轴线为中心转动自如地安装在所述臂部的梢端部的手部的机械臂、驱动所述臂部以使所述手部移动的臂部驱动部、驱动所述手部转动的手部驱动部、检测所述手部绕所述转动轴线的角度位置的手部角度位置检测部、以及控制所述臂部驱动部与所述手部驱动部的控制部，其特征在于，
所述手部包含形成在基端侧的手关节和形成在梢端侧且保持基板的叶片，所述叶片具有整体在第一方向直线状或阶梯状地延伸且用以与教示目标抵接而滑动的抵接滑动面；
所述抵接滑动面包含在所述第一方向具有弯折点的特征部；
所述特征部为从所述抵接滑动面突出的凸部、或从所述抵接滑动面凹陷的凹部；
所述控制部借由控制至少所述臂部驱动部，以所述教示目标在所述抵接滑动面上往所述第一方向或与所述第一方向相反方向相对地移动的形式使所述手部移动，且根据所述手部角度位置检测部检测的所述手部因所述特征部而在与所述抵接滑动面交叉的方向的角度位置的位移，检测所述教示目标的位置。
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