CN107155370B - 搬送装置的控制装置 - Google Patents

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Abstract

控制装置（3）具备控制器（33），控制器（33）在劣化指标参数的值超过预先设定的阈值时使搬送机构（5）停止，且基于劣化指标参数的值的时间序列的变化模式，判定劣化指标参数值超过阈值是否是因搬送机构（5）的老化引起，在判定为劣化指标参数值超过阈值是因搬送机构（5）的老化引起的情况下，使搬送机构（5）降低动作速度地动作。

Description

搬送装置的控制装置
技术领域
本发明涉及搬送装置的控制装置。
背景技术
以往，判断搬送装置的劣化的技术中有如下装置。例如专利文献1中公开了如下驱动机构的劣化检测装置：检测电机的可动元件的位置及驱动源中流动的电流的至少一方，基于相对可动元件的目标位置检测出的位置的变化和检测出的电流的至少一方判断驱动机构的劣化状况。
又，专利文献2中公开了如下基板搬送系统的监视装置：比较对应于目标位置的数据和对应于通过检测单元检测出的可动构件的实际的位置的数据并求得偏差，该偏差超过规定的容许范围的情况下，判断为搬送系统的动作存在异常。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：特开2005-311259号公报
专利文献2：特开平10-313037号公报。
发明内容
发明要解决的问题：
但是，以往，搬送装置中检测出异常的情况下，不仅是装置，在使包括周边设备的整个系统一律停止之后，借助人力作业弄清出错的原因并进行修理。因此，即使是因老化导致搬送机构中发生机械及电气故障的情况，若不经人力便无法修复，存在装置的停工时间变长这样的课题。
因此，本发明目的在于缩短搬送机构中发生故障的情况下搬送装置的停工时间。
解决问题的手段：
根据本发明的一种形态，搬送装置的控制装置是形成为对伺服电机进行位置控制同时通过该伺服电机驱动搬送机构的结构的搬送装置的控制装置，具备：
取得作为所述位置控制时电机的位置偏差及流至电机的电流的至少一方的劣化指标参数的值的时间序列的取得器；
将取得的所述劣化指标参数的值的时间序列进行存储的存储器；和
控制器，该控制器在所述劣化指标参数的值超过预先设定的阈值时使所述搬送机构停止，且基于所述劣化指标参数的值的时间序列的变化模式来判定所述劣化指标参数值超过所述阈值是否是因所述搬送机构的老化引起，在判定为所述劣化指标参数值超过所述阈值是因所述搬送机构的老化引起的情况下，使所述搬送机构降低动作速度地动作。在此，电机的位置偏差包括：位置控制时目标值和实际值之间的差（偏差）、偏移（offset）（残留偏差）、从基准位置的脱离量、或失调。
一般而言，伺服电机的位置偏差或电流的值随着时间的经过缓缓上升的情况下，原因在于老化引起的与搬送机构的伺服电机连动的齿轮的阻塞或润滑油的枯竭的可能性较高。另一方面，位置偏差或电流值急剧变化的情况下，原因在于与障碍物的冲突、齿轮破损等驱动系统故障的可能性较高。
根据上述结构，取得作为位置控制时电机的位置偏差及电流的至少一方的、劣化指标参数的值的时序数据并进行存储。借助于此，能够监视搬送装置的自我状态。并且，劣化指标参数的值超过预先设定的阈值时使搬送机构停止。借助于此，能够确保发生机械及电气故障的情况下的安全。并且，基于时序数据的变化模式，判定劣化指标参数值超过阈值是否是因搬送机构的老化引起，在判定为劣化指标参数值超过阈值是因搬送机构的老化引起的情况下，使所述搬送机构降低动作速度地动作。借助于此，即使发生因老化造成的机械及电气故障的情况下也能不介入人力而修复。又，关于降低速度以此能回避的出错，通过自动降低速度使搬送装置动作，使缩短装置的停工时间成为可能。
也可以是，所述控制器在所述劣化指标参数的值超过所述阈值时发出警告信号，在判定为所述劣化指标参数值超过所述阈值并非因所述搬送机构的老化引起的情况下发出出错信号。
根据上述结构，由于搬送装置的动作状况被准确地传达至周围，因此作业者能够采取适当的措置。具体而言，警告信号时，存在搬送装置自动复归的可能性，因此作业者没有必要立刻进行修复作业。例如像半导体设备那样，向设备的进入被禁止的环境或困难的环境下不希望人进入设备内，因此能够谋得维护之前的时间。另一方面，出错信号时，使包括搬送装置及生产线等周边设备的整个系统停止，从观测到的偏差或电流值等早期发现故障位置，能够缩短修理所花费的时间。
也可以是，示出所述搬送机构的老化的所述劣化指标参数的值的时间序列的变化模式，是由基于所述劣化指标参数值的规定时间内的变化量进行判别。
根据上述结构，能够适宜地判别参数值时序数据的变化模式是否是示出搬送机构的老化。
也可以是，所述控制器在使所述搬送装置复归时，使动作速度阶段性地降低。
根据上述结构，使搬送装置的动作复归变得容易。
所述搬送装置也可以是在真空环境下使用的多轴机械手。
发明效果：
根据本发明，能够缩短搬送机构中发生故障的情况下搬送装置的停工时间。
参照附图从以下优选实施形态的详细说明能够明了本发明的上述目的、其他目的、特征及优点。
附图说明
图1是示出根据本实施形态的搬送系统的结构的概略图；
图2是示出图1的搬送机构的驱动系统及其控制系统的框图；
图3是示意性地示出图2的控制装置所储存的劣化指标参数的经年变化的图表；
图4是示意性地示出图3的状态中发生故障的情况下劣化指标参数的变化的图表；
图5是用于说明借助图2的控制装置的自我状态监视动作及自动复归动作的流程图。
具体实施方式
以下参照附图说明根据本发明的实施形态。以下，所有附图中相同或相当的要素采用相同附图标记，省略重复说明。
［结构］
图1是示出根据本实施形态的搬送系统的结构的概略图。如图1所示，搬送系统1具备搬送装置2、与搬送装置2可通信地连接的控制装置3、以及与控制装置3连接的警报装置4。
搬送装置2并不特别限定，能搬送物品即可。搬送装置2例如是在半导体处理设备中搬送半导体晶圆、显示面板用玻璃基板等的水平多关节型（SCARA型）多轴机械手。搬送装置2的搬送机构5由设置于基台6的升降轴7、设置于升降轴7的第一连杆8、设置于第一连杆8的梢端部的第二连杆9、设置于第二连杆9的梢端部的第三连杆10、以及设置于第三连杆10的梢端的末端执行器11构成。搬送机构5的各结构构件各自内装有驱动用的伺服电机（参照图2）。
控制装置3形成为对内装于搬送机构5的多个伺服电机进行位置控制并通过伺服电机驱动搬送机构5的结构。控制装置3例如具备微控制器等计算机，进行后述的搬送机构5的状态的监视动作及自动复归动作。控制装置3不限于单个装置，亦可由多个装置构成。
警报装置4向周围的现场操作者通知搬送装置2处于警告状态或出错状态。警报装置4通过来自控制装置3的警告信号或出错信号控制，通过パトライト（PATLITE）（注册商标）的灯及旋律喇叭（melody horn）的警报报知出错，但亦可通过其他的报知方法报知。
图2是示出搬送机构5的驱动系统及其控制系统的结构的框图。如图2所示，搬送机构5的驱动系统具有：与交流电源21连接的AC/DC变换电路22、平滑电路23、逆变电路24、伺服电机25、电流检测器26、以及位置检测器27。此处仅示出搬送机构5内装的一个伺服电机25的驱动系统，其他的伺服电机25的驱动系统也是同样。
交流电源21例如是三相交流电源。AC/DC变换电路22与交流电源21的输出端子连接，将从交流电源21输出的三相交流电力变换为直流电力输出至平滑电路23。AC/DC变换电路22例如是三相全波整流电路。
平滑电路23与AC/DC变换电路22的输出端子连接，将AC/DC变换电路22的直流输出电压平滑化并输出至逆变电路24。平滑电路23例如是电容器。
逆变电路24与平滑电路23及控制装置3的输出端子连接，基于从控制装置3输入的控制指令，将从平滑电路23输出的直流电力变换为交流电力，并将驱动电流向伺服电机25输出。逆变电路24例如由具有六个半导体开关元件的三相桥式逆变电路、和遵循控制信号向各开关元件的控制端子供给驱动信号的驱动电路构成。
伺服电机25借助逆变电路24的驱动电流驱动搬送机构5（参照图1）。伺服电机25例如为DC伺服电机。
电流检测器26与逆变电路24的输出端子连接，检测伺服电机25的驱动电流，将检测结果输出至控制装置3。在此，驱动电流是电机的“负荷电流”或“电枢电流”。
位置检测器27安装于伺服电机25，检测伺服电机25的位置（相对于转子的基准旋转角度位置的旋转角度位置）并输出至控制装置3。位置检测器27例如是安装于电机的旋转轴的编码器（encoder）或解析器（resolver）。
控制装置3具备：接受各检测器26、27的输出的取得器31、用于存储信息的存储器32、控制搬送装置2的动作同时进行搬送机构的状态监视动作及自动复归动作的控制器33、以及输入输出接口（图未示）。存储器32中存储本实施形态中的控制程序，控制器33遵循该控制程序进行各种计算，以此进行搬送装置2的搬送动作同时进行搬送机构5的状态的监视动作及自动复归动作。
取得器31取得作为位置控制时电机25的位置偏差及流至电机25电流（驱动电流）的劣化指标参数的值。在此，电机的位置偏差包括：位置控制时目标值和实际值之间的差（偏差）、偏移（offset）（残留偏差）、从基准位置的脱离量、或失调。取得器31根据位置检测器17检测出的位置信息（电机25的位置）、和位置信息的理论值算出位置偏差。取得器31取得由电流检测器16检测出的流至伺服电机25的电流值。
存储器32除了控制程序之外还存储取得的劣化指标参数的值的时序数据及阈值等信息。存储器32将由取得器31算出的位置偏差及取得的电流作为劣化指标参数的值的时间序列（按时间经过顺序排列的一组参数值）进行存储（参照图3、图4）。
控制器33在劣化指标参数的值超过预先设定的阈值时停止搬送机构5，且基于时序数据的变化模式判定劣化指标参数值超过阈值是否是因搬送机构5的老化引起的，在判定为劣化指标参数值超过阈值是因搬送机构5的老化引起的情况下，使搬送机构5降低动作速度地动作。
［动作］
首先说明以上结构的搬送装置2的基本的搬送动作。控制装置3基于由位置检测器27检测出的实测值相对于搬送装置2的动作路径的位置指令值的位置偏差，决定驱动电机所需的电流，以使该电流流动的形式生成控制命令，输出至逆变电路14。如此，控制装置3以通过反馈控制使搬送机构5（图1）内装的多个伺服电机25（图2）成为位置指令值的形式进行位置控制同时通过伺服电机25驱动搬送机构5，借助于此，将基板搬送至规定的位置。
接着，用图3说明作为本发明特征的自我状态监视动作及自动复归动作的原理。图3是示意性地示出控制装置3的存储器32所存储的劣化指标参数的经年变化的图表。图3中的（a）示出流至伺服电机25的电流的值I的经年变化。在此的电流值是将伺服电机25例如以规定转速旋转的情况下的电流值按时间序列存储。例如根据伺服电机25的特性设定电流限制值Ith。
图3中的（b）分别示出伺服电机25的位置偏差P的经年变化。在此的位置偏差P是将伺服电机25的指令位置例如为规定的基准位置的情况下由位置检测器27检测的电机25的位置从基准位置的脱离量按时间序列存储。例如根据位置控制的精度设定位置偏差阈值Pth。另外，均为存储从装置的出货时起例如5年间的时序数据。
如图3中的（a）及图3中的（b）所示，作为劣化指标参数的伺服电机25的位置偏差P或电流的值I随着时间经过缓缓上升。在维持如此的倾向的情况下，即使是电流值I或位置偏差P均超越电流限制值Ith或位置偏差阈值Pth的情况，原因在于老化引起的与搬送机构5的伺服电机25连动的齿轮的阻塞或润滑油的枯竭等的可能性也较高。若将动作速度降低，则能降低电流值，且能通过修正来避免位置偏差造成妨碍，因此能够由软件的判断使速度降低、使搬送装置2的动作继续。
与此相对，图4是示意性地示出图3的状态中发生故障的情况下的劣化指标参数的变化的图表。图4中的（a）及图4中的（b）对应于图3中的（a）及图3中的（b）。如图4所示，时刻ｔ0时，作为劣化指标参数的位置偏差P或电流值I急剧上升。该情况下，原因在于与障碍物的冲突、齿轮破损等驱动系统故障的可能性较高。即、存在电机等物体自身破损的可能性，因此难以由软件的判断使动作继续。因此，从观测的偏差或电流值等早期发现故障位置，能够缩短修理花费的时间。
接着用图5的流程图说明控制装置3的自我状态监视及自动复归动作。
首先，如图5所示，控制装置3监视劣化指标参数（步骤S1）。取得器31取得作为位置控制时电机的位置偏差及流至电机的电流的、劣化指标参数的值的时序数据。取得的劣化指标参数的值作为时序数据存储于存储器32。借助于此，能够监视搬送装置2的自我状态。
接着，控制器33判断劣化指标参数的值是否超过预先设定的阈值（步骤S2）。控制器33持续监视直至劣化指标参数的值超过阈值，在劣化指标参数的值超过阈值的情况下停止搬送机构（步骤S3）。借助于此，能够确保发生机械及电气故障的情况下的安全。在此，控制器33在劣化指标参数的值超过阈值时向警报装置4发出警告信号。接收它的警报装置4向周围的现场操作者报知搬送装置2处于警告状态之意。借助于此，警告信号时，存在搬送装置2自动复归的可能性，因此作业者没有必要立刻进行修复作业。尤其是半导体设备内的真空环境下不期望人进入设备内，因而例如能够谋得定期维护之前的时间。
接着，控制器33，在使搬送机构5停止后，基于时序数据的变化模式来判定劣化指标参数值超过阈值是否是因搬送机构5的老化引起的（步骤S4）。本实施形态中，示出搬送机构5的老化的时序数据的变化模式，是基于劣化指标参数值的规定时间内的变化量判别的。借助于此，能够适宜地判别时序数据的变化模式是否示出搬送机构5的老化。
在步骤S4判定为劣化指标参数值超过阈值是因搬送机构5的老化引起的情况下，将搬送机构5的动作速度降低至规定的速度而进行动作复归（步骤S5）。借助于此，即使发生因老化造成的机械及电气故障的情况下也能不介入人力而修复。又，关于降低速度以此能回避的出错，通过自动降低速度使搬送装置2动作，使得缩短装置的停工时间成为可能。
在步骤S5中判定为劣化指标参数值超过阈值并非因搬送机构5的老化引起的情况下，向警报装置4发出出错信号的同时使整个系统停止（步骤S6）。接受了出错信号的警报装置4向周围通知处于出错状态之意。作业者使包括搬送装置2及生产线等周边设备的整个系统停止，从观测到的偏差或电流值等早期发现故障位置，能够缩短修理所花费的时间。
因此，根据本实施形态，即使是发生机械及电气故障的情况下，也能够借助监视搬送装置的自我状态，掌握动作的钝化或电流及电压的増减。因此能够根据状态视为出错、或在出错以前发出警告。又，关于降低速度以此能回避的出错，通过自动降低速度使搬送装置动作，能够使装置的停工时间达到最小限。
此外，本实施形态中劣化指标参数是位置控制时电机的位置偏差及流至电机的电流双方，但也可以是任意一方。又，劣化指标参数也可以是伺服电机的速度的偏差。
此外，本实施形态中，控制装置3在使搬送装置2复归时，将动作速度降低至规定的速度，但亦可阶段性地降低。例如使动作速度以100％、50％、25％、12.5％（停止）的形式，在参数的值不恢复的情况下阶段性地降低。借助于此，使搬送装置2的动作复归变得容易。
根据上述说明，本领域技术人员明了本发明较多的改良和其他实施形态。因此，上述说明应只作为示例来解释，是以向本领域技术人员教导实施本发明的最优形态为目的而提供的。在不脱离本发明的精神的情况下，可实质性地变更其结构及功能的一方或双方的具体内容。
工业实用性
本发明在半导体基板等的搬送装置中有用。
符号说明
1 搬送系统
2 搬送装置
3 控制装置
4 警报装置
5 搬送机构
6 基台
7 升降轴
8 第一连杆
9 第二连杆
10 第三连杆
11 末端执行器
21 交流电源
22 AC/DC变换电路
23 平滑电路
24 逆变电路
25 伺服电机
26 电流检测器
27 位置检测器
31 取得器
32 存储器
33 控制器。

Claims (5)

1.一种搬送装置的控制装置，是形成为对伺服电机进行位置控制同时通过该伺服电机驱动搬送机构的结构的搬送装置的控制装置，其特征在于，具备：
取得作为所述位置控制时电机的位置偏差及流至电机的电流的至少一方的劣化指标参数的值的时间序列的取得器；
将取得的所述劣化指标参数的值的时间序列进行存储的存储器；和
控制器，该控制器在所述劣化指标参数的值超过预先设定的阈值时使所述搬送机构停止，且基于所述劣化指标参数的值的时间序列的变化模式来判定所述劣化指标参数值超过所述阈值是否是因所述搬送机构的老化引起，在判定为所述劣化指标参数值超过所述阈值是因所述搬送机构的老化引起的情况下，使所述搬送机构降低动作速度地动作。
2.根据权利要求1所述的搬送装置的控制装置，其特征在于，
所述控制器在所述劣化指标参数的值超过所述阈值时发出警告信号，在判定为所述劣化指标参数值超过所述阈值并非因所述搬送机构的老化引起的情况下发出出错信号。
3.根据权利要求1或2所述的搬送装置的控制装置，其特征在于，
示出所述搬送机构的老化的所述劣化指标参数的值的时间序列的变化模式，是由基于所述劣化指标参数值的规定时间内的变化量进行判别。
4.根据权利要求1或2所述的搬送装置的控制装置，其特征在于，
控制器进行如下设定：所述劣化指标参数的值超过所述阈值从而所述控制器停止所述搬送机构，且在判定为所述劣化指标参数值超过所述阈值是因所述搬送机构的老化引起的情况下，降低使所述搬送机构复归的动作速度，并且使所述动作速度阶段性地降低。
5.根据权利要求1或2所述的搬送装置的控制装置，其特征在于，
所述搬送装置是在真空环境下使用的多轴机械手。
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