JP2010284728A - 搬送ロボット及び自動教示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 予め定められた一方向にエンドエフェクタを移動させることで教示位置を教示可能な自動教示装置を提供する。
【解決手段】 半導体搬送ロボット１は、ハンド２と、第１及び第２光電センサ１４，１５と、制御部２８とを有する。第１及び第２光電センサ１４，１５は、ハンド２に設けられ、互いに異なる方向に延びる光軸Ｌ４，Ｌ５を有する。制御部２８は、予め定められた仮教示位置ｐ_ｃに向かってハンド２を移動させて第１及び第２光電センサ１４，１５により正教示位置ｐ_ｒに配置される冶具３１に立設されるピン３２を夫々検出させ、検出したときのハンド２の位置である第１及び第２検出位置ｐ_１，ｐ_２に基づいて正教示位置ｐ_ｒと仮教示位置ｐ_ｃとのズレ量Δｒ、Δθを演算して正教示位置ｐ_ｒを求める。制御部２８は、ピン３２を検出させる際、光軸Ｌ４．Ｌ５が延びる方向と異なる方向にハンド２を移動させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、対象物の位置を自動で教示する搬送ロボット、及び自動教示方法に関する。

特許文献１に記載されるような、半導体ウェハの位置を自動的に教示する半導体搬送ロボットが実用に供されている。半導体搬送ロボットは、アームの先端部にエンドエフェクタであるハンドが設けられ、このハンドに２つの光電センサが設けられている。光軸センサは、透過型のレーザセンサであり、教示すべき位置（以下、単に「教示位置」ともいう）に設けられた冶具により前記光電センサの光が遮られることで、冶具を検出するようになっている。２つの光電センサは、各々の光軸が互いに直交するように配置されており、例えばＸＹ座標系において、２つの光軸がＸ方向及びＹ方向に延びている。

このように構成される半導体搬送ロボットは、半導体ウェハの位置を教示する際、まず、ハンドを一方の光電センサの光軸に沿うよう、即ちＸ方向にハンドを動かして、他方の光電センサの光が冶具で遮られる位置を検索し、遮られた位置を半導体ウェハの位置のＸ座標とする。次に、他方の光電センサの光軸に沿うように、即ちＹ方向にハンドを動かして、一方の光電センサの光が冶具で遮られる位置を検索し、遮られた位置を半導体ウェハの位置のＹ座標とする。

特開２００５−１１９６６号公報

前述のような半導体搬送ロボットでは、半導体ウェハの位置を教示する際、Ｘ方向及びＹ方向にハンドを動かす必要があるため可動範囲が広く、教示するために広い空間が必要となる。しかしながら、半導体搬送ロボットが設けられる半導体処理設備では、異なる半導体処理を行なうべく種々の半導体処理装置が設けられており、その設備内の空間は非常に狭くなっている。特に、半導体処理装置及びその近傍では、ハンドの幅方向において非常に狭くなっている。

半導体ウェハの教示位置は、半導体処理装置内にあり、非常に狭い空間において教示位置の自動教示を行なう必要がある。それ故、前述のようなＸ方向及びＹ方向にハンドを動かす必要がある方法では、ハンドが半導体処理装置及びその周辺の構成に当たるおそれがあり、また教示位置を検出できない場合がある。更に、前述の方法では、Ｘ方向への移動及びＹ方向への移動の２つの動作を実行する必要があるため、自動教示のプログラムが複雑になり、自動教示に多くの時間を要する。

そこで本発明は、エンドエフェクタであるハンドを予め定められた一方向に移動させることで教示位置を検出可能な自動教示装置及び自動教示方法を提供することを目的としている。

本発明は、エンドエフェクタに設けられ、異なる方向に光軸が延びる第１及び第２光電センサと、予め定められた仮位置に向かって前記エンドエフェクタを移動させて前記第１及び第２光電センサにより教示位置に配置される対象物を夫々検出させ、夫々検出したときの前記エンドエフェクタの位置である第１及び第２検出位置に基づいて前記教示位置と前記仮位置とのズレ量を演算して前記教示位置を取得する制御部を備え、前記制御部は、前記対象物を検出させる際、前記２つ光軸が延びる方向と異なる方向にエンドエフェクタを移動させるものである。

本発明に従えば、２つの光電センサの光軸が延びる方向と異なる方向の一方向にエンドエフェクタを移動させることにより、第１及び第２検出位置を検出することができ、教示位置と仮位置とのズレ量を演算して教示位置を求めることができる。即ち、一方向にエンドエフェクタを動かすことで、自動で教示位置を教示することができる。これにより、対象物が幅の狭い空間に配置されていてもその位置を教示することができる。また、エンドエフェクタを一方向に動かすことで教示位置が求まるので、エンドエフェクタの動きが単純であり、自動教示のプログラムを単純化することができ、自動教示にかかる時間を短くすることができる。

上記発明において、前記制御部は、円筒座標系の座標に基づいて前記エンドエフェクタを移動させ、
前記第１光電センサは、その光軸が動径方向に直交する方向に延びるように配置され、前記制御部は、前記仮位置が前記第２光電センサの光軸上にあるとして、
Δｒ＝ａ−ｂ （１）
Δθ＝Δｒｔａｎα／（ｒ−Δｒ） （２）
ａ ：前記第１光電センサの光軸と前記仮位置との前記動径方向の距離
ｂ ：前記第１及び第２検出位置の前記動径方向の距離
α ：前記第２光電センサの光軸と前記動径方向に延びる線分との成す角
ｒ ：円筒座標系の原点から前記仮位置までの前記動径方向の距離
Δｒ：前記教示位置と前記仮位置との前記動径方向のズレ量
Δθ：前記教示位置と前記仮位置との方位角方向のズレ量
式（１）及び（２）で演算されるズレ量Δｒ及びΔθに基づいて前記教示位置を取得することが好ましい。

上記構成に従えば、第１光電センサの光軸が動径方向に直交するようにエンドエフェクタを移動させ、その姿勢のまま動径方向にエンドエフェクタを直進させて第１及び第２光電センサに第１及び第２検出位置を検出させる。そして、検出された第１及び第２検出位置と式（１）及び（２）を用いることで、ズレ量Δｒ及びΔθを簡単に演算し、教示位置を求めることができる。このように演算が簡単であるので、演算プログラムが簡単であり、教示位置を求めるための時間が短くなる。また、制御部の演算の負担を小さくすることができる。

上記発明において、前記制御部は、円筒座標系の座標に基づいて前記エンドエフェクタを移動させ、対象物を検出する際、動径方向にエンドエフェクタを移動させ、前記第１及び第２光電センサは、それらの光軸が交差するように配置され、前記制御部は、第１及び第２光電センサの光軸が交差する点に前記仮位置があるとして、
Δｒ＝（ｒ_１−ｒ_２）ｔａｎβ／（ｔａｎβ＋ｔａｎγ） （３）
Δθ＝（ｒ_１−ｒ_２）ｔａｎβ・ｔａｎγ
／（ｒ_１ｔａｎγ＋ｒ_２ｔａｎβ） （４）
ｒ１：前記第１検出位置の前記動径方向の座標
ｒ２：前記第２検出位置の前記動径方向の座標
β ：前記第１光電センサの光軸と前記動径方向に延びる線分との成す角
γ ：前記第２光電センサの光軸と前記動径方向に延びる線分との成す角
Δｒ：前記教示位置と前記仮位置との前記動径方向のズレ量
Δθ：前記教示位置と前記仮位置との方位角方向のズレ量
式（３）で演算されるズレ量Δｒ及びΔθに基づいて前記教示位置を取得することが好ましい。

上記構成に従えば、第１及び第２光電センサの光軸と動径方向とのなす角が角度β及びγに夫々なるようにエンドエフェクタを移動させ、その姿勢のまま動径方向にエンドエフェクタを直進させて第１及び第２光電センサに第１及び第２検出位置を検出させる。そして、検出された第１及び第２検出位置と式（３）及び（４）を用いることで、ズレ量Δｒ及びΔθを簡単に演算し、教示位置を求めることができる。このように演算が簡単であるので、演算プログラムが簡単であり、教示位置を求めるための時間が短くなる。また、制御部の演算の負担を小さくすることができる。

上記発明において、前記第１及び第２光電センサは、それらの光軸が前記動径方向に延びる線分との成す角β，γが４５度になるように配置されていることが好ましい。

上記構成に従えば、式（３）及び式（４）が
Δｒ＝（ｒ_１−ｒ_２）／２ （５）
Δθ＝（ｒ_１−ｒ_２）／（ｒ_１＋ｒ_２） （６）
となり、ズレ量Δｒ及びΔθの演算式がより容易になる。それ故、演算プログラムがより簡単になり、教示位置を求めるための時間がより短くなる。また、制御部の演算の負担もより小さくすることができる。

上記発明において、前記制御部は、エンドエフェクタを移動させて第１及び第２光電センサにより対象物を検出した後、移動してきた方向と異なる方向にエンドエフェクタを移動させて第１及び第２光電センサにより対象物を夫々検出し、夫々検出したときのエンドエフェクタの位置である第３及び第４検出位置に基づいて予め定められた対象物の仮位置とのズレ量を演算し、該ズレ量と第１及び第２検出位置に基づくズレ量とに基づいて前記教示位置を取得することが好ましい。

上記構成に従えば、対象物の形状などに起因する教示位置の誤差等を平均化することができ、より誤差の少ない状態で教示位置を検出することが可能となる。

本発明の自動教示方法において、異なる方向に光軸が延びる第１及び第２光電センサを備えるエンドエフェクタを予め定められた仮位置に向かって移動させて前記第１及び第２光電センサにより教示位置に配置された対象物を夫々検出させ、夫々検出したときのエンドエフェクタの位置である第１及び第２検出位置に基づいて前記仮位置と前記教示位置とのズレ量を演算し、該ズレ量に基づいて前記教示位置を取得する方法であって、前記対象物を検出させる際、前記２つの光軸が延びる方向と異なる方向にエンドエフェクタを移動させる方法である。

上記構成に従えば、２つの光電センサの光軸と異なる方向の一方向にエンドエフェクタを移動させることにより、第１及び第２検出位置を検出することができ、教示位置と仮位置とのズレ量を演算して教示位置を求めることができる。これにより、対象物が幅の狭い空間に配置されていてもその位置を教示することができる。また、エンドエフェクタを一方向に動かすことで教示位置が求まるので、エンドエフェクタの動きが単純であり、自動教示のプログラムを単純化することができ、自動教示にかかる時間を短くすることができる。

本発明によれば、予め定められた一方向にエンドエフェクタを移動させることで教示位置を検出できる。

第１の本実施形態の半導体搬送ロボットを示す斜視図である。 半導体搬送ロボットを示す平面図である。 半導体搬送ロボットに備わるハンドを拡大して示す拡大平面図である。 半導体搬送ロボットの電気的な構成を示すブロック図である。 自動教示処理の手順を示すフローチャートである。 他の自動教示方法で教示位置を教示した際に、ハンドに対するピンの動きを示す平面図であり、（ａ）は、ハンドを拡大して示す拡大平面図であり、（ｂ）は、ハンドの動きを示す図である。 更に異なる自動教示方法で教示位置を教示した際に、ハンドに対するピンの動きを示す平面図であり、（ａ）は、ハンドを拡大して示す拡大平面図であり、（ｂ）は、ハンドの動きを示す図である。 第２実施形態の半導体搬送ロボットに備わるハンドを拡大して示す拡大平面図である。

図１は、第１の本実施形態の半導体搬送ロボット１を示す斜視図である。図２は、半導体搬送ロボット１を示す平面図である。図３は、半導体搬送ロボット１に備わるハンド２を拡大して示す拡大平面図である。図４は、半導体搬送ロボット１の電気的な構成を示すブロック図である。半導体搬送ロボット１は、半導体ウェハに熱処理、不純物導入処理、薄膜形成処理、リソグラフィー処理、洗浄処理及び平坦化処理等のプロセス処理を施すための半導体処理装置を備える半導体処理設備に備わっている。半導体搬送ロボット１は、図示しないフープに収容される半導体ウェハを取って各半導体処理装置内の予め定められた収容位置に搬送し、また各半導体処理装置内に予め定められた収容位置に置かれた半導体ウェハを取って、他の半導体処理装置内に搬送するようになっている。

半導体搬送ロボット１は、所謂、水平多関節型の３軸ロボットであり、半導体処理設備のケーシングに固定される基台４を有する。基台４には、上下方向に伸縮する昇降軸５が設けられている。昇降軸５の上端部には、第１アーム６が設けられている。第１アーム６は、水平方向に延びる長尺の部材である。第１アーム６は、その長手方向一端部が昇降軸５に設けられており、昇降軸５の軸線である第１軸線Ｌ１回りに回動できるようになっている。第１アーム６の長手方向他端部には、第２アーム７が設けられている。

第２アーム７もまた、水平方向に延びる長尺状の部材である。第２アーム７は、その長手方向一端部が第１アーム６に設けられており、第２軸線Ｌ２回りに回動できるようになっている。第２アーム７の長手方向他端部には、第３アーム８が設けられている。第３アーム８は、その基端部が第２アーム７に設けられており、第３軸線Ｌ３回りに回動できるようになっている。また第３アーム８の先端部には、ハンド２が設けられている。

エンドエフェクタであるハンド２は、板状の部材であり、図３に示すように二股状に分かれて左右一対の支持片１１，１２を有しており、この一対の支持片１１，１２に半導体ウェハを載置し搬送するようになっている。一対の支持片１１，１２は、第３軸線Ｌ３に直交する方向（以下、単に「延在方向」ともいう）に互いに平行に延びており、一対の支持片１１，１２の間の領域１３に後述する冶具３１のピン３２が入るようになっている。また、ハンド２には、２つの光電センサ１４，１５が設けられており、これら２つの光電センサ１４，１５により前記ピン３２の位置を検出できるようになっている。

第１及び第２光電センサ１４，１５は、所謂光ファイバーセンサであり、発光素子１４ａ，１５ａと受光素子１４ｂ，１５ｂとを備えている。第１光電センサ１４の発光素子１４ａは、第１の支持片１１の先端側に設けられており、発光素子１４ａの光軸Ｌ４が延在方向と直交するように配置されている。第１光電センサ１４の受光素子１４ｂは、第２の支持片１２の先端側に前記発光素子１４ａに対向するように設けられており、前記発光素子１４ａからの光を受光するようになっている。

また、第２光電センサ１５の発光素子１５ａは、第１の支持片１１の基端側に設けられており、発光素子１５ａの光軸Ｌ５と延在方向に延びる線分Ｌ６とのなす角が角度α（０°＜α＜９０°であり、本実施形態では、α＝４５°）となるように配置されている。即ち、発光素子１５ａの光軸Ｌ５は、第１光電センサ１４の発光素子１５ａの光軸Ｌ４と異なる方向に延びている。第２光電センサ１５の受光素子１５ｂは、第２の支持片１２の先端側に前記発光素子１５ａに対向するように設けられており、前記発光素子１５ａからの光を受光するようになっている。

このように構成される半導体搬送ロボット１は、昇降機構２１を備えており、昇降機構２１により昇降軸５を上下方向に伸縮させて、第１乃至第３アーム６〜８を昇降できるようになっている（図１の２点鎖線参照）。また、半導体搬送ロボット１は、第１乃至第３モータ２２〜２４を備えている。第１乃至第３モータ２２〜２４は、図示しない減速機を介して第１乃至第３アーム６〜８を夫々回動するようになっている。第１乃至第３モータ２２〜２４には、各々の出力軸の角変位量を検出すべくエンコーダ２５〜２７が設けられている
半導体搬送ロボット１は、更に制御部２８を備えており、制御部２８には、昇降機構２１が接続されている。制御部２８は、昇降機構２１の駆動を制御するようになっている。また、制御部２８には、第１乃至第３モータ２２〜２４及びエンコーダ２５〜２７が電気的に接続されており、制御部２８は、第１乃至第３モータ２２〜２４の駆動をエンコーダ２５〜２７のエンコーダ値に基づいて制御するようになっている。制御部２８は、第１乃至第３モータ２２〜２４の駆動を制御する際、昇降軸５の軸線Ｌ１を原点とする円筒座標系に基づいてハンド２の位置を制御するようになっている。

また、制御部２８には、前述した第１及び第２光電センサ１４，１５が電気的に接続されている。第１及び第２光電センサ１４，１５は、発光素子１４ａ，１５ａからの光を受光素子１４ｂ，１４ｂが受光すると、受光した旨を示す受光信号を制御部２８に伝送するようになっている。制御部２８は、この受光信号に基づいて第１及び第２光電センサ１４，１５が対象物であるピン３２を検出したか否かを判断するようになっている。

更に、制御部２８には、記憶部２９及び入力手段３０が電気的に接続されている。記憶部２９は、所謂、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＨＤＤ等の記憶媒体であり、種々のプログラム、測定結果及び演算結果等のデータを記憶するものである。制御部２８は、記憶部２９に記憶されるデータに基づいて各制御を実行するようになっている。入力手段３０は、例えばキーボードであり、制御部２８に指令を与えることができるようになっている。

このように構成される半導体搬送ロボット１は、記憶部２９に記憶された自動教示方法のプログラムに基づいて、フープ及び半導体処理装置毎に決められた半導体ウェハの収容位置である教示位置を自身に自動で教示する自動教示処理を実行するようになっている。以下では、自動教示処理について説明する。

図５は、自動教示処理の手順を示すフローチャートである。以下では、図１乃至４も参照しつつ説明する。自動教示処理は、ピン３２が立設された冶具３１を自動教示したい教示位置に置き、使用者が入力手段３０によって制御部２８に自動教示処理開始の指令を入力することによって開始され、ステップｓ１に移行する。ステップｓ１では、制御部２８が第１乃至第３アーム６〜８を駆動し、教示位置の近傍の教示開始位置（図２参照）までハンド２を移動させる。記憶部２９には、教示位置の座標を仮教示位置ｐ_ｃの座標（ｒ_ｃ，θ_ｃ）とその近傍の教示開始位置ｐ_ｓの座標とが記憶されており、制御部２８は、記憶部２９に記憶される教示開始位置ｐ_ｓの座標に基づいてハンド２を教示開始位置ｐ_ｓに移動させるようになっている。なお、仮位置である仮教示位置ｐ_ｃの座標（ｒ_ｃ，θ_ｃ）は、使用者等により予め記憶部２９に入力される教示位置の理想の座標であり、実際にピン３２が配置される教示位置である正教示位置意ｐ_ｒの座標（ｒ_ｒ、θ_ｒ）とズレを生じている場合がある。ハンド２を教示開始位置ｐ_ｓまで移動させると、ステップｓ２に移行する。

ステップｓ２では、制御部２８が仮教示位置ｐ_ｃの座標（ｒ_ｃ，θ_ｃ）に向かってハンド２を進める。本実施形態では、ステップｓ２において、ハンド２が円筒座標系の動径方向、即ちｒ方向に進行するようになっている。そのため、ステップｓ１では、制御部２８が第１乃至第３アーム６〜８の駆動を制御して、ハンド２の姿勢を前記延在方向が前記ｒ方向と一致するような姿勢にしている。こうすることで、制御部２８は、２つの光軸Ｌ４，Ｌ５が延びる方向と異なる方向にハンド２を移動させている。

ハンド２を進めていくと、やがて冶具３１のピン３２が領域１３内に入り、第１光電センサ１４の発光素子１４ａからの光が遮られる。これにより、受光素子１４ｂから制御部２８への受光信号が途絶える。制御部２８は、受光素子１４ｂからの受光信号が途絶えたことで、ピン３２が光軸Ｌ４を通過したと判断し、その時のハンド２の位置である第１検出位置ｐ_１の座標（ｒ_１，θ_１）を取得する。

その後も、ハンド２をｒ方向に進行させていくと、やがて、第２光電センサ１５の発光素子１５ａからの光が遮られ、受光素子１５ｂから制御部２８への受光信号が途絶える。これにより、制御部２８は、ピン３２が光軸Ｌ５を通過したと判断し、その時のハンド２の第２検出位置ｐ_２の座標（ｒ_２，θ_２）を取得する。このように第１及び第２の検出位置ｐ_１，ｐ_２の座標を取得すると、ステップｓ３に移行する。

ステップｓ３では、これら検出された第１検出位置ｐ_１及び第２検出位置ｐ_２の座標に基づいて、制御部２８が仮教示位置ｐ_ｃと正教示位置ｐ_ｒとのｒ方向及びθ方向ズレ量Δｒ，Δθを演算する。以下では、ズレ量Δｒ及びΔθの具体的な演算方法について説明する。

ズレ量Δｒは、
Δｒ＝ａ−ｂ （１）
式（１）で演算することができる。距離ａは、仮教示位置ｐ_ｃが第２光電センサ１５の光軸Ｌ５上にあるときの仮教示位置ｐ_ｃと第１光電センサ１４の光軸Ｌ４との間のｒ方向の距離である。更に詳細に説明すると、仮教示位置ｐ_ｃに向かってハンド２を移動させたときに、前記仮教示位置ｐ_ｃが光軸Ｌ４，Ｌ５を横切る点のｒ方向の距離である。距離ａは、予め設定されて記憶部２９に記憶されている。また、距離ｂは、第１検出位置ｐ_１及び第２検出位置ｐ_２のｒ方向の距離であり、検出された第１検出位置ｐ_１及び第２検出位置ｐ_２から演算される。なお、ｒ方向のズレ量Δｒは、原点から離れる方向が正の方向となる。

ｒ方向のズレ量Δθは、
Δθ＝Δｒｔａｎα／（ｒ−Δｒ） （２）
の式（２）で演算される。ここで、角度αは、前述の通り発光素子１５ａの光軸Ｌ５と延在方向に延びる線分Ｌ６とのなす角であり、距離ｒは、原点から仮教示位置ｐ_ｃまでの距離である。本実施形態では、α＝４５°であるので、ｒ方向のズレ量Δｒは、
Δθ＝Δｒ／（ｒ−Δｒ） （７）
式（７）で演算することができる。なお、ズレ量Δθは、時計回りの方向が正方向となる。これらの演算式を用いてｒ方向のズレ量Δｒとθ方向のズレ量Δθを演算すると、ステップｓ４へと移行する。

ステップｓ４では、ステップｓ４で求められたズレ量Δｒ及びθ方向のズレ量Δθと、仮教示位置ｐ_ｃの座標（ｒ_ｃ，θ_ｃ）とに基づいて、正教示位置の座標（ｒ_ｒ，θ_ｒ）を制御部２８が求める。制御部２８は、正教示位置の座標を求めると、この正教示位置の座標を記憶部２９に記憶する。このように正教示位置の座標を記憶部２９に記憶することにより、教示位置の自動教示が終了し、自動教示処理が終了する。

このようにハンド２をｒ方向に動かすだけで第１及び第２検出位置ｐ_１，ｐ_２の座標が検出することができ、これらの座標と式（１）及び（２）（本実施形態では、式（１）及び（７））を用いることで仮教示位置ｐ_ｃと正教示位置とのズレ量を演算して正教示位置を求めることができる。これにより、冶具３１が幅の狭い空間に配置されていてもｒ方向に進行可能であれば、正教示位置を自身に自動教示することができる。また、ハンド２をｒ方向に動かすだけで正教示位置が求まるので、ハンド２の動きが単純であり、自動教示方法のプログラムを単純化することができ、自動教示にかかる時間を短くすることができる。

図６は、他の自動教示方法で教示位置を教示した際に、ハンド２に対するピン３２の動きを示す平面図である。図６（ａ）は、ハンド２を拡大して示す拡大平面図であり、図６（ｂ）は、ハンド２の動きを示す図である。上述の自動教示方法のプログラムでは、ハンド２をｒ方向一方だけに進行させて正教示位置ｐ_ｒを自動教示させていたが、図６に示すように、ハンド２をｒ方向一方に動かした後、ｒ方向他方に戻すように動かして、第３及び第４検出位置ｐ_３，ｐ_４を検出し、第３及び第４検出位置ｐ_３，ｐ_４に基づいて正教示位置ｐ_ｒを求めてもよい。

この場合、ハンド２をｒ方向他方に戻す際、ピン３２がｒ方向一方に動かしたときと異なる経路を通るように、ハンド２をｒ方向一方に動かした後にθ方向に動かすことが好ましい。第１及び第２検出位置ｐ_１，ｐ_２に基づいて求めた正教示位置と第３及び第４検出位置ｐ_３，ｐ_４に基づいて正教示位置ｐ_ｒとの平均化した位置を正教示位置ｐ_ｒとすることで、ピン３２の形状などに起因する正教示位置の誤差等を平均化することができ、より誤差の少ない状態の正教示位置ｐ_ｒを検出することができる。

図７は、更に異なる自動教示方法で教示位置を教示した際に、ハンド２に対するピン３２の動きを示す平面図である。図７（ａ）は、ハンド２を拡大して示す拡大平面図であり、図７（ｂ）は、ハンド２の動きを示す図である。上述の自動教示方法のプログラムでは、ハンド２をｒ方向一方及び他方に移動させて教示位置を自動教示させていたが、図７に示すように、教示開始位置ｐ_ｓからハンド２をｒ方向に対して斜めに動かした後、θ方向に動かし、そして教示開始位置ｐ_ｓに戻すように動かしてもよい。このようにハンド２を動かしても、検出した第１及び第２検出位置ｐ_１，ｐ_２（又は、検出した第３及び第４検出位置ｐ_３，ｐ_４）と式（１）及び（２）（本実施形態では、式（１）及び（７））によりｒ方向のズレ量Δｒ及びθ方向のズレ量Δθを求めることができる。このように、ハンド２をｒ方向に対して斜行する方向に移動させなくとも、ｒ方向のズレ量Δｒ及びθ方向のズレ量Δθを求めることができるので、汎用性が高い。

また、ハンド２をｒ方向に対して斜めに動かす際、上述のように教示開始位置ｐ_ｓから移動を開始し元の教示開始位置ｐ_ｓまで戻さなくてもよい。例えば、教示開始位置ｐ_ｓからハンド２をｒ方向に対して斜めに動かした後、教示開始位置ｐ_ｓからθ方向に離れた位置へと戻すようにしてもよい。

図８は、第２実施形態の半導体搬送ロボット１Ａに備わるハンド２を拡大して示す拡大平面図である。第２実施形態の半導体搬送ロボット１Ａは、第１実施形態の半導体搬送ロボット１と構成が類似している。以下では、半導体搬送ロボット１Ａに関して、第１実施形態の半導体搬送ロボット１と異なる構成についてだけ説明し、同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

半導体搬送ロボット１Ａでは、第１及び第２光電センサ１４，１５の発光素子１４ａ，１５ａの光軸Ｌ４，Ｌ５が交差するように一対の支持片１１，１２の基端側に夫々設けられている。発光素子１４ａ，１５ａは、それらの光軸Ｌ４，Ｌ５が延在方向に延びる線分Ｌ６に対して角度β（０°＜β＜９０°）及び角度γ（０°＜γ＜９０°）だけ夫々傾くように配置されている。本実施形態では、β＝γ＝４５°となっている。

第１及び第２光電センサ１４，１５の受光素子１４ｂ，１５ｂは、前記発光素子１４ａ，１５ａに対向するように設けられており、第１光電センサ１４，１５の受光素子１４ｂが第２の支持片１２の先端側に設けられ、第２光電センサ１４，１５の受光素子１５ｂが第１の支持片１１の先端側に設けられている。

このように第１及び第２光電センサ１４，１５が配置される半導体搬送ロボット１Ａもまた、記憶部２９に記憶された自動教示方法のプログラムに基づいて、フープ及び半導体処理装置毎に決められた半導体ウェハの収容位置である教示位置を自身に自動で教示する自動教示処理を実行するようになっている。自動教示処理は、第１実施形態の半導体搬送ロボット１が実行する自動教示処理と類似しており、ｒ方向及びθ方向のズレ量Δｒ及びΔθの演算方法だけが異なる。以下では、半導体搬送ロボット１Ａにおいて採用される演算方法について説明する。

制御部２８は、検出された第１検出位置ｐ_１及び第２検出位置ｐ_２の座標に基づいて、制御部２８が仮教示位置ｐ_ｃと正教示位置とのｒ方向及びθ方向ズレ量Δｒ，Δθを演算する。

ｒ方向のズレ量Δｒは、
Δｒ＝（ｒ_１−ｒ_２）ｔａｎβ／（ｔａｎβ＋ｔａｎγ） （３）
式（３）で演算される。ここで、角度β及び角度γは、前述した発光素子１４ａ，１５ａの光軸Ｌ４，Ｌ５と延在方向に延びる線分Ｌ６との成す角である。本実施形態では、β＝γ＝４５°であるので、ｒ方向のズレ量Δｒは、
Δｒ＝（ｒ_１−ｒ_２）／２ （５）
式（５）で演算することができる。なお、ｒ方向のズレ量Δｒは、原点から離れる方向が正の方向となる。

また、θ方向のズレ量は、
Δθ＝（ｒ_１−ｒ_２）ｔａｎβ・ｔａｎγ
／（ｒ_１ｔａｎβ＋ｒ_２ｔａｎγ） （４）
式（４）で演算される。本実施形態では、β＝γ＝４５°であるので、θ方向のズレ量は、
Δθ＝（ｒ_１−ｒ_２）／（ｒ_１＋ｒ_２） （６）
式（６）で演算することができる。なお、θ方向のズレ量は、時計回りの方向が正方向となる。

このように、半導体搬送ロボット１Ａのように、第１及び第２光電センサ１４，１５の光軸Ｌ４，Ｌ５の何れもｒ方向に直交するように配置しなくとも、式（３）及び式（４）（本実施形態では、式（５）及び（６））を用いることで仮教示位置と正教示位置とのｒ方向のズレ量Δｒ及びθ方向のズレ量Δθを演算し、正教示位置を自身に自動で教示することができる。即ち、ｒ方向に移動させるだけで正教示位置を自身に自動で教示することができる。従って、冶具３１が幅の狭い空間に配置されていても、教示位置を教示することができる。また、ハンド２を一方向に動かすことで正教示位置が求まるので、ハンド２の動きが単純であり、自動教示のプログラムを単純化することができ、自動教示にかかる時間を短くすることができる。

本実施形態では、特に、角度β及び角度γが４５°であるので、ｒ方向のズレ量Δｒ及びθ方向のズレ量Δθを求めるための演算式が容易である。それ故、演算プログラムがより簡単になり、正教示位置ｐ_ｒを求めるための時間がより短くなる。また、制御部２８の演算の負担もより小さくすることができる。

第２実施形態では、延在方向とｒ方向とが一致するようにハンド２の姿勢を変更してからハンド２をｒ方向に直進させて第１及び第２検出位置ｐ_１，ｐ_２を検出しているけれども、ｒ方向に直進させずとも第１及び第２検出位置ｐ_１，ｐ_２を検出することができればよい。この場合、検出された第１及び第２検出位置ｐ_１，ｐ_２に基づいて、ｒ方向のズレ量Δｒ及びθ方向のズレ量Δθを演算すればよい。

また、半導体搬送ロボット１Ａにおいて、上述の自動教示方法のプログラムでは、ハンド２をｒ方向一方だけに進行させて正教示位置ｐ_ｒを自動教示させていたが、図６及び図７のように、ハンド２をｒ方向一方に動かした後、ｒ方向他方に戻すように動かしてもよい。この場合、図６のように、ハンド２をｒ方向他方に戻す際、ピン３２がｒ方向一方に動かしたときと異なる経路を通るように、ハンド２をｒ方向一方に動かした後にθ方向に動かしてもよい。

また、図７に示すように教示開始位置ｐ_ｓからハンド２をｒ方向に対して斜めに動かし後にθ方向に動かして、更に教示開始位置ｐ_ｓに戻すようにしてもよい。このようにハンド２を往復させる自動教示方法で正教示位置ｐ_ｒを自動教示することで、ピン３２の形状などに起因する正教示位置ｐ_ｒの誤差等を平均化することができ、より誤差の少ない状態で正教示位置ｐ_ｒを検出することができる。

また、第１及び第２実施形態では、半導体搬送ロボット１，１Ａが水平多関節型の３軸ロボットである場合について説明したが、２軸以下又は４軸以上のロボットであってもよく、また垂直多関節型のロボットであってもよい。また、実施形態では、円筒座標系でハンド２の位置を制御する制御部２８について説明したが、極座標系及びＸＹ座標系でハンド２の位置を制御する制御部２８であってもよい。

また、第１及び第２実施形態では、第１及び第２光電センサ１４，１５において、透過型の光電センサを用いているけれども、反射型の光電センサであってもよい。反射型の光電センサとしては、発光素子１４ａ，１５ａと受光素子１４ｂ，１５ｂとが一体化された光電素子を採用、ピン３２に同軸回帰型の反射板を設けたものがある。この場合、受光素子１４ｂ，１５ｂからの受光信号を受けることでピン３２が通過したと判断する。また、別の反射型の光電センサとしては、前記光電素子を発光素子１４ａ，１５ａが設けられていた位置に配置し、同軸回帰型の反射板を受光素子１４ｂ，１５ｂが設けられた位置に設けたものもある。この場合、受光素子１４ｂ，１５ｂからの受光信号が途絶えることでピン３２が通過したと判断する。

また、第１及び第２光電センサ１４，１５は、光ファイバーセンサでなく、レーザセンサであってもよい。また、第１及び第２光電センサ１４，１５を設けるエンドエフェクタは、ピン３２に同軸回帰型の反射板を設けた場合、ハンド２のような二股状のものに限られず、直線状のものであってもよく、第１及び第２光電センサ１４，１５を前述のように配置可能であって、移動可能なものであればよい。

なお、本発明は、実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

以上のように、本発明は、教示位置などの位置を自動教示することができる自動教示装置及び自動教示方法に用いるのに適している。

１，１Ａ 搬送ロボット
２ ハンド
１４ 第１光電センサ
１５ 第２光電センサ
２８ 制御部
３１ 冶具
３２ ピン

Claims (6)

1. エンドエフェクタを備える搬送ロボットであって、
   エンドエフェクタに設けられ、異なる方向に光軸が延びる第１及び第２光電センサと、
   予め定められた仮位置に向かって前記エンドエフェクタを移動させて前記第１及び第２光電センサにより教示位置に配置される対象物を夫々検出させ、夫々検出したときの前記エンドエフェクタの位置である第１及び第２検出位置に基づいて前記教示位置と前記仮位置とのズレ量を演算して前記教示位置を取得する制御部を備え、
   前記制御部は、前記対象物を検出させる際、前記２つ光軸が延びる方向と異なる方向にエンドエフェクタを移動させる、
   ことを特徴とする搬送ロボット。
2. 前記制御部は、円筒座標系の座標に基づいて前記エンドエフェクタを移動させ、
   前記第１光電センサは、その光軸が動径方向に直交する方向に延びるように配置され、
   前記制御部は、前記仮位置が前記第２光電センサの光軸上にあるとして、
   Δｒ＝ａ−ｂ （１）
   Δθ＝Δｒｔａｎα／（ｒ−Δｒ） （２）
   ａ ：前記第１光電センサの光軸と前記仮位置との前記動径方向の距離
   ｂ ：前記第１及び第２検出位置の前記動径方向の距離
   α ：前記第２光電センサの光軸と前記動径方向に延びる線分との成す角
   ｒ ：円筒座標系の原点から前記仮位置までの前記動径方向の距離
   Δｒ：前記教示位置と前記仮位置との前記動径方向のズレ量
   Δθ：前記教示位置と前記仮位置との方位角方向のズレ量
   式（１）及び（２）で演算されるズレ量Δｒ及びΔθに基づいて前記教示位置を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送ロボット。
3. 前記制御部は、円筒座標系の座標に基づいて前記エンドエフェクタを移動させ、対象物を検出する際、動径方向にエンドエフェクタを移動させ、
   前記第１及び第２光電センサは、それらの光軸が交差するように配置され、
   前記制御部は、第１及び第２光電センサの光軸が交差する点に前記仮位置があるとして、
   Δｒ＝（ｒ_１−ｒ_２）ｔａｎβ／（ｔａｎβ＋ｔａｎγ） （３）
   Δθ＝（ｒ_１−ｒ_２）ｔａｎβ・ｔａｎγ
   ／（ｒ_１ｔａｎγ＋ｒ_２ｔａｎβ） （４）
   ｒ１：前記第１検出位置の前記動径方向の座標
   ｒ２：前記第２検出位置の前記動径方向の座標
   β ：前記第１光電センサの光軸と前記動径方向に延びる線分との成す角
   γ ：前記第２光電センサの光軸と前記動径方向に延びる線分との成す角
   Δｒ：前記教示位置と前記仮位置との前記動径方向のズレ量
   Δθ：前記教示位置と前記仮位置との方位角方向のズレ量
   式（３）で演算されるズレ量Δｒ及びΔθに基づいて前記教示位置を取得する
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送ロボット。
4. 前記第１及び第２光電センサは、それらの光軸が前記動径方向に延びる線分との成す角β，γが４５度になるように配置されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の搬送ロボット。
5. 前記制御部は、エンドエフェクタを移動させて第１及び第２光電センサにより対象物を検出した後、移動してきた方向と異なる方向にエンドエフェクタを移動させて第１及び第２光電センサにより対象物を夫々検出し、夫々検出したときのエンドエフェクタの位置である第３及び第４検出位置に基づいて予め定められた対象物の仮位置とのズレ量を演算し、該ズレ量と第１及び第２検出位置に基づくズレ量とに基づいて前記教示位置を取得する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の搬送ロボット。
6. 異なる方向に光軸が延びる第１及び第２光電センサを備えるエンドエフェクタを予め定められた仮位置に向かわせるべく前記２つの光軸が延びる方向と異なる方向に移動させて前記第１及び第２光電センサにより教示位置に配置された対象物を夫々検出させ、夫々検出したときのエンドエフェクタの位置である第１及び第２検出位置に基づいて前記仮位置と前記教示位置とのズレ量を演算し、該ズレ量に基づいて前記教示位置を取得する、
   ことを特徴とする自動教示方法。
   

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