JP2022076060A

JP2022076060A - 産業用ロボットの教示方法

Info

Publication number: JP2022076060A
Application number: JP2020186269A
Authority: JP
Inventors: 保栗林; Tamotsu Kuribayashi
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2022-05-19
Also published as: CN114454182B; US20220143809A1; KR20220063086A; CN114454182A; US11858131B2

Abstract

【課題】搬送対象物が搭載されるハンドを備える産業用ロボットの教示方法において、エッジグリップ型の保持部をハンドが備えていなくても、産業用ロボットの教示を行うときに、ハンド上の正規の位置に搬送対象物が配置されるように短時間でハンドに搬送対象物を搭載することが可能となる産業用ロボットの教示方法を提供する。【解決手段】この産業用ロボットの教示方法では、ハンド１１を所定位置に移動させて産業用ロボットの教示を行う教示ステップの前の位置決め部材取付けステップにおいて、ハンド１１に搭載される搬送対象物２の水平方向の位置を決めるための位置決め部材２５をハンド１１に取り付けている。搬送対象物２の端面が位置決め部材２５に接触した状態でハンド１１に搬送対象物２が搭載されると、ハンド１１上で搬送対象物２が正規の搭載位置に配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、搬送対象物が搭載されるハンドを備える産業用ロボットの教示方法に関する。

従来、半導体ウエハを搬送するための水平多関節型の産業用ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の産業用ロボットは、半導体ウエハ２が搭載される４個のハンドと、４個のハンドが回動可能に連結されるアームと、アームの基端側が回動可能に連結される本体部とを備えている。４個のハンドは、半導体ウエハを保持する保持部を備えている。具体的には、４個のハンドのうちの２個のハンドは、エッジグリップ型の保持部を備え、残りの２個のハンドは、吸引型の保持部を備えている。

特許文献１に記載の産業用ロボットでは、エッジグリップ型の保持部は、半導体ウエハの端面が当接する当接面を有する端面当接部材と、半導体ウエハの端面が端面当接部材の当接面に押し付けられるように半導体ウエハを押す押付機構とを備えている。また、吸引型の保持部には、半導体ウエハを吸引するための吸引穴が形成されている。なお、半導体ウエハを搬送するための産業用ロボットのハンドとして、半導体ウエハの保持部を備えていないハンドが使用されることもある。このハンドには、たとえば、半導体ウエハを下側から支持する支持部材が取り付けられている。このハンドでは、支持部材の上に半導体ウエハが単に載置されており、ハンドに搭載される半導体ウエハは、ハンドに保持されていない。

特開２０１７－１１９３２６号公報

特許文献１に記載の産業用ロボットのように半導体ウエハを搬送する産業用ロボットの教示（ティーチング）を行うときには、たとえば、半導体ウエハをハンドに搭載した状態でハンドを所定位置に移動させなければならない場合がある。産業用ロボットのハンドがエッジグリップ型の保持部を備えている場合には、端面当接部材と押付機構とを用いて、ハンド上の正規の搭載位置に半導体ウエハが配置されるようにハンドに半導体ウエハを搭載することが可能になるため、正規の搭載位置に配置される半導体ウエハを搭載したハンドを所定位置に移動させて産業用ロボットの教示を行うことが可能になる。したがって、産業用ロボットを精度良く教示することが可能になる。

一方で、ハンドが備える保持部が吸引型の保持部である場合やハンドが保持部を備えていない場合には、ハンドに搭載される半導体ウエハの水平方向の位置が正確に決まらないため、ハンド上の正規の搭載位置に半導体ウエハが配置されるように半導体ウエハをハンドに搭載することが困難になる。したがって、この場合には、産業用ロボットを精度良く教示することができなくなるおそれがある。なお、ハンドが備える保持部が吸引型の保持部である場合やハンドが保持部を備えていない場合でも、たとえば、ハンド上の正規の搭載位置に半導体ウエハが配置されるように、ハンド上で半導体ウエハの搭載位置を微調整することも可能であるが、この場合には、時間がかかる。

そこで、本発明の課題は、搬送対象物が搭載されるハンドを備える産業用ロボットの教示方法において、エッジグリップ型の保持部をハンドが備えていなくても、産業用ロボットの教示を行うときに、ハンド上の正規の搭載位置に搬送対象物が配置されるように短時間でハンドに搬送対象物を搭載することが可能となる産業用ロボットの教示方法を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の産業用ロボットの教示方法は、搬送対象物が搭載されるハンドを備える産業用ロボットの教示方法において、ハンドに搭載される搬送対象物の水平方向の位置を決めるための位置決め部材をハンドの上面側に取り付ける位置決め部材取付けステップと、その後、ハンドを所定位置に移動させて産業用ロボットの教示を行う教示ステップと、その後、位置決め部材をハンドから取り外す位置決め部材取外しステップとを備え、搬送対象物の端面が位置決め部材に接触した状態でハンドに搬送対象物が搭載されると、ハンド上で搬送対象物が正規の搭載位置に配置されることを特徴とする。

本発明の産業用ロボットの教示方法では、ハンドを所定位置に移動させて産業用ロボットの教示を行う教示ステップの前の位置決め部材取付けステップにおいて、ハンドに搭載される搬送対象物の水平方向の位置を決めるための位置決め部材をハンドに取り付けている。また、本発明では、搬送対象物の端面が位置決め部材に接触した状態でハンドに搬送対象物が搭載されると、ハンド上で搬送対象物が正規の搭載位置に配置される。そのため、本発明では、エッジグリップ型の保持部をハンドが備えていなくても、搬送対象物の端面が位置決め部材に接触するように搬送対象物をハンドに搭載することで、産業用ロボットの教示を行うときに、ハンド上の正規の搭載位置に搬送対象物が配置されるように短時間でハンドに搬送対象物を搭載することが可能になる。

本発明において、たとえば、搬送対象物は、円板状に形成され、位置決め部材取付けステップでは、２個の位置決め部材をハンドの上面側に取り付けている。

本発明において、産業用ロボットは、搬送対象物が収容される収容部からの搬送対象物の搬出を少なくとも行い、ハンドは、産業用ロボットの実使用時において、正規の収容位置よりも手前側に収容されている搬送対象物を収容部から搬出するときに、搬送対象物の手前側の端面に接触してハンドに搭載される搬送対象物の位置を補正するピン状の突起を備え、位置決め部材は、環状に形成され、位置決め部材取付けステップでは、位置決め部材の内周側を突起に嵌め込んで、位置決め部材をハンドの上面側に取り付けることが好ましい。

このように構成すると、産業用ロボットの実使用時に搬送対象物の位置を補正する突起を用いて位置決め部材を取り付けることが可能になるため、位置決め部材を取り付けるための部材をハンドに別途設ける必要がなくなる。したがって、ハンドの構成を簡素化してハンドのコストを低減することが可能になる。また、このように構成すると、位置決め部材の内周側を突起に嵌め込むことで、位置決め部材をハンドの上面側に取り付けることができるため、位置決め部材をハンドに短時間でかつ容易に着脱することが可能になる。

以上のように、本発明では、搬送対象物が搭載されるハンドを備える産業用ロボットの教示方法において、エッジグリップ型の保持部をハンドが備えていなくても、産業用ロボットの教示を行うときに、ハンド上の正規の搭載位置に搬送対象物が配置されるように短時間でハンドに搬送対象物を搭載することが可能になる。

本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの教示方法によって教示が行われる産業用ロボットの概略構成を説明するための平面図である。図１に示すハンドの平面図である。図１に示すハンドの構成を説明するための側面図である。図１に示す産業用ロボットの教示を行うときに使用される位置決め部材の構成を説明するための平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（産業用ロボットの概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる産業用ロボットの教示方法によって教示が行われる産業用ロボット１の概略構成を説明するための平面図である。図２は、図１に示すハンド１１の平面図である。図３は、図１に示すハンド１１の構成を説明するための側面図である。

本形態の産業用ロボットの教示方法によって教示が行われる産業用ロボット１は、搬送対象物である半導体ウエハ２を搬送するための水平多関節型のロボットである。半導体ウエハ２は、薄い円板状に形成されている。産業用ロボット１は、半導体製造システム３に組み込まれて使用される。以下の説明では、産業用ロボット１を「ロボット１」とし、半導体ウエハ２を「ウエハ２」とする。

半導体製造システム３は、たとえば、ＥＦＥＭ（ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＦｒｏｎｔＥｎｄＭｏｄｕｌｅ）４と、ウエハ２に対して所定の処理を行うウエハ処理装置５とを備えている。ロボット１は、ＥＦＥＭ４の一部を構成している。また、ＥＦＥＭ４は、たとえば、ウエハ２が収容されるＦＯＵＰ（ＦｒｏｎｔＯｐｅｎＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ）６を開閉する複数のロードポート７と、ロボット１が収容される筺体８とを備えている。

ＦＯＵＰ６には、複数枚のウエハ２が、上下方向において一定の間隔をあけた状態で、かつ、上下方向において重なった状態で収容可能となっている。ロボット１は、ＦＯＵＰ６とウエハ処理装置５との間でウエハ２を搬送する。たとえば、ロボット１は、ＦＯＵＰ６からウエハ２を搬出し、搬出したウエハ２をウエハ処理装置５に搬入する。また、ロボット１は、ウエハ処理装置５からウエハ２を搬出し、搬出したウエハ２をＦＯＵＰ６に搬入する。本形態のＦＯＵＰ６は、搬送対象物であるウエハ２が収容される収容部となっている。

ロボット１は、ウエハ２が搭載されるハンド１１と、ハンド１１が先端側に回動可能に連結されるとともに水平方向に動作するアーム１２と、アーム１２の基端側が回動可能に連結される本体部１３とを備えている。アーム１２は、基端側が本体部１３に回動可能に連結される第１アーム部１５と、第１アーム部１５の先端側に基端側が回動可能に連結される第２アーム部１６と、第２アーム部１６の先端側に基端側が回動可能に連結される第３アーム部１７とから構成されている。

本体部１３と第１アーム部１５と第２アーム部１６と第３アーム部１７とは、上下方向において、下側からこの順番で配置されている。本体部１３は、アーム１２を昇降させる昇降機構を備えている。また、ロボット１は、第１アーム部１５および第２アーム部１６を回動させて第１アーム部１５と第２アーム部１６とからなるアーム１２の一部を伸縮させるアーム部駆動機構と、第３アーム部１７を回動させる第３アーム部駆動機構と、ハンド１１を回動させるハンド駆動機構とを備えている。

ハンド１１は、上下方向から見たときの形状が略Ｙ形状となるように形成されている。ハンド１１は、第３アーム部１７の先端側に連結される連結部１９と、ウエハ２が搭載されるウエハ搭載部２０とを備えている。ハンド１１は、第３アーム部１７の上側に配置されている。ウエハ搭載部２０は、平板状に形成されており、ウエハ搭載部２０の上面にウエハ２が搭載される。ウエハ搭載部２０の上面には、ウエハ２を吸着して保持するための吸引穴（図示省略）が形成されている。すなわち、ハンド１１は、ウエハ搭載部２０に搭載されたウエハ２を保持するための吸引型の保持部を備えている。ハンド１１は、ウエハ搭載部２０の正規の搭載位置にウエハ２が搭載されるように水平方向においてウエハ２を位置決めするための位置決め機構を備えていない。

ハンド１１は、ウエハ搭載部２０に固定されるピン状の突起２１を備えている。本形態では、２個の突起２１がウエハ搭載部２０に固定されている。突起２１は、円柱状に形成されている。突起２１は、ウエハ搭載部２０の上面から上側に突出している。突起２１の長さ（上下方向の長さ）は、ウエハ２の厚さよりも長くなっている。突起２１は、ウエハ搭載部２０の基端側（連結部１９側）に固定されている。２個の突起２１は、上下方向から見たときの形状が略Ｙ形状となるハンド１１の長手方向（図２のＸ方向）において同じ位置に配置されるとともに、ハンド１１の長手方向と上下方向とに直交する方向（図２のＹ方向）において間隔をあけた状態で配置されている。また、突起２１は、ウエハ搭載部２０の正規の搭載位置に搭載されたウエハ２と接触しない位置に配置されている。

突起２１は、ＦＯＵＰ６において正規の収容位置よりも手前側にウエハ２が収容されていて、正規の収容位置よりも手前側にウエハ２がずれている場合（図３（Ａ）参照）、手前側にずれているウエハ２をハンド１１に搭載する前に、ウエハ２の手前側の端面に接触してハンド１１に搭載されるウエハ２の位置を補正する機能を果たす（図３（Ｂ）参照）。すなわち、突起２１は、ロボット１の実使用時において、正規の収容位置よりも手前側に収容されているウエハ２をＦＯＵＰ６から搬出するときに、ウエハ２の手前側の端面に接触してハンド１１に搭載されるウエハ２の位置を補正する。

具体的には、突起２１は、ＦＯＵＰ６において正規の収容位置よりもウエハ２が手前側にずれている場合に、ウエハ搭載部２０に対する所定の許容範囲内でウエハ搭載部２０にウエハ２が搭載されるように、ウエハ２の手前側の端面に接触してウエハ２の位置を補正する。また、ＦＯＵＰ６において正規の収容位置よりもウエハ２が手前側にずれている場合には、突起２１によって位置が補正された後のウエハ２がハンド１１に搭載される。

なお、ＦＯＵＰ６には、ＦＯＵＰ６に収容されるウエハ２の位置をＦＯＵＰ６の奥側で規制する規制部材が設けられているため、ウエハ２がＦＯＵＰ６において正規の収容位置よりも奥側にずれていることはないが、ロードポート７でＦＯＵＰ６を開けるときの振動等の影響によって、ウエハ２がＦＯＵＰ６において正規の収容位置よりも手前側にずれることがある。

（産業用ロボットの教示方法）
図４は、図１に示すロボット１の教示を行うときに使用される位置決め部材２５の構成を説明するための平面図である。

ロボット１の教示を行うときには、ハンド１１に搭載されるウエハ２の水平方向の位置を決めるための位置決め部材２５が使用される。位置決め部材２５は、環状に形成されている。具体的には、位置決め部材２５は、円環状に形成されている。また、位置決め部材２５は、軸方向の長さが短い肉厚の扁平な円筒状に形成されている。位置決め部材２５は、ハンド１１の上面側に取り付けられる。具体的には、位置決め部材２５は、位置決め部材２５の内周側を突起２１に嵌め込むことで、突起２１に取り付けられる。

すなわち、位置決め部材２５は、ウエハ搭載部２０の上面側に取り付けられる。また、２個の位置決め部材２５がウエハ搭載部２０の上面側に取り付けられる。位置決め部材２５の軸方向の長さ（上下方向の長さ）は、突起２１の上下方向の長さと略等しくなっており、ウエハ２の厚さよりも長くなっている。本形態では、ウエハ２の端面が２個の位置決め部材２５に接触した状態でウエハ搭載部２０にウエハ２が搭載されると（すなわち、ウエハ２の端面が２個の位置決め部材２５に接触した状態でハンド１１にウエハ２が搭載されると）、ハンド１１上でウエハ２が正規の搭載位置に配置される（図４参照）。

本形態のロボット１の教示方法は、位置決め部材２５をハンド１１の上面側に取り付ける位置決め部材取付けステップと、その後、ハンド１１を所定位置に移動させてロボット１の教示を行う教示ステップと、その後、位置決め部材２５をハンド１１から取り外す位置決め部材取外しステップとを備えている。位置決め部材取付けステップでは、２個の位置決め部材２５をハンド１１の上面側に取り付ける。また、位置決め部材取付けステップでは、位置決め部材２５の内周側を突起２１に嵌め込んで、位置決め部材２５をハンド１１の上面側に取り付ける。位置決め部材取外しステップでは、２個の位置決め部材２５をハンド１１の上面側から取り外す。

教示ステップでは、たとえば、ウエハ２の端面が２個の位置決め部材２５に接触するようにハンド１１にウエハ２を搭載した状態で、ウエハ処理装置５の中の正規の位置にウエハ２が載置される位置までハンド１１を移動させて、ウエハ処理装置５におけるハンド１１の位置を教示する。また、教示ステップでは、たとえば、ウエハ２の端面が２個の位置決め部材２５に接触するようにハンド１１にウエハ２を搭載した状態で、ＦＯＵＰ６の中の正規の収容位置にウエハ２が載置される位置までハンド１１を移動させて、ＦＯＵＰ６におけるハンド１１の位置を教示する。

このときには、たとえば、ウエハ２の端面が２個の位置決め部材２５に接触するようにハンド１１にウエハ２を搭載した状態で、ウエハ処理装置５やＦＯＵＰ６までハンド１１を移動させてウエハ処理装置５やＦＯＵＰ６の中にウエハ２を載置した後、載置されたウエハ２の位置と、ウエハ処理装置５やＦＯＵＰ６の中のウエハ２の正規の位置とのずれ量を算出してハンド１１の位置を補正しながら、最終的に、ウエハ処理装置５やＦＯＵＰ６の中の正規の位置にウエハ２が載置される位置までハンド１１を移動させる。

また、教示ステップでは、たとえば、ウエハ２を搭載していない状態のハンド１１を、ウエハ処理装置５の中の正規の位置に配置されるウエハ２が２個の位置決め部材２５に接触する位置まで移動させて、ウエハ処理装置５におけるハンド１１の位置を教示する。また、教示ステップでは、たとえば、ウエハ２を搭載していない状態のハンド１１を、ＦＯＵＰ６の中の正規の収容位置に配置されるウエハ２が２個の位置決め部材２５に接触する位置まで移動させて、ＦＯＵＰ６におけるハンド１１の位置を教示する。

このときには、たとえば、ウエハ２を搭載していない状態のハンド１１をウエハ処理装置５やＦＯＵＰ６まで移動させて、ウエハ処理装置５やＦＯＵＰ６の中の正規の位置に配置されるウエハ２をハンド１１に搭載した後、搭載されたウエハ２の端面と２個の位置決め部材２５とのずれ量を算出してハンド１１の位置を補正しながら、最終的に、ウエハ処理装置５やＦＯＵＰ６の中の正規の位置に配置されるウエハ２が２個の位置決め部材２５に接触する位置まで、ウエハ２を搭載していない状態のハンド１１を移動させる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、教示ステップの前の位置決め部材取付けステップにおいて、ハンド１１に位置決め部材２５を取り付けている。また、本形態では、ウエハ２の端面が位置決め部材２５に接触した状態でハンド１１にウエハ２が搭載されると、ハンド１１上でウエハ２が正規の搭載位置に配置される。そのため、本形態では、エッジグリップ型の保持部をハンド１１が備えていなくても、ウエハ２の端面が位置決め部材２５に接触するようにウエハ２をハンド１１に搭載することで、ロボット１の教示を行うときに、ハンド１１上の正規の搭載位置にウエハ２が配置されるように短時間でハンド１１にウエハ２を搭載することが可能になる。

本形態では、位置決め部材２５は、位置決め部材２５の内周側を突起２１に嵌め込むことで、突起２１に取り付けられる。すなわち、本形態では、ロボット１の実使用時にウエハ２の位置を補正する突起２１を用いてハンド１１の上面側に位置決め部材２５が取り付けられている。そのため、本形態では、位置決め部材２５を取り付けるための部材をハンド１１に別途設ける必要がなくなる。したがって、本形態では、ハンド１１の構成を簡素化してハンド１１のコストを低減することが可能になる。

また、本形態では、位置決め部材２５の内周側を突起２１に嵌め込めば、位置決め部材２５をハンド１１の上面側に取り付けることができるため、位置決め部材２５をハンド１１に短時間でかつ容易に着脱することが可能になる。また、本形態では、突起２１が円柱状に形成されているため、突起２１を容易に製造することが可能になるとともに、位置決め部材２５を容易に製造することが可能になる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態において、突起２１は、四角柱状等の多角柱に形成されていても良い。この場合には、位置決め部材２５の内周面は、突起２１の形状に応じた多角柱面状に形成されている。また、上述した形態において、位置決め部材２５は、突起２１以外の部材に取り付けられていても良い。すなわち、ハンド１１は、突起２１に加えて、位置決め部材２５を取り付けるための部材を備えていても良い。この場合には、位置決め部材２５は、環状に形成されていなくても良い。

上述した形態において、ハンド１１に搭載されるウエハ２の水平方向の位置を決めることができるのであれば、ハンド１１の上面側に取り付けられる位置決め部材の数は１個であっても良い。この場合には、ウエハ２に２方向から接触する接触部が位置決め部材に形成されている。また、上述した形態において、ハンド１１に搭載されるウエハ２の水平方向の位置を決めることができるのであれば、ハンド１１の上面側に取り付けられる位置決め部材の数は３個以上であっても良い。

上述した形態において、ハンド１１は、ウエハ搭載部２０に搭載されたウエハ２を保持するための保持部を備えていなくても良い。この場合には、たとえば、ウエハ２を下側から支持する支持部材がハンド１１の上面側に取り付けられている。支持部材は、たとえば、ゴムで形成されている。このハンド１１では、支持部材の上にウエハ２が単に載置されており、ハンド１１に搭載されるウエハ２は、ハンド１１に保持されていない。また、このハンド１１では、ハンド１１に搭載されるウエハ２は水平方向において位置決めされていない。

上述した形態において、ロボット１は、アーム１２の先端側に回動可能に連結される２個のハンド１１を備えていても良い。また、上述した形態において、アーム１２は、２個のアーム部によって構成されていても良いし、４個以上のアーム部によって構成されていても良い。また、上述した形態において、ロボット１によって搬送される搬送対象物は、ウエハ２以外のものであっても良い。この場合には、たとえば、搬送対象物は、正方形または長方形の平板状に形成されていても良い。さらに、本発明が適用される産業用ロボットは、水平多関節型の産業用ロボット以外のロボットであっても良い。たとえば、本発明が適用される産業用ロボットは、ハンド１１を直線的に往復移動させるリニア駆動部を備える産業用ロボットであっても良い。

１ロボット（産業用ロボット）
２ウエハ（半導体ウエハ、搬送対象物）
６ＦＯＵＰ（収容部）
１１ハンド
２１突起
２５位置決め部材

Claims

搬送対象物が搭載されるハンドを備える産業用ロボットの教示方法において、
前記ハンドに搭載される前記搬送対象物の水平方向の位置を決めるための位置決め部材を前記ハンドの上面側に取り付ける位置決め部材取付けステップと、その後、前記ハンドを所定位置に移動させて前記産業用ロボットの教示を行う教示ステップと、その後、前記位置決め部材を前記ハンドから取り外す位置決め部材取外しステップとを備え、
前記搬送対象物の端面が前記位置決め部材に接触した状態で前記ハンドに前記搬送対象物が搭載されると、前記ハンド上で前記搬送対象物が正規の搭載位置に配置されることを特徴とする産業用ロボットの教示方法。
前記搬送対象物は、円板状に形成され、
前記位置決め部材取付けステップでは、２個の前記位置決め部材を前記ハンドの上面側に取り付けることを特徴とする請求項１記載の産業用ロボットの教示方法。
前記産業用ロボットは、前記搬送対象物が収容される収容部からの前記搬送対象物の搬出を少なくとも行い、
前記ハンドは、前記産業用ロボットの実使用時において、正規の収容位置よりも手前側に収容されている前記搬送対象物を前記収容部から搬出するときに、前記搬送対象物の手前側の端面に接触して前記ハンドに搭載される前記搬送対象物の位置を補正するピン状の突起を備え、
前記位置決め部材は、環状に形成され、
前記位置決め部材取付けステップでは、前記位置決め部材の内周側を前記突起に嵌め込んで、前記位置決め部材を前記ハンドの上面側に取り付けることを特徴とする請求項１または２記載の産業用ロボットの教示方法。