JP2625606B2 - 多関節アーム式搬送装置及びその調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多関節アーム式搬送装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４において、ウェーハ搬送装置１０
は、大気搬送側に配置された不図示のウエーハカセット
からウェーハＷを取り出して、これと反対側の真空搬送
側へウェーハＷを搬送し、不図示の真空処理室内にウェ
ーハＷを受け渡す。

【０００３】ウェーハ搬送装置１０は、基部１１に第１
アーム１２の基端部が軸支され、第１アーム１２の先端
部に第２アーム１３の基端部が軸支され、第２アーム１
３の先端部にフィンガ１４の基端部が軸支されている。
フィンガ１４の先端部には、ウェーハＷをフィンガ１４
の先端部に真空吸着させるための吸引口１５が形成され
ている。吸引口１５は、フィンガ１４、第２アーム１３
及び第１アーム１２内を通って基部１１内に連通してい
る。

【０００４】ウェーハ搬送装置１０は、小型の防塵用ハ
ウジング内に収容されており、そのハウジング内壁との
衝突を避けるために、図５に示す伸縮動作と回転動作と
を組み合わせて、図６に示す如く動作される。

【０００５】伸縮動作では、図５（Ａ）に示すようなア
ーム縮状態から、図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示す如くフィ
ンガ１４の方向を変えないでフィンガ１４を直線移動さ
せる。また、回転動作では、図５（Ｄ）に示す如く、第
１アーム１２と第２アーム１３とフィンガ１４との間の
相対位置を変えないで、第１アーム１２、第２アーム１
３及びフィンガ１４を基部１１に対し回転移動させる。

【０００６】図６において、ポジション１は初期状態で
あり、この状態からアームを伸長させてポジション２の
状態にした後、ウェーハＷを吸着する。次に、アームを
短縮させてウェーハＷをウエーハカセットから取り出
し、ポジション１の状態にもっていく。次に、回転動作
によりポジション３の状態にもっていき、この状態から
アームを伸長させてポジション４の状態にした後、真空
処理室内にウェーハＷを受け渡す。次に、アームを短縮
させてポジション３の状態にもっていった後、回転動作
によりポジション１の初期状態にもっていく。

【０００７】このような動作により、小型のハウジング
の内壁と衝突することなく、ウェーハＷを搬送すること
ができる。

【０００８】図７は、ウェーハ搬送装置１０の駆動部を
示す。

【０００９】上記第１アーム１２、第２アーム１３及び
フィンガ１４の動作は、外軸１６及び中軸２６の回転に
より制御される。外軸１６は軸受１７に内挿されて軸支
され、中軸２６は外軸１６に内挿されて軸支されてい
る。

【００１０】外軸１６を回転駆動するために、ステップ
モータ１８の出力軸１９にプーリ２０が取り付けられ、
プーリ２０と外軸１６の外周面にベルト２１が掛け渡さ
れている。図６のポジション１〜４に対応した外軸１６
の回転角を検出するために、出力軸１９の先端部に円板
２２が取り付けられ、円板２２と非接触で固定側にフォ
トインタラプタ２３が配置されている。フォトインタラ
プタ２３は、投光部と受光部とを備え、円板２２に形成
された切欠のエッジを検出することにより、外軸１６の
回転角が図６のポジション１〜４のいずれであるかを検
出する。

【００１１】同様に、中軸２６を回転駆動するために、
ステップモータ２８の出力軸２９にプーリ３０が取り付
けられ、プーリ３０と中軸２６の外周面にベルト３１が
掛け渡されている。図６のポジション１〜４に対応した
中軸２６の回転角を検出するために、出力軸２９の先端
部に円板３２が取り付けられ、円板３２と非接触で固定
側にフォトインタラプタ３３が配置されている。フォト
インタラプタ３３は、図６のポジション１〜４の各々に
対し投光部と受光部とを備え、ポジション１〜４に対応
した、円板３２に形成された切欠のエッジを検出するこ
とにより、中軸２６の回転角が図６のポジション１〜４
のいずれであるかを検出する。

【００１２】外軸１６及び中軸２６の回転角をそれぞれ
θ及びφで表し、図６に示す如く、ポジション１のとき
回転角θ及びφが共に０°とする。回転角φを０°に保
ち、回転角θを１２０°にすると、ポジション２の状態
になる。また、ポジション１の状態から回転角θ及びφ
を同期して共に１８０°にすると、ポジション３の状態
となる。回転角φを１８０°に保ち、この状態から回転
角θを更に１２０°増加させると、ポジション４の状態
になる。

【００１３】しかし、機械的な位置ずれにより第１アー
ム１２、第２アーム１３又はフィンガ１４の一部がハウ
ジング内壁に衝突すると、ステップモータ１８又はステ
ップモータ２８が脱調する。これにより、円板２２とフ
ォトインタラプタ２３との位置関係又は円板３２とフォ
トインタラプタ３３との位置関係がずれ、図６のポジシ
ョン１〜４において、円板２２又は３２のエッジがフォ
トインタラプタ２３又は３３により検出されず、動作異
常として非常停止される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】この場合、手動でポジ
ション１の状態にもっていき、円板２２及び３２の止め
ネジを緩めて円板２２及び３２の回転角を再調整し、止
めネジを締めた後、実際に動作させてフォトインタラプ
タ２３に対する円板２２の位置ずれ及びフォトインタラ
プタ３３に対する円板３２の位置ずれを検出する。そし
て、円板２２及び３２の回転角を前記同様にして微調整
する。

【００１５】このため、フォトインタラプタ２３に対す
る円板２２及びフォトインタラプタ３３に対する円板３
２の回転角位置調整作業が煩雑となり、特に外軸１６と
中軸２６との相関調整作業が容易でなく、かつ、調整に
長時間を要する。また、円板２２にはポジション１〜４
に対し４個のフォトインタラプタ２３を備える必要があ
るため、円板２２が大形となる。円板３２についても同
様である。

【００１６】さらに、図６のポジション１〜４以外の状
態で異常停止した場合、その停止状態を正確に検出でき
ないので、初期状態にもっていく作業が煩雑かつ長時間
となる。

【００１７】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、位置ずれ調整を容易にかつ短時間で行うことができ
る多関節アーム式搬送装置及びその調整方法を提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段及びその作用】本発明に係
る多関節アーム式搬送装置及びその調整方法を、実施例
図中の対応する構成要素の符号を引用して説明する。

【００１９】第１発明は、例えば図１及び図３に示す如
く、軸１６、２６をステップモータ１８、２８で回転駆
動して、多関節アーム１２〜１４を伸縮及び回転させる
ことにより、アーム先端部で対象物Ｗを搬送する多関節
アーム式搬送装置において、軸１６、２６について、入
力軸３９、４９が軸１６、２６の回転と連動回転し、基
準回転角に対する回転角Φ、例えばθ及びφを検出する
ロータリエンコーダ３８、４８と、多関節アーム１２〜
１４が所定状態２〜４のときの軸１６、２６の初期状態
からの回転角Φiを設定する回転角設定手段６５と、多
関節アーム１２〜１４を所定状態、例えば図６のポジシ
ョン２〜４にするためにステップモータ１８、２８に所
定個数のパルスを供給した後、ロータリエンコーダ３
８、４８が検出した回転角Φを読み込み、初期回転角を
Φ0としたとき、Φ−Φ0−Φiが許容範囲内であるかど
うかを判定する正常／異常判定手段、例えばＭＰＵ６１
及びステップ８２、８５、８８、９１、９４、９７と、
該差が許容範囲外と判定された場合には、搬送動作を停
止させる異常停止手段、例えばＭＰＵ６１及びステップ
６１、９８と、スイッチ６４の操作に応答して、ロータ
リエンコーダ３８、４８の出力を軸１６、２６の該初期
回転角Φ0として読み込み、該初期回転角Φ0を更新する
初期回転角更新手段、例えばＭＰＵ６１及びステップ６
１、９８とを備えている。

【００２０】第１発明の第１態様では、例えば図１に示
す如く、上記軸は、第１軸１６と第２軸２６とからな
り、上記ステップモータは、第１軸１６を第１Ａベルト
２１を介して回転駆動する第１ステップモータ１８と該
第２軸２６を第２Ａベルト３１を介して回転駆動する第
２ステップモータ２８とからなり、第１ステップモータ
１８と第２ステップモータ２８を１対１で同期回転させ
ることにより多関節アーム１２〜１４がアーム間相対位
置を不変にして回転し、第１ステップモータ１８を回転
させ第２ステップモータ２８の回転を停止させることに
より多関節アーム１２〜１４の先端部が直線運動し、上
記ロータリエンコーダは、第１軸１６の回転角θを第１
Ｂベルト４１を介して検出する第１ロータリエンコーダ
３８と第２軸２６の回転角φを第２Ｂベルト５１を介し
て検出する第２ロータリエンコーダ４８とからなり、上
記回転角Φは該回転角θ及びφである。

【００２１】第２発明は、上記第１態様の多関節アーム
式搬送装置を初期状態にさせる多関節アーム式搬送装置
調整方法であって、多関節アーム式搬送装置は、初期化
信号に応答して、第１ロータリエンコーダ３８が検出し
た回転角θ及び第２ロータリエンコーダ４８が検出した
回転角φを読み込み、第１軸１６の初期回転角をθ0と
し第２軸２６の初期回転角をφ0としたとき、θ−θ0及
びφ−φ0が共に許容範囲内であれば初期化動作を終了
し、θ−θ0又はφ−φ0が許容範囲内でなければ、第１
軸１６のみをθ0−θ−（φ0−φ）だけ回転させ、次
に、第１軸１６及び第２軸２６を共にφ0−φだけ同期
回転させる。

【００２２】この第２発明によれば、多関節アームがど
のような状態で停止していても、多関節アーム式搬送装
置を容易に初期状態にさせることができる。

【００２３】第３発明は、上記第１発明の多関節アーム
式搬送装置を用いて対象物Ｗを搬送し、上記異常停止手
段により搬送動作が停止された場合には、多関節アーム
式搬送装置を初期状態にさせた後、スイッチ６４を操作
することにより、動作異常を正常化する。

【００２４】上記第１発明及び第３発明によれば、多関
節アームが付近の物体に衝突して第１ステップモータ１
８又は第２ステップモータ２８が脱調し、ロータリエン
コーダ３８、４８で多関節アームの状態を正確に検出す
ることができなくなっても、位置ずれ調整を容易にかつ
短時間で行うことができる。

【００２５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。

【００２６】図１は、多関節アーム式搬送装置の一例で
あるウェーハ搬送装置の要部構成を示す。図７と同一構
成要素には、同一符号を付してその説明を省略する。

【００２７】外軸１６の回転角を検出するために、ロー
タリエンコーダ３８の入力軸３９にプーリ４０が取り付
けられ、プーリ４０と外軸１６とにベルト４１が掛け渡
されている。ロータリエンコーダ３８は、アブソリュー
ト式であり、入力軸３９の回転が停止していても、入力
軸３９の基準角に対する回転角をデジタル値で出力す
る。ロータリエンコーダ３８の出力は数値表示器４２に
供給され、入力軸３９の回転角が数値表示器４２に表示
される。同様に、中軸２６の回転角を検出するために、
ロータリエンコーダ４８の入力軸４９にプーリ５０が取
り付けられ、プーリ５０と中軸２６とにベルト５１が掛
け渡されている。ロータリエンコーダ４８は、アブソリ
ュート式であり、入力軸４９の基準角に対する回転角を
デジタル値で出力する。ロータリエンコーダ４８の出力
は数値表示器５２に供給され、入力軸４９の回転角が数
値表示器５２に表示される。

【００２８】ロータリエンコーダ３８及び４８の出力は
また、入出力ポート６０を介してマイクロコンピュータ
６１に供給される。マイクロコンピュータ６１は、入出
力ポート６０及びドライバ６２を介してステップモータ
１８に駆動パルスを供給し、外軸１６を回転制御する。
同様に、マイクロコンピュータ６１は、入出力ポート６
０及びドライバ６３を介してステップモータ２８に駆動
パルスを供給し、中軸２６を回転制御する。

【００２９】後述の初期回転角更新スイッチ６４、及
び、回転角設定スイッチ６５の出力は、入出力ポート６
０を介してマイクロコンピュータ６１に供給される。回
転角設定スイッチ６５は、図６においてポジション１の
回転角θ及びφを共に０としたときのポジション２〜４
での回転角θ及びφを予め設定するためのものであり、
ＲＯＭで構成してもよい。

【００３０】図４、図５及び図６については、本実施例
についても同じであり、その説明を省略する。

【００３１】次に、マイクロコンピュータ６１に供給さ
れる初期化信号に応答して動作する初期化動作を、図２
に基づいて説明する。この初期化信号は、例えばウェー
ハ搬送装置に電源を投入した直後に供給される。この際
のウェーハ搬送装置の状態はは、任意でよい。以下、括
弧内の数値は、図中のステップ識別番号を表す。

【００３２】（７０）ロータリエンコーダ３８及び４８
から入出力ポート６０を介して回転角θ及びφを読込
む。

【００３３】（７１）｜θ−θ0｜＜δかつ｜φ−φ0｜
＜δであるかどうかを判定する。ここに、初期回転角θ
0及びφ0は、後述の如く、初期回転角更新スイッチ６４
の押下に応答して読み込んだ回転角θ及びφの値であ
る。また、許容値δは正の微小値であり、予め設定され
ている。

【００３４】肯定判定された場合には、図６のポジショ
ン１の状態にあると判断して処理を終了し、そうでない
場合には図６のポジション１の状態にもっていくため
に、次のステップ７２へ進む。

【００３５】（７２）Ａ＝φ−φ0、Ｂ＝θ−θ0−Ａな
る回転角Ａ及びＢを算出する。

【００３６】（７３）中軸２６を固定した状態で、外軸
１６を角度−Ｂだけ回転させる。

【００３７】（７４）次に、外軸１６及び中軸２６を同
期して共に角度−Ａだけ回転させる。

【００３８】（７５）回転角θ及びφを読み込む。

【００３９】（７６）｜θ−θ0｜＜δかつ｜φ−φ0｜
＜δであるかどうかを判定する。肯定判定された場合に
は処理を終了し、そうでない場合には次のステップ７７
へ進む。

【００４０】（７７）動作を停止して、アラームを鳴ら
す。

【００４１】作業者はこれに応答して、手動で図６のポ
ジション１の状態にもっていった後、初期回転角更新ス
イッチ６４を押下する。マイクロコンピュータ６１はこ
れに応答して、ロータリエンコーダ３８及び４８から入
出力ポート６０を介して回転角θ及びφを読み込み、こ
れらをそれぞれθ0及びφ0として、初期回転角θ0及び
φ0を更新する。

【００４２】したがって、動作位置検出部の位置ずれ調
整を容易にかつ短時間で行うことができる。

【００４３】次に、ウェーハ搬送装置の搬送制御動作を
図３に基づいて説明する。

【００４４】（８０）図２の初期化動作により、ウェー
ハ搬送装置は図６のポジション１の状態になっている。
ただし、回転角θ及びφはそれぞれ初期回転角θ0及び
φ0となっている。この状態から、外軸１６のみを１２
０°回転させる。正常動作した場合には、これにより、
図６のポジション２の状態になる。

【００４５】（８１、８２）回転角θ及びφを読み込
み、回転角θ及びφが共に許容範囲内であるかどうか、
すなわち、｜θ−θ0−１２０｜＜δかつ｜φ−φ0｜＜
δであるかどうかを判定する。

【００４６】（８３）ステップ８２で肯定判定された場
合には、不図示のウェーハカセット内のウェーハＷを吸
着した後、外軸１６のみを−１２０°回転させる。正常
動作した場合には、これにより、図６のポジション１の
状態になる。

【００４７】（８４、８５）回転角θ及びφを読み込
み、回転角θ及びφが共に許容範囲内であるかどうか、
すなわち、｜θ−θ0｜＜δかつ｜φ−φ0｜＜δである
かどうかを判定する。

【００４８】（８６）ステップ８５で肯定判定された場
合には、外軸１６及び中軸２６を同期させて共に１８０
°回転させる。正常動作した場合には、これにより、図
６のポジション３の状態になる。

【００４９】（８７、８８）回転角θ及びφを読み込
み、回転角θ及びφが共に許容範囲内であるかどうか、
すなわち、｜θ−θ0−１８０｜＜δかつ｜φ−φ0−１
８０｜＜δであるかどうかを判定する。

【００５０】（８９）ステップ８８で肯定判定された場
合には、外軸１６のみをさらに１２０°回転させる。正
常動作した場合には、これにより、図６のポジション４
の状態になる。

【００５１】（９０、９１）回転角θ及びφを読み込
み、回転角θ及びφが共に許容範囲内であるかどうか、
すなわち、｜θ−θ0−３００｜＜δかつ｜φ−φ0−１
８０｜＜δであるかどうかを判定する。

【００５２】（９２）ステップ９１で肯定判定された場
合には、不図示の真空処理室内にウェーハＷを受け渡し
た後、外軸１６のみを−１２０°だけ回転させる。正常
動作した場合には、これにより、図６のポジション３の
状態になる。

【００５３】（９３、９４）回転角θ及びφを読み込
み、回転角θ及びφが共に許容範囲内であるかどうか、
すなわち、｜θ−θ0−１８０｜＜δかつ｜φ−φ0−１
８０｜＜δであるかどうかを判定する。

【００５４】（９５）ステップ９４で肯定判定された場
合には、外軸１６及び中軸２６を同期させて共に−１８
０°だけ回転させる。正常動作した場合には、これによ
り、図６のポジション１の状態になる。

【００５５】（９６、９７）回転角θ及びφを読み込
み、回転角θ及びφが共に許容範囲内であるかどうか、
すなわち、｜θ−θ0｜＜δかつ｜φ−φ0｜＜δである
かどうかを判定する。肯定判定された場合には、ウェー
ハＷの１回の搬送処理を終了する。

【００５６】（９８）上記ステップ８２、８５、８８、
９１、９４又は９７で否定判定された場合には、すなわ
ち、機械的な位置ずれにより第１アーム１２、第２アー
ム１３又はフィンガ１４の一部がハウジング内壁と衝突
してステップモータ１８又はステップモータ２８が脱調
した場合には、上記ステップ７７と同一の処理を行う。

【００５７】したがって、動作位置検出部の位置ずれ調
整を容易にかつ短時間で行うことができる。

【００５８】なお、初期回転角更新スイッチ６４を、図
６に示すポジション１〜４の各々に対応したポジション
４個のスイッチで構成し、ステップ９８において、作業
者が例えばポジション３の状態にもっていった後、ポジ
ション３に対応した初期回転角更新スイッチ６４のスイ
ッチを押下し、マイクロコンピュータ６１がこれに応答
して、このときの回転角θ及びφを読み込み、θ−１８
０°及びφ−１８０°をそれぞれθ0及びφ0として、初
期回転角θ0及びφ0を更新するようにしてもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上説明した如く、第１発明に係る多関
節アーム式搬送装置及び第３発明に係る多関節アーム式
搬送装置調整方法によれば、多関節アームが周囲の物体
と衝突してステップモータが脱調し、ロータリエンコー
ダで多関節アームの状態を正確に検出することができな
くなっても、位置ずれ調整を容易にかつ短時間で行うこ
とができるという効果を奏する。

【００６０】また、第２発明に係る多関節アーム式搬送
装置調整方法によれば、多関節アームがどのような状態
で停止していても、多関節アーム式搬送装置を容易に初
期状態にさせることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のウェーハ搬送装置要部構成
図である。

【図２】ウェーハ搬送装置の初期化手順を示すフローチ
ャートである。

【図３】ウェーハ搬送装置の搬送制御手順を示すフロー
チャートである。

【図４】ウェーハ搬送装置の外観斜視図である。

【図５】ウェーハ搬送装置の動作説明図である。

【図６】ウェーハ搬送装置の動作位置説明図である。

【図７】従来のウェーハ搬送装置の要部構成図である。

【符号の説明】

１０ ウェーハ搬送装置 １〜４ ポジション １２ 第１アーム １３ 第２アーム １４ フィンガ １５ 吸引口 １６ 外軸 １７ 軸受 １８、２８ ステップモータ １９、２９ 出力軸 ２０、３０、４０、５０ プーリ ２１、３１、４１、５１ ベルト ２２、３２ 円板 ２３、３３ フォトインタラプタ ３８、４８ ロータリエンコーダ ３９、４９ 入力軸 ４２、５２ 数値表示器 ６０ 入出力ポート ６１ マイクロコンピュータ ６２、６３ ドライバ ６４ 初期角度更新スイッチ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸（１６、２６）をステップモータ（１
   ８、２８）で回転駆動して、多関節アーム（１２〜１
   ４）を伸縮及び回転させることにより、アーム先端部で
   対象物（Ｗ）を搬送する多関節アーム式搬送装置におい
   て、 該軸について、入力軸（３９、４９）が該軸の回転と連
   動回転し、基準回転角に対する回転角Φを検出するロー
   タリエンコーダ（３８、４８）と、 該多関節アームが所定状態（２〜４）のときの該軸の初
   期状態からの回転角Φiを設定する回転角設定手段（６
   ５）と、 該多関節アームを該所定状態にするために該ステップモ
   ータに所定個数のパルスを供給した後、該ロータリエン
   コーダが検出した回転角Φを読み込み、初期回転角をΦ
   0としたとき、Φ−Φ0−Φiが許容範囲内であるかどう
   かを判定する正常／異常判定手段（６１、８２、８５、
   ８８、９１、９４、９７）と、 該差が許容範囲外と判定された場合には、搬送動作を停
   止させる異常停止手段（６１、９８）と、 スイッチ（６４）の操作に応答して、該ロータリエンコ
   ーダの出力を該軸の該初期回転角Φ0として読み込み、
   該初期回転角Φ0を更新する初期回転角更新手段（６
   １、９８）と、 を有することを特徴とする多関節アーム式搬送装置。
2. 【請求項２】 前記軸は、第１軸（１６）と第２軸（２
   ６）とからなり、 前記ステップモータは、該第１軸を第１Ａベルト（２
   １）を介して回転駆動する第１ステップモータ（１８）
   と該第２軸を第２Ａベルト（３１）を介して回転駆動す
   る第２ステップモータ（２８）とからなり、 該第１ステップモータと該第２ステップモータを１対１
   で同期回転させることにより前記多関節アーム（１２〜
   １４）がアーム間相対位置を不変にして回転し、該第１
   ステップモータを回転させ該第２ステップモータの回転
   を停止させることにより該多関節アームの先端部が直線
   運動し、 前記ロータリエンコーダは、該第１軸の回転角θを第１
   Ｂベルト（４１）を介して検出する第１ロータリエンコ
   ーダ（３８）と該第２軸の回転角φを第２Ｂベルト（５
   １）を介して検出する第２ロータリエンコーダ（４８）
   とからなり、 前記回転角Φは該回転角θ及びφであることを特徴とす
   る請求項１記載の多関節アーム式搬送装置。
3. 【請求項３】 請求項２の多関節アーム式搬送装置を初
   期状態にさせる多関節アーム式搬送装置調整方法であっ
   て、 該多関節アーム式搬送装置は、初期化信号に応答して、
   前記第１ロータリエンコーダ（３８）が検出した回転角
   θ及び前記第２ロータリエンコーダ（４８）が検出した
   回転角φを読み込み、 前記第１軸（１６）の初期回転角をθ0とし前記第２軸
   （２６）の初期回転角をφ0としたとき、θ−θ0及びφ
   −φ0が共に許容範囲内であれば初期化動作を終了し、 θ−θ0又はφ−φ0が許容範囲内でなければ、該第１軸
   のみをθ0−θ−（φ0−φ）だけ回転させ、次に、該第
   １軸及び該第２軸を共にφ0−φだけ同期回転させる、 ことを特徴とする多関節アーム式搬送装置調整方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の多関節アーム式搬
   送装置を用いて前記対象物（Ｗ）を搬送し、前記異常停
   止手段（６１、９８）により搬送動作が停止された場合
   には、該多関節アーム式搬送装置を初期状態にさせた
   後、前記スイッチ（６４）を操作することにより、動作
   異常を正常化することを特徴とする多関節アーム式搬送
   装置調整方法。