JP3563227B2

JP3563227B2 - Drive device and substrate processing apparatus using the same

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Publication number: JP3563227B2
Application number: JP06097697A
Authority: JP
Inventors: 裕之北澤
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: JPH10257668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータの回転により駆動力を得る駆動装置およびそれを用いた基板処理装置の異常発生時の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板の搬送を伴う基板処理装置ではステッピングモータを用いた駆動系を上位制御装置によって制御する構造のものが広く用いられている。
【０００３】
このような基板処理装置において、そのメンテナンス時等に作業者が駆動系の動作領域において作業を行っている間に、駆動系の誤動作等により、搬送物等が破損するといった問題が発生することを防止する必要がある。このような場合、ステッピングモータを用いた駆動系では過負荷により脱調現象が生じることにより停止させて、上記問題の発生を回避している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の基板の大型化及び搬送処理の高速化に伴い、出力トルクの大きなサーボモータを用いた駆動装置による基板処理装置が望まれている。
【０００５】
しかし、このような装置では、上記のような問題が発生した場合にサーボモータを用いているためにステッピングモータ特有の脱調現象が発生しないので、上記のような問題が発生する可能性も否定できない。
【０００６】
そこで、問題発生時に脱調現象に代わる危険回避機能が必要であるが、上位制御装置の制御による異常時処理では応答が遅く、また複数の制御による誤動作の発生が考えられるため、被害の防止についてさらに改善が望まれている。
【０００７】
この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図しており、迅速な問題発生の回避が行える駆動装置およびそれを用いた基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の請求項１の装置は、モータの回転により駆動力を得る駆動装置であって、(a) 上位の制御装置から入力された信号に応答して回転指令信号を生成し、前記回転指令信号に応じた動作信号を前記モータへと出力する制御手段と、(b) 前記モータの出力トルクを検出するトルク検出手段と、(c) 前記動作信号に基づいて前記モータの回転状態が、加速状態か、定常回転状態か、それとも減速状態かを判定する判定手段と、(d) 前記回転指令信号に対応したトルク値と前記出力トルクとの偏差の絶対値によって規定される前記モータの駆動状況を、前記モータの回転状態が前記加速または前記減速状態となる第１の回転状態の場合には第１の閾値に基づいて、前記モータの回転状態が前記定常回転状態となる第２の回転状態の場合には第２の閾値に基づいて、それぞれ監視する監視手段と、(e) 前記偏差の絶対値につき、前記第１の回転状態の場合には前記偏差の絶対値が前記第１の閾値より大きくなった時に、前記第２の回転状態の場合には前記偏差の絶対値が前記第２の閾値より大きくなった時に、それぞれ異常検出信号を生成する異常検出信号生成手段と、を備え、前記第１の閾値は前記第２の閾値のより大きくなるように設定されていることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明の請求項２の装置は、モータの回転により駆動力を得る駆動装置であって、(a) 上位の制御装置から入力された信号に応答して回転指令信号を生成し、前記回転指令信号に応じた動作信号を前記モータへと出力する制御手段と、(b) 前記モータのパルス偏差に対応した出力角速度を検出する角速度検出手段と、(c) 前記動作信号に基づいて前記モータの回転状態が、加速状態か、定常回転状態か、それとも減速状態かを判定する判定手段と、(d) 前記回転指令信号に対応した角速度値と前記出力角速度との偏差の絶対値によって規定される前記モータの駆動状況を、前記モータの回転状態が前記加速または前記減速状態となる第１の回転状態の場合には第１の閾値に基づいて、前記モータの回転状態が前記定常回転状態となる第２の回転状態の場合には第２の閾値に基づいて、それぞれ監視する監視手段と、(e) 前記偏差の絶対値につき、前記第１の回転状態の場合には前記偏差の絶対値が前記第１の閾値より大きくなった時に、前記第２の回転状態の場合には前記偏差の絶対値が前記第２の閾値より大きくなった時に、それぞれ異常検出信号を生成する異常検出信号生成手段と、を備え、前記第１の閾値は前記第２の閾値のより大きくなるように設定されていることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の請求項３の装置は、請求項１または請求項２の駆動装置であって、(e) 前記異常検出信号に応答した異常時処理として前記モータの回転規制指令を生成する異常時処理手段、をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の請求項４の装置は、請求項３の駆動装置であって、さらに、前記モータの回転により得られた駆動力により対象物を鉛直駆動する鉛直駆動手段と、前記鉛直駆動手段の動作を制動する制動手段と、を備え、前記回転規制指令が前記制動手段により前記鉛直駆動手段の動作を停止させる指令であることを特徴とする。
【００１２】
また、この発明の請求項５の装置は、請求項１ないし請求項４のうちのいずれかの駆動装置を、基板の移動のための駆動手段として用いたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
【００１６】
【１．第１の実施の形態】
＜１−１．装置構成および処理概容＞
図１は第１の実施の形態の基板処理装置１の側面図である。以下、図１を用いて第１の実施の形態の基板処理装置１の概略の構成および動作について説明していく。
【００１７】
第１の実施の形態の基板処理装置１は主に本体１１、基板保持台１２、昇降部１３、ＡＣサーボモータ１４、モータドライバ１５および制御部１６を備えている。
【００１８】
本体１１は内部に後述の昇降部１３を備えた筐体である。
【００１９】
基板保持台１２は上面に保持ガイド１２１を備えた複数枚の基板Ｗを保持するための台であり、保持ガイド１２１の上面には各基板Ｗを遊嵌させて保持するための基板保持溝１２１ｇが基板Ｗが保持できる数以上設けられている。基板保持台１２には中央に開口１２ｈが設けられており、基板ガイド１３４が上昇した際には基板保持台１２を貫通することができるようになっている。
【００２０】
昇降部１３は鉛直駆動手段に相当し、内部底面に設けられた後述するＡＣサーボモータ１４の回転軸の先端にボールネジ１３１が鉛直に設けられ、そのボールネジ１３１には駆動力伝達部材１３２を通じてシャフト１３３および基板ガイド１３４が一体となって連結されており、ＡＣサーボモータ１４の回転により基板ガイド１３４が第１停止位置Ｐ１と第２停止位置Ｐ２との間を昇降できるようになっている。
【００２１】
ＡＣサーボモータ１４は昇降部１３の昇降駆動を行い、図示しないエンコーダと電磁ブレーキを備えている。
【００２２】
モータドライバ１５は後述の制御部１６の制御信号に基づいてＡＣサーボモータ１４の指令パルス信号を発生させたり、後に詳述するようにＡＣサーボモータ１４の駆動状況を監視して異常時にはＡＣサーボモータ１４の回転を停止させたり、所定の異常時処理を行わせたりする。
【００２３】
制御部１６は後述する基板Ｗの受け渡し処理のためＡＣサーボモータ１４の駆動制御を行う。
【００２４】
以上のような構成により第１の実施の形態の基板処理装置１は以下のような処理を行う。
【００２５】
図示しない外部の搬送ロボットにより複数枚の未処理の基板Ｗが平行に整列された状態で保持ガイド１２１の基板保持溝１２１ｇにより保持された後、最初、第１停止位置Ｐ１に位置していた基板ガイド１３４がＡＣサーボモータ１４によるボールネジ１３１の回転による駆動によって、上昇し基板Ｗを突き上げる。そして基板ガイド１３４が第２停止位置Ｐ２に位置した状態でその上面に保持されていた基板Ｗが他の搬送ロボットにより装置外の位置に搬送され各種処理が施される。
【００２６】
また、装置外において各種処理を施された処理後の基板Ｗが第２停止位置Ｐ２に位置していた基板ガイド１３４上面に保持された後、上記突き上げと逆の手順で図示のような保持ガイド１２１上に戻され、外部の搬送ロボットにより装置外に搬出される。
【００２７】
＜１−２．制御機構および制御＞
図２は第１の実施の形態の基板処理装置１におけるモータドライバ１５の機能ブロック図である。以下、図２を用いてモータドライバ１５の回路構成およびそれによるＡＣサーボモータ１４の制御について説明していく。
【００２８】
上位の制御部１６から与えられた定常回転時の角速度および動作時間に関する制御信号をもとに指令回路１５１によりその角速度に応じた指令パルス信号ＰＡ（「回転指令信号」に相当）が出力される。そして、それはＤ／Ａ変換機能を備えた増幅器１５２、増幅器１５３を用いた補正係数αおよびゲインＫ０の２自由度のフィードバック制御回路に入力され、ＡＣサーボモータ１４に制御部１６からの制御信号に従った動作を行わせる。なお、図２中のＪＭはＡＣサーボモータ１４のイナーシャを、ＪＬは負荷のイナーシャを示している。
【００２９】
このモータドライバ１５ではさらに、異常監視機能を備えている。
【００３０】
加減速判定回路１５４は単位時間当たりのパルス数の変化量によって各時点において加速、定常回転、減速の別を判定し、判定結果によってそれぞれ、加速、減速時には加減速時トルク閾値τＳＡを、定常回転時には定常トルク閾値τＳＳをトルク異常判定回路１５６に送る。同様に、加速、減速時には加減速時パルス偏差閾値ＰＳＡを、定常回転時には定常パルス偏差閾値ＰＳＳを角速度・パルス異常判定回路１５７に送り、さらに加速、定常回転、減速の段階の違いに応じて切替え信号を設定トルク保持回路１５０に送る。設定トルク保持回路１５０は予め保持していた上記各段階に対応した設定トルクτ０（ｔ）をトルク比較回路１５５に送る。
【００３１】
そして、モータドライバ１５の増幅器１５２から出力される実トルクτ１に相当する信号（「動作信号」に相当）は分岐されてトルク比較回路１５５に入力され、設定トルク値τ０（ｔ）との差分トルクΔτが求められる。そして、トルク異常判定回路１５６によりその差分トルクΔτの絶対値が加減速時には上記加減速時トルク閾値τＳＡと、定常回転時には上記定常時トルク閾値τＳＳと比較される。そして、差分トルクΔτの絶対値がその時点でのトルク閾値より大きい場合には異常検出信号を指令回路１５１に送り、指令回路１５１は指令パルス信号ＰＡの送信を止めるとともに、異常時処理回路１５８に異常発生を示す信号を送り、異常時処理回路１５８は回転規制信号をＡＣサーボモータ１４に送り後述する異常時処理動作を行わせる。逆に差分トルクΔτの絶対値がその時点でのトルク閾値以下の場合ＡＣサーボモータ１４の通常の動作が継続される。
【００３２】
また、ＡＣサーボモータ１４に付設されたエンコーダから得られる出力パルス信号ＰＭの単位時間当たりのパルス数ＰＮＭと指令回路１５１からの指令パルス信号ＰＡの単位時間当たりのパルス数ＰＮＡとの差分パルス数ΔＰが図示しない偏差カウンタにより求められる。これはパルス偏差に相当する。そして、角速度・パルス異常判定回路１５７においてその差分パルス数ΔＰ（およびそれから求められた差分角速度Δω）の絶対値と加減速判定回路１５４に予め設定されていた加減速パルス偏差閾値ＰＳＡまたは定常パルス偏差閾値ＰＳＳとを比較して、異常判定が行われる。すなわち、差分パルス数ΔＰの絶対値がその時点におけるパルス偏差閾値より大きい場合は角速度・パルス異常判定回路１５７は異常検出信号を指令回路１５１に送り、指令回路１５１は指令パルス信号ＰＡの送信を止めるとともに、異常時処理回路１５８に異常発生を示す信号を送り、異常時処理回路１５８は回転規制信号をＡＣサーボモータ１４に送り後述する異常時処理動作を行わせる。逆に差分パルス数ΔＰの絶対値がその時点のパルス偏差閾値以下の場合ＡＣサーボモータ１４の通常の動作が継続される。
【００３３】
なお、モータドライバ１５では差分パルス数ΔＰから差分角速度Δωを求めて角速度による異常の監視も行っている。すなわち、ＡＣサーボモータ１４の出力角速度ωＭと指令角速度ωＡとの差分角速度Δωを求め、加減速時には加減速判定回路１５４に予め設定されていた加減速角速度閾値ωＳＡと、定常回転時には同様に設定されていた定常角速度閾値ωＳＳとの比較が行われる。そして、差分角速度Δωがその時点での角速度閾値より大きい場合は異常検出信号を指令回路１５１に送り、指令回路１５１は指令パルス信号ＰＡの送信を止めるとともに、異常時処理回路１５８に異常発生を示す信号を送り、異常時処理回路１５８は回転規制信号をＡＣサーボモータ１４に送り、後述する異常時処理動作を行わせる。逆に差分角速度Δωの絶対値がその時点の角速度閾値以下の場合、ＡＣサーボモータ１４の通常の動作が継続される。
【００３４】
以下、上記の異常監視をより具体的に説明する。
【００３５】
図３は第１の実施の形態の基板処理装置１におけるトルクによる異常監視の説明図である。設定トルクτ０（ｔ）は図示のように加減速時間に応じた加減速時のトルクの変化パターンおよび定常回転時の定常トルク値として設定トルク保持回路１５０に保持されている。
【００３６】
そして、その設定トルク保持回路１５０からトルク異常判定回路１５６に供給される設定トルクτ０（ｔ）を中心として正方向または負方向の許容可能なトルク範囲である加減速トルク閾値τＳＡおよび定常トルク閾値τＳＳのうち加減速トルク閾値τＳＡはＡＣサーボモータ１４の定格トルクの３０％に相当するトルク値として設定され、また、定常トルク閾値τＳＳは定格トルクの１０％に相当するトルク値として設定されている。このように、加減速時のトルク閾値を定常時のそれに対して大きく設定している。これは加減速時には出力トルクが急激に変化しやすく、事故等によるトルク変化でないものも事故等であると誤って判断することを防止するためである。
【００３７】
そして、設定トルクτ０（ｔ）を中心として正方向および負方向に加減速時トルク閾値τＳＡまたは定常時トルク閾値τＳＳの範囲内にない場合には上記のような異常時処理が行われるのである。
【００３８】
また、図４は第１の実施の形態の基板処理装置１における角速度による異常監視の説明図である。角速度による異常監視では指令角速度ωＡを中心として正方向または負方向の許容可能な角速度範囲である加減速角速度閾値ωＳＡおよび定常角速度閾値ωＳＳのうち、加減速角速度閾値τＳＡはＡＣサーボモータ１４の定格角速度の３０％に相当する角速度値として与えられ、また、定常角速度閾値ωＳＳは定格角速度の１０％に相当する角速度値として設定されている。このように、加減速時には角速度が急激に変化しやすいため、上記トルクによる異常監視の場合と同様の理由から加減速時の許容角速度幅を定常時のそれに対して大きく設定している。
【００３９】
なお、このような角速度による異常監視は実際にはパルス偏差による異常監視基づいて、ＡＣサーボモータ１４のパルス偏差を角速度に変換することによって異常監視を行っている。図５は第１の実施の形態の基板処理装置１におけるパルス偏差による異常監視の説明図である。この異常監視では、図示しない偏差カウンタによって得られるパルス偏差の絶対値の許容可能な範囲である加減速パルス偏差閾値ＰＳＡおよび定常パルス偏差閾値ＰＳＳを基に行われる。これらのパルス偏差閾値のうち加減速パルス偏差閾値ＰＳＡはＡＣサーボモータ１４の定格パルス数の３０％に相当するパルス数値として設定され、また、定常パルス偏差閾値ＰＳＳは定格パルス数の１０％に相当するパルス数値として設定されている。このように、加減速時にはパルス偏差が急激に変化しやすいため、上記トルクおよび角速度による異常監視と同様の理由から加減速時のパルス偏差閾値を定常時のそれに対して大きく設定している。
【００４０】
そして以上のトルク、角速度およびパルス数による異常判定のうちのいずれかが許容範囲外であった場合に異常発生と判定して以下に述べる異常時処理を行う。このため、いずれかの異常監視のみを行う場合に比べてより確実に異常を検出することができる。
【００４１】
以下、異常が発生したと判定された場合の異常時処理について説明する。
【００４２】
第１の実施の形態の装置では異常が発生したと判定された場合にはＡＣサーボモータ１４の制御によるダイナミックブレーキおよび電磁ブレーキにより制動を行い、ＡＣサーボモータ１４の回転停止後、両ブレーキの解除を行い、ＡＣサーボモータ１４の低速の逆回転により基板ガイド１３４（図１参照）を退避させて、電磁ブレーキにより停止保持した後、ＡＣサーボモータ１４の電源を切り、制御を終了する。
【００４３】
なお、第１の実施の形態の装置ではＡＣサーボモータ１４の低速の逆回転により基板ガイド１３４（図１参照）を退避させたが、最初の制動での電磁ブレーキによる保持状態のままで制御を終了する構成としてもよい。
【００４４】
以上のように第１の実施の形態の基板処理装置１ではモータドライバで異常監視するのでリアルタイムの監視が行え、それにより迅速な異常時処理が行え、それにより人身等への被害の発生を抑えることができる。
【００４５】
さらに、ダイナミックブレーキおよび電磁ブレーキにより強制停止できるので脱調による搬送物等の落下が生じにくく、それによる２次的な損害を回避することができる。
【００４６】
また、第１の実施の形態の装置ではＡＣサーボモータ１４と基板ガイド１３４との間にトルクリミッタ等を設けて過剰なトルクを防止する場合に比べて、小型の装置が提供できるためコストを抑えることができ、したがって、装置設置のためのスペースが小さくて済む。また、トルクリミッタのように、異常が発生して滑りが生じることにより動作原点位置がずれたり、再起動や動作継続が難しくなるといったことがなく容易に再設定を行うことができる。
【００４７】
【２．第２の実施の形態】
＜２−１．装置構成および処理概容＞
図６は第２の実施の形態の基板処理装置２の側面図である。図６において、水平面をＸ−Ｙ面とし、鉛直方向をＺ方向とする３次元座標系Ｘ−Ｙ−Ｚが定義されている。以下、図６を用いて第２の実施の形態の基板処理装置２の概略の構成および動作について説明していく。
【００４８】
基板処理装置２は、主にカセット載置台２１、基板搬送ロボット２２、収納部２３、基板載置台２４とを備えている。
【００４９】
カセット載置台２１にはその上面に作業者の手により３００ミリの基板Ｗを最大２５枚収納することができるカセットＣＳ１，ＣＳ２がその内部に収納した基板Ｗが水平である状態でセットされる。
【００５０】
基板搬送ロボット２２において基台２２１は開口２３ａに沿ってＹ軸の正負方向に並進移動可能となっている。また、水平回動部２２２、第１鉛直回動部２２３、第２鉛直回動部２２４、ハンド回動部２２５、第３鉛直回動部２２６、ハンド２２７それぞれの動作により、後述するカセット載置台２１に載置されたカセットＣＳ１，ＣＳ２から水平状態で基板Ｗを取り出し、鉛直状態に変換した後、基板載置台２４に載置する。
【００５１】
収納部２３の内部底面には後述するボールネジ２３１、ＡＣサーボモータ１４、モータドライバ１５および制御部１６とからなる駆動機構が設けられており、基板搬送ロボット２２を支持しつつ開口２３ａの長手方向すなわちＹ軸の正負方向に並進移動する。
【００５２】
基板載置台２４の上面には基板載置部２４１ａ，２４１ｂが設けられており、その上部に刻まれた基板枚数と同数の溝に基板Ｗを保持する。
【００５３】
以上のような構成により基板処理装置２は以下のような基板処理を行う。
【００５４】
予め基板搬送ロボット２２は基板搬送位置ＰＳ１に位置しているとともに、そのハンド２２７はその５枚の支持板が水平になって整列されている。
【００５５】
まず、カセットＣＳ１内の基板Ｗの間にハンド２２７を挿入し、最大５枚の基板Ｗを水平姿勢で把持して取り出す。
【００５６】
つぎに、基板搬送ロボット２２が１８０゜の水平回動により振り返り、さらにハンド２２７がその水平な中心線ＣＬを軸とした９０゜の回動を行い、基板Ｗを鉛直姿勢にする。
【００５７】
つぎに、把持していた基板Ｗを基板載置部２４１ａに載置する。
【００５８】
つぎに、ハンド２２７が９０゜の逆回動を行った後、基板搬送ロボット２２が再度１８０゜の水平回動により振り返る。
【００５９】
そして、以上の処理をカセットＣＳ１内の全基板Ｗについて繰返す。
【００６０】
つぎに、基板搬送ロボット２２はＹ軸の正方向に水平移動して基板搬送位置ＰＳ２に位置した後、上記と同様にカセットＣＳ２の全基板Ｗを基板載置部２４１ｂに搬送し、載置する。
【００６１】
また、以上と全く逆の工程により基板載置部２４１ａ，２４１ｂに載置された全基板ＷをカセットＣＳ１，ＣＳ２に収納するといった基板処理を行う。
【００６２】
＜２−２．制御機構および制御＞
図７は第２の実施の形態の基板処理装置２におけるモータドライバ１５の機能ブロック図である。以下、図７を用いてモータドライバ１５の回路構成およびそれによるＡＣサーボモータ１４の制御について説明していく。
【００６３】
第１の実施の形態のモータドライバ１５では増幅器１５２および増幅器１５３により補正係数αおよびゲインＫ０による２自由度の制御を行っていたのに対して第２の実施の形態のモータドライバ１５は増幅器１５９によるゲインＫ０のみによる１自由度の制御を行っている点が異なっている。
【００６４】
その他のトルク、パルス、角速度のそれぞれによる異常判定は全く同様である。
【００６５】
つぎに、異常判定の結果により異常が発生したと判断した場合の異常時処理について説明する。
【００６６】
第２の実施の形態の装置でも第１の実施の形態の装置と同様に異常が発生したと判断した場合にはＡＣサーボモータ１４の制御によるダイナミックブレーキおよび電磁ブレーキにより制動を行い、ＡＣサーボモータ１４の回転停止後、両ブレーキの解除を行い、ＡＣサーボモータ１４の低速の逆回転により基板搬送ロボット２２（図６参照）を退避させて再度、電磁ブレーキにより停止保持した後、ＡＣサーボモータ１４の電源を切り、制御を終了する。
【００６７】
なお、基板搬送ロボット２２の退避の代わりに、最初の制動での電磁ブレーキによる保持状態のままで制御を終了する構成としてもよく、また、第２の実施の形態の装置の基板搬送ロボット２２の移動は水平なので両ブレーキを解除後ＡＣサーボモータ１４をフリー状態にしてもよく、さらに、両ブレーキの解除後ＡＣサーボモータ１４の低速の逆回転により基板搬送ロボット２２を退避させて再度、電磁ブレーキにより停止した後、ＡＣサーボモータ１４をフリー状態にしてもよい。
【００６８】
以上のような構成であるので第２の実施の形態の装置でも第１の実施の形態の装置と同様に、リアルタイムなＡＣサーボモータ１４の制御が行えるため、迅速な異常時処理が行え、それにより人身等への被害の発生を抑えることができる。
【００６９】
また、トルクリミッタ等を設ける場合に比べて、小型の装置が提供できるためコストを抑えることができ、したがって、装置設置のためのスペースが小さくて済む。また、トルクリミッタのように、異常が発生して滑りが生じることにより動作原点位置がずれたり、再起動や動作継続が難しくなるといったことがなく容易に再設定を行うことができる。
【００７０】
さらに、第２の実施の形態ではブレーキによる制動の後、ブレーキを解除し、サーボモータをフリー状態にすることにより手動で押し戻せるため、異常の発生時に迅速に対応でき、人身等に影響を与えることが少ない。
【００７１】
【３．第３の実施の形態】
第３の実施の形態の基板処理装置１は第１の実施の形態の基板処理装置１とほぼ同様の機構的構成からなっており、同様の処理を行う装置である。また、モータドライバ１５も図２に示す第１の実施の形態の装置のそれとほぼ同様である。
【００７２】
ただし、第１の実施の形態の装置では制御部１６からの制御信号による定常回転時の角速度までの加減速はフィードバック回路による逐次的な制御によって制御信号の角速度に近づけていたのに対して、第３の実施の形態の装置では加減速時の指令パルス信号ＰＡのパターンを指令回路１５１内に予め設定されている点が異なっている。この指令パルス信号ＰＡは後述の図９指令角速度ωＡにも現れているように、一定の加速度の加減速パターンとして設定されている。
【００７３】
また、これにより第３の実施の形態の装置の加減速判定回路１５４による加減速の判定は時間によって行っている。すなわち、指令回路１５１内には加速時間が予め設定されているので、動作開始からの時間を計測して、それらの時間の経過に基づいて加速時、定常回転時、減速時の判定を行うのである。
【００７４】
また、図８は第３の実施の形態の基板処理装置１におけるトルクによる異常監視の説明図である。加減速時の設定トルクτ０（ｔ）は加減速時間に応じた加減速時のトルクの変化パターンおよび定常回転時の定常トルク値として設定トルク保持回路１５０に保持されている。
【００７５】
そして、加減速トルク閾値τＳＡはＡＣサーボモータ１４の定格トルクの３０％に相当するトルク値として設定され、また、定常トルク閾値τＳＳは定格トルクの１０％に相当するトルク値として設定されていることは第１の実施の形態の装置と同様である。加減速時のトルク閾値を定常時のそれに対して大きく設定しているのは第１の実施の形態の装置と同様の理由からである。
【００７６】
そして異常監視も第１の実施の形態と同様である。
【００７７】
なお、上記のような指令信号が与えられた場合には、図示のように加速と定常回転の境界部分ＳＰ１および定常回転と減速の境界部分ＳＰ２においては設定トルクτ０（ｔ）を中心とした加減速トルク閾値τＳＡおよび定常トルク閾値τＳＳによる許容範囲から必ずはみ出すことになる。これに対して第３の実施の形態の装置ではこの２つの境界部分においては異常判定の結果を強制的に異常なしとして通常の動作を継続することとしている。
【００７８】
また、図９は第３の実施の形態の基板処理装置１における角速度による異常監視の説明図である。角速度による異常監視では、第１の実施の形態と同様に加減速角速度閾値ωＳＡはＡＣサーボモータ１４の定格角速度の３０％に相当する角速度値として与えられ、また、定常角速度閾値ωＳＳは定格角速度の１０％に相当する角速度値として設定される。このように、第１および第２の実施の形態の場合と同様の理由から加減速時の角速度閾値ωＳＡを定常時角速度閾値ωＳＳに対して大きく設定している。
【００７９】
なお、このような角速度による異常監視は実際にはＡＣサーボモータ１４のパルス偏差による異常監視に基づいて、パルス偏差ΔＰを差分角速度Δωに変換して、それに基づいて異常監視を行っている。パルス偏差による異常監視については第１の実施の形態と同様であり、加減速パルス偏差閾値ＰＳＡはＡＣサーボモータ１４の定格パルス数の３０％に相当するパルス数値として設定され、また、定常パルス偏差閾値ＰＳＳは定格パルス数の１０％に相当するパルス数値として設定されている。このように、上記第１および第２の実施の形態と同様の理由から加減速パルス閾値ＰＳＡを定常パルス閾値ＰＳＳに対して大きく設定している。
【００８０】
そして以上のトルク、回転数およびパルス数による異常判定のうちのいずれかが許容範囲外であった場合に異常発生と判断して上記の異常時処理を行うのであるが、第３の実施の形態の装置でも異常時処理は第１の実施の形態の装置と同様である。
【００８１】
また、第３の実施の形態の装置でも第１の実施の形態の装置と同様の効果を備えている。
【００８２】
【４．変形例】
第１〜第３の実施の形態の基板処理装置ではトルク検出を実トルクτ１に相当する指令信号を捉えて、それを基にトルクを算出して異常監視を行う構成としたが、この発明はこれに限られず、直接トルクを検出する機構を設けてもよい。また、第１〜第３の実施の形態の基板処理装置ではトルク、パルス偏差および角速度による異常監視をそれぞれ行う構成としたが、この発明はこれに限られず、例えばトルクのみといったようにいずれか一つのみの異常監視を行う構成としてもよく、さらにトルクおよびパルス偏差のみというようにいずれか２つのみの異常監視を行う構成としてもよい。
【００８３】
また、第１および第３の実施の形態の基板処理装置１では２自由度による制御を、第２の実施の形態の基板処理装置２では１自由度による制御を行う構成としたが、この発明はこれに限られず、第１および第３の実施の形態の基板処理装置１において１自由度による制御を、第２の実施の形態の基板処理装置２において２自由度による制御を行う構成にしてもよく、また、これら以外の制御を行う構成としてもよい。
【００８４】
また、第１〜第３の実施の形態の基板処理装置ではトルク、角速度、パルス偏差の各閾値を加減速時および定常回転時にＡＣサーボモータ１４のそれぞれの定格値の３０％および１０％としたが、この発明はこれに限られず、その他の比率にしてもよく、さらに、定格値ではなく指令値に対する比率等に相当するものとして与えてもよい。
【００８５】
さらに、第１および第３の実施の形態の基板処理装置１では基板Ｗを支持して昇降する装置、第２の実施の形態の基板処理装置２では基板Ｗを基板搬送ロボット２２により水平に移動して移載する装置としたが、この発明はこれに限られず、例えば、両者を兼ねたような基板を昇降しつつ水平搬送するといった装置であってもよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項３〜請求項４の発明では異常時処理手段において異常検出信号に応答した異常時処理としてモータの回転規制指令を生成するので、迅速なモータの回転規制が行え、その結果、迅速に上述の問題の発生を抑えることができる。
【００８８】
また、請求項４の発明では回転規制指令が制動手段により鉛直駆動手段の動作を停止させる指令であるため、駆動による搬送物等の落下による２次的な損害を回避することができる。
【００８９】
さらに、請求項５の発明では、上述した駆動装置を基板の移動のための駆動手段として用いているので、基板処理装置として上述の問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施の形態の基板処理装置の正面図である。
【図２】第１の実施の形態の基板処理装置におけるモータドライバ等の機能ブロック図である。
【図３】第１の実施の形態の基板処理装置におけるトルクによる異常監視の説明図である。
【図４】第１の実施の形態の基板処理装置における角速度による異常監視の説明図である。
【図５】第１の実施の形態の基板処理装置におけるパルス偏差による異常監視の説明図である。
【図６】第２の実施の形態の基板処理装置の平面図である。
【図７】第２の実施の形態の基板処理装置におけるモータドライバ等の機能ブロック図である。
【図８】第３の実施の形態の基板処理装置におけるトルクによる異常監視の説明図である。
【図９】第３の実施の形態の基板処理装置における角速度による異常監視の説明図である。
【符号の説明】
１，２基板処理装置
１３昇降部
１４ＡＣサーボモータ
１５モータドライバ
１６制御部
Ｗ基板
Δτ 差分トルク
Δω 差分角速度
τ０設定トルク
τ１実トルク
ωＡ指令角速度
ωＭ出力角速度[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device that obtains a driving force by rotation of a motor, and control when an abnormality occurs in a substrate processing apparatus using the driving device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a substrate processing apparatus involving transfer of a substrate, a substrate processing apparatus having a structure in which a drive system using a stepping motor is controlled by a higher-level control device is widely used.
[0003]
In such a substrate processing apparatus, while a worker is working in an operation area of a drive system at the time of maintenance or the like, a problem such as a malfunction of the drive system or the like may cause a problem such as damage to a transported object. Need to be prevented. In such a case, the drive system using the stepping motor is stopped due to a step-out phenomenon caused by overload, thereby avoiding the above-described problem.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with the recent increase in the size of the substrate and the speed of the transfer process, a substrate processing apparatus using a driving device using a servomotor having a large output torque has been desired.
[0005]
However, in such a device, when the above-mentioned problem occurs, the step-out phenomenon peculiar to the stepping motor does not occur because the servo motor is used, so that the possibility of the above-mentioned problem is also denied. Can not.
[0006]
Therefore, it is necessary to provide a danger avoidance function that replaces the step-out phenomenon when a problem occurs.However, in the event of an abnormal condition controlled by the host controller, the response is slow, and malfunction may occur due to multiple controls. Further improvements are desired.
[0007]
An object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems in the prior art, and to provide a driving device capable of quickly avoiding occurrence of a problem and a substrate processing apparatus using the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a device according to claim 1 of the present invention is a driving device that obtains a driving force by rotation of a motor, and comprises: A control unit that generates a signal and outputs an operation signal according to the rotation command signal to the motor, (b) a torque detection unit that detects an output torque of the motor, and (c)A determination unit configured to determine whether the rotation state of the motor is an acceleration state, a steady rotation state, or a deceleration state based on the operation signal;, (d) Deviation between the torque value corresponding to the rotation command signal and the output torqueThe driving state of the motor defined by the absolute value of the rotation state of the motor based on a first threshold value when the rotation state of the motor is the first rotation state in which the rotation state is the acceleration or the deceleration state In the case of the second rotation state, which is the steady rotation state, based on the second threshold,Monitoring means to monitor, (e) The deviationIn the case of the first rotation state, when the absolute value of the deviation becomes larger than the first threshold value, in the case of the second rotation state, the absolute value of the deviation When it becomes larger than the threshold of 2, eachAbnormality detection signal generating means for generating an abnormality detection signal,The first threshold is set to be greater than the second threshold.It is characterized by being.
[0009]
The device according to claim 2 of the present invention is a driving device that obtains a driving force by rotation of a motor, and (a) generates a rotation command signal in response to a signal input from a higher-level control device, Control means for outputting an operation signal corresponding to a rotation command signal to the motor; (b) angular velocity detection means for detecting an output angular velocity corresponding to a pulse deviation of the motor; (c)A determination unit configured to determine whether the rotation state of the motor is an acceleration state, a steady rotation state, or a deceleration state based on the operation signal;, (d) Deviation between the angular velocity value corresponding to the rotation command signal and the output angular velocityThe driving state of the motor defined by the absolute value of the rotation state of the motor based on a first threshold value when the rotation state of the motor is the first rotation state in which the rotation state is the acceleration or the deceleration state In the case of the second rotation state, which is the steady rotation state, based on the second threshold,Monitoring means to monitor, (e) The deviationIn the case of the first rotation state, when the absolute value of the deviation becomes larger than the first threshold value, in the case of the second rotation state, the absolute value of the deviation When it becomes larger than the threshold of 2, eachAbnormality detection signal generating means for generating an abnormality detection signal,The first threshold is set to be greater than the second threshold.It is characterized by being.
[0010]
The device according to the third aspect of the present invention is the first aspect of the present invention.Or claim 2The driving device of(e) An abnormality processing unit that generates a rotation restriction command of the motor as an abnormality processing in response to the abnormality detection signal;It is characterized by that.
[0011]
The device according to claim 4 of the present invention is characterized in that:3The driving device ofFurther, a vertical drive unit for vertically driving the object by a driving force obtained by the rotation of the motor, and a braking unit for braking the operation of the vertical drive unit, wherein the rotation control command is transmitted by the braking unit A command to stop the operation of the vertical drive meansIt is characterized by that.
[0012]
The device according to claim 5 of the present invention is characterized in that:A driving device according to any one of claims 1 to 4 is used as driving means for moving the substrate.It is characterized by the following.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0016]
[1. First Embodiment]
<1-1. Overview of Device Configuration and Processing>
FIG. 1 is a side view of the substrate processing apparatus 1 according to the first embodiment. Hereinafter, the schematic configuration and operation of the substrate processing apparatus 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0017]
The substrate processing apparatus 1 according to the first embodiment mainly includes a main body 11, a substrate holding table 12, an elevating unit 13, an AC servomotor 14, a motor driver 15, and a control unit 16.
[0018]
The main body 11 is a housing provided with an elevating unit 13 described below.
[0019]
The substrate holding table 12 is a table for holding a plurality of substrates W having a holding guide 121 on the upper surface, and a substrate holding groove 121g on the upper surface of the holding guide 121 for loosely fitting and holding each substrate W. Are provided in a number equal to or larger than the number of substrates W that can be held. An opening 12h is provided in the center of the substrate holder 12, so that the substrate guide 134 can penetrate the substrate holder 12 when the substrate guide 134 is lifted.
[0020]
The elevating unit 13 corresponds to a vertical drive unit, and a ball screw 131 is provided vertically at the tip of a rotating shaft of an AC servo motor 14 described later provided on the inner bottom surface. The ball screw 131 is connected to the shaft 133 through a driving force transmitting member 132. And the substrate guide 134 are integrally connected, and the rotation of the AC servomotor 14 allows the substrate guide 134 to move up and down between the first stop position P1 and the second stop position P2.
[0021]
The AC servomotor 14 drives the elevating unit 13 up and down, and includes an encoder (not shown) and an electromagnetic brake.
[0022]
The motor driver 15 generates a command pulse signal of the AC servomotor 14 based on a control signal of a control unit 16 described later, or monitors the driving status of the AC servomotor 14 as described in detail later. The rotation of the motor 14 is stopped, or a predetermined abnormality process is performed.
[0023]
The control unit 16 controls the driving of the AC servomotor 14 for a process of transferring a substrate W described later.
[0024]
With the above configuration, the substrate processing apparatus 1 of the first embodiment performs the following processing.
[0025]
After a plurality of unprocessed substrates W are held by the substrate holding grooves 121g of the holding guide 121 in a state where the plurality of unprocessed substrates W are aligned in parallel by an external transfer robot (not shown), the substrate initially located at the first stop position P1 The guide 134 is raised by the rotation of the ball screw 131 by the AC servomotor 14 to push up the substrate W. Then, while the substrate guide 134 is located at the second stop position P2, the substrate W held on the upper surface thereof is transported to a position outside the apparatus by another transport robot, and various processes are performed.
[0026]
Further, after the processed substrate W subjected to various processes outside the apparatus is held on the upper surface of the substrate guide 134 located at the second stop position P2, the holding guide as shown in the drawing is performed in a procedure reverse to the above-described pushing up. It is returned to the upper part 121 and carried out of the apparatus by an external transfer robot.
[0027]
<1-2. Control mechanism and control>
FIG. 2 is a functional block diagram of the motor driver 15 in the substrate processing apparatus 1 according to the first embodiment. Hereinafter, the circuit configuration of the motor driver 15 and the control of the AC servomotor 14 by the circuit configuration will be described with reference to FIG.
[0028]
The command circuit 151 outputs a command pulse signal PA (corresponding to a "rotation command signal") corresponding to the angular speed and the operating time at the time of steady rotation given by the upper control unit 16 according to the control signal relating to the angular speed and the operation time. . Then, it is input to a feedback control circuit having two degrees of freedom of a correction coefficient α and a gain K0 using an amplifier 152 and an amplifier 153 having a D / A conversion function, and sends the control signal from the control unit 16 to the AC servomotor 14. The following operation is performed. In FIG. 2, JM indicates the inertia of the AC servomotor 14, and JL indicates the inertia of the load.
[0029]
The motor driver 15 further has an abnormality monitoring function.
[0030]
The acceleration / deceleration determination circuit 154 determines whether acceleration, steady rotation, or deceleration is performed at each point in time based on the amount of change in the number of pulses per unit time, and determines the acceleration / deceleration torque threshold τSA during acceleration or deceleration based on the determination result. At times, the steady torque threshold τSS is sent to the torque abnormality determination circuit 156. Similarly, the acceleration / deceleration pulse deviation threshold value PSA is sent to the angular velocity / pulse abnormality determination circuit 157 during acceleration and deceleration, and the stationary pulse deviation threshold value PSS is sent to the angular velocity / pulse abnormality determination circuit 157 during steady rotation. The signal is sent to the set torque holding circuit 150. The set torque holding circuit 150 sends the set torque τ0 (t), which is held in advance, corresponding to each of the above stages to the torque comparison circuit 155.
[0031]
Then, a signal (corresponding to an “operation signal”) corresponding to the actual torque τ1 output from the amplifier 152 of the motor driver 15 is branched and input to the torque comparison circuit 155, and the differential torque from the set torque value τ0 (t) is obtained. Δτ is determined. Then, the absolute value of the difference torque Δτ is compared by the torque abnormality determination circuit 156 with the acceleration / deceleration torque threshold τSA during acceleration / deceleration and with the steady-state torque threshold τSS during steady rotation. When the absolute value of the differential torque Δτ is larger than the torque threshold at that time, an abnormality detection signal is sent to the command circuit 151, and the command circuit 151 stops transmitting the command pulse signal PA and sends the signal to the abnormality processing circuit 158. A signal indicating the occurrence of an abnormality is sent, and the abnormality processing circuit 158 sends a rotation control signal to the AC servomotor 14 to perform an abnormality processing operation described later. Conversely, when the absolute value of the differential torque Δτ is equal to or smaller than the current torque threshold, the normal operation of the AC servomotor 14 is continued.
[0032]
Further, the difference pulse number ΔP between the number of pulses PNM per unit time of the output pulse signal PM obtained from the encoder attached to the AC servomotor 14 and the number of pulses PNA per unit time of the command pulse signal PA from the command circuit 151 Is obtained by a deviation counter (not shown). This corresponds to a pulse deviation. Then, the angular velocity / pulse abnormality determination circuit 157 determines the absolute value of the differential pulse number ΔP (and the differential angular velocity Δω obtained therefrom) and the acceleration / deceleration pulse deviation threshold value PSA or the steady pulse deviation preset in the acceleration / deceleration determination circuit 154. The abnormality is determined by comparing the threshold value PSS. That is, when the absolute value of the difference pulse number ΔP is larger than the pulse deviation threshold value at that time, the angular velocity / pulse abnormality determination circuit 157 sends an abnormality detection signal to the instruction circuit 151, and the instruction circuit 151 stops transmitting the instruction pulse signal PA. At the same time, a signal indicating occurrence of an abnormality is sent to the abnormal time processing circuit 158, and the abnormal time processing circuit 158 sends a rotation control signal to the AC servomotor 14 to perform an abnormal time processing operation described later. Conversely, when the absolute value of the difference pulse number ΔP is equal to or less than the current pulse deviation threshold, the normal operation of the AC servomotor 14 is continued.
[0033]
Note that the motor driver 15 also obtains the difference angular velocity Δω from the difference pulse number ΔP, and also monitors an abnormality based on the angular velocity. That is, the difference angular velocity Δω between the output angular velocity ωM of the AC servomotor 14 and the command angular velocity ωA is obtained, and the acceleration / deceleration angular velocity threshold value ωSA previously set in the acceleration / deceleration determination circuit 154 during acceleration / deceleration is set similarly during steady rotation. Is compared with the steady angular velocity threshold value ωSS. If the difference angular velocity Δω is larger than the current angular velocity threshold value, an abnormality detection signal is sent to the command circuit 151, and the command circuit 151 stops transmitting the command pulse signal PA and indicates the occurrence of abnormality to the abnormality processing circuit 158. A signal is sent, and the abnormal time processing circuit 158 sends a rotation regulation signal to the AC servomotor 14 to perform an abnormal time processing operation described later. Conversely, when the absolute value of the differential angular velocity Δω is equal to or smaller than the current angular velocity threshold, the normal operation of the AC servomotor 14 is continued.
[0034]
Hereinafter, the abnormality monitoring will be described more specifically.
[0035]
FIG. 3 is an explanatory diagram of monitoring an abnormality by torque in the substrate processing apparatus 1 according to the first embodiment. As shown, the set torque τ0 (t) is held in the set torque holding circuit 150 as a torque change pattern during acceleration / deceleration according to the acceleration / deceleration time and a steady torque value during steady rotation.
[0036]
Then, the acceleration / deceleration torque threshold τSA and the steady torque threshold τSS, which are allowable torque ranges in the positive direction or the negative direction around the set torque τ0 (t) supplied from the set torque holding circuit 150 to the torque abnormality determination circuit 156, are set. Among them, the acceleration / deceleration torque threshold τSA is set as a torque value corresponding to 30% of the rated torque of the AC servomotor 14, and the steady torque threshold τSS is set as a torque value corresponding to 10% of the rated torque. In this way, the torque threshold during acceleration / deceleration is set to be larger than that during steady state. This is to prevent the output torque from easily changing rapidly during acceleration and deceleration, and to prevent erroneous determination of an accident or the like that is not a torque change due to an accident or the like.
[0037]
If the torque is not within the range of the acceleration / deceleration torque threshold τSA or the steady-state torque threshold τSS in the positive and negative directions around the set torque τ0 (t), the above-described abnormal processing is performed.
[0038]
FIG. 4 is an explanatory diagram of abnormality monitoring by angular velocity in the substrate processing apparatus 1 according to the first embodiment. In the abnormality monitoring based on the angular velocity, the acceleration / deceleration angular velocity threshold τSA is the rated angular velocity of the AC servomotor 14 among the acceleration / deceleration angular velocity threshold ωSA and the steady angular velocity threshold ωSS, which are allowable angular velocities in the positive or negative direction around the command angular velocity ωA. Is given as an angular velocity value corresponding to 30%, and the steady angular velocity threshold value ωSS is set as an angular velocity value corresponding to 10% of the rated angular velocity. As described above, the angular velocity tends to rapidly change during acceleration / deceleration, and therefore, the allowable angular velocity width during acceleration / deceleration is set to be larger than that during steady state for the same reason as in the case of abnormality monitoring using the torque.
[0039]
In addition, the abnormality monitoring based on the angular velocity is performed by converting the pulse deviation of the AC servomotor 14 into the angular velocity based on the abnormality monitoring based on the pulse deviation. FIG. 5 is an explanatory diagram of abnormality monitoring by a pulse deviation in the substrate processing apparatus 1 according to the first embodiment. This abnormality monitoring is performed based on the acceleration / deceleration pulse deviation threshold PSA and the steady pulse deviation threshold PSS, which are allowable ranges of the absolute value of the pulse deviation obtained by a deviation counter (not shown). Among these pulse deviation thresholds, the acceleration / deceleration pulse deviation threshold PSA is set as a pulse value corresponding to 30% of the rated pulse number of the AC servomotor 14, and the steady pulse deviation threshold PSS is equivalent to 10% of the rated pulse number. It is set as a pulse value to be performed. As described above, the pulse deviation is likely to change rapidly during acceleration / deceleration, and therefore, the pulse deviation threshold value during acceleration / deceleration is set to be larger than that during steady state for the same reason as the above-described abnormality monitoring based on torque and angular velocity.
[0040]
If any one of the above-described abnormality determinations based on the torque, the angular velocity, and the number of pulses is out of the allowable range, it is determined that an abnormality has occurred, and an abnormal state process described below is performed. For this reason, an abnormality can be detected more reliably than in the case where only one of the abnormality monitoring is performed.
[0041]
Hereinafter, the processing at the time of abnormality when it is determined that an abnormality has occurred will be described.
[0042]
In the apparatus according to the first embodiment, when it is determined that an abnormality has occurred, braking is performed by a dynamic brake and an electromagnetic brake controlled by the AC servomotor 14, and after the rotation of the AC servomotor 14 is stopped, both brakes are released. Then, the substrate guide 134 (see FIG. 1) is retracted by the low-speed reverse rotation of the AC servomotor 14, and is stopped and held by the electromagnetic brake. Then, the power of the AC servomotor 14 is turned off, and the control is terminated.
[0043]
In the apparatus according to the first embodiment, the board guide 134 (see FIG. 1) is retracted by the low-speed reverse rotation of the AC servomotor 14, but the control is performed while the first brake is being held by the electromagnetic brake. The configuration may end.
[0044]
As described above, in the substrate processing apparatus 1 according to the first embodiment, since the abnormality is monitored by the motor driver, real-time monitoring can be performed, thereby enabling quick processing at the time of abnormality, thereby suppressing the occurrence of damage to human bodies and the like. be able to.
[0045]
Further, since the dynamic brake and the electromagnetic brake can forcibly stop the transported article or the like due to step-out, it is difficult for the transported article or the like to fall, and it is possible to avoid secondary damage caused thereby.
[0046]
Further, in the apparatus according to the first embodiment, a smaller apparatus can be provided as compared with the case where a torque limiter or the like is provided between the AC servomotor 14 and the board guide 134 to prevent excessive torque, so that the cost is reduced. Therefore, the space for installing the apparatus is small. Further, unlike the torque limiter, the resetting can be easily performed without the occurrence of the slippage due to the occurrence of the abnormality, thereby displacing the operation origin position, and making it difficult to restart or continue the operation.
[0047]
[2. Second Embodiment]
<2-1. Overview of Device Configuration and Processing>
FIG. 6 is a side view of the substrate processing apparatus 2 according to the second embodiment. In FIG. 6, a three-dimensional coordinate system XYZ in which a horizontal plane is an XY plane and a vertical direction is a Z direction is defined. Hereinafter, the schematic configuration and operation of the substrate processing apparatus 2 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
[0048]
The substrate processing apparatus 2 mainly includes a cassette mounting table 21, a substrate transfer robot 22, a storage unit 23, and a substrate mounting table 24.
[0049]
On the cassette mounting table 21, cassettes CS1 and CS2 capable of storing a maximum of 25 300 mm substrates W by the operator's hand are set on the cassette mounting table 21 in a state where the substrates W stored therein are horizontal.
[0050]
In the substrate transfer robot 22, the base 221 can be translated along the opening 23a in the positive and negative directions of the Y axis. The operation of the horizontal rotation unit 222, the first vertical rotation unit 223, the second vertical rotation unit 224, the hand rotation unit 225, the third vertical rotation unit 226, and the hand 227 causes the cassette mounting table to be described later. The substrate W is taken out from the cassettes CS1 and CS2 placed on the substrate 21 in a horizontal state, converted into a vertical state, and then placed on the substrate mounting table 24.
[0051]
A drive mechanism including a ball screw 231, an AC servomotor 14, a motor driver 15, and a control unit 16 which will be described later is provided on the inner bottom surface of the storage unit 23, and supports the substrate transfer robot 22 in the longitudinal direction of the opening 23a. Translates in the positive and negative directions of the Y axis.
[0052]
Substrate mounting portions 241a and 241b are provided on the upper surface of the substrate mounting table 24, and hold the substrate W in the same number of grooves as the number of substrates cut in the upper portion.
[0053]
With the above configuration, the substrate processing apparatus 2 performs the following substrate processing.
[0054]
The substrate transfer robot 22 is previously positioned at the substrate transfer position PS1, and the hand 227 has its five support plates arranged horizontally.
[0055]
First, the hand 227 is inserted between the substrates W in the cassette CS1, and a maximum of five substrates W are gripped and removed in a horizontal posture.
[0056]
Next, the substrate transfer robot 22 turns around by 180 ° horizontal rotation, and the hand 227 performs 90 ° rotation about the horizontal center line CL to bring the substrate W into a vertical posture.
[0057]
Next, the held substrate W is mounted on the substrate mounting portion 241a.
[0058]
Next, after the hand 227 performs the reverse rotation of 90 °, the substrate transfer robot 22 turns again by the horizontal rotation of 180 °.
[0059]
Then, the above processing is repeated for all the substrates W in the cassette CS1.
[0060]
Next, the substrate transfer robot 22 horizontally moves in the positive direction of the Y-axis and is located at the substrate transfer position PS2, and then transfers and places all the substrates W of the cassette CS2 to the substrate mounting portion 241b in the same manner as described above. .
[0061]
In addition, a substrate process is performed in which all the substrates W placed on the substrate placing portions 241a and 241b are stored in the cassettes CS1 and CS2 in a process completely opposite to the above.
[0062]
<2-2. Control mechanism and control>
FIG. 7 is a functional block diagram of the motor driver 15 in the substrate processing apparatus 2 according to the second embodiment. Hereinafter, the circuit configuration of the motor driver 15 and the control of the AC servomotor 14 by the circuit configuration will be described with reference to FIG.
[0063]
In the motor driver 15 according to the first embodiment, the amplifier 152 and the amplifier 153 control two degrees of freedom using the correction coefficient α and the gain K0, whereas the motor driver 15 according to the second embodiment uses the amplifier 159. In that one degree of freedom is controlled only by the gain K0.
[0064]
The abnormality determination based on each of the other torque, pulse, and angular velocity is exactly the same.
[0065]
Next, an abnormality process when it is determined that an abnormality has occurred based on the result of the abnormality determination will be described.
[0066]
When it is determined that an abnormality has occurred in the apparatus according to the second embodiment as in the apparatus according to the first embodiment, braking is performed by a dynamic brake and an electromagnetic brake under the control of the AC servomotor 14, and the AC servomotor is controlled. After the rotation of the motor 14 is stopped, both brakes are released, the substrate transfer robot 22 (see FIG. 6) is retreated by the low-speed reverse rotation of the AC servomotor 14, and stopped and held again by the electromagnetic brake. Turn off the power and end the control.
[0067]
Note that, instead of retreating the substrate transfer robot 22, the control may be ended in a state of being held by the electromagnetic brake in the first braking, and the substrate transfer robot 22 of the apparatus according to the second embodiment may be configured to end the control. Since the movement is horizontal, the AC servomotor 14 may be set to the free state after releasing both brakes. Further, after releasing both brakes, the substrate transport robot 22 is retracted by the low-speed reverse rotation of the AC servomotor 14, and the electromagnetic brake is again applied. , The AC servomotor 14 may be set to the free state.
[0068]
With the above configuration, the device of the second embodiment can control the AC servomotor 14 in real time similarly to the device of the first embodiment. Thus, the occurrence of damage to the human body and the like can be suppressed.
[0069]
Further, as compared with the case where a torque limiter or the like is provided, a small-sized device can be provided, so that the cost can be suppressed, and therefore the space for installing the device can be reduced. Further, unlike the torque limiter, the resetting can be easily performed without the occurrence of the slippage due to the occurrence of the abnormality, thereby displacing the operation origin position, and making it difficult to restart or continue the operation.
[0070]
Furthermore, in the second embodiment, the brake can be manually pushed back by releasing the brake and setting the servo motor to a free state after braking by the brake, so that it is possible to quickly respond to the occurrence of an abnormality and affect the human body and the like. Less.
[0071]
[3. Third Embodiment]
The substrate processing apparatus 1 of the third embodiment has substantially the same mechanical configuration as the substrate processing apparatus 1 of the first embodiment, and performs the same processing. The motor driver 15 is substantially the same as that of the device of the first embodiment shown in FIG.
[0072]
However, in the apparatus according to the first embodiment, the acceleration / deceleration up to the angular velocity at the time of steady rotation by the control signal from the control unit 16 is approached to the angular velocity of the control signal by sequential control by the feedback circuit. The apparatus according to the third embodiment is different in that the pattern of the command pulse signal PA at the time of acceleration / deceleration is set in the command circuit 151 in advance. The command pulse signal PA is set as a constant acceleration / deceleration pattern as also shown in a command angular velocity ωA in FIG. 9 described later.
[0073]
Further, the acceleration / deceleration determination by the acceleration / deceleration determination circuit 154 of the device according to the third embodiment is performed based on time. That is, since the acceleration time is preset in the command circuit 151, the time from the start of the operation is measured, and the acceleration, the steady rotation, and the deceleration are determined based on the lapse of the time. is there.
[0074]
FIG. 8 is an explanatory diagram of abnormality monitoring by torque in the substrate processing apparatus 1 according to the third embodiment. The set torque τ0 (t) during acceleration / deceleration is held in the set torque holding circuit 150 as a torque change pattern during acceleration / deceleration according to the acceleration / deceleration time and a steady torque value during steady rotation.
[0075]
The acceleration / deceleration torque threshold τSA is set as a torque value corresponding to 30% of the rated torque of the AC servomotor 14, and the steady torque threshold τSS is set as a torque value corresponding to 10% of the rated torque. Is the same as the device of the first embodiment. The reason why the torque threshold value at the time of acceleration / deceleration is set to be larger than that at the time of steady state is for the same reason as the device of the first embodiment.
[0076]
The abnormality monitoring is the same as in the first embodiment.
[0077]
When the command signal as described above is given, as shown in the figure, a load centering on the set torque τ0 (t) is applied at the boundary SP1 between the acceleration and the steady rotation and the boundary SP2 between the steady rotation and the deceleration. It always goes beyond the allowable range defined by the deceleration torque threshold τSA and the steady torque threshold τSS. On the other hand, in the device according to the third embodiment, the result of the abnormality determination is forcibly determined to be no abnormality in these two boundary portions, and normal operation is continued.
[0078]
FIG. 9 is an explanatory diagram of abnormality monitoring by angular velocity in the substrate processing apparatus 1 according to the third embodiment. In the abnormality monitoring based on the angular velocity, the acceleration / deceleration angular velocity threshold value ωSA is given as an angular velocity value corresponding to 30% of the rated angular velocity of the AC servomotor 14, as in the first embodiment. It is set as an angular velocity value corresponding to 10%. As described above, for the same reason as in the first and second embodiments, the angular velocity threshold ωSA during acceleration / deceleration is set to be larger than the steady state angular velocity threshold ωSS.
[0079]
It should be noted that such an abnormality monitoring based on the angular velocity actually converts the pulse deviation ΔP into a differential angular velocity Δω based on the abnormality monitoring based on the pulse deviation of the AC servomotor 14, and performs the abnormality monitoring based on the converted pulse deviation ΔP. The abnormality monitoring based on the pulse deviation is the same as that of the first embodiment. The acceleration / deceleration pulse deviation threshold value PSA is set as a pulse numerical value corresponding to 30% of the rated pulse number of the AC servomotor 14. The threshold value PSS is set as a pulse value corresponding to 10% of the rated pulse number. As described above, the acceleration / deceleration pulse threshold PSA is set to be larger than the steady-state pulse threshold PSS for the same reason as in the first and second embodiments.
[0080]
If any one of the above-described abnormality determinations based on the torque, the number of revolutions, and the number of pulses is out of the allowable range, it is determined that an abnormality has occurred, and the above-described abnormality processing is performed. In the apparatus of the first embodiment, the processing at the time of abnormality is the same as that of the apparatus of the first embodiment.
[0081]
Further, the device according to the third embodiment has the same effect as the device according to the first embodiment.
[0082]
[4. Modifications]
In the substrate processing apparatus according to the first to third embodiments, the torque is detected by capturing a command signal corresponding to the actual torque τ1, and the abnormality is monitored by calculating the torque based on the command signal. The invention is not limited to this, and a mechanism for directly detecting torque may be provided. Further, in the substrate processing apparatus according to the first to third embodiments, the abnormality is monitored by the torque, the pulse deviation, and the angular velocity. However, the present invention is not limited to this. It may be configured to monitor only one abnormality, and may be configured to monitor only two abnormalities such as only torque and pulse deviation.
[0083]
Further, the substrate processing apparatus 1 of the first and third embodiments is configured to perform control with two degrees of freedom, and the substrate processing apparatus 2 of the second embodiment is configured to perform control with one degree of freedom. The present invention is not limited to this. The substrate processing apparatus 1 of the first and third embodiments is configured to perform control with one degree of freedom, and the substrate processing apparatus 2 of the second embodiment is configured to perform control with two degrees of freedom. Alternatively, a configuration for performing control other than these may be adopted.
[0084]
In the substrate processing apparatuses according to the first to third embodiments, the threshold values of the torque, the angular velocity, and the pulse deviation are set to 30% and 10% of the respective rated values of the AC servomotor 14 during acceleration / deceleration and during steady rotation. However, the present invention is not limited to this, and other ratios may be used. Further, the ratio may be given as a ratio to a command value instead of a rated value.
[0085]
Further, in the substrate processing apparatus 1 according to the first and third embodiments, an apparatus for supporting and moving up and down the substrate W, and in the substrate processing apparatus 2 according to the second embodiment, the substrate W is horizontally moved by the substrate transfer robot 22. Although the present invention is not limited to this, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to an apparatus for horizontally transporting a substrate serving as both of them while moving up and down.
[0087]
【The invention's effect】
As explained above,Claim3~ Claim4According to the invention of the above, since the rotation control command of the motor is generated as an abnormality processing in response to the abnormality detection signal in the abnormality processing means, the rotation of the motor can be quickly regulated, and as a result, the occurrence of the above-described problem can be suppressed quickly. Can be.
[0088]
Claims4According to the invention, since the rotation restricting command is a command for stopping the operation of the vertical driving means by the braking means, it is possible to avoid secondary damage caused by dropping of a conveyed article or the like by driving.
[0089]
Claims5According to the invention, since the above-described driving device is used as a driving unit for moving the substrate, the above-described problem can be avoided as the substrate processing device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram of a motor driver and the like in the substrate processing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of abnormality monitoring by torque in the substrate processing apparatus of the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of abnormality monitoring based on angular velocity in the substrate processing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram of abnormality monitoring by a pulse deviation in the substrate processing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 6 is a plan view of a substrate processing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 7 is a functional block diagram of a motor driver and the like in the substrate processing apparatus according to the second embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram of abnormality monitoring by torque in the substrate processing apparatus according to the third embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram of abnormality monitoring by angular velocity in the substrate processing apparatus according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 2 substrate processing equipment
13 lifting section
14 AC servo motor
15 Motor driver
16 control unit
W substrate
Δτ Differential torque
Δω Differential angular velocity
τ0 Set torque
τ1 Actual torque
ωA Command angular velocity
ωM output angular velocity

Claims

A driving device that obtains a driving force by rotation of a motor,
(A) control means for generating a rotation command signal in response to a signal input from a higher-level control device, and outputting an operation signal corresponding to the rotation command signal to the motor,
(b) torque detection means for detecting the output torque of the motor,
(c) determining a rotation state of the motor based on the operation signal, an acceleration state, a steady rotation state, or a deceleration state ,
( d ) the driving state of the motor defined by the absolute value of the deviation between the torque value corresponding to the rotation command signal and the output torque ,
When the rotation state of the motor is the first rotation state in which the acceleration or the deceleration state is set, based on a first threshold value,
In the case where the rotation state of the motor is the second rotation state that is the steady rotation state, based on a second threshold,
Monitoring means for monitoring each ;
( e ) For the absolute value of the deviation ,
In the case of the first rotation state, when the absolute value of the deviation becomes larger than the first threshold,
In the case of the second rotation state, when the absolute value of the deviation becomes larger than the second threshold,
Respectively abnormality detection signal generation means for generating an abnormality detection signal,
With
The driving device according to claim 1, wherein the first threshold is set to be larger than the second threshold .

A driving device that obtains a driving force by rotation of a motor,
(A) control means for generating a rotation command signal in response to a signal input from a higher-level control device, and outputting an operation signal corresponding to the rotation command signal to the motor,
(b) angular velocity detecting means for detecting an output angular velocity corresponding to the pulse deviation of the motor,
(c) determining a rotation state of the motor based on the operation signal, an acceleration state, a steady rotation state, or a deceleration state ,
( d ) the driving state of the motor defined by the absolute value of the deviation between the angular velocity value corresponding to the rotation command signal and the output angular velocity ,
When the rotation state of the motor is the first rotation state in which the acceleration or the deceleration state is set, based on a first threshold value,
In the case where the rotation state of the motor is the second rotation state that is the steady rotation state, based on a second threshold,
Monitoring means for monitoring each ;
( e ) For the absolute value of the deviation ,
In the case of the first rotation state, when the absolute value of the deviation becomes larger than the first threshold,
In the case of the second rotation state, when the absolute value of the deviation becomes larger than the second threshold,
Respectively abnormality detection signal generation means for generating an abnormality detection signal,
With
The driving device according to claim 1, wherein the first threshold is set to be larger than the second threshold .

The driving device according to claim 1 or 2 , wherein
(e) an abnormality processing means for generating a rotation control command of the motor as an abnormality processing in response to the abnormality detection signal,
Further comprising driving apparatus according to claim Rukoto a.

The driving device according to claim 3 , further comprising:
Vertical drive means for vertically driving the object by the driving force obtained by the rotation of the motor,
Braking means for braking the operation of the vertical drive means,
With
Drive device the rotation restricting instruction and said instruction der Rukoto stopping the operation of the vertical drive unit by the brake means.

5. A substrate processing apparatus , wherein the driving device according to claim 1 is used as driving means for moving a substrate .