JP4547524B2 - ワーク処理方法、ワーク処理装置およびロボット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク処理方法、ワーク処理装置およびロボットに関する。さらに詳しくは、半導体ウェハなどの円盤状ワークの寸法誤差に起因するワークのセンタリング位置のずれを補正したり、ワークの規格適合性を判定したりするワーク処理方法およびワーク処理装置、ならびにこれら方法および装置を用いたロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体ウェハのような円盤状ワークをロボットのハンドで把持して加工する際には、ワークをアライナにより心出しした後にロボットに把持させることが一般的になされている。
【０００３】
ところが、この方法ではワークを予め心出ししてからロボットに把持させているため、作業効率がよくないという問題がある。
【０００４】
また、前記従来のロボットでは、ハンドがワークを正しく把持することなく動作するのを防止するために、ワークの把持状態を検出する把持状態検出センサなどの検出機構を備えているのが通常である。ところが、このようなワークの把持状態を検出するだけの機能しか有していない機構を特別に設けることは不経済であり、コスト上昇の要因になるという問題がある。
【０００５】
さらにまた、大量に生産されるワークを取り扱う場合、各ワークが所定の規格に適合しているか否か、すなわち所定の寸法精度を有しているか否かを検査して、適合しないワークについては生産ラインから排除する必要がある。ところが、そのような検査を実行するための検査機構または検査工程を特別に設けることは不経済であり、コスト上昇の要因になるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、ロボットのハンドなどのような把持手段により把持されている円盤状ワークをセンタリングする際に、所望の精度で効率よくセンタリング位置を補正することができるワーク処理方法およびワーク処理装置を提供することを主たる目的とし、それを用いたロボットを提供することも目的としている。また、把持手段によるワークの把持状態の検出およびワークの規格適合性の検査を実行することができるワーク処理方法およびワーク処理装置を提供することも目的としている。さらに、それらの装置を用いたロボットを提供することをも目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のワーク処理方法の第１形態は、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出し、前記近似センタ偏位量を解消するように前記把持手段を移動させて前記ワークのセンタリング位置を補正することを特徴とする。
【０００８】
本発明のワーク処理方法の第１形態は、具体的には、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、位置センサによりワークを把持した際の前記移動ガイドの位置を検出する手順と、前記検出値に基づいて前記移動ガイドのガイド位置偏位量を算出する手順と、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出する手順と、前記近似センタ偏位量を解消するように前記把持手段を移動させて前記ワークのセンタリング位置を補正する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００１２】
本発明のワーク処理方法の第３形態は、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて前記ワークの直径を算出し、前記算出された直径に基づいて規格適合性を判定することを特徴とする。
【００１３】
本発明のワーク処理方法の第３形態は、具体的には、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、位置センサによりワークを把持した際の前記移動ガイドの位置を検出する手順と、前記検出値に基づいて前記移動ガイドのガイド位置偏位量を算出する手順と、前記ガイド位置偏位量を用いて前記ワークの直径を算出する手順と、前記算出された直径に基づいて規格適合性を判定する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００１４】
本発明のワーク処理方法の第３形態においては、算出された直径の基準直径に対する誤差が閾値を超えている場合、不適合とされる。その場合、不適合とされたワークを廃棄処理するのが好ましい。
【００１５】
本発明のワーク処理方法においては、例えば前記固定ガイドが２個とされ、該２個の固定ガイドが移動ガイド駆動機構の移動軸に関して対称に配設されてなるものとされる。
【００１６】
一方、本発明のワーク処理装置の第１形態は、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出し、前記近似センタ偏位量を解消するように前記把持手段を移動させて前記ワークのセンタリング位置を補正するように構成されてなることを特徴とする。
【００１７】
本発明のワーク処理装置の第１形態は、具体的には、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記移動ガイドの位置を検出する位置センサと、把持手段移動手段と、制御システムとを備え、前記制御システムが、前記位置センサの検出値に基づいて前記移動ガイドの位置偏位量を算出するガイド位置偏位量算出手段と、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出する近似センタ偏位量算出手段と、前記近似センタ偏位量を解消するための前記把持手段の移動量を算出する移動量算出手段とを有し、前記移動量算出手段により算出された移動量に応じて、前記把持手段移動手段により前記把持手段を移動させるように制御するようにされてなることを特徴とする。
【００２２】
本発明のワーク処理装置の第３形態は、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて前記ワークの直径を算出し、前記算出された直径に基づいて規格適合性を判定するように構成されてなることを特徴とする。
【００２３】
本発明のワーク処理装置の第３形態は、具体的には、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記移動ガイドの位置を検出する位置センサと制御システムとを備え、前記制御システムが、前記位置センサの検出値に基づいて前記移動ガイドの位置偏位量を算出するガイド位置偏位量算出手段と、前記ガイド位置偏位量を用いてワークの直径を算出するワーク直径算出手段と、前記算出された直径に基づいて規格適合性を検査する規格適合性検査手段とを有してなることを特徴とする。
【００２４】
本発明のワーク処理装置の第３形態の好ましい態様は、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記移動ガイドの位置を検出する位置センサと把持手段移動手段と制御システムとを備え、前記制御システムが、前記位置センサの検出値に基づいて前記移動ガイドの位置偏位量を算出するガイド位置偏位量算出手段と、前記ガイド位置偏位量を用いてワークの直径を算出するワーク直径算出手段と、前記算出された直径に基づいて規格適合性を検査する規格適合性検査手段とを有し、前記規格適合性検査手段により不適合とされた場合、ワークを廃棄処理するよう構成されてなることを特徴とする。
【００２５】
本発明のワーク処理装置においては、前記固定ガイドが２個とされ、該２個の固定ガイドが移動ガイド駆動機構の移動軸に関して対称に配設されてなるのが好ましい。
【００２６】
しかして、本発明のワーク処理装置は、ロボットに備えられる。
【００２７】
【作用】
本発明の第１形態は、前記の如く構成されているので、把持手段がセンタリング対象ワークを把持した際に、当該ワークの近似センタ偏位量が算出され、この近似センタ偏位量を解消するように把持手段を移動させることによりワークのセンタリング位置の補正が行われる。つまり、ワークを所望精度でセンタ位置に置くことができる。そのため、ワークを把持手段内において移動させて心出しする心出し工程を省略することが可能となり、作業効率を向上させることができる。
また、対象ワークのセンタ偏位量の算出は近似式により行っているので、センタ偏位量の算出に要する演算時間も短縮されて処理速度が向上する。
【００２８】
本発明の第２形態は、前記の如く構成されているので、特段のセンサを設けることなく把持手段によるワークの把持状態を検出することができる。そのため、工程の短縮およびコストダウンが図られる。また、本発明の第２形態の好ましい態様においては、把持手段によるワークの把持に異常がある場合に警報が発せられるので、把持手段によるワークの把持異常に迅速に対処できる。
【００２９】
本発明の第３形態は、前記の如く構成されているので、特段のセンサを設けることなく把持手段によりワークを把持した際に、ワークの規格適合性の検査がなし得る。そのため、工程の短縮およびコストダウンが図られる。
【００３０】
【発明の実施形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００３１】
図１に、本発明の一実施形態に係るワーク処理方法が適用されるロボットの概略構成を示し、このロボットＲは、基台１０と、基台１０上端部分に基点が支持されるアーム２０と、アーム２０駆動端に装着されるハンド３０と、アーム２０およびハンド３０を制御するコントローラ４０（制御システム）とを備えてなるものとされる。
【００３２】
基台１０はアーム２０をロボットＲの設置基準面Ｆから所定距離の水平面内で旋回可能に支持する旋回軸１１を有してなるものとされる。また、この旋回軸１１は直動機構（不図示である）により鉛直上下方向に駆動されるものとされる。
【００３３】
アーム２０は、図示省略するサーボモータ機構により駆動される３自由度の旋回機構からなるものとされる。すなわち、アーム２０は、基台１０上端部分に水平面内で旋回自在に支持される第１旋回機構２１と、第１旋回機構２１先端部に水平面内で旋回自在に支持される第２旋回機構２２とからなり、第２旋回機構２２先端部に把持手段たるハンド３０が旋回自在に支持されてなる。なお、この実施形態においては、把持手段移動手段はアーム２０とされる。
【００３４】
ハンド３０は、円盤形状のワークＷを２つの固定ガイド３１と１つの移動ガイド３２とにより３点で挟持して把持するものとされる。
【００３５】
図２に、本実施形態のハンド３０のさらに詳細な構成を示す。
【００３６】
同図に示すように、ハンド３０は、アーム２０の第２旋回機構２２先端部に装着される、移動ガイド３２および位置センサ３３が設けられた掌状部３４と、この掌状部３４に装着され固定ガイド３１がそれぞれ先端部に設けられた２本の指状部３５とから構成されている。
【００３７】
移動ガイド３２は、コントローラ４０により制御される移動ガイド駆動機構３２ａにより２つの固定ガイド３１を結ぶ線分の垂直２等分線に一致する軸Ｉの方向に駆動される。換言すれば、各固定ガイド３１は駆動機構３２ａの移動軸Ｉに関して対称に配設されてなるものとされる。
【００３８】
位置センサ３３は、移動ガイド３２の移動ガイド駆動機構３２ａによる被駆動位置を検出してその検出値をコントローラ４０に出力する。
【００３９】
コントローラ４０は、ハンド３０により把持されたワークＷを所望の精度でセンタ位置に置くためのセンタリング位置補正処理を実行する。また、コントローラ４０は、このセンタリング位置補正処理に付随して、ハンド３０によるワークＷの把持状態を検出するワーク把持状態検出処理およびワークＷの規格適合性を検査する規格適合性検査処理を実行する。
【００４０】
しかして、かかる構成のロボットＲにおいては、以下のようにしてセンタリング位置補正処理が実行される。
【００４１】
図３に示すように、基準となるワーク（以下、基準ワークという）Ｗｒの直径（以下、基準直径という）をＤｒで表し、実際の各ワークＷの直径をＤで表すものとする。
【００４２】
まず、ハンド３０によりワークＷ（直径Ｄ）を把持したときに位置センサ３３の出力信号により示される移動ガイド３２の位置をＬ1とし、基準ワークＷｒ（直径Ｄｒ）を把持したときに位置センサ３３の出力信号により示される移動ガイド３２の位置をＬ2とする。このとき、位置Ｌ1と位置Ｌ2との距離を符号Ｘ1で表すものとする（以下、この距離Ｘ1をガイド位置偏位量と称する）。ここで、便宜上、ワークＷの移動ガイド３２接触部位反対側方向への偏位量を正の値（図３の＋記号参照）で表し、その反対側方向への偏位量を負の値（図３の−記号参照）で表すものとする。
【００４３】
また、ワークＷ（直径Ｄ）をハンド３０により把持したときの当該ワークＷの反移動ガイド３２側外周位置をＬ3とし、基準ワークＷｒ（直径Ｄｒ）を把持したときの反移動ガイド３２側外周位置をＬ4とする。このとき、位置Ｌ3はワークＷの直径Ｄと基準直径Ｄｒとの差に応じて移動軸Ｉの方向において位置Ｌ4から変位する。この変位量（以下、ワーク変位量という）を符号Ｃで表すものとする。ワーク変位量Ｃは、後出の表１に示すように、２つの固定ガイド３１の間隔に基づいて直径Ｄの各値と対応付けて理論的に演算することが可能である。したがって、ワーク変位量Ｃは直径Ｄに応じて変化するガイド位置偏位量Ｘ1に基づき算出することが可能である。なお、便宜上、ワークＷの移動ガイド３２との接触部位との反対側方向への変位量を正の値（図３の＋記号参照）で表し、その反対側方向への変位量を負の値（図３の−記号参照）で表すものとする。
【００４４】
しかして、ワークＷ（直径Ｄ）におけるセンタ位置Ｌ5の基準ワークＷｒ（直径Ｄｒ）におけるセンタ位置Ｌ6とのずれ（以下、センタ偏位量という）Ｘ2は、下記式（１）により算出される。
【００４５】
Ｘ2＝（Ｘ1＋Ｃ）／２ （１）
【００４６】
ここで、既知の直径ＤｍのワークＷをハンド３０に把持させたときのガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｍ）に基づきワーク変位量Ｃ（Ｄｍ）を算出するとともに、このＸ1（Ｄｍ）値およびＣ（Ｄｍ）値を用いて式（１）によりセンタ偏位量Ｘ2（Ｄｍ）を算出する。このようにして得られるガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｍ）およびセンタ偏位量Ｘ2（Ｄｍ）を用いて直線補間により得られる下記式（２）の近似式により、直径Ｄｘが未知のワークＷ（以下、対象ワークＷｘという）におけるセンタ位置のずれ（以下、近似センタ偏位量という）Ｘ3（Ｄｘ）が当該対象ワークＷｘにおけるガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）に基づいて算出される。
【００４７】
Ｘ3（Ｄｘ）＝Ｘ1（Ｄｘ）×｛Ｘ2（Ｄｍ）／Ｘ1（Ｄｍ）｝ （２）
【００４８】
以下、前記式（２）により算出される近似センタ偏位量Ｘ3を解消するようにアーム２０を動作させる際の手順を説明する。
【００４９】
（ａ）基準直径Ｄｒが精確に出されたワーク（例えば、基準ウェハ治具）をハンド３０により把持させて、そのときに位置センサ３３により検出される移動ガイド３２の位置をコントローラ４０内の記憶装置に記憶させる。
【００５０】
（ｂ）基準ウェハ治具をハンド３０により把持させたまま、アライナ上で基準ウェハ治具のセンタが正しい位置にくるように、ロボットＲを教示する。
【００５１】
（ｃ）直径Ｄｘが未知の対象ワークＷｘ（例えば、半導体ウェハ）をハンド３０に把持させ、このときの移動ガイド３２の位置を位置センサ３３により検出し、この検出位置をコントローラ４０に通知する。
【００５２】
（ｄ）前記手順（ｃ）における移動ガイド３２の検出位置と前記手順（ａ）でコントローラ４０内記憶装置に記憶された移動ガイド３２の検出位置とに基づいて、当該対象ワークＷｘのガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）が算出される。
【００５３】
（ｅ）式（２）にＸ1（Ｄｘ）値を代入して、当該対象ワークＷｘの近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄｘ）を算出する。
【００５４】
（ｆ）対象ワークＷｘを把持したハンド３０を前記手順（ｂ）において教示された位置までアーム２０により移動させる際に、近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄｘ）が解消されるように軸Ｉ方向の位置を補正して、アライナ上またはロードロック室に対象ワークＷｘを置く。
【００５５】
次に、センタリング位置補正処理に付随して実行されるワーク把持状態検出処理を説明する。
【００５６】
ワーク把持状態検出処理は、ハンド３０がワークＷを把持していないか、または正しく把持していないような把持状態の異常がある場合には、ガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄ）が通常あり得ないような値となることを利用して、ワークＷの把持状態を検出する処理である。
【００５７】
すなわち、前記手順（ｄ）において算出されるガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）が所定値（閾値）を超えていれば、ハンド３０がいずれのワークＷをも把持していないか、またはワークＷｘを正しく把持していない把持状態の異常があるものと判断する。このようにして、把持状態の異常が検出されたときには、コントローラ４０はその旨をオペレータなどに通知するための警報を発するなど適宜の処置を実施するものとされる。
【００５８】
次に、規格適合性検査処理を説明する。
【００５９】
規格適合性検査処理は、ワークＷの規格適合性、すなわちワークＷが所定の寸法精度を有しているか否かをガイド位置偏位量Ｘ1に基づいて判断する処理である。
【００６０】
すなわち、前記手順（ｄ）において算出されるガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）に基づき対象ワークＷｘの直径Ｄｘを演算し、この演算された直径Ｄｘを基準直径Ｄｒと比較する。この差の絶対値が所定値（閾値）を超えているときに、当該ワークＷｘが規格に適合していないものと判断する。なお、このワークＷの直径Ｄｘの算出は、直径Ｄｘがガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）と対応関係にあるので容易になし得る。
【００６１】
このようにして、対象ワークＷｘが規格に適合しないものと判断されたときには、当該ワークＷｘを所定の廃棄場所に廃棄するようにアーム２０およびハンド３０を制御するなど適宜の処置が施される。
【００６２】
図４に、前記処理を実行するよう構成されたワーク処理装置をブロック図で示す。
【００６３】
ワーク処理装置Ａは、図４に示すように、移動ガイドの位置を検出する位置センサ３３と、アーム２０と、前記位置センサ３３の検出値に基づいて前記アーム２０の操作量を算出するコントローラ（制御システム）４０と、警報装置５０とを備えるものとされる。
【００６４】
前記コントローラ４０は、具体的には、ワークＷをハンド３０により把持したときの前記位置センサ３３の出力信号に基づいてガイド位置偏位量Ｘ1を算出するガイド位置偏位量算出手段４１と、ガイド位置偏位量Ｘ1に基づいてワーク変位量Ｃを算出するワーク変位量算出手段４２と、ガイド位置偏位量Ｘ1およびワーク変位量Ｃに基づいてワークＷのセンタ位置の偏位量を算出するセンタ偏位量算出手段４３と、前記ガイド位置偏位量算出手段４２により算出される対象ワークＷｘのガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）に基づいて、予め設定される近似式により対象ワークＷｘの近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄｘ）を算出する近似センタ偏位量算出手段４４と、前記近似センタ偏位量算出手段４４により算出された近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄｘ）に基づいてアーム２０の操作量を算出する操作量算出手段４５と、前記対象ワークＷｘのガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）に基づいて把持手段によるワークＷｘの把持状態を検出する把持状態検出手段４６と、前記対象ワークＷｘのガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）に基づいて直径算出手段４７ａにより算出されたワークＷの直径ＤｘによりワークＷｘが所定の規格に適合しているか否かを判定する規格適合性検査手段４７とを備えてなり、近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄｘ）を解消するようにアーム２０の動作を制御する一方、把持状態検出手段４６または規格適合性検査手段４７により対象ワークＷｘの把持状態の異常または規格上不適合があるものと判断されたときには、それに対応した適宜の処置を施すよう制御するものとされる。この処置には、前述したように、警報装置５０による警報の発生や廃棄処理などがある。
【００６５】
なお、このコントローラ４０を構成する各手段およびコントローラ４０の動作は、具体的にはコントローラ４０に前記機能を実行するためのプログラムを格納することにより実現される。
【００６６】
このように、本実施形態に係るワーク処理方法およびワーク処理装置Ａによれば、ワークＷをロボットＲのハンド３０により把持した際の移動ガイド３２の位置情報に基づいて、ワークＷの寸法誤差に起因するセンタ位置のずれ量の近似値が近似センタ偏位量Ｘ3として算出され、その近似センタ偏位量Ｘ3を解消するようにアーム２０を操作して対象ワークＷｘがセンタ位置に置かれるので、対象ワークＷｘをハンド内においてその位置を調整して心出しする心出し工程を省略することが可能となる。また、対象ワークＷｘのセンタのずれ、つまりセンタの偏位量は近似式により算出、つまり直線補間により算出するようにしているので、センタ偏位量の算出が所望精度を確保しながら簡素化されて作業能率および演算処理速度の向上が図られる。
【００６７】
また、ガイド位置偏位量Ｘ1に基づいて対象ワークＷｘの把持状態および規格適合性が判断されるので、ワークＷの把持状態および規格適合性を判断・検査するための特別の機構または工程を設ける必要がなく、工程の短縮化および低コスト化を図ることができる。
【００６８】
【実施例】
次に、本発明をより具体的な実施例により説明する。
【００６９】
表１に、基準直径Ｄｒを３００．３ｍｍとし、直径Ｄを３００ｍｍから３０１ｍｍの間で０．１ｍｍずつ変化させた場合の、ガイド位置偏位量Ｘ1、ワーク変位量Ｃ、センタ偏位量Ｘ2、近似センタ偏位量Ｘ3、および近似センタ偏位量Ｘ3とセンタ偏位量Ｘ2との間の近似誤差（Ｘ2−Ｘ3）をそれぞれ算出した結果を示す。
【００７０】
【表１】
【００７１】
この実施例では、直径Ｄが３００ｍｍのワークＷにおけるガイド位置偏位量Ｘ1（＝０．３５４）およびセンタ偏位量Ｘ2（＝０．２０４１）を用いて、直径Ｄが基準直径Ｄｒ以下である各ワークＷにおける近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄ）を算出するための近似式を設定するようにしている。
【００７２】
すなわち、Ｄ≦Ｄｒのとき、各ワークＷにおける近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄ）は下記式（２．１）により算出することが可能である。
【００７３】
Ｘ3（Ｄ）＝Ｘ1（Ｄ）×｛Ｘ2（３００）／Ｘ1（３００）｝＝Ｘ1（Ｄ）×｛０．２０４／０．３５４｝ （２．１）
また、直径Ｄが基準直径Ｄｒを超えるワークＷにおける近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄ）は、直径Ｄが３０１ｍｍのワークＷにおけるガイド位置偏位量Ｘ1（＝−０．８４４）およびセンタ偏位量Ｘ2（＝−０．４９４）を用いて設定される近似式により算出するようにしている。
【００７４】
すなわち、Ｄ＞Ｄｒのとき、各ワークＷにおける近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄ）は下記式（２．２）により算出される。
【００７５】
Ｘ3（Ｄ）＝Ｘ1（Ｄ）×｛Ｘ2（３０１）／Ｘ1（３０１）｝＝Ｘ1（Ｄ）×｛０．４９４／０．８４４｝ （２．２）
表１に示すように、各直径ＤのワークＷにおけるセンタ偏位量Ｘ2と近似センタ偏位量Ｘ3との間の誤差（近似誤差）は、最大で０．０００２ｍｍ程度であり、半導体ウェハのセンタ精度として通常要求される０．１ｍｍ以内という精度と比較して、近似センタ偏位量Ｘ3を用いてはるかに高精度に心出しできることがわかる。
【００７６】
表２に、本ワーク心出し方法により、実際に半導体ウェハなどのワークＷを心出しする際に精度を悪化させることが予想される諸要因につき、これら諸要因が本ワーク心出し方法による心出し処理に対してどの程度の影響を及ぼすかシミュレーションした結果を示す。
【００７７】
【表２】
【００７８】
以下、このような精度悪化要因につき説明する。
【００７９】
図５は、図３の部分Ｐの拡大図である。同図に示すように、各固定ガイド３１は、内側および外側の各ワーク係合部分３１ａ，３１ｂが両方とも基準直径ＤｒのワークＷ外周（このワークＷ外周を符号Ｗｒで示す）と接するように水平方向の角度が調節されて、指状部３５先端部分に固定される。
【００８０】
ワークＷの直径Ｄが基準直径Ｄｒ以下である場合（このようなワークＷの外周を符号Ｗｓで示す）は、ワークＷを把持したときに各固定ガイド３１の内側係合部分３１ａのみがワーク外周Ｗｓと接し、外側係合部分３１ｂとワーク外周Ｗｓとの間には隙間Ａｓがあくことになる。
【００８１】
一方、ワークＷの直径Ｄが直径Ｄｒ以上である場合（このようなワークＷの外周を符号Ｗｂで示す）は、ワークＷを把持したときに各固定ガイド３１の外側係合部分３１ｂのみがワーク外周Ｗｂと接し、各固定ガイド３１の内側係合部分３１ｂとワーク外周Ｗｂとの間には隙間Ａｂがあくことになる。
【００８２】
したがって、ワーク外周ＷｓまたはＷｂと本来接すべき各係合部分３１ａ，３１ｂが摩耗した際には、最大で隙間ＡｓまたはＡｂに相当する距離だけワークＷのセンタ位置がずれることになる。ところが、表２に示すとおり、隙間ＡｓまたはＡｂは最大で０．０２ｍｍ程度であるので、この要因の影響による精度悪化は前記要求精度内で充分に吸収可能であることがわかる。
【００８３】
また、半導体ウェハなどの円盤状ワークＷには、通常、回転位置検知用にＶの字状のノッチＮが設けられる。このノッチＮが各係合部分３１ａ，３１ｂと係合する位置にきた場合はセンタ位置にずれを生じさせ得る。ところが、表２に示すとおり、この要因の影響によるセンタ位置のずれ（以下、ノッチエラーという）は最大で０．０１ｍｍ程度であるので、この要因の影響による精度悪化も前記要求精度内で充分に吸収可能であることがわかる。
【００８４】
以上、本発明を実施形態および実施例に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態および実施例のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、本実施形態および実施例においては、ワークＷは半導体ウェハとされているが、ワークＷは半導体ウェハに限定されるものではなく、種々改変が可能であり例えばガラス基板とすることもできる。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ワークを把持手段により把持した際の移動ガイドの位置情報に基づいて、ワークの寸法誤差に起因するセンタ位置のずれ量の近似値が近似センタ偏位量として算出され、その近似センタ偏位量を解消するように把持手段を移動させて対象ワークをセンタリングする際の補正が行われるので、対象ワークを把持手段内においてその位置を調整して心出しする心出し工程を省略することが可能となるという優れた効果が得られる。
【００８６】
また、対象ワークのセンタずれ、つまりセンタの偏位量は近似式により算出するようにしているので、所望精度を確保しながら演算処理が簡素化されて作業能率の向上が図られるという優れた効果も得られる。
【００８７】
さらに、本発明の好ましい形態においては、移動ガイドの位置情報に基づいてワークの把持状態や規格適合性が判断されるので、工程の短縮および低コスト化を図ることができるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るワーク処理方法が適用されるロボットの概略構成を示す模式図であり、同（ａ）は平面図を示し、同（ｂ）は正面図を示す。
【図２】ロボットのハンドの詳細な構成を示す模式図であって、同（ａ）は平面図を示し、同（ｂ）は正面図を示す。
【図３】本ワーク処理方法におけるセンタ位置ずれ検出の原理を説明するための模式図である。
【図４】本発明のワーク処理装置のブロック図である。
【図５】半導体ウェハなどのワークのセンタ位置にずれを生じさせる各要因を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０ 基台
２０ アーム
３０ ハンド
３１ 固定ガイド
３２ 移動ガイド
３３ 位置センサ
４０ コントローラ（制御システム）
４１ ガイド位置偏位量算出手段
４２ ワーク変位量算出手段
４３ センタ偏位量算出手段
４４ 近似センタ偏位量算出手段
４５ 操作量算出手段
４６ 把持状態検出手段
４７ 規格適合性検査手段
５０ 警報装置
Ａ ワーク処理装置
Ｎ ノッチ
Ｒ ロボット
Ｗ ワーク
Ｗｘ 対象ワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク処理方法、ワーク処理装置およびロボットに関する。さらに詳しくは、半導体ウェハなどの円盤状ワークの寸法誤差に起因するワークのセンタリング位置のずれを補正したり、ワークの規格適合性を判定したりするワーク処理方法およびワーク処理装置、ならびにこれら方法および装置を用いたロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体ウェハのような円盤状ワークをロボットのハンドで把持して加工する際には、ワークをアライナにより心出しした後にロボットに把持させることが一般的になされている。
【０００３】
ところが、この方法ではワークを予め心出ししてからロボットに把持させているため、作業効率がよくないという問題がある。
【０００４】
また、前記従来のロボットでは、ハンドがワークを正しく把持することなく動作するのを防止するために、ワークの把持状態を検出する把持状態検出センサなどの検出機構を備えているのが通常である。ところが、このようなワークの把持状態を検出するだけの機能しか有していない機構を特別に設けることは不経済であり、コスト上昇の要因になるという問題がある。
【０００５】
さらにまた、大量に生産されるワークを取り扱う場合、各ワークが所定の規格に適合しているか否か、すなわち所定の寸法精度を有しているか否かを検査して、適合しないワークについては生産ラインから排除する必要がある。ところが、そのような検査を実行するための検査機構または検査工程を特別に設けることは不経済であり、コスト上昇の要因になるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、ロボットのハンドなどのような把持手段により把持されている円盤状ワークをセンタリングする際に、所望の精度で効率よくセンタリング位置を補正することができるワーク処理方法およびワーク処理装置を提供することを主たる目的とし、それを用いたロボットを提供することも目的としている。また、把持手段によるワークの把持状態の検出およびワークの規格適合性の検査を実行することができるワーク処理方法およびワーク処理装置を提供することも目的としている。さらに、それらの装置を用いたロボットを提供することをも目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のワーク処理方法の第１形態は、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出し、前記近似センタ偏位量を解消するように前記把持手段を移動させて前記ワークのセンタリング位置を補正することを特徴とする。
【０００８】
本発明のワーク処理方法の第１形態は、具体的には、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、位置センサによりワークを把持した際の前記移動ガイドの位置を検出する手順と、前記検出値に基づいて前記移動ガイドのガイド位置偏位量を算出する手順と、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出する手順と、前記近似センタ偏位量を解消するように前記把持手段を移動させて前記ワークのセンタリング位置を補正する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００１２】
本発明のワーク処理方法の第３形態は、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて前記ワークの直径を算出し、前記算出された直径に基づいて規格適合性を判定することを特徴とする。
【００１３】
本発明のワーク処理方法の第３形態は、具体的には、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、位置センサによりワークを把持した際の前記移動ガイドの位置を検出する手順と、前記検出値に基づいて前記移動ガイドのガイド位置偏位量を算出する手順と、前記ガイド位置偏位量を用いて前記ワークの直径を算出する手順と、前記算出された直径に基づいて規格適合性を判定する手順とを含んでなることを特徴とする。
【００１４】
本発明のワーク処理方法の第３形態においては、算出された直径の基準直径に対する誤差が閾値を超えている場合、不適合とされる。その場合、不適合とされたワークを廃棄処理するのが好ましい。
【００１５】
本発明のワーク処理方法においては、例えば前記固定ガイドが２個とされ、該２個の固定ガイドが移動ガイド駆動機構の移動軸に関して対称に配設されてなるものとされる。
【００１６】
一方、本発明のワーク処理装置の第１形態は、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出し、前記近似センタ偏位量を解消するように前記把持手段を移動させて前記ワークのセンタリング位置を補正するように構成されてなることを特徴とする。
【００１７】
本発明のワーク処理装置の第１形態は、具体的には、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記移動ガイドの位置を検出する位置センサと、把持手段移動手段と、制御システムとを備え、前記制御システムが、前記位置センサの検出値に基づいて前記移動ガイドの位置偏位量を算出するガイド位置偏位量算出手段と、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出する近似センタ偏位量算出手段と、前記近似センタ偏位量を解消するための前記把持手段の移動量を算出する移動量算出手段とを有し、前記移動量算出手段により算出された移動量に応じて、前記把持手段移動手段により前記把持手段を移動させるように制御するようにされてなることを特徴とする。
【００２２】
本発明のワーク処理装置の第３形態は、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて前記ワークの直径を算出し、前記算出された直径に基づいて規格適合性を判定するように構成されてなることを特徴とする。
【００２３】
本発明のワーク処理装置の第３形態は、具体的には、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記移動ガイドの位置を検出する位置センサと制御システムとを備え、前記制御システムが、前記位置センサの検出値に基づいて前記移動ガイドの位置偏位量を算出するガイド位置偏位量算出手段と、前記ガイド位置偏位量を用いてワークの直径を算出するワーク直径算出手段と、前記算出された直径に基づいて規格適合性を検査する規格適合性検査手段とを有してなることを特徴とする。
【００２４】
本発明のワーク処理装置の第３形態の好ましい態様は、円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記移動ガイドの位置を検出する位置センサと把持手段移動手段と制御システムとを備え、前記制御システムが、前記位置センサの検出値に基づいて前記移動ガイドの位置偏位量を算出するガイド位置偏位量算出手段と、前記ガイド位置偏位量を用いてワークの直径を算出するワーク直径算出手段と、前記算出された直径に基づいて規格適合性を検査する規格適合性検査手段とを有し、前記規格適合性検査手段により不適合とされた場合、ワークを廃棄処理するよう構成されてなることを特徴とする。
【００２５】
本発明のワーク処理装置においては、前記固定ガイドが２個とされ、該２個の固定ガイドが移動ガイド駆動機構の移動軸に関して対称に配設されてなるのが好ましい。
【００２６】
しかして、本発明のワーク処理装置は、ロボットに備えられる。
【００２７】
【作用】
本発明の第１形態は、前記の如く構成されているので、把持手段がセンタリング対象ワークを把持した際に、当該ワークの近似センタ偏位量が算出され、この近似センタ偏位量を解消するように把持手段を移動させることによりワークのセンタリング位置の補正が行われる。つまり、ワークを所望精度でセンタ位置に置くことができる。そのため、ワークを把持手段内において移動させて心出しする心出し工程を省略することが可能となり、作業効率を向上させることができる。
また、対象ワークのセンタ偏位量の算出は近似式により行っているので、センタ偏位量の算出に要する演算時間も短縮されて処理速度が向上する。
【００２８】
本発明の第２形態は、前記の如く構成されているので、特段のセンサを設けることなく把持手段によるワークの把持状態を検出することができる。そのため、工程の短縮およびコストダウンが図られる。また、本発明の第２形態の好ましい態様においては、把持手段によるワークの把持に異常がある場合に警報が発せられるので、把持手段によるワークの把持異常に迅速に対処できる。
【００２９】
本発明の第３形態は、前記の如く構成されているので、特段のセンサを設けることなく把持手段によりワークを把持した際に、ワークの規格適合性の検査がなし得る。そのため、工程の短縮およびコストダウンが図られる。
【００３０】
【発明の実施形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００３１】
図１に、本発明の一実施形態に係るワーク処理方法が適用されるロボットの概略構成を示し、このロボットＲは、基台１０と、基台１０上端部分に基点が支持されるアーム２０と、アーム２０駆動端に装着されるハンド３０と、アーム２０およびハンド３０を制御するコントローラ４０（制御システム）とを備えてなるものとされる。
【００３２】
基台１０はアーム２０をロボットＲの設置基準面Ｆから所定距離の水平面内で旋回可能に支持する旋回軸１１を有してなるものとされる。また、この旋回軸１１は直動機構（不図示である）により鉛直上下方向に駆動されるものとされる。
【００３３】
アーム２０は、図示省略するサーボモータ機構により駆動される３自由度の旋回機構からなるものとされる。すなわち、アーム２０は、基台１０上端部分に水平面内で旋回自在に支持される第１旋回機構２１と、第１旋回機構２１先端部に水平面内で旋回自在に支持される第２旋回機構２２とからなり、第２旋回機構２２先端部に把持手段たるハンド３０が旋回自在に支持されてなる。なお、この実施形態においては、把持手段移動手段はアーム２０とされる。
【００３４】
ハンド３０は、円盤形状のワークＷを２つの固定ガイド３１と１つの移動ガイド３２とにより３点で挟持して把持するものとされる。
【００３５】
図２に、本実施形態のハンド３０のさらに詳細な構成を示す。
【００３６】
同図に示すように、ハンド３０は、アーム２０の第２旋回機構２２先端部に装着される、移動ガイド３２および位置センサ３３が設けられた掌状部３４と、この掌状部３４に装着され固定ガイド３１がそれぞれ先端部に設けられた２本の指状部３５とから構成されている。
【００３７】
移動ガイド３２は、コントローラ４０により制御される移動ガイド駆動機構３２ａにより２つの固定ガイド３１を結ぶ線分の垂直２等分線に一致する軸Ｉの方向に駆動される。換言すれば、各固定ガイド３１は駆動機構３２ａの移動軸Ｉに関して対称に配設されてなるものとされる。
【００３８】
位置センサ３３は、移動ガイド３２の移動ガイド駆動機構３２ａによる被駆動位置を検出してその検出値をコントローラ４０に出力する。
【００３９】
コントローラ４０は、ハンド３０により把持されたワークＷを所望の精度でセンタ位置に置くためのセンタリング位置補正処理を実行する。また、コントローラ４０は、このセンタリング位置補正処理に付随して、ハンド３０によるワークＷの把持状態を検出するワーク把持状態検出処理およびワークＷの規格適合性を検査する規格適合性検査処理を実行する。
【００４０】
しかして、かかる構成のロボットＲにおいては、以下のようにしてセンタリング位置補正処理が実行される。
【００４１】
図３に示すように、基準となるワーク（以下、基準ワークという）Ｗｒの直径（以下、基準直径という）をＤｒで表し、実際の各ワークＷの直径をＤで表すものとする。
【００４２】
まず、ハンド３０によりワークＷ（直径Ｄ）を把持したときに位置センサ３３の出力信号により示される移動ガイド３２の位置をＬ1とし、基準ワークＷｒ（直径Ｄｒ）を把持したときに位置センサ３３の出力信号により示される移動ガイド３２の位置をＬ2とする。このとき、位置Ｌ1と位置Ｌ2との距離を符号Ｘ1で表すものとする（以下、この距離Ｘ1をガイド位置偏位量と称する）。ここで、便宜上、ワークＷの移動ガイド３２接触部位反対側方向への偏位量を正の値（図３の＋記号参照）で表し、その反対側方向への偏位量を負の値（図３の−記号参照）で表すものとする。
【００４３】
また、ワークＷ（直径Ｄ）をハンド３０により把持したときの当該ワークＷの反移動ガイド３２側外周位置をＬ3とし、基準ワークＷｒ（直径Ｄｒ）を把持したときの反移動ガイド３２側外周位置をＬ4とする。このとき、位置Ｌ3はワークＷの直径Ｄと基準直径Ｄｒとの差に応じて移動軸Ｉの方向において位置Ｌ4から変位する。この変位量（以下、ワーク変位量という）を符号Ｃで表すものとする。ワーク変位量Ｃは、後出の表１に示すように、２つの固定ガイド３１の間隔に基づいて直径Ｄの各値と対応付けて理論的に演算することが可能である。したがって、ワーク変位量Ｃは直径Ｄに応じて変化するガイド位置偏位量Ｘ1に基づき算出することが可能である。なお、便宜上、ワークＷの移動ガイド３２との接触部位との反対側方向への変位量を正の値（図３の＋記号参照）で表し、その反対側方向への変位量を負の値（図３の−記号参照）で表すものとする。
【００４４】
しかして、ワークＷ（直径Ｄ）におけるセンタ位置Ｌ5の基準ワークＷｒ（直径Ｄｒ）におけるセンタ位置Ｌ6とのずれ（以下、センタ偏位量という）Ｘ2は、下記式（１）により算出される。
【００４５】
Ｘ2＝（Ｘ1＋Ｃ）／２ （１）
【００４６】
ここで、既知の直径ＤｍのワークＷをハンド３０に把持させたときのガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｍ）に基づきワーク変位量Ｃ（Ｄｍ）を算出するとともに、このＸ1（Ｄｍ）値およびＣ（Ｄｍ）値を用いて式（１）によりセンタ偏位量Ｘ2（Ｄｍ）を算出する。このようにして得られるガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｍ）およびセンタ偏位量Ｘ2（Ｄｍ）を用いて直線補間により得られる下記式（２）の近似式により、直径Ｄｘが未知のワークＷ（以下、対象ワークＷｘという）におけるセンタ位置のずれ（以下、近似センタ偏位量という）Ｘ3（Ｄｘ）が当該対象ワークＷｘにおけるガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）に基づいて算出される。
【００４７】
Ｘ3（Ｄｘ）＝Ｘ1（Ｄｘ）×｛Ｘ2（Ｄｍ）／Ｘ1（Ｄｍ）｝ （２）
【００４８】
以下、前記式（２）により算出される近似センタ偏位量Ｘ3を解消するようにアーム２０を動作させる際の手順を説明する。
【００４９】
（ａ）基準直径Ｄｒが精確に出されたワーク（例えば、基準ウェハ治具）をハンド３０により把持させて、そのときに位置センサ３３により検出される移動ガイド３２の位置をコントローラ４０内の記憶装置に記憶させる。
【００５０】
（ｂ）基準ウェハ治具をハンド３０により把持させたまま、アライナ上で基準ウェハ治具のセンタが正しい位置にくるように、ロボットＲを教示する。
【００５１】
（ｃ）直径Ｄｘが未知の対象ワークＷｘ（例えば、半導体ウェハ）をハンド３０に把持させ、このときの移動ガイド３２の位置を位置センサ３３により検出し、この検出位置をコントローラ４０に通知する。
【００５２】
（ｄ）前記手順（ｃ）における移動ガイド３２の検出位置と前記手順（ａ）でコントローラ４０内記憶装置に記憶された移動ガイド３２の検出位置とに基づいて、当該対象ワークＷｘのガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）が算出される。
【００５３】
（ｅ）式（２）にＸ1（Ｄｘ）値を代入して、当該対象ワークＷｘの近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄｘ）を算出する。
【００５４】
（ｆ）対象ワークＷｘを把持したハンド３０を前記手順（ｂ）において教示された位置までアーム２０により移動させる際に、近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄｘ）が解消されるように軸Ｉ方向の位置を補正して、アライナ上またはロードロック室に対象ワークＷｘを置く。
【００５５】
次に、センタリング位置補正処理に付随して実行されるワーク把持状態検出処理を説明する。
【００５６】
ワーク把持状態検出処理は、ハンド３０がワークＷを把持していないか、または正しく把持していないような把持状態の異常がある場合には、ガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄ）が通常あり得ないような値となることを利用して、ワークＷの把持状態を検出する処理である。
【００５７】
すなわち、前記手順（ｄ）において算出されるガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）が所定値（閾値）を超えていれば、ハンド３０がいずれのワークＷをも把持していないか、またはワークＷｘを正しく把持していない把持状態の異常があるものと判断する。このようにして、把持状態の異常が検出されたときには、コントローラ４０はその旨をオペレータなどに通知するための警報を発するなど適宜の処置を実施するものとされる。
【００５８】
次に、規格適合性検査処理を説明する。
【００５９】
規格適合性検査処理は、ワークＷの規格適合性、すなわちワークＷが所定の寸法精度を有しているか否かをガイド位置偏位量Ｘ1に基づいて判断する処理である。
【００６０】
すなわち、前記手順（ｄ）において算出されるガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）に基づき対象ワークＷｘの直径Ｄｘを演算し、この演算された直径Ｄｘを基準直径Ｄｒと比較する。この差の絶対値が所定値（閾値）を超えているときに、当該ワークＷｘが規格に適合していないものと判断する。なお、このワークＷの直径Ｄｘの算出は、直径Ｄｘがガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）と対応関係にあるので容易になし得る。
【００６１】
このようにして、対象ワークＷｘが規格に適合しないものと判断されたときには、当該ワークＷｘを所定の廃棄場所に廃棄するようにアーム２０およびハンド３０を制御するなど適宜の処置が施される。
【００６２】
図４に、前記処理を実行するよう構成されたワーク処理装置をブロック図で示す。
【００６３】
ワーク処理装置Ａは、図４に示すように、移動ガイドの位置を検出する位置センサ３３と、アーム２０と、前記位置センサ３３の検出値に基づいて前記アーム２０の操作量を算出するコントローラ（制御システム）４０と、警報装置５０とを備えるものとされる。
【００６４】
前記コントローラ４０は、具体的には、ワークＷをハンド３０により把持したときの前記位置センサ３３の出力信号に基づいてガイド位置偏位量Ｘ1を算出するガイド位置偏位量算出手段４１と、ガイド位置偏位量Ｘ1に基づいてワーク変位量Ｃを算出するワーク変位量算出手段４２と、ガイド位置偏位量Ｘ1およびワーク変位量Ｃに基づいてワークＷのセンタ位置の偏位量を算出するセンタ偏位量算出手段４３と、前記ガイド位置偏位量算出手段４２により算出される対象ワークＷｘのガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）に基づいて、予め設定される近似式により対象ワークＷｘの近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄｘ）を算出する近似センタ偏位量算出手段４４と、前記近似センタ偏位量算出手段４４により算出された近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄｘ）に基づいてアーム２０の操作量を算出する操作量算出手段４５と、前記対象ワークＷｘのガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）に基づいて把持手段によるワークＷｘの把持状態を検出する把持状態検出手段４６と、前記対象ワークＷｘのガイド位置偏位量Ｘ1（Ｄｘ）に基づいて直径算出手段４７ａにより算出されたワークＷの直径ＤｘによりワークＷｘが所定の規格に適合しているか否かを判定する規格適合性検査手段４７とを備えてなり、近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄｘ）を解消するようにアーム２０の動作を制御する一方、把持状態検出手段４６または規格適合性検査手段４７により対象ワークＷｘの把持状態の異常または規格上不適合があるものと判断されたときには、それに対応した適宜の処置を施すよう制御するものとされる。この処置には、前述したように、警報装置５０による警報の発生や廃棄処理などがある。
【００６５】
なお、このコントローラ４０を構成する各手段およびコントローラ４０の動作は、具体的にはコントローラ４０に前記機能を実行するためのプログラムを格納することにより実現される。
【００６６】
このように、本実施形態に係るワーク処理方法およびワーク処理装置Ａによれば、ワークＷをロボットＲのハンド３０により把持した際の移動ガイド３２の位置情報に基づいて、ワークＷの寸法誤差に起因するセンタ位置のずれ量の近似値が近似センタ偏位量Ｘ3として算出され、その近似センタ偏位量Ｘ3を解消するようにアーム２０を操作して対象ワークＷｘがセンタ位置に置かれるので、対象ワークＷｘをハンド内においてその位置を調整して心出しする心出し工程を省略することが可能となる。また、対象ワークＷｘのセンタのずれ、つまりセンタの偏位量は近似式により算出、つまり直線補間により算出するようにしているので、センタ偏位量の算出が所望精度を確保しながら簡素化されて作業能率および演算処理速度の向上が図られる。
【００６７】
また、ガイド位置偏位量Ｘ1に基づいて対象ワークＷｘの把持状態および規格適合性が判断されるので、ワークＷの把持状態および規格適合性を判断・検査するための特別の機構または工程を設ける必要がなく、工程の短縮化および低コスト化を図ることができる。
【００６８】
【実施例】
次に、本発明をより具体的な実施例により説明する。
【００６９】
表１に、基準直径Ｄｒを３００．３ｍｍとし、直径Ｄを３００ｍｍから３０１ｍｍの間で０．１ｍｍずつ変化させた場合の、ガイド位置偏位量Ｘ1、ワーク変位量Ｃ、センタ偏位量Ｘ2、近似センタ偏位量Ｘ3、および近似センタ偏位量Ｘ3とセンタ偏位量Ｘ2との間の近似誤差（Ｘ2−Ｘ3）をそれぞれ算出した結果を示す。
【００７０】
【表１】
この実施例では、直径Ｄが３００ｍｍのワークＷにおけるガイド位置偏位量Ｘ1（＝０．３５４）およびセンタ偏位量Ｘ2（＝０．２０４１）を用いて、直径Ｄが基準直径Ｄｒ以下である各ワークＷにおける近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄ）を算出するための近似式を設定するようにしている。
【００７２】
すなわち、Ｄ≦Ｄｒのとき、各ワークＷにおける近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄ）は下記式（２．１）により算出することが可能である。
【００７３】
Ｘ3（Ｄ）＝Ｘ1（Ｄ）×｛Ｘ2（３００）／Ｘ1（３００）｝＝Ｘ1（Ｄ）×｛０．２０４／０．３５４｝ （２．１）
また、直径Ｄが基準直径Ｄｒを超えるワークＷにおける近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄ）は、直径Ｄが３０１ｍｍのワークＷにおけるガイド位置偏位量Ｘ1（＝−０．８４４）およびセンタ偏位量Ｘ2（＝−０．４９４）を用いて設定される近似式により算出するようにしている。
【００７４】
すなわち、Ｄ＞Ｄｒのとき、各ワークＷにおける近似センタ偏位量Ｘ3（Ｄ）は下記式（２．２）により算出される。
【００７５】
Ｘ3（Ｄ）＝Ｘ1（Ｄ）×｛Ｘ2（３０１）／Ｘ1（３０１）｝＝Ｘ1（Ｄ）×｛０．４９４／０．８４４｝ （２．２）
表１に示すように、各直径ＤのワークＷにおけるセンタ偏位量Ｘ2と近似センタ偏位量Ｘ3との間の誤差（近似誤差）は、最大で０．０００２ｍｍ程度であり、半導体ウェハのセンタ精度として通常要求される０．１ｍｍ以内という精度と比較して、近似センタ偏位量Ｘ3を用いてはるかに高精度に心出しできることがわかる。
【００７６】
表２に、本ワーク心出し方法により、実際に半導体ウェハなどのワークＷを心出しする際に精度を悪化させることが予想される諸要因につき、これら諸要因が本ワーク心出し方法による心出し処理に対してどの程度の影響を及ぼすかシミュレーションした結果を示す。
【００７７】
【表２】
以下、このような精度悪化要因につき説明する。
【００７９】
図５は、図３の部分Ｐの拡大図である。同図に示すように、各固定ガイド３１は、内側および外側の各ワーク係合部分３１ａ，３１ｂが両方とも基準直径ＤｒのワークＷ外周（このワークＷ外周を符号Ｗｒで示す）と接するように水平方向の角度が調節されて、指状部３５先端部分に固定される。
【００８０】
ワークＷの直径Ｄが基準直径Ｄｒ以下である場合（このようなワークＷの外周を符号Ｗｓで示す）は、ワークＷを把持したときに各固定ガイド３１の内側係合部分３１ａのみがワーク外周Ｗｓと接し、外側係合部分３１ｂとワーク外周Ｗｓとの間には隙間Ａｓがあくことになる。
【００８１】
一方、ワークＷの直径Ｄが直径Ｄｒ以上である場合（このようなワークＷの外周を符号Ｗｂで示す）は、ワークＷを把持したときに各固定ガイド３１の外側係合部分３１ｂのみがワーク外周Ｗｂと接し、各固定ガイド３１の内側係合部分３１ｂとワーク外周Ｗｂとの間には隙間Ａｂがあくことになる。
【００８２】
したがって、ワーク外周ＷｓまたはＷｂと本来接すべき各係合部分３１ａ，３１ｂが摩耗した際には、最大で隙間ＡｓまたはＡｂに相当する距離だけワークＷのセンタ位置がずれることになる。ところが、表２に示すとおり、隙間ＡｓまたはＡｂは最大で０．０２ｍｍ程度であるので、この要因の影響による精度悪化は前記要求精度内で充分に吸収可能であることがわかる。
【００８３】
また、半導体ウェハなどの円盤状ワークＷには、通常、回転位置検知用にＶの字状のノッチＮが設けられる。このノッチＮが各係合部分３１ａ，３１ｂと係合する位置にきた場合はセンタ位置にずれを生じさせ得る。ところが、表２に示すとおり、この要因の影響によるセンタ位置のずれ（以下、ノッチエラーという）は最大で０．０１ｍｍ程度であるので、この要因の影響による精度悪化も前記要求精度内で充分に吸収可能であることがわかる。
【００８４】
以上、本発明を実施形態および実施例に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態および実施例のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、本実施形態および実施例においては、ワークＷは半導体ウェハとされているが、ワークＷは半導体ウェハに限定されるものではなく、種々改変が可能であり例えばガラス基板とすることもできる。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ワークを把持手段により把持した際の移動ガイドの位置情報に基づいて、ワークの寸法誤差に起因するセンタ位置のずれ量の近似値が近似センタ偏位量として算出され、その近似センタ偏位量を解消するように把持手段を移動させて対象ワークをセンタリングする際の補正が行われるので、対象ワークを把持手段内においてその位置を調整して心出しする心出し工程を省略することが可能となるという優れた効果が得られる。
【００８６】
また、対象ワークのセンタずれ、つまりセンタの偏位量は近似式により算出するようにしているので、所望精度を確保しながら演算処理が簡素化されて作業能率の向上が図られるという優れた効果も得られる。
【００８７】
さらに、本発明の好ましい形態においては、移動ガイドの位置情報に基づいてワークの把持状態や規格適合性が判断されるので、工程の短縮および低コスト化を図ることができるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るワーク処理方法が適用されるロボットの概略構成を示す模式図であり、同（ａ）は平面図を示し、同（ｂ）は正面図を示す。
【図２】ロボットのハンドの詳細な構成を示す模式図であって、同（ａ）は平面図を示し、同（ｂ）は正面図を示す。
【図３】本ワーク処理方法におけるセンタ位置ずれ検出の原理を説明するための模式図である。
【図４】本発明のワーク処理装置のブロック図である。
【図５】半導体ウェハなどのワークのセンタ位置にずれを生じさせる各要因を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０ 基台
２０ アーム
３０ ハンド
３１ 固定ガイド
３２ 移動ガイド
３３ 位置センサ
４０ コントローラ（制御システム）
４１ ガイド位置偏位量算出手段
４２ ワーク変位量算出手段
４３ センタ偏位量算出手段
４４ 近似センタ偏位量算出手段
４５ 操作量算出手段
４６ 把持状態検出手段
４７ 規格適合性検査手段
５０ 警報装置
Ａ ワーク処理装置
Ｎ ノッチ
Ｒ ロボット
Ｗ ワーク
Ｗｘ 対象ワーク
Claims (14)
- 円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出し、前記近似センタ偏位量を解消するように前記把持手段を移動させて前記ワークのセンタリング位置を補正することを特徴とするワーク処理方法。
- 円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、位置センサによりワークを把持した際の前記移動ガイドの位置を検出する手順と、前記検出値に基づいて前記移動ガイドのガイド位置偏位量を算出する手順と、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出する手順と、前記近似センタ偏位量を解消するように前記把持手段を移動させて前記ワークのセンタリング位置を補正する手順とを含んでなることを特徴とするワーク処理方法。
- 円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて前記ワークの直径を算出し、前記算出された直径に基づいて規格適合性を判定することを特徴とするワーク処理方法。
- 円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を用いたワーク処理方法であって、位置センサによりワークを把持した際の前記移動ガイドの位置を検出する手順と、前記検出値に基づいて前記移動ガイドのガイド位置偏位量を算出する手順と、前記ガイド位置偏位量を用いて前記ワークの直径を算出する手順と、前記算出された直径に基づいて規格適合性を判定する手順とを含んでなることを特徴とするワーク処理方法。
- 算出された直径の基準直径に対する誤差が閾値を超えている場合、不適合とすることを特徴とする請求項３または４記載のワーク処理方法。
- 不適合とされたワークを廃棄処理することを特徴とする請求項５記載のワーク処理方法。
- 前記固定ガイドが２個とされ、該２個の固定ガイドが移動ガイド駆動機構の移動軸に関して対称に配設されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のワーク処理方法。
- 円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出し、前記近似センタ偏位量を解消するように前記把持手段を移動させて前記ワークのセンタリング位置を補正するように構成されてなることを特徴とするワーク処理装置。
- 円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記移動ガイドの位置を検出する位置センサと、把持手段移動手段と、制御システムとを備え、前記制御システムが、前記位置センサの検出値に基づいて前記移動ガイドの位置偏位量を算出するガイド位置偏位量算出手段と、前記ガイド位置偏位量を用いて予め設定されている近似式により近似センタ偏位量を算出する近似センタ偏位量算出手段と、前記近似センタ偏位量を解消するための前記把持手段の移動量を算出する移動量算出手段とを有し、前記移動量算出手段により算出された移動量に応じて、前記把持手段移動手段により前記把持手段を移動させるように制御するようにされてなることを特徴とするワーク処理装置。
- 円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記把持手段においてワークを把持したときの前記移動ガイドの位置に基づいてガイド位置偏位量を算出し、前記ガイド位置偏位量を用いて前記ワークの直径を算出し、前記算出された直径に基づいて規格適合性を判定するように構成されてなることを特徴とするワーク処理装置。
- 円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段を有するワーク処理装置であって、前記移動ガイドの位置を検出する位置センサと、制御システムとを備え、前記制御システムが、前記位置センサの検出値に基づいて前記移動ガイドの位置偏位量を算出するガイド位置偏位量算出手段と、前記ガイド位置偏位量を用いてワークの直径を算出するワーク直径算出手段と、前記算出された直径に基づいて規格適合性を検査する規格適合性検査手段とを有してなることを特徴とするワーク処理装置。
- 円盤状のワークを固定ガイドと移動ガイドとにより挾持して把持する把持手段におけるワーク処理装置であって、前記移動ガイドの位置を検出する位置センサと、把持手段移動手段と、制御システムとを備え、前記制御システムが、前記位置センサの検出値に基づいて前記移動ガイドの位置偏位量を算出するガイド位置偏位量算出手段と、前記ガイド位置偏位量を用いてワークの直径を算出するワーク直径算出手段と、前記算出された直径に基づいて規格適合性を検査する規格適合性検査手段とを有し、前記規格適合性検査手段により不適合とされた場合、ワークを廃棄処理するよう構成されてなることを特徴とするワーク処理装置。
- 前記固定ガイドが２個とされ、該２個の固定ガイドが移動ガイド駆動機構の移動軸に関して対称に配設されてなることを特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれか一項に記載のワーク処理装置。
- 請求項８ないし請求項１３のいずれか一項に記載のワーク処理装置を備えてなることを特徴とするロボット。
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