JP5246550B2 - ロボット及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボット及びその制御方法に係り、特に、半導体ウェハ、液晶ガラス、ソーラパネルのような基板を搬送するためのロボット及びその制御方法に関する。

従来、半導体の製造に用いられるシリコンウェハや、液晶表示パネルの製造に用いられるガラス基板等のワークを搬送する際には、変位自在のアームを備えたロボットが使用されている（特許文献１参照）。

一般的にロボットは、長期の使用に伴って駆動系等の状態が徐々に変化してアーム先端位置が変化したり、操作ミス等で急激な力が加わり、変形又は位置のシフトが発生したりする。具体的には、駆動系においてバックラッシュやヒステリシスが増大したり、衝突による変形が発生したりする。これにより、ロボット駆動時に生じる振動が過度に大きくなったり、また、基板搬送位置の再現性（位置精度）が劣化してしまうという問題がある。

このような状態を放置しておくと、基板を正確な位置に搬送できなかったり、或いは衝突、再衝突といったトラブルにつながる。

このようなトラブルが発生した場合には、ロボットの損傷状態を作業員が目視によって確認して対応を判断する場合が一般的である。ところが、一般的にズレや変形は微小なため、目視判断は難しく、そのまま続行して再度トラブルとなることも多い。また、半導体ウェハ搬送などではクリーン環境が維持されているが、トラブルが発生すると人が点検のためにラインを止めて装置内のロボットに接触する必要があり、装置内部のクリーン度を劣化させ、長時間ラインを停止させてしまう。

ちなみに特許文献２には、アラーム発生時点から過去に遡ってアラームの発生原因を具体的に分析することができるロボットの異常発生履歴表示方法が記載されている。

しかしながら、この特許文献２に記載の方法は、アラームが発生した後（即ち、トラブルが発生した後）にその原因を分析するというものであって、トラブルの発生を未然に防ぐことはできない。

特開２００８−２８１３４号公報 特開平９−３１１７１５号公報

本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであって、ロボットの解体・点検作業を必要とするようなトラブルが発生する前に、ロボットの異常状態を検出することができ、かつ、一般作業員よりも正確に現象を把握し、かつ、停止時間等を最小限にすることができるロボット及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明によるロボットは、先端部に手首軸が回転自在に設けられたロボットアームと、前記手首軸に取り付けられたエンドエフェクタと、前記ロボットアームを変位駆動するアーム駆動手段と、前記手首軸を回転駆動する手首軸駆動手段と、前記アーム駆動手段及び前記手首軸駆動手段を制御するロボット制御手段と、を備え、前記ロボット制御手段は、前記アーム駆動手段及び前記手首軸駆動手段を駆動して前記エンドエフェクタを所定の実位置に移動させ、前記エンドエフェクタが前記所定の実位置に到達した時点での前記ロボットアームの姿勢及び前記手首軸の角度位置を検出し、その検出結果に基づいて前記所定の実位置に対応する計測位置を算出し、前記計測位置を記憶し、異なる時点において取得された複数の前記計測位置の時系列データに基づいて前記ロボットの状態を判定するように構成されていることを特徴とする。

好ましくは、前記ロボット制御手段は、異なる時点において記憶された複数の前記計測位置の時系列データに基づいて、前記ロボットの状態を判定するように構成されている。

好ましくは、前記所定の実位置にはターゲットが配置されており、前記ロボット制御手段は、前記アーム駆動手段を制御して前記エンドエフェクタを前記ターゲットに接触させ、前記エンドエフェクタと前記ターゲットとの接触により前記手首軸が角変位を開始した時点での前記ロボットアームの姿勢及び前記手首軸の角度位置を検出し、その検出結果に基づいて前記計測位置を算出するように構成されている。

好ましくは、前記ターゲットは、前記ロボットにより搬送される基板を取り扱う装置の一部である。

好ましくは、前記エンドエフェクタの特定部位を検出することにより、前記エンドエフェクタが前記所定の実位置に到達したことを検出するセンサユニットを更に備える。

好ましくは、前記手首軸駆動手段は、前記手首軸を回転駆動するモータと、前記モータに設けられたエンコーダと、を含み、前記ロボット制御手段は、前記手首軸の角度位置を前記エンコーダの位置により検出するように構成されている。

好ましくは、前記ロボット制御手段は、複数の前記所定の実位置についての複数の前記計測位置を算出して記憶するように構成されている。

上記課題を解決するために、本発明は、上記いずれかのロボットを制御する方法であって、前記ロボット制御手段により前記エンドエフェクタを前記所定の実位置に移動させる工程と、前記エンドエフェクタが前記所定の実位置に到達した時点での前記ロボットアームの姿勢及び前記手首軸の角度位置を検出する工程と、前記検出する工程により得られた前記検出結果に基づいて前記所定の実位置に対応する前記計測位置を算出する工程と、前記計測位置を記憶する工程と、異なる時点において取得された複数の前記計測位置の時系列データに基づいて前記ロボットの状態を判定する工程と、を備えたことを特徴とする。

好ましくは、前記判定する工程において、前記計測位置を予め設定された標準値と比較してその偏差量を算出し、前記偏差量が予め設定された許容範囲を超えている場合にはエラー信号を発信する。

好ましくは、前記判定する工程において、前記計測位置が前記標準値からずれているが、その偏差量が前記許容範囲を超えていない場合には、前記偏差量に基づいて前記ロボットの制御指令値を補正する。

本発明によれば、ロボットの状態の変化を時系列にて監視することができるので、ロボットの解体・点検作業を必要とするようなトラブルが発生する前にロボットの異常状態を検出することができる。

本発明の一実施形態によるロボットをウェハカセットと共に示した斜視図。 図１に示したロボットのロボットアームの内部構造を示した図。 図１に示したロボットの制御駆動系の構成を示したブロック図。 図１に示したロボットにおけるセンシング操作を説明するための平面図。 図１に示したロボットにおけるセンシング操作を説明するための正面図。 図１に示したロボットを用いて計測されたカセット中心位置（計測位置）の経時変化を示したグラフ。 図１に示したロボットにおける自己診断機能を説明するためのフローチャート。 図１に示したロボットに隣接して複数のウェハカセット（ＦＯＵＰ）が配置された構成を示した平面図。 複数のウェハカセットに対して計測されたカセット中心位置（計測位置）の経時変化を示したグラフ。 図１に示したロボットを用いて計測されたカセット中心位置（計測位置）の経時変化を示した他のグラフ。 図１に示したロボットにおける他のセンシング操作を説明するための平面図。 図１１に示した目標物（ターゲット）の側面図。 図１に示したロボットのハンドを検出するためのセンサユニットを示した概略斜視図。 図１３に示したセンサユニットによりセンシングされるロボットハンドの部位を説明するためのシャシ図。 図１３に示したセンサユニットの検出信号を示した図。

本発明の一実施形態としてのロボット及びその制御方法について、図面を参照しながら以下に説明する。

図１に示したように本実施形態によるロボット１０は、半導体ウェハ５０等の板状部材（ワーク）を搬送するロボット本体２０と、このロボット本体２０の動作を制御するロボット制御手段４０とを備えている。

ロボット本体２０は、フープ（ＦＯＵＰ：Front Opening Unified Pod）から成るウェハカセット５１内から半導体ウェハ５０を搬出し、或いはカセット５１内へウェハ５０を搬入することができる。ここで、ウェハカセット５１は、ＳＥＭＩ(Semiconductor Equipment and Materials International)規格に基づいて製造されたものである。

ロボット本体２０はロボット基台２１を有し、このロボット基台２１には、鉛直方向即ちＺ軸方向に延びるアーム基軸２２が昇降自在に設けられている。アーム基軸２２の上端には、第１アーム部２３の基端部が固定されている。第１アーム部２３の先端部には、第２アーム部２４の基端部が回転自在に取り付けられている。

第２アーム部２４の先端部には、エンドエフェクタとしてのハンド２５が回転自在に設けられており、このハンド２５は、半導体ウェハ５０がその上に載置されるように構成されている。ハンド２５は、その上に載置されたウェハ５０を解放可能に保持するために、真空吸着機構や把持機構等を利用した保持手段２５Ａを備えている。

ロボット制御手段４０は、コンピュータによって実現されるものであり、ロボット本体２０の動作を制御するための動作プログラムが格納された記憶部４１と、この記憶部４１に格納された動作プログラムを実行してロボット本体２０を制御するＣＰＵ４２と、を備えている。また、記憶部４１には、ハンド２５の形状・寸法に関するデータ、ハンド２５に保持されたウェハの形状・寸法に関するデータも格納されている。

図２に示したように、第２アーム部２４は、その基端部にて、第１アーム部２３の先端部に回転自在に設けられた第２アーム回転軸２６に固定的に取り付けられている。ハンド２５は、その基端部にて、第２アーム２４の先端部に回転自在に設けられた手首軸２７に固定的に取り付けられている。

このようにロボット本体２０のロボットアーム２８は、アーム基軸２２、第１アーム部２３、第２アーム部２４、ハンド２５、第２アーム回転軸２６、及び手首軸２７を含んでいる。この種のロボットアーム２８は、スカラ型水平多関節アームと呼ばれ、ロボット制御手段４０によりロボットアーム２８の動作を制御することにより、ハンド２５をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向の所望の位置まで動かすことができる。

図２及び図３に示したように、ロボット本体２０は、第１アーム部２３を回転駆動する第１アーム駆動手段２９、第２アーム部２４を回転駆動する第２アーム駆動手段３０、手首軸２７を回転駆動する手首軸駆動手段３１、及びアーム基軸２２を昇降駆動する昇降駆動手段３２を備えている。

第１アーム駆動手段２９は、ロボット基台２１の内部空間に配置され、サーボモータ３３及びその動力伝達機構３４を含む。第２アーム駆動手段３０は、第１アーム部２３の内部空間に配置され、サーボモータ３５及びその動力伝達機構３６を含む。手首軸駆動手段３１は、第２アーム部２４の内部空間に配置され、サーボモータ３７及びその動力伝達機構３８を含む。各サーボモータ３３、３５、３７は、各エンコーダ３３Ａ、３５Ａ、３７Ａを内蔵している。

動力伝達機構３４、３６、３８には、減速機を備えた歯車等の動力伝達機構が用いられる。なお、ベルト等でも対応可能である。サーボモータ３３、３５、３７の動力が減速機の入力側に伝達され、そのトルクが予め定める増幅比で増幅されると共に、その回転速度が予め定める減速比で減速されて、減速機の出力側から出力される。このようにして減速機の出力側から出力された動力によって、アーム基軸２２、第２アーム回転軸２６、及び手首軸２７のそれぞれが回転駆動される。これにより、第１アーム部２３、第２アーム部２４、及びハンド２５のそれぞれが回転駆動される。

なお、変形例としては、ダイレクトドライブモータによってアーム基軸２２、第２アーム回転軸２６、及び／又は手首軸２７を駆動するようにしても良い。

昇降駆動手段３２は、ロボット基台２１の内部に設けられており、角変位量を調整可能な回転モータを用いたボールねじ機構によって実現される。例えば、昇降駆動手段３２は、ねじ棒と、このねじ棒に螺合される螺合体と、ねじ棒を回転駆動する回転モータと、を含み、螺合体にアーム基軸２２が固定される。昇降駆動手段３２の回転モータには、エンコーダ３９Ａを内蔵するサーボモータ３９が用いられる。

上記構成を備えたロボット本体２０においては、第１アーム駆動手段２９によって、アーム基軸２２が、ロボット基台２１に対して回転軸線Ｌ１周りに回転駆動される。これにより、第１アーム部２３が、ロボット基台２１に対して回転軸線Ｌ１周りに回転駆動される。

第２アーム駆動手段３０によって、第２アーム回転軸２６が、第１アーム部２３に対して回転軸線Ｌ２周りに回転駆動される。これにより、第２アーム部２４が、第１アーム部２３に対して回転軸線Ｌ２周りに回転駆動される。

手首軸駆動手段３１によって、手首軸２７が、第２アーム部２４に対して回転軸線Ｌ３周りに回転駆動される。これにより、ハンド２５が、第２アーム部２４に対して回転軸線Ｌ３周りに回転駆動される。

回転軸線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は互いに平行であり、且つ、Ｚ軸方向（鉛直方向）に延びている。上記の通りロボットアーム２８は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の方向への自由度を有して変位駆動される。

ロボット制御手段４０は、第１アーム駆動手段２９、第２アーム駆動手段３０、手首軸駆動手段３１、及び昇降駆動手段３２のそれぞれのサーボモータ３３、３５、３７、３９のエンコーダ３３Ａ、３５Ａ、３７Ａ、３９Ａから、各サーボモータ３３、３５、３７、３９の角度位置を取得することによって、各駆動手段２９、３０、３１、３２をフィードバック制御することができる。これにより、ハンド２５を目的位置に精度良く位置合わせすることが可能となる。

次に、ロボット１０においてその状態を判定する方法（自己診断方法）について説明する。

ロボット制御手段４０のＣＰＵ４２は、記憶部４１に格納されているウェハカセット５１の暫定位置データを読み込み、第１アーム駆動手段２９、第２アーム駆動手段３０、手首軸駆動手段３１、及び昇降駆動手段３２を制御して、図４及び図５に示したようにハンド２５上に吸着保持されて固定されているウェハ５０をカセット５１内に挿入する。

ここでウェハカセット５１は、ＳＥＭＩ規格に基づいて、その左右の内壁面５２、５３の間の水平方向の距離が、ウェハ５０の直径よりもやや大きい寸法に設定されている。従って、カセット５１内に挿入されたウェハ５０の側方には、ウェハ５０の左右方向への移動を可能とする間隙が存在する。

次に、ロボット制御手段４０は、手首軸駆動手段３１の制御ループゲインを実質的にゼロにすると共に、第１アーム駆動手段２９及び第２アーム駆動手段３０のうちの少なくとも一方を駆動制御して、ハンド２５に保持されているウェハ５０をカセット５１の一方の内壁面５２（又は５３）に接触させる（図４及び図５において仮想線で示した状態）。

ここで、手首軸駆動手段３１の制御ループゲインを「実質的にゼロにする」とは、当該制御ループゲインを、通常動作のサーボゲインから、ゼロを含む小さな値に変更して、手首軸駆動手段３１に対して外力が加えられた際、即ち、ハンド２５とカセット５１とが接触した際の接触反力を極小化して、手首軸駆動手段３１のサーボモータ３７が、この接触反力に対して実質的に抵抗することなく、その角度位置が実質的に自由に変位し得る状態にすることを言う。制御ループゲインを切ってゼロにする場合もここに含まれる。

ウェハ５０がカセット５１の内壁面５２（又は５３）に接触すると、手首軸駆動手段３１の制御ループゲインが実質的にゼロとされているので、ウェハ５０と共にハンド２５が回転軸線Ｌ３周りに角変位し、これにより、手首軸２７が角変位する。この手首軸２７の角変位は、動力伝達機構３８を介してサーボモータ３７に伝達され、このサーボモータ３７を角変位する。

このようにウェハ５０がカセット５１の内壁面５２（又は５３）に接触するとサーボモータ３７が角変位するので、このサーボモータ３７の角変位開始時点をエンコーダの位置の変化により検出する。そして、この検出時点におけるロボットアーム２８の姿勢及び手首軸２７の角度位置を検出する。

ここで、ロボットアーム２８の姿勢に関する情報は、第１アーム駆動手段２９、第２アーム駆動手段３０、昇降駆動手段３２の各サーボモータ３３、３５、３９の各エンコーダ３３Ａ、３５Ａ、３９Ａから取得することができる。手首軸２７の角度位置に関する情報は、手首軸駆動手段３１のサーボモータ３７のエンコーダ３７Ａから取得することができる。

ロボット制御手段４０は、記憶部４１に格納されたウェハ５０の形状・寸法のデータと、接触時のロボットアーム２８の姿勢及び手首軸２７の角度位置に関する検出結果とに基づいて、ＸＹ平面内のカセット内壁面５２（又は５３）の位置を計測する。

即ち、ハンド２５（エンドエフェクタ）とそれの上のウェハ５０上のある特定点が、ウェハカセット５１の内壁面５２又は５３（ターゲット）に対するロボット側の対応点になる。

上述した操作によって、ウェハカセット５１の左右両側の内壁面５２、５３について位置データを取得する。これにより、ウェハカセット５１の左右方向の中心位置（計測位置）を決定することができる。

また、図５に示したようにＺ軸方向の異なる位置において、ウェハカセット５１の内壁面５２、５３について計測データを取得するようにしても良い。これにより、ウェハカセット５１の位置を、より正確に決定することが可能となる。

また、手首軸駆動手段３１の制御ループゲインを実質的にゼロにするタイミングについては、予め与えられているカセット内壁面５２、５３の暫定位置に基づいて、ウェハ５０がカセット内壁面５２、５３に接触すると予想される時点の直前に制御ループゲインを実質的にゼロにしても良い。

上述したように本実施形態によるロボット１０においては、ターゲット位置の計測操作に際して、手首軸２７及び手首軸駆動手段３１が、いわばスイッチのように作用する。そして、このスイッチの動作時点におけるロボットアーム２８の姿勢及び手首軸２７の回転位置を検出することにより、ターゲットの位置を計測するものである。

換言すれば、本実施形態のロボット１０は、ロボットアーム２８の駆動に関する指令値と現在値との差異によりターゲット位置を計測するものではなく、接触時の手首軸２７の角変位を検出するものである。

このため、ウェハ５０をターゲット（カセット内壁面５２、５３）に押し付ける必要がなく、ウェハ５０とターゲットとの接触時の衝撃力が極めて小さい（ソフトタッチ）ので、接触時にパーティクルが発生し難くい。

また、接触時の手首軸２７の角変化開始時点を捕らえるので、ロボット１０の駆動系が有する変動要素や経時変化要素の影響を受けることなく、ターゲット位置を高精度で計測することができる。

また、上記の通りウェハ５０とターゲットとの接触がソフトタッチなので、真空吸着等によりハンド２５に保持されたウェハ５０が、ターゲットとの接触時に外れてしまうことを確実に防止できる。そして、実際にウェハ５０を保持した状態でセンシング操作を行うことにより、実際の運転状況に即した正確な計測データを取得することができる。

そして、本実施形態においては、ウェハカセット５１の左右方向の中心位置（計測位置）を決定するための上記一連の操作を、異なる時点において（例えば一日に一回）実施して、算出されたカセット中心位置をその計測時点（例えば計測日）に関する情報と共に記憶部４１に記憶する。

なお、計測のタイミングとしては、上述の一日一回の場合以外にも、例えば、ロボット稼働時間の所定時間（例えば２０時間）毎に計測したり、或いは、ウェハ搬送回数の所定回数（例えば１０００回）毎に計測しても良い。

このようにして得られたカセット中心位置の時系列データを表示するグラフの一例を図６に示す。図６において横軸は計測日を示し、縦軸はカセット中心位置を示している。

図６から分かるように、最初の３回の計測日（１１／１、１１／２、１１／３）においては、カセット中心位置（計測位置）にほとんど変化は見られないが、４回目の計測日（１１／４）の計測日及びその後の計測日において、カセット中心位置が変化している。

そして、１０回目の計測日（１１／１０）において、カセット中心位置が、それまでの変化に比べて大きく変化している。

このようにカセット中心位置（計測位置）が経時的に変化する原因としては、ロボット１０の駆動ギアのバックラッシュ、駆動ベルトの伸び等が考えられる。

本実施形態においては、最初の３回の安定したカセット中心位置を標準値（レファレンス）として設定すると共に、この標準値からの許容変動量を設定して上限値及び下限値を規定している。

そして、本実施形態のロボットは、カセット中心位置（計測位置）に関する上述のデータ（図６）に基づいて、ロボットの状態について自己診断する機能を備えている。この自己診断機能について図７を参照して説明する。

自己診断シーケンスにおいては、まず、上述した一連の操作によってカセット中心位置（計測位置）を算出する（ステップ１）。

次に、算出したカセット中心位置が標準値（レファレンス）からずれているか否かを判定する。（ステップ２）。

カセット中心位置が標準値からずれていない場合には、特別の操作を行わずに、ロボットの運転を継続する（ステップ３）。

カセット中心位置が標準値からずれている場合には、その偏差量が予め設定された許容範囲を超えているか否かを判定する（ステップ４）。

偏差量が許容範囲内（図６における上限と下限との間）にある場合には、当該偏差量に基づいてロボットの制御指令値を補正して（自動復旧措置）、ロボットの運転を継続する（ステップ５）。

一方、偏差量が許容範囲を超えている場合には、制御指令値の補正では適切に対処することができないので、エラー信号を発信してロボットの運転を中止する（ステップ６）。

このように本実施形態においては、ロボットの自己診断機能によって、ロボットの状態に応じて適切な対応を取ることができるので、ロボットの解体・点検作業を必要とするようなトラブルを未然に防ぐことができる。

また、自動復旧措置（ステップ５）を行うことにより、従来は人手により計器を使って計測して判断していたのに比べて、装置のダウンタイムを大幅に削減することができる。

このように本実施形態によれば、装置のダウンタイムを大幅に削減して、稼働率を大幅に上昇させることができる。

上述した実施形態においては、一つのウェハカセットに対してその中心位置を求めるようにしたが、図８に示したフロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ：Equipment Front End Module）のように複数のウェハカセット（ＦＯＵＰ）５１が配置されている場合には、それぞれのウェハカセット５１についてその中心位置を求めるようにしても良い。

図９は、複数のウェハカセット５１についてのカセット中心位置（計測位置）の経時変化を示している。

図９に示した時系列データにおいては、第１から第３のウェハカセット５１については、カセット中心位置の経時変化の傾向が共通している。一方、第４のウェハカセット５１は、最新の計測日（１１／１０）において、他の３つのウェハカセット５１とは異なる変化を示している。

このように４つのウェハカセット５１のうち、第４のウェハカセット５１だけが異なった変化を示した場合には、ロボット側の状態が変化したのではなく、第４のウェハカセット５１の状態が変化したものと推定することができる。

このように複数のウェハカセット５１に対してカセット中心位置を監視することにより、ウェハカセット側の異常を早期に検出することが可能となる。

また、上記実施形態の変形例としては、例えば何らかの原因によってロボット１０のハンド２５が変形してしまい、作業員が人手によりハンド２５を修復する場合には、ターゲット又はセンサユニットを用いた上述のセンシング操作によってハンド２５の位置（計測位置）を確認しながら、ハンド２５の位置（計測位置）が標準値（レファランス）に近づくようにハンド２５を修復することができる。

また、上記実施形態の他の変形例としては、例えばロボット１０のハンド２５がウェハカセット５１に衝突するといったようなトラブルが発生した場合、その原因を特定するために、上述のセンシング操作により取得された時系列データを利用することができる（トラブルシューティング）。

例えば、図１０に示したように、センシングにより計測されたカセット中心位置（計測位置）が、トラブル発生前には標準値付近で安定していたところ、トラブル発生直後に標準値から大きくずれてしまい、以降は標準値近傍に復帰しなかったとする。

このケースにおいては、トラブル発生前はロボット１０の状態が安定していたことから、今回のトラブルの原因が、ロボット以外の機器によるものと推定される。このようにトラブルの原因を絞り込むことにより、復旧作業の負担を軽減することができる。

なお、上述した実施形態においては、ハンド２５に保持されたウェハ５０をターゲット（カセット５１）との接触部材として用いているが、図１１に示したように、ハンド２５自身を接触部材として用いて、上述のソフトタッチング操作により、追加設置した目標物（ターゲット）５４にハンド２５を左右両側から順次接触させるようにしても良い。

この場合、ロボット制御手段４０は、記憶部４１に格納されたハンド２５の形状・寸法のデータと、接触時のロボットアーム２８の姿勢及び手首軸２７の角度位置とに基づいて、ＸＹ平面内の目標物５４の位置を決定する。

また、図１２に示したように円柱状の目標物５４の上端部を先細り形状として、この形状に関するデータを予め記憶部４１に記憶させておく。そして、Ｚ軸方向における複数の異なる位置において、ハンド２５を目標物５４の左右両側に順次接触させる。これにより、各Ｚ方向位置における目標物５４の直径に関するデータが得られる。

このようにして取得した各Ｚ方向位置での直径データに基づいて、目標物５４の直径が変化するＺ方向位置を特定する。これにより、目標物５４におけるＺ方向の基準点５４Ａの位置（計測位置）を取得することができる。

また変形例としては、上述したタッチセンシング操作に代えて、図１３に示したセンサユニット６０をロボットアーム２８の動作範囲内の所定の位置に設置して、このセンサユニット６０によってロボット１０のハンド２５の特定部位を検出するようにしてもよい。

センサユニット６０は、垂直スルービームセンサ６１と水平スルービームセンサ６２とを備えている。垂直スルービームセンサ６１は、垂直方向に向けてビームを放射する発光部６１Ａと、放射されたビームを受ける受光部６１Ｂとを有する。水平スルービームセンサ６２は、水平方向に向けてビームを放射する発光部６２Ａと、放射されたビームを受ける受光部６２Ｂとを有する。

このセンサユニット６０は、図１４に示したハンド２５の先端部をセンシングして、Ｘ、Ｙ、Ｚ位置を測定するものである。Ｚ方向は水平スルービームセンサ６２を用い、Ｘ、Ｙ方向は垂直スルービームセンサ６１を用いる。

センサユニット６０を用いてレファレンスデータを計測するために、例えば、Ｚ方向のセンシングは、ハンド２５をＺ方向に上下に動作させ、図１５に示したように、水平スルービームセンサ６２を横切ってＯＮする位置と行き過ぎてＯＦＦする位置を計測する。

上動作（正動作）でＯＮ／ＯＦＦ位置２点（ａ，ｂ）、下動作（逆動作）でＯＮ／ＯＦＦ位置２点（ｃ，ｄ）の計４点から、Ｚ方向の計測位置Ｔは次式となる。
Ｔ＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／４

また、Ａ、Ｂも次のようにして求めておく。
Ａ＝ｃ−ａ
Ｂ＝ｄ−ｂ

上述したリファレンスデータ計測により、ハンド先端２箇所についてＸ，Ｙ，Ｚ方向のＴ，Ａ，Ｂの値が求められる。

そして、上述したように定期的にセンシング動作を行い、リファレンス動作で取得した結果と比較する。センシングした結果を記憶部４１に保存しておき、変化の経緯を確認できるようにする。

比較した結果、ずれが発生していれば、あらかじめ設定しておいた閾値（図６参照）から判断して、次の３モードのいずれかでロボットを動作させる。
(i)許容範囲内として何もしない（図７のステップ３）。
(ii)ずれ分を補正して動作させる（図７のステップ５）。
(iii)エラーとしてロボットの運転を中止する（図７のステップ６）。

なお、ここでの「ずれ」は、計測位置Ｔに基づいている。Ａ，Ｂのずれは駆動系のガタやヒステリシス等の影響が大きく、補正できない。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の範囲内で適宜変更することができる。

例えば、センシング対象としてのターゲットは、上述したウェハカセット５１や追加設置した目標物５４に限定されることはなく、ロボットアーム２８の動作範囲内にある周辺機器等のいずれかを適宜ターゲットとすることができる。

また、上記実施形態によるロボットは半導体ウェハ（円形基板）を搬送するものであるが、これに代えて、液晶表示パネルに用いられるガラス基板（方形基板）を搬送するものとすることもできる。

１０ ロボット
２０ ロボット本体
２５ ハンド（エンドエフェクタ）
２７ 手首軸
２８ ロボットアーム
２９、３０ アーム駆動手段
３１ 手首軸駆動手段
３２ 昇降駆動手段
３３、３５、３７ サーボモータ
３３Ａ、３５Ａ、３７Ａ エンコーダ
４０ ロボット制御手段
４１ 記憶部
５０ 半導体ウェハ（基板）
５１ ウェハカセット（ＦＯＵＰ）
５２、５３ カセット内壁面（ターゲット）
５４ 追加設置された目標物（ターゲット）
６０ センサユニット
６１ 垂直スルービームセンサ
６２ 水平スルービームセンサ

Claims (7)

1. 先端部に手首軸が回転自在に設けられたロボットアームと、前記手首軸に取り付けられたエンドエフェクタと、前記ロボットアームを変位駆動するアーム駆動手段と、前記手首軸を回転駆動する手首軸駆動手段と、前記アーム駆動手段及び前記手首軸駆動手段を制御するロボット制御手段と、を備え、
   前記ロボット制御手段は、前記アーム駆動手段及び前記手首軸駆動手段を駆動して前記エンドエフェクタを所定の実位置に移動させ、前記エンドエフェクタが前記所定の実位置に到達した時点での前記ロボットアームの姿勢及び前記手首軸の角度位置を検出し、その検出結果に基づいて前記所定の実位置に対応する計測位置を算出し、前記計測位置を記憶し、異なる時点において取得された複数の前記計測位置の時系列データに基づいて前記ロボットの状態を判定するように構成されており、
   前記所定の実位置にはターゲットが配置されており、前記ロボット制御手段は、前記手首軸駆動手段が、前記ターゲットからの接触反力に対して実質的に抵抗することなく、その角度位置が実質的に自由に変位し得る状態となるように制御し、前記アーム駆動手段を制御して前記エンドエフェクタ又は前記エンドエフェクタに保持された基板を前記ターゲットに接触させ、前記エンドエフェクタ又は前記基板と前記ターゲットとの接触により前記手首軸が角変位を開始した時点での前記ロボットアームの姿勢及び前記手首軸の角度位置を検出し、その検出結果に基づいて前記計測位置を算出するように構成されていることを特徴とするロボット。
2. 前記ターゲットは、前記ロボットにより搬送される基板を取り扱う装置の一部である請求項１記載のロボット。
3. 前記手首軸駆動手段は、前記手首軸を回転駆動するモータと、前記モータに設けられたエンコーダと、を含み、
   前記ロボット制御手段は、前記手首軸の角度位置を前記エンコーダの位置により検出するように構成されている請求項１又は２に記載のロボット。
4. 前記ロボット制御手段は、複数の前記所定の実位置についての複数の前記計測位置を算出して記憶するように構成されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボット。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロボットを制御する方法であって、
   前記ロボット制御手段により前記エンドエフェクタを前記所定の実位置に移動させる工程と、
   前記エンドエフェクタが前記所定の実位置に到達した時点での前記ロボットアームの姿勢及び前記手首軸の角度位置を検出する工程と、
   前記検出する工程により得られた前記検出結果に基づいて前記所定の実位置に対応する前記計測位置を算出する工程と、
   前記計測位置を記憶する工程と、
   異なる時点において取得された複数の前記計測位置の時系列データに基づいて前記ロボットの状態を判定する工程と、を備え、
   前記所定の実位置にターゲットを配置し、前記ロボット制御手段は、前記手首軸駆動手段が、前記ターゲットからの接触反力に対して実質的に抵抗することなく、その角度位置が実質的に自由に変位し得る状態となるように制御し、前記アーム駆動手段を制御して前記エンドエフェクタ又は前記エンドエフェクタに保持された基板を前記ターゲットに接触させ、前記エンドエフェクタ又は前記基板と前記ターゲットとの接触により前記手首軸が角変位を開始した時点での前記ロボットアームの姿勢及び前記手首軸の角度位置を検出し、その検出結果に基づいて前記計測位置を算出することを特徴とするロボットの制御方法。
6. 前記判定する工程において、前記計測位置を予め設定された標準値と比較してその偏差量を算出し、前記偏差量が予め設定された許容範囲を超えている場合にはエラー信号を発信する請求項５記載のロボットの制御方法。
7. 前記判定する工程において、前記計測位置が前記標準値からずれているが、その偏差量が前記許容範囲を超えていない場合には、前記偏差量に基づいて前記ロボットの制御指令値を補正する請求項６記載のロボットの制御方法。

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