JPWO2015029827A1 - Capacitance sensor, detection system and robot system - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構造で且つ小型化が可能な静電容量センサ,検出システム及びロボットシステムを提供する。【解決手段】検出システム1−1は、静電容量センサ2と回転角度演算部3と位置ズレ量演算部4とを備える。静電容量センサ2は基材20とガード電極21と吸着電極22と4つの第1電極23と2対の第2電極対24,25とを有する。回転角度演算部3は第1電極23とワークWとの重なり部分の静電容量の和に基づいて、ワークWの初期位置からの回転角度θを演算する。位置ズレ量演算部4は、第2電極対24,25とワークWとの重なり部分の静電容量の変化と、回転角度演算部3からの回転角度θとに基づいて、ワークWの初期位置からのx軸方向,y軸方向への位置ズレ量δx,δyを求める。Provided are a capacitance sensor, a detection system, and a robot system that have a simple structure and can be miniaturized. A detection system includes a capacitance sensor, a rotation angle calculation unit, and a displacement amount calculation unit. The electrostatic capacitance sensor 2 includes a base material 20, a guard electrode 21, an adsorption electrode 22, four first electrodes 23, and two pairs of second electrodes 24 and 25. The rotation angle calculation unit 3 calculates the rotation angle θ from the initial position of the workpiece W based on the sum of the electrostatic capacitance of the overlapping portion between the first electrode 23 and the workpiece W. The positional deviation amount calculation unit 4 determines the initial position of the workpiece W based on the change in electrostatic capacitance of the overlapping portion between the second electrode pair 24 and 25 and the workpiece W and the rotation angle θ from the rotation angle calculation unit 3. The positional deviation amounts δx and δy in the x-axis direction and y-axis direction are calculated.

Description

この発明は、初期位置からのワークの傾き角度や位置ズレを検出するための静電容量センサ,検出システム及びロボットシステムに関するものである。   The present invention relates to a capacitance sensor, a detection system, and a robot system for detecting a tilt angle and a positional deviation of a workpiece from an initial position.

従来、この種の静電容量センサとしては、特許文献1に記載の位置センサがある。
このセンサは、固定部に対して平面内を相対的に移動する移動ステージの位置を計測する位置センサである。具体的には、所定の間隔で相互に対向している第1〜第3の固定対向電極対を有する固定電極部が、固定部に接続されている。そして、第1〜第3の固定対向電極対の間にそれぞれ部分的に挿入されている第1〜第3の可動電極を有する可動電極部が、移動ステージに接続されている。また、第1の固定対向電極対は、第1の方向に延びている第1の対向電極を有し、第2の固定対向電極対は、第1の方向と平行に延びている第2の対向電極を有し、第3の固定対向電極対は、第1の方向と交差する第2の方向に延びている第3の対向電極を有している。さらに、第1〜第3の対向電極は、第1〜第3の可動電極の各挿入状態に応じて変化する第1〜第3の静電容量をそれぞれ有している。また、第1,第3の対向電極は、第2,第1の対向電極に対して第1,第2の方向にシフトした位置にそれぞれ配置されている。
Conventionally, as this type of capacitance sensor, there is a position sensor described in Patent Document 1.
This sensor is a position sensor that measures the position of a moving stage that moves relative to the fixed portion in a plane. Specifically, a fixed electrode portion having first to third fixed counter electrode pairs facing each other at a predetermined interval is connected to the fixed portion. And the movable electrode part which has the 1st-3rd movable electrode each inserted partially between the 1st-3rd fixed counter electrode pair is connected to the movement stage. The first fixed counter electrode pair includes a first counter electrode extending in the first direction, and the second fixed counter electrode pair includes a second counter electrode extending in parallel with the first direction. The third fixed counter electrode pair has a third counter electrode extending in a second direction that intersects the first direction. Furthermore, the first to third counter electrodes have first to third capacitances that change in accordance with the insertion states of the first to third movable electrodes, respectively. Further, the first and third counter electrodes are arranged at positions shifted in the first and second directions with respect to the second and first counter electrodes, respectively.

これにより、相互に逆方向の静電容量の変化が、移動ステージの回転によって生じるので、移動ステージの回転角度を、このような逆方向の静電容量の変化を利用することにより、第1の対向電極と第2の対向電極の静電容量の差として検出することができる。一方、移動ステージの第2の方向への並進移動は、第1の対向電極と第2の対向電極の和として回転移動の影響を相殺することによって検出することができる。そして、移動ステージの第1の方向への並進移動は、第3の対向電極の静電容量の変化に対して回転移動の影響を補正することによって検出することができるのである。   As a result, the capacitance changes in the opposite directions are caused by the rotation of the moving stage. Therefore, the rotation angle of the moving stage can be determined by using the change in the capacitance in the opposite direction. It can be detected as a difference in capacitance between the counter electrode and the second counter electrode. On the other hand, the translational movement of the moving stage in the second direction can be detected by canceling the influence of the rotational movement as the sum of the first counter electrode and the second counter electrode. The translational movement of the moving stage in the first direction can be detected by correcting the influence of the rotational movement on the change in the capacitance of the third counter electrode.

特開2013−024701号公報JP 2013-024701 A

しかし、上記した従来のセンサでは、静電容量の変化を検出するための電極の枚数が多く、しかも、電極間の組み付け構造が複雑である。このため、センサ自体が複雑で且つ大型化してしまい、その結果、製造工程数と製造コストの増加を招くという問題があった。   However, in the conventional sensor described above, the number of electrodes for detecting a change in capacitance is large, and the assembly structure between the electrodes is complicated. For this reason, the sensor itself is complicated and increased in size, resulting in an increase in the number of manufacturing steps and manufacturing costs.

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、簡単な構造で且つ小型化が可能な静電容量センサ,検出システム及びロボットシステムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a capacitance sensor, a detection system, and a robot system that have a simple structure and can be miniaturized.

上記課題を解決するために、請求項1の発明は、基材上に第1誘電体層を介して積層され且つ接地されたガード電極と、このガード電極上に第2誘電体層を介して配設された複数の第1電極と、多角形のワークを吸着して、第1電極とワークとの対向距離を一定に保持するための吸着部とを備え、ワークの初期位置からの回転角度を検出するための静電容量センサであって、複数の第1電極を、吸着部の周囲に配設すると共に、当該吸着部で吸着されたワークが初期位置に位置するときに、各第1電極の中心がワークの中心から各頂点を通る直線上にあり且つワークの各頂点が各第1電極の形状内に位置するように、複数の第1電極を配置した構成とする。
かかる構成により、ワークを吸着部で吸着すると、ワークと第1電極との対向距離が一定に保持される。このとき、吸着されたワークが初期位置から回転している場合には、ワークの各頂点が、初期位置からずれる。このため、複数の第1電極とワークとの重なり部分で生じる静電容量の和が、ワークが初期位置に位置する場合と初期位置から回転した場合とで、異なることとなる。したがって、各状態における複数の第1電極とワークとの重なり部分で生じる静電容量の和を考慮することで、ワークの初期位置からの回転角度を検出することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is characterized in that a guard electrode laminated on a substrate via a first dielectric layer and grounded, and a second dielectric layer on the guard electrode via a second dielectric layer. A rotation angle from the initial position of the workpiece, comprising: a plurality of arranged first electrodes; and a suction portion for sucking a polygonal workpiece and maintaining a constant distance between the first electrode and the workpiece. Each of the plurality of first electrodes is disposed around the suction portion, and each of the first electrodes is positioned when the work sucked by the suction portion is located at the initial position. A plurality of first electrodes are arranged such that the center of the electrode is on a straight line passing through each vertex from the center of the workpiece and each vertex of the workpiece is positioned within the shape of each first electrode.
With this configuration, when the workpiece is sucked by the suction portion, the facing distance between the workpiece and the first electrode is kept constant. At this time, when the sucked work is rotating from the initial position, each vertex of the work is shifted from the initial position. For this reason, the sum of the electrostatic capacitances generated at the overlapping portions of the plurality of first electrodes and the workpiece differs depending on whether the workpiece is located at the initial position or rotated from the initial position. Therefore, the rotation angle from the initial position of the workpiece can be detected by taking into consideration the sum of the capacitances generated at the overlapping portions of the plurality of first electrodes and the workpiece in each state.

請求項2の発明は、請求項1に記載の静電容量センサにおいて、第1電極の数は、4つで、且つ各第1電極は、円形、正四角形又は菱形のいずれかであり、ワークは、正方形又は長方形のいずれかの形状をなす構成とした。   According to a second aspect of the present invention, in the capacitance sensor according to the first aspect, the number of first electrodes is four, and each first electrode is either a circle, a regular square, or a rhombus, Is configured to have a square or rectangular shape.

請求項3の発明は、基材上に第1誘電体層を介して積層され且つ接地されたガード電極と、このガード電極上に第2誘電体層を介して配設された2対の第2電極対と、ワークを吸着して、第2電極とワークとの対向距離を一定に保持するための吸着部とを備え、ワークの初期位置からの位置ズレ量を検出するための静電容量センサであって、2対の第2電極対を、初期位置内で互いに直交するx軸及びy軸の上にそれぞれ配設し、2対の第2電極対のうちの一方の第2電極対を構成する2つの第2電極を、x軸の両側にそれぞれ並設すると共に、吸着部で吸着されたワークが初期位置に位置するときに、ワークの一辺が重なる位置に配置し、他方の第2電極対を構成する2つの第2電極を、y軸の両側にそれぞれ並設すると共に、ワークが初期位置に位置するときに、ワークの他の一辺が重なる位置に配置した構成とする。
かかる構成により、ワークを吸着部で吸着すると、ワークと第2電極との対向距離が一定に保持される。このとき、吸着されたワークが初期位置からx軸方向にずれている場合には、一方の第2電極対とワークとの重なり部分で生じる静電容量が、ワークが初期位置に位置する場合とは異なることとなる。したがって、各状態における一方の第2電極対とワークとの重なり部分で生じる静電容量を考慮することで、ワークの初期位置からx軸方向への位置ズレ量を検出することができる。また、ワークが初期位置からy軸方向にずれている場合には、他方の第2電極対とワークとの重なり部分で生じる静電容量が、ワークが初期位置に位置する場合とは異なることとなる。したがって、各状態における他方の第2電極対とワークとの重なり部分で生じる静電容量を考慮することで、ワークの初期位置からy軸方向への位置ズレ量を検出することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a guard electrode laminated on a base material via a first dielectric layer and grounded, and two pairs of second electrodes disposed on the guard electrode via a second dielectric layer. Capacitance for detecting the amount of positional deviation from the initial position of the workpiece, comprising a pair of two electrodes and a suction portion for sucking the workpiece and maintaining a constant distance between the second electrode and the workpiece. Two second electrode pairs are arranged on an x axis and a y axis orthogonal to each other within an initial position, and one of the two second electrode pairs is a second electrode pair. Are arranged side by side on both sides of the x-axis, and when the work adsorbed by the adsorbing portion is located at the initial position, one side of the work is arranged to overlap, and the other second electrode is arranged. Two second electrodes constituting a two-electrode pair are arranged side by side on both sides of the y-axis, and the workpiece is the first When located in the position, a configuration which is arranged at a position where another side of the workpiece overlap.
With this configuration, when the workpiece is sucked by the suction portion, the facing distance between the workpiece and the second electrode is kept constant. At this time, when the attracted work is displaced in the x-axis direction from the initial position, the electrostatic capacitance generated in the overlapping portion between one second electrode pair and the work is the case where the work is located at the initial position. Will be different. Therefore, by taking into consideration the electrostatic capacitance generated at the overlapping portion of one second electrode pair and the workpiece in each state, it is possible to detect the amount of positional deviation from the initial position of the workpiece in the x-axis direction. In addition, when the workpiece is displaced from the initial position in the y-axis direction, the capacitance generated at the overlapping portion between the other second electrode pair and the workpiece is different from that when the workpiece is positioned at the initial position. Become. Therefore, by taking into account the electrostatic capacitance generated at the overlapping portion of the other second electrode pair and the workpiece in each state, it is possible to detect the amount of positional deviation from the initial position of the workpiece in the y-axis direction.

請求項4の発明は、請求項3に記載の静電容量センサにおいて、各第2電極は、長方形又は正四角形のいずれかであり、ワークは、正方形又は長方形のいずれかの形状をなす構成とした。   According to a fourth aspect of the present invention, in the capacitance sensor according to the third aspect, each second electrode is either a rectangle or a regular tetragon, and the workpiece has a configuration of either a square or a rectangle. did.

請求項5の発明は、請求項1又は請求項2に記載の静電容量センサにおいて、請求項3又は請求項4に記載の静電容量センサが備える2対の第2電極対を適用した構成とする。
かかる構成により、ワークの初期位置からの回転角度とx軸上の位置ズレ量とy軸上の位置ズレ量とを1つの静電容量センサによって検出することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the capacitance sensor according to the first or second aspect, two pairs of second electrodes provided in the capacitance sensor according to the third or fourth aspect are applied. And
With this configuration, the rotation angle from the initial position of the workpiece, the positional deviation amount on the x-axis, and the positional deviation amount on the y-axis can be detected by one capacitance sensor.

請求項6の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の静電容量センサにおいて、吸着部を、電源に接続され静電気力によりワークを吸着する吸着電極と、この吸着電極,第1及び第2電極とを覆う表面平坦な第3誘電体層とで形成した構成とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the capacitance sensor according to any one of the first to fifth aspects, the suction portion is connected to a power source and sucks the workpiece by electrostatic force, and the suction electrode, The first and second electrodes are covered with a third dielectric layer having a flat surface.

請求項7の発明に係る検出システムは、請求項1,請求項2又は請求項6のいずれかに記載の静電容量センサと、静電容量センサの複数の第1電極とワークとの重なり部分で生じる静電容量の和に基づいて、ワークの初期位置からの回転角度を演算する回転角度演算部であって、予め求めた静電容量の和と回転角度との関係式に基づいて、現時点の静電容量の和から現時点での回転角度を求める回転角度演算部とを備える構成とする。
かかる構成により、静電容量センサの吸着部で吸着したワークが初期位置から回転している場合には、回転角度演算部が、予め求めた静電容量の和と回転角度との関係式に基づいて、現時点の静電容量の和から現時点での回転角度を求める。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a detection system according to any one of the first, second, and sixth aspects, and an overlapping portion between the plurality of first electrodes of the capacitive sensor and the workpiece. A rotation angle calculation unit that calculates the rotation angle from the initial position of the workpiece based on the sum of the capacitances generated in step S1, and based on the relational expression between the previously obtained capacitance sum and the rotation angle, A rotation angle calculation unit that obtains the current rotation angle from the sum of the electrostatic capacities.
With this configuration, when the work sucked by the suction portion of the capacitance sensor is rotating from the initial position, the rotation angle calculation unit is based on the relational expression between the sum of the capacitance and the rotation angle obtained in advance. Then, the current rotation angle is obtained from the sum of the current capacitances.

請求項8の発明に係る検出システムは、請求項3,請求項4又は請求項6のいずれかに記載の静電容量センサと、静電容量センサの一方の第2電極対とワークとの重なり部分で生じる静電容量の変化に基づいて、ワークの初期位置からのx軸方向への位置ズレ量を演算すると共に、他方の第2電極対とワークとの重なり部分で生じる静電容量の変化に基づいて、ワークの初期位置からのy軸方向への位置ズレ量を演算する位置ズレ量演算部であって、第2電極対と初期位置に位置するワークとの重なり部分で生じる静電容量と第2電極対と現時点位置のワークとの重なり部分で生じる静電容量との差によって、ワークの位置ズレ量を求める位置ズレ量演算部とを備える構成とした。
かかる構成により、静電容量センサの吸着部で吸着したワークが初期位置からx軸方向にずれている場合には、位置ズレ量演算部が、一方の第2電極対と初期位置に位置するワークとの重なり部分で生じる静電容量と第2電極対と現時点位置のワークとの重なり部分で生じる静電容量との差によって、ワークのx軸方向の位置ズレ量を求める。また、ワークが初期位置からy軸方向にずれている場合には、位置ズレ量演算部が、他方の第2電極対と初期位置に位置するワークとの重なり部分で生じる静電容量と第2電極対と現時点位置のワークとの重なり部分で生じる静電容量との差によって、ワークのy軸方向の位置ズレ量を求める。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a detection system comprising: the capacitance sensor according to any one of the third, fourth, or sixth aspect; and one second electrode pair of the capacitance sensor and an overlap of the workpiece. Based on the change in capacitance generated in the portion, the displacement amount in the x-axis direction from the initial position of the workpiece is calculated, and the change in capacitance generated in the overlapping portion between the other second electrode pair and the workpiece A displacement amount calculation unit for calculating a displacement amount in the y-axis direction from the initial position of the workpiece based on the electrostatic capacitance generated at the overlapping portion of the second electrode pair and the workpiece located at the initial position And a positional deviation amount calculation unit for obtaining a positional deviation amount of the workpiece based on a difference between the electrostatic capacitance generated at the overlapping portion between the second electrode pair and the workpiece at the current position.
With such a configuration, when the workpiece attracted by the attracting portion of the capacitance sensor is displaced in the x-axis direction from the initial position, the positional deviation amount computing portion is positioned at the initial position with one second electrode pair. The amount of positional deviation in the x-axis direction of the workpiece is obtained by the difference between the capacitance generated in the overlapping portion between and the capacitance generated in the overlapping portion between the second electrode pair and the workpiece at the current position. In addition, when the workpiece is displaced from the initial position in the y-axis direction, the positional deviation amount calculation unit causes the second capacitance and the second capacitance generated at the overlapping portion of the other second electrode pair and the workpiece positioned at the initial position to be second. The amount of positional deviation in the y-axis direction of the workpiece is obtained based on the difference between the capacitance generated at the overlapping portion between the electrode pair and the workpiece at the current position.

請求項9の発明は、請求項7に記載の検出システムにおいて、請求項8に記載の検出システムが備える2つの第2電極対と位置ズレ量演算部とを適用し、位置ズレ量演算部が、回転角度演算部が求めた回転角度分だけ、ワークを逆回転させた状態を演算し、第2電極対と初期位置に位置するワークとの重なり部分で生じる静電容量と、第2電極対と逆回転させた状態でのワークとの重なり部分で生じる静電容量との差によって、ワークの位置ズレ量を求める機能を有する構成とした。
かかる構成により、回転角度演算部によって、静電容量センサの吸着部に吸着されたワークの回転角度が演算され、位置ズレ量演算部によって、ワークのx軸方向及びy軸方向への位置ズレ量が演算される。この位置ズレ量の検出の際には、位置ズレ量演算部が、回転角度演算部が求めた回転角度分だけ、ワークを逆回転させた状態を求め、第2電極対と初期位置に位置するワークとの重なり部分で生じる静電容量と、第2電極対と逆回転させた状態でのワークとの重なり部分で生じる静電容量との差によって、ワークの位置ズレ量を求める。
A ninth aspect of the invention is the detection system according to the seventh aspect, wherein the two second electrode pairs and the positional deviation amount calculation unit provided in the detection system according to the eighth aspect are applied, and the positional deviation amount calculation unit is The state in which the workpiece is reversely rotated by the rotation angle obtained by the rotation angle calculation unit is calculated, and the capacitance generated in the overlapping portion between the second electrode pair and the workpiece positioned at the initial position, and the second electrode pair And a function of obtaining the positional deviation amount of the workpiece based on the difference between the electrostatic capacitance generated at the overlapping portion with the workpiece in the reversely rotated state.
With this configuration, the rotation angle calculation unit calculates the rotation angle of the workpiece attracted to the adsorption unit of the capacitance sensor, and the positional deviation amount calculation unit calculates the positional deviation amount of the workpiece in the x-axis direction and the y-axis direction. Is calculated. At the time of detection of the positional deviation amount, the positional deviation amount calculation unit obtains a state in which the workpiece is reversely rotated by the rotation angle obtained by the rotation angle calculation unit, and is positioned at the initial position with the second electrode pair. The amount of positional displacement of the workpiece is obtained by the difference between the capacitance generated in the overlapping portion with the workpiece and the capacitance generated in the overlapping portion with the workpiece in the state of being reversely rotated with the second electrode pair.

請求項10の発明は、 請求項7ないし請求項9のいずれかに記載の検出システムを備えるロボットシステムであって、静電容量センサが先端部に接続されたロボットアームと、回転角度演算部及び位置ズレ量演算部が求めた回転角度及び位置ズレ量に基づいて、ロボットアームの動作を制御するコントローラとを備える構成とした。
かかる構成により、ロボットアームが、先端部に接続された静電容量センサによって、ワークを吸着すると、検出システムの回転角度演算部がワークの初期位置からの回転角度を演算すると共に、位置ズレ量演算部がワークのx軸上の位置ズレ量とy軸上の位置ズレ量とを演算する。すると、コントローラが、これら回転角度演算部及び位置ズレ量演算部が求めた回転角度及び位置ズレ量に基づいて、ロボットアームの動作を制御し、ワークを所望の角度及び位置に修正して、所定の箇所に配置する。
A tenth aspect of the present invention is a robot system including the detection system according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein the robot arm has a capacitance sensor connected to the tip, a rotation angle calculation unit, The controller includes a controller that controls the operation of the robot arm based on the rotation angle and the positional deviation amount obtained by the positional deviation amount calculation unit.
With this configuration, when the robot arm attracts the workpiece by the electrostatic capacity sensor connected to the tip, the rotation angle calculation unit of the detection system calculates the rotation angle from the initial position of the workpiece and calculates the displacement amount. The unit calculates a positional deviation amount on the x-axis and a positional deviation amount on the y-axis of the workpiece. Then, the controller controls the operation of the robot arm on the basis of the rotation angle and the positional deviation amount obtained by the rotational angle calculation unit and the positional deviation amount calculation unit, corrects the workpiece to a desired angle and position, and performs predetermined processing. Place in the place of.

以上詳しく説明したように、この発明の静電容量センサによれば、基材と、その上に第1誘電体層を介して積層されたガード電極と、その上に第2誘電体層を介して積層された複数の第1電極及び吸着部という少ない部材で構成することができるので、簡単な構造で且つ小型化が可能な静電容量センサを製造することができる。この結果、当該静電容量センサの製造工程数や製造コストを低く抑えることができるだけでなく、これを備えた検出システム及びロボットシステムの製造工程数や製造コストをも低く抑えることができるという、優れた効果がある。   As described above in detail, according to the capacitance sensor of the present invention, the base material, the guard electrode laminated on the first dielectric layer via the first dielectric layer, and the second dielectric layer thereon. Therefore, it is possible to manufacture a capacitance sensor that has a simple structure and can be miniaturized. As a result, not only can the number of manufacturing processes and manufacturing costs of the capacitance sensor be kept low, but also the number of manufacturing processes and manufacturing costs of the detection system and robot system equipped with the same can be reduced. There is an effect.

この発明の第1実施例に係る検出システムを示す斜視図である。1 is a perspective view showing a detection system according to a first embodiment of the present invention. 検出システムの平面図である。It is a top view of a detection system. 静電容量センサの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a capacitance sensor. 図2の矢視A−A断面図である。It is arrow AA sectional drawing of FIG. 円形の第1電極とワークとの重なり部分の状態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the state of the overlap part of a circular 1st electrode and a workpiece | work. 円形の第1電極とワークとの重なり部分の面積とワークの回転角度との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the area of the overlap part of a circular 1st electrode and a workpiece | work, and the rotation angle of a workpiece | work. 正方形の第1電極とワークとの重なり部分の状態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the state of the overlap part of a square 1st electrode and a workpiece | work. 正方形の第1電極とワークとの重なり部分の面積とワークの回転角度との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the area of the overlap part of a square 1st electrode and a workpiece | work, and the rotation angle of a workpiece | work. 菱形の第1電極とワークとの重なり部分の状態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the state of the overlapping part of a rhombus 1st electrode and a workpiece | work. 菱形の第1電極とワークとの重なり部分の面積とワークの回転角度との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the area of the overlap part of a rhombus 1st electrode and a workpiece | work, and the rotation angle of a workpiece | work. ワークのx軸方向への位置ズレ量δxを説明するための概略平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating position shift amount (delta) x to the x-axis direction of a workpiece | work. 位置ズレ量δxの演算方法を説明するための部分拡大平面図である。FIG. 10 is a partially enlarged plan view for explaining a calculation method of a positional deviation amount δx. 第1実施例の検出システムが適用されたロボットシステムを示す概略図である。It is the schematic which shows the robot system with which the detection system of 1st Example was applied. ロボットシステム全体を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole robot system. ワークを持ち上げた状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which lifted the workpiece | work. ワークを吸着した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which adsorb | sucked the workpiece | work. ワークのズレを修正している状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which correct | amends the shift | offset | difference of a workpiece | work. ワークを所望位置に配置した状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which has arrange | positioned the workpiece | work in the desired position. この発明の第2実施例に係る検出システムの平面図である。It is a top view of the detection system which concerns on 2nd Example of this invention. この発明の第3実施例に係る検出システムの平面図である。It is a top view of the detection system which concerns on 3rd Example of this invention. 第1電極の配置の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of arrangement | positioning of a 1st electrode.

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。   The best mode of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施例1)
図1は、この発明の第1実施例に係る検出システムを示す斜視図であり、図2は、検出システムの平面図である。なお、静電容量センサについては、各種電極を透過して表示した。
図1及び図2に示すように、この実施例の検出システム1−1は、静電容量センサ2と回転角度演算部3と位置ズレ量演算部4とを備えている。
Example 1
FIG. 1 is a perspective view showing a detection system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the detection system. Note that the capacitance sensor was displayed through various electrodes.
As shown in FIGS. 1 and 2, the detection system 1-1 of this embodiment includes a capacitance sensor 2, a rotation angle calculation unit 3, and a positional deviation amount calculation unit 4.

静電容量センサ2は、ワークの初期位置からの回転角度と位置ズレ量とを演算するためのセンサである。
図3は、静電容量センサ2の分解斜視図であり、図4は、図2の矢視A−A断面図である。
図3及び図4に示すように、静電容量センサ2は、基材20上のガード電極21と、ガード電極21上の吸着電極22,4つの第1電極23及び2対の第2電極対24,25とを有している。
具体的には、ベタ状のガード電極21が、第1誘電体層である極薄の樹脂シート26上に形成され、この樹脂シート26が、接着材26aによって、基材20上に貼り付けられている。そして、吸着電極22,4つの第1電極23及び2対の第2電極対24,25が、第2誘電体層である樹脂シート27上に形成され、この樹脂シート27が、ガード電極21を覆うように、接着材27aによって樹脂シート26上に貼り付けられている。さらに、第3誘電体層である表面平坦な樹脂シート28が、吸着電極22,4つの第1電極23及び2対の第2電極対24,25を覆うように、接着材28aによって樹脂シート27上に貼り付けられている。
The electrostatic capacitance sensor 2 is a sensor for calculating a rotation angle and a positional deviation amount from the initial position of the workpiece.
3 is an exploded perspective view of the capacitance sensor 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
As shown in FIGS. 3 and 4, the capacitance sensor 2 includes a guard electrode 21 on the base material 20, an adsorption electrode 22 on the guard electrode 21, four first electrodes 23, and two second electrode pairs. 24, 25.
Specifically, the solid guard electrode 21 is formed on an ultrathin resin sheet 26 that is the first dielectric layer, and this resin sheet 26 is adhered onto the base material 20 by an adhesive 26a. ing. The adsorption electrode 22, the four first electrodes 23, and the two second electrode pairs 24 and 25 are formed on the resin sheet 27 that is the second dielectric layer. It is affixed on the resin sheet 26 with the adhesive material 27a so that it may cover. Further, the resin sheet 27 with the adhesive 28a is provided so that the resin sheet 28 having a flat surface as the third dielectric layer covers the adsorption electrode 22, the four first electrodes 23, and the two second electrode pairs 24, 25. It is pasted on top.

ガード電極21は、基材20側の容量変化をキャンセルするための電極であり、基材20側から第1電極23や第2電極対24,25への干渉を阻止する機能を有する。   The guard electrode 21 is an electrode for canceling the capacity change on the base material 20 side, and has a function of preventing interference from the base material 20 side to the first electrode 23 and the second electrode pair 24 and 25.

図2に示すように、吸着電極22は、二点鎖線で示す正方形のワークWを吸着するための電極である。
具体的には、吸着電極22は、2つの電極22a,22bで成る双極タイプの吸着電極であり、この吸着電極22と樹脂シート28とで、吸着部を構成している。
詳しくは、電源29が、電極22a,22b間に接続されており、電源電圧を電源29から電極22a,22bに供給すると、電極22a,22bが、樹脂シート28(図3及び図4参照)上に載置されたワークWを静電気力によって樹脂シート28表面に吸着する。つまり、吸着電極22は、ワークW全体を樹脂シート28表面に吸着して、ワークWと第1電極23との対向距離やワークWと第2電極対24,25との対向距離を一定に保持する機能を有する。
As shown in FIG. 2, the adsorption electrode 22 is an electrode for adsorbing a square workpiece W indicated by a two-dot chain line.
Specifically, the adsorption electrode 22 is a bipolar type adsorption electrode composed of two electrodes 22a and 22b, and the adsorption electrode 22 and the resin sheet 28 constitute an adsorption portion.
Specifically, a power source 29 is connected between the electrodes 22a and 22b. When a power supply voltage is supplied from the power source 29 to the electrodes 22a and 22b, the electrodes 22a and 22b are placed on the resin sheet 28 (see FIGS. 3 and 4). The workpiece W placed on the surface is adsorbed to the surface of the resin sheet 28 by electrostatic force. That is, the attracting electrode 22 attracts the entire workpiece W to the surface of the resin sheet 28 and keeps the facing distance between the workpiece W and the first electrode 23 and the facing distance between the workpiece W and the second electrode pair 24, 25 constant. It has the function to do.

4つの第1電極23は、ワークWの初期位置からの回転角度を検出するために用いられる電極であり、吸着電極22の周囲に配設されている。
具体的には、4つの第1電極23は、ガード電極21の四隅の真上にそれぞれ配置されている。各第1電極23は、円形に設定され、端子23aが、各第1電極23から外側に向かって延出されている。
また、この実施例では、ワークWが初期位置に位置するときに、各第1電極23の中心がワークWの各頂点Pに一致するように、4つの第1電極23が設定配置されている。
The four first electrodes 23 are electrodes used to detect the rotation angle from the initial position of the workpiece W, and are arranged around the suction electrode 22.
Specifically, the four first electrodes 23 are respectively disposed immediately above the four corners of the guard electrode 21. Each first electrode 23 is set in a circular shape, and a terminal 23 a extends outward from each first electrode 23.
In this embodiment, the four first electrodes 23 are set and arranged so that the center of each first electrode 23 coincides with each vertex P of the workpiece W when the workpiece W is located at the initial position. .

第2電極対24は、ワークWの初期位置からのx軸方向への位置ズレ量を検出するために用いられる電極であり、横並び状態の長方形の電極24a,24bで構成されている。
具体的には、電極24a,24bは、x軸上に配設され、それぞれの電極24a,24bが、x軸の両側に位置する。そして、ワークWが初期位置に位置するときには、ワークWの一辺(右辺)が電極24a,24bの中央部で重なるように、電極24a,24bが配置されている。
一方、第2電極対25は、ワークWの初期位置からのy軸方向への位置ズレ量を検出するために用いられる電極であり、横並び状態の長方形の電極25a,25bで構成されている。
具体的には、電極25a,25bは、初期位置内でx軸と直交するy軸上に配設され、それぞれの電極25a,25bが、y軸の両側に位置する。そして、ワークWが初期位置に位置するときには、ワークWの一辺(下辺)が電極25a,25bの中央部で重なるように、電極25a,25bが配置されている。
The second electrode pair 24 is an electrode used for detecting the amount of positional deviation in the x-axis direction from the initial position of the workpiece W, and is composed of rectangular electrodes 24a and 24b arranged side by side.
Specifically, the electrodes 24a and 24b are disposed on the x-axis, and the electrodes 24a and 24b are located on both sides of the x-axis. When the workpiece W is located at the initial position, the electrodes 24a and 24b are arranged so that one side (right side) of the workpiece W overlaps with the central portion of the electrodes 24a and 24b.
On the other hand, the second electrode pair 25 is an electrode used for detecting the amount of displacement in the y-axis direction from the initial position of the workpiece W, and is composed of rectangular electrodes 25a and 25b arranged side by side.
Specifically, the electrodes 25a and 25b are disposed on the y-axis orthogonal to the x-axis within the initial position, and the electrodes 25a and 25b are located on both sides of the y-axis. And when the workpiece | work W is located in an initial position, the electrodes 25a and 25b are arrange | positioned so that one side (lower side) of the workpiece | work W may overlap in the center part of electrodes 25a and 25b.

回転角度演算部3は、4つの第1電極23とワークWとの重なり部分で生じる静電容量の和に基づいて、ワークWの初期位置からの回転角度θを演算する部分である。
具体的には、図1に示すように、各第1電極23の端子23a,ガード電極21の端子21aに接続された配線31,32が回転角度演算部3に引き込まれ、端子23a,21a間の電圧が回転角度演算部3内で検出される。
各端子23a,21a間の電圧は、ワークWと各第1電極23との重なり部分で生じる静電容量に対応する。したがって、ワークWが初期位置(図2参照)から回転すると、ワークWと第1電極23との重なり部分が変化して、当該部分の静電容量がワークWの回転角度に対応して変化する。
この実施例では、ワークWが初期位置から回転角度θだけ回転したときの、4つの第1電極23とワークWとの重なり部分で生じる静電容量の和(即ち4組の端子23a,21a間の電圧の和V)と、回転角度θとの関係式(1)を予め求めておく。
θ=f(V) …(1)
回転角度演算部3は、上記式(1)に基づいて、端子23a,21aから入力した電圧和Vから現時点での回転角度θを演算し、求めた回転角度θを出力端3aから所定の装置へ、出力端3bから位置ズレ量演算部4へそれぞれ出力する機能を有している。
The rotation angle calculation unit 3 is a part that calculates the rotation angle θ from the initial position of the workpiece W based on the sum of the capacitances generated at the overlapping portions of the four first electrodes 23 and the workpiece W.
Specifically, as shown in FIG. 1, the wirings 31 and 32 connected to the terminal 23a of each first electrode 23 and the terminal 21a of the guard electrode 21 are drawn into the rotation angle calculation unit 3, and between the terminals 23a and 21a. Is detected in the rotation angle calculation unit 3.
The voltage between the terminals 23 a and 21 a corresponds to the electrostatic capacitance generated at the overlapping portion between the work W and the first electrodes 23. Therefore, when the workpiece W rotates from the initial position (see FIG. 2), the overlapping portion between the workpiece W and the first electrode 23 changes, and the capacitance of the portion changes corresponding to the rotation angle of the workpiece W. .
In this embodiment, when the workpiece W is rotated by the rotation angle θ from the initial position, the sum of the capacitances generated at the overlapping portions of the four first electrodes 23 and the workpiece W (that is, between the four sets of terminals 23a and 21a). The relational expression (1) between the voltage sum V) and the rotation angle θ is obtained in advance.
θ = f (V) (1)
The rotation angle calculation unit 3 calculates the current rotation angle θ from the voltage sum V input from the terminals 23a and 21a based on the above equation (1), and calculates the calculated rotation angle θ from the output terminal 3a to a predetermined device. The output terminal 3b has a function of outputting to the positional deviation amount calculation unit 4 respectively.

図5は、円形の第1電極23とワークWとの重なり部分の状態を示す概略平面図であり、図6は、円形の第1電極23とワークWとの重なり部分の面積とワークWの回転角度との関係を示す線図である。
発明者等は、この実施例において、上記の如く、円形の第1電極23を採用した。これは図5及び図6に示すシミュレーションの結果に基づくものである。
すなわち、図5に示すように、先ず、直径20mmの円形の第1電極23を正方形状に配置し、150mm角の正方形のワークWを、図の実線で示すように、第1電極23上に配置した。そして、図の二点鎖線で示すように、ワークWを当初の位置から角度θだけ回転していき、回転角度θと4つの第1電極23とワークWとの重なり部分の面積S(=S1+S2+S3+S4)との関係をシミュレーションした。すると、図6に示す結果を得た。
図6の実線で示す曲線M1は、ワークWの各頂点が各第1電極23の中心に位置する初期状態から回転させた場合における、面積Sと回転角度θとの関係を示す。そして、破線で示す曲線M2は、ワークWの各頂点が各第1電極23の中心から図5の上方2mmずれた位置にある状態から回転させた場合における、面積Sと回転角度θとの関係を示す。さらに、二点鎖線で示す曲線M3は、ワークWの各頂点が各第1電極23の中心から図5の上方2mmで右方5mmだけずれた位置にある状態から回転させた場合における、面積Sと回転角度θとの関係を示す。
図6に示すように、これらの曲線M1,M2,M3の各面積Sは、回転角度θが±5°という広い範囲内で一致し、この範囲を超えると、曲線M1の面積Sと曲線M2の面積Sと曲線M3の面積Sとが、回転角度θによって異なってくる。
FIG. 5 is a schematic plan view showing a state of the overlapping portion between the circular first electrode 23 and the workpiece W. FIG. 6 is a diagram illustrating the area of the overlapping portion between the circular first electrode 23 and the workpiece W and the workpiece W. It is a diagram which shows the relationship with a rotation angle.
The inventors adopted the circular first electrode 23 in this embodiment as described above. This is based on the simulation results shown in FIGS.
That is, as shown in FIG. 5, first, a circular first electrode 23 having a diameter of 20 mm is arranged in a square shape, and a square workpiece W having a 150 mm square is placed on the first electrode 23 as indicated by a solid line in the figure. Arranged. Then, as shown by the two-dot chain line in the figure, the workpiece W is rotated by an angle θ from the initial position, and the area S (= S1 + S2 + S3 + S4) of the overlapping portion of the rotation angle θ and the four first electrodes 23 and the workpiece W is obtained. ) Was simulated. Then, the result shown in FIG. 6 was obtained.
A curve M <b> 1 indicated by a solid line in FIG. 6 indicates a relationship between the area S and the rotation angle θ when the vertex of the work W is rotated from the initial state where it is located at the center of each first electrode 23. A curved line M2 indicated by a broken line indicates a relationship between the area S and the rotation angle θ when each vertex of the workpiece W is rotated from a position shifted by 2 mm above the center of each first electrode 23 in FIG. Indicates. Further, a curved line M3 indicated by a two-dot chain line indicates an area S when the vertex of the workpiece W is rotated from a position shifted from the center of each first electrode 23 by 2 mm on the upper side in FIG. And the rotation angle θ.
As shown in FIG. 6, the areas S of these curves M1, M2, and M3 coincide within a wide range where the rotation angle θ is ± 5 °, and if this range is exceeded, the area S of the curve M1 and the curve M2 And the area S of the curve M3 differ depending on the rotation angle θ.

図7は、正方形の第1電極23とワークWとの重なり部分の状態を示す概略平面図であり、図8は、正方形の第1電極23とワークWとの重なり部分の面積とワークWの回転角度との関係を示す線図であり、図9は、菱形の第1電極23とワークWとの重なり部分の状態を示す概略平面図であり、図10は、菱形の第1電極23とワークWとの重なり部分の面積とワークWの回転角度との関係を示す線図である。
さらに、発明者等は、20mm角の正方形や菱形の第1電極23についても、上記と同様のシミュレーションを行った。
すると、図7や図9に示すように、正方形や菱形の第1電極23を用いた場合には、図8や図10に示すように、曲線M1,M2,M3が示す各面積Sは、回転角度θが±2°という狭い範囲内でのみ一致し、この範囲を超えると、曲線M1の面積Sと曲線M2の面積Sと曲線M3の面積Sとが、回転角度θによって異なってくる。
FIG. 7 is a schematic plan view showing the state of the overlapping portion between the square first electrode 23 and the workpiece W. FIG. 8 is a diagram illustrating the area of the overlapping portion between the square first electrode 23 and the workpiece W and the workpiece W. FIG. 9 is a schematic plan view illustrating a state of an overlapping portion between the rhombic first electrode 23 and the work W, and FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship with the rotation angle. It is a diagram which shows the relationship between the area of the overlapping part with the workpiece | work W, and the rotation angle of the workpiece | work W. FIG.
Furthermore, the inventors also performed a simulation similar to the above for the first electrode 23 having a square shape or a rhombus shape of 20 mm square.
Then, as shown in FIGS. 7 and 9, when the square or rhombus first electrode 23 is used, as shown in FIGS. 8 and 10, each area S indicated by the curves M1, M2, and M3 is: The rotation angle θ matches only within a narrow range of ± 2 °, and when this range is exceeded, the area S of the curve M1, the area S of the curve M2, and the area S of the curve M3 differ depending on the rotation angle θ.

以上のシミュレーション結果から明らかなように、円形の第1電極23を採用した場合には、図5及び図6に示したように、初期位置において、ワークWの各頂点と第1電極23の中心点とが多少位置ズレしていても、回転角度θが±5°という広い範囲内で、重なり面積Sと回転角度θとの間に正確な関係式を得ることができる。つまり、円形の第1電極23を用いることで、広い回転角度範囲で、上記(1)式を用いて、回転角度θを検出電圧Vから正確に演算することができる。
これに対して、正方形や菱形の第1電極23を採用した場合には、図7〜図10に示したように、初期位置において、ワークWの各頂点と第1電極23の中心点とが多少でも位置ズレしていると、回転角度θが±2°という狭い範囲内でしか、重なり面積Sと回転角度θとの間に正確な関係を得ることができない。
かかる観点から、この実施例では、円形の第1電極23を採用し、位置ズレ状態のワークWの回転角度θを電圧Vから正確に求めることができるようにした。そして、位置ズレ量については、後述する第2電極対24,25と位置ズレ量演算部4とによって求めることができるようにした。
なお、この実施例では、静電容量センサに、円形の第1電極23を採用したが、正方形や菱形の第1電極23を採用した静電容量センサも、この発明の範囲から除外するものではないことは勿論である。
As is clear from the above simulation results, when the circular first electrode 23 is adopted, as shown in FIGS. 5 and 6, each vertex of the workpiece W and the center of the first electrode 23 are at the initial position. Even if the point is slightly misaligned, an accurate relational expression can be obtained between the overlapping area S and the rotation angle θ within a wide range of the rotation angle θ of ± 5 °. That is, by using the circular first electrode 23, the rotation angle θ can be accurately calculated from the detected voltage V using the above equation (1) in a wide rotation angle range.
On the other hand, when the square or rhombus first electrode 23 is employed, each vertex of the workpiece W and the center point of the first electrode 23 are located at the initial position as shown in FIGS. If the position is slightly shifted, an accurate relationship can be obtained between the overlapping area S and the rotation angle θ only within a narrow range of the rotation angle θ of ± 2 °.
From this point of view, in this embodiment, the circular first electrode 23 is employed so that the rotational angle θ of the workpiece W in the misaligned state can be accurately obtained from the voltage V. The positional deviation amount can be obtained by a second electrode pair 24, 25 and a positional deviation amount calculation unit 4 described later.
In this embodiment, the circular first electrode 23 is used for the capacitance sensor. However, the capacitance sensor using the square or rhombus first electrode 23 is not excluded from the scope of the present invention. Of course not.

図1において、位置ズレ量演算部4は、 第2電極対24とワークWとの重なり部分で生じる静電容量の変化と、上記回転角度演算部3から入力した回転角度θとに基づいて、ワークWの初期位置からのx軸方向への位置ズレ量δxを求めると共に、第2電極対25とワークWとの重なり部分で生じる静電容量の変化に基づいて、ワークWの初期位置からのy軸方向への位置ズレ量δyを演算する部分である。   In FIG. 1, the positional deviation amount calculation unit 4 is based on the change in capacitance that occurs in the overlapping portion of the second electrode pair 24 and the workpiece W and the rotation angle θ input from the rotation angle calculation unit 3. The amount of positional deviation δx in the x-axis direction from the initial position of the workpiece W is obtained, and based on the change in capacitance that occurs at the overlapping portion of the second electrode pair 25 and the workpiece W, the displacement from the initial position of the workpiece W is determined. This is a part for calculating the positional deviation amount δy in the y-axis direction.

第2電極対24においては、図2に示すように、第2電極24a,24bの端子24c,24dに接続された配線41,42が位置ズレ量演算部4に引き込まれ、端子24c,24d間の電圧が位置ズレ量演算部4内で検出される。端子24c,24d間の電圧は、ワークWと第2電極24a,24bとの重なり部分で生じる静電容量に対応する。
つまり、ワークWが初期位置からx軸方向に位置ズレしたり回転したりすると、ワークWと第2電極24a,24bの重なり部分が変化して、当該部分の静電容量がワークWの位置ズレや回転角度に対応して変化する。そこで、上記回転角度演算部3で求めた回転角度θや、ワークWと第2電極24a,24bの重なり部分の静電容量(即ち第2電極24a,24b間電圧)に基づいて、位置ズレ量演算部4が位置ズレ量δxを求めることができるようにした。以下、詳細に説明する。
In the second electrode pair 24, as shown in FIG. 2, the wirings 41 and 42 connected to the terminals 24c and 24d of the second electrodes 24a and 24b are drawn into the positional deviation amount calculation unit 4, and between the terminals 24c and 24d. Is detected in the positional deviation amount calculation unit 4. The voltage between the terminals 24c and 24d corresponds to the capacitance generated at the overlapping portion between the workpiece W and the second electrodes 24a and 24b.
That is, when the workpiece W is displaced or rotated in the x-axis direction from the initial position, the overlapping portion of the workpiece W and the second electrodes 24a and 24b changes, and the electrostatic capacitance of the portion changes to the displacement of the workpiece W. And changes according to the rotation angle. Therefore, based on the rotation angle θ obtained by the rotation angle calculation unit 3 and the capacitance of the overlapping portion between the workpiece W and the second electrodes 24a and 24b (that is, the voltage between the second electrodes 24a and 24b), The calculation unit 4 can obtain the positional deviation amount δx. Details will be described below.

図11は、ワークWのx軸方向への位置ズレ量δxを説明するための概略平面図であり、図12は、位置ズレ量δxの演算方法を説明するための部分拡大平面図である。
図11に示すように、ワークWが、破線で示す初期位置から二点鎖線で示す位置まで、位置ズレ量δxだけずれた後、初期位置の中心Oから位置ズレ量δxだけずれた中心O’を中心に角度θだけ回転して、実線で示す位置に至った場合を想定する。
ここでは、理解を容易にするため、図12に示すように、幅がLの第2電極24aにのみ着目して、説明する。
図12の(a)に示すように、ワークWが初期位置にあり、その際の検出電圧がV0であったとすると、ワークWと第2電極24aとの重なり部分の静電容量即ち面積は、「V0/β」と表すことができる。但し、βは係数(V/m)である。
しかる後、図12の(b)示すように、ワークWが位置ズレ量δxだけx軸方向にずれ、その際の検出電圧がV1であったとすると、ワークWと第2電極24aとの重なり部分の面積は、「V1/β」と表すことができる。
したがって、次式(2)が成立する。
V1/β−V0/β=(V1−V0)/β=L・δx
故に、ΔV/β=L・δx …(2)
但し、ΔV=V1−V0
つまり、ワークWがx軸方向にずれ、回転していない場合には、位置ズレ量演算部4は、当該式(2)に基づいて、ワークWの位置ズレ量δxを演算して、位置ズレ量δxを出力端4a(図2参照)より出力する。
そして、図12の(c)に示すように、ワークWが、図12の(b)の状態から微小回転角度θだけ回転し、その際の検出電圧がV2であったとすると、ワークWの重なり部分の面積は、回転した分だけ減少する。具体的には、回転角度θが微小角であるので、図12の(c)における三角形ABCの面積「L・θ/2」だけ減少する。
したがって、上式(2)より、次式(3)が成立する。
V2/β+L・θ/2=V1/β=L・δx+V0/β
整理して、(V2−V0)/β+(L・θ)/2=L・δx
故に、ΔV/β+(L・θ)/2=L・δx …(3)
但し、ΔV=V2−V0
つまり、ワークWがx軸方向にずれ、しかも回転している場合には、位置ズレ量演算部4は、当該式(3)に基づいて、ワークWの位置ズレ量δxを演算して、位置ズレ量δxを出力端4aより出力する。
なお、当該式(3)の意味するところは、次の通りである。
ワークWを、図12の(c)の状態から、回転角度θだけ逆回転させることで、ワークWは、図12の(b)に示す状態に戻り、上式(2)に示すように、初期位置の静電容量(V0/β)と、逆回転させた状態での静電容量(V1/β)との差によって、位置ズレ量δxを求めることができる。
FIG. 11 is a schematic plan view for explaining the positional deviation amount δx of the workpiece W in the x-axis direction, and FIG. 12 is a partially enlarged plan view for explaining a calculation method of the positional deviation amount δx.
As shown in FIG. 11, after the workpiece W has shifted from the initial position indicated by the broken line to the position indicated by the two-dot chain line by the positional deviation amount δx, the center O ′ shifted from the initial position center O by the positional deviation amount δx. Is assumed to be rotated by an angle θ to reach a position indicated by a solid line.
Here, in order to facilitate understanding, as shown in FIG. 12, only the second electrode 24a having a width L will be described.
As shown in FIG. 12A, when the workpiece W is at the initial position and the detection voltage at that time is V0, the electrostatic capacitance, that is, the area of the overlapping portion between the workpiece W and the second electrode 24a is: It can be expressed as “V0 / β”. Where β is a coefficient (V / m 2 ).
Thereafter, as shown in FIG. 12B, if the workpiece W is displaced in the x-axis direction by the positional deviation amount δx, and the detected voltage at that time is V1, the overlapping portion between the workpiece W and the second electrode 24a. The area of can be expressed as “V1 / β”.
Therefore, the following equation (2) is established.
V1 / β-V0 / β = (V1-V0) / β = L · δx
Therefore, ΔV / β = L · δx (2)
However, ΔV = V1−V0
That is, when the workpiece W is displaced in the x-axis direction and is not rotating, the positional deviation amount calculation unit 4 calculates the positional deviation amount δx of the workpiece W based on the formula (2), and the positional deviation amount is calculated. The quantity δx is output from the output end 4a (see FIG. 2).
Then, as shown in FIG. 12C, if the work W is rotated by a minute rotation angle θ from the state of FIG. 12B and the detected voltage at that time is V2, the overlap of the work W The area of the part decreases by the amount rotated. Specifically, since the rotation angle θ is a minute angle, the rotation angle θ decreases by the area “L 2 · θ / 2” of the triangle ABC in FIG.
Therefore, the following equation (3) is established from the above equation (2).
V2 / β + L 2 · θ / 2 = V1 / β = L · δx + V0 / β
Rearranging, (V2−V0) / β + (L 2 · θ) / 2 = L · δx
Therefore, ΔV / β + (L 2 · θ) / 2 = L · δx (3)
However, ΔV = V2−V0
That is, when the workpiece W is displaced in the x-axis direction and is rotated, the positional deviation amount calculation unit 4 calculates the positional deviation amount δx of the workpiece W based on the equation (3) to obtain the position The deviation amount δx is output from the output end 4a.
The meaning of the formula (3) is as follows.
By rotating the workpiece W backward from the state of (c) in FIG. 12 by the rotation angle θ, the workpiece W returns to the state shown in (b) of FIG. The positional deviation amount δx can be obtained from the difference between the electrostatic capacitance (V0 / β) at the initial position and the electrostatic capacitance (V1 / β) in the reversely rotated state.

第2電極対25においては、図2に示すように、第2電極25a,25bの端子25c,25dに接続された配線43,44が回転角度演算部3に引き込まれ、端子25c,25d間の電圧が位置ズレ量演算部4内で検出される。
第2電極対25においても、第2電極対24と同様に、上記回転角度演算部3で求めた回転角度θや、ワークWと第2電極25の重なり部分の静電容量(即ち第2電極25a,25b間電圧)に基づいて、位置ズレ量演算部4が、ワークWのy軸方向への位置ズレ量δyを求める。このときの位置ズレ量δyの演算方法も、位置ズレ量δxの場合と同様であるので、その重複記載は省略する。
In the second electrode pair 25, as shown in FIG. 2, the wirings 43 and 44 connected to the terminals 25c and 25d of the second electrodes 25a and 25b are drawn into the rotation angle calculation unit 3, and between the terminals 25c and 25d. The voltage is detected in the positional deviation amount calculation unit 4.
Also in the second electrode pair 25, similarly to the second electrode pair 24, the rotation angle θ obtained by the rotation angle calculation unit 3 and the capacitance of the overlapping portion of the workpiece W and the second electrode 25 (ie, the second electrode) 25a and 25b), the positional deviation amount calculation unit 4 calculates the positional deviation amount δy of the workpiece W in the y-axis direction. The calculation method of the positional deviation amount δy at this time is also the same as that of the positional deviation amount δx, and therefore, duplicate description thereof is omitted.

次に、この実施例の検出システムの適用例について説明する。
図13は、第1実施例の検出システム1−1が適用されたロボットシステムを示す概略図である。
図13に示すように、ロボットシステムは、ロボットアーム100とコントローラ110とを備えており、この実施例の検出システム1−1がこのロボットシステムに組み付けられている。
Next, an application example of the detection system of this embodiment will be described.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a robot system to which the detection system 1-1 of the first embodiment is applied.
As shown in FIG. 13, the robot system includes a robot arm 100 and a controller 110, and the detection system 1-1 of this embodiment is assembled to the robot system.

具体的には、静電容量センサ2の基材20の裏面が、ロボットアーム100の先端に接続されている。吸着電極22,第1電極23及び第2電極対24,25から延出した配線配線31,32,41〜44等は、ロボットアーム100の内部に通され、コントローラ110側に配設された電源29,回転角度演算部3及び位置ズレ量演算部4にそれぞれ接続されている。
コントローラ110は、ロボットアーム100の動作を制御するための機器である。このコントローラ110は、ロボットアーム100全体の回転及び移動を制御することができるだけでなく、静電容量センサ2の電源29のオン/オフ、回転角度演算部3で求めた回転角度θ及び位置ズレ量演算部4で求めた位置ズレ量δx,δyに基づいて、ロボットアーム100先端の静電容量センサ2を回転及び移動させることもできる。
Specifically, the back surface of the base material 20 of the capacitance sensor 2 is connected to the tip of the robot arm 100. Wiring lines 31, 32, 41 to 44 and the like extending from the adsorption electrode 22, the first electrode 23, and the second electrode pair 24, 25 are passed through the robot arm 100 and are disposed on the controller 110 side. 29, the rotation angle calculation unit 3 and the positional deviation amount calculation unit 4, respectively.
The controller 110 is a device for controlling the operation of the robot arm 100. The controller 110 can not only control the rotation and movement of the entire robot arm 100 but also turn on / off the power supply 29 of the capacitance sensor 2, the rotation angle θ and the amount of displacement obtained by the rotation angle calculation unit 3. The electrostatic capacitance sensor 2 at the tip of the robot arm 100 can be rotated and moved based on the positional deviation amounts δx and δy obtained by the calculation unit 4.

図14は、ロボットシステム全体を示す概略図であり、図15は、ワークWを持ち上げた状態を示す概略図であり、図16は、ワークWを吸着した状態を示す断面図である。
このロボットシステムを用いることにより、例えば、図14に示すように、ワークカセット等のような台座120の上に載置されたワークWを、アライナ等のような機器130上の所望位置に所望角度で配置することができる。
すなわち、コントローラ110によって、静電容量センサ2の吸着電極22の電源29(図13参照)をオンにした状態で、ロボットアーム100を下降させ、静電容量センサ2の樹脂シート28表面(図13参照)をワークWに接触させる。すると、ワークWが、吸着電極22によって樹脂シート28表面に吸着されるので、図15に示すように、ロボットアーム100を上昇させることで、ワークWを静電容量センサ2と共に持ち上げることができる。
このとき、ワークWが、吸着電極22によって吸着されているので、図16に示すように、ワークWが破線で示すようにめくれることなく、ワークW全体が、実線で示すように樹脂シート28表面に吸着される。この結果、ワークWと第1電極23との対向距離やワークWと第2電極対24(25)との対向距離が一定距離dに保持される。
FIG. 14 is a schematic view showing the entire robot system, FIG. 15 is a schematic view showing a state where the workpiece W is lifted, and FIG. 16 is a cross-sectional view showing a state where the workpiece W is adsorbed.
By using this robot system, for example, as shown in FIG. 14, a work W placed on a pedestal 120 such as a work cassette is placed at a desired angle on a desired position on a device 130 such as an aligner. Can be arranged.
That is, the controller 110 lowers the robot arm 100 while the power supply 29 (see FIG. 13) of the adsorption electrode 22 of the capacitance sensor 2 is turned on by the controller 110, and the surface of the resin sheet 28 of the capacitance sensor 2 (FIG. 13). Reference) is brought into contact with the workpiece W. Then, since the workpiece | work W is adsorb | sucked by the adsorption | suction electrode 22 on the resin sheet 28 surface, the workpiece | work W can be lifted with the electrostatic capacitance sensor 2 by raising the robot arm 100, as shown in FIG.
At this time, since the workpiece W is adsorbed by the adsorption electrode 22, as shown in FIG. 16, the entire workpiece W is not turned over as indicated by a broken line, but the entire surface of the resin sheet 28 is indicated by a solid line. To be adsorbed. As a result, the opposing distance between the workpiece W and the first electrode 23 and the opposing distance between the workpiece W and the second electrode pair 24 (25) are held at a constant distance d.

そして、静電容量センサ2に吸着されたワークWが、図5で示したように、初期位置よりも、回転角度θだけ回転し、図11で示したように、位置ズレ量δx,δyだけx軸方向,y軸方向にずれている場合には、先ず、回転角度θが、回転角度演算部3により、上記式(1)に基づいて、演算され、その回転角度θが、出力端3a,3bから位置ズレ量演算部4,コントローラ110にそれぞれ出力される。次に、位置ズレ量演算部4において、位置ズレ量δx,δyが、回転角度演算部3からの回転角度θ及び上記式(3)に基づいて、演算され、出力端4aからコントローラ110に出力される。   Then, as shown in FIG. 5, the workpiece W attracted by the capacitance sensor 2 rotates by the rotation angle θ from the initial position, and as shown in FIG. 11, only the positional deviation amounts δx and δy. When there is a deviation in the x-axis direction and the y-axis direction, first, the rotation angle θ is calculated by the rotation angle calculation unit 3 based on the above formula (1), and the rotation angle θ is output to the output end 3a. , 3b are output to the positional deviation amount calculation unit 4 and the controller 110, respectively. Next, the positional deviation amount calculation unit 4 calculates the positional deviation amounts δx and δy based on the rotation angle θ from the rotation angle calculation unit 3 and the above equation (3), and outputs it to the controller 110 from the output end 4a. Is done.

図17は、ワークWのズレを修正している状態を示す概略図であり、図18は、ワークWを所望位置に配置した状態を示す概略図である。
上記の如く、ワークWの回転角度θや位置ズレ量δx,δyが、回転角度演算部3,位置ズレ量演算部4からコントローラ110に出力されると、図17に示すように、コントローラ110が、ロボットアーム100全体を機器130側に回転させる。そして、コントローラ110は、ロボットアーム100を通じて、静電容量センサ2全体を回転及び移動させ、ワークW2を回転角度θだけ逆回転させると共に、位置ズレ量δx,δyだけx軸方向,y軸方向に逆移動させて、ワークWを初期位置の状態に修正する。
かかる状態で、図18に示すように、コントローラ110が、ロボットアーム100を機器130まで下降させて、ワークWを機器130上に載せると共に、静電容量センサ2の電源29をオフの状態にして、ロボットアーム100を上昇させる。すると、ワークWが、吸着電極22の吸着力から解放され、機器130上の所望位置に所望角度で配置され、ワークWの搬送作業が終了する。
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a state in which the displacement of the workpiece W is corrected, and FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a state in which the workpiece W is arranged at a desired position.
As described above, when the rotation angle θ and the displacement amounts δx and δy of the workpiece W are output from the rotation angle calculation unit 3 and the displacement amount calculation unit 4 to the controller 110, as shown in FIG. Then, the entire robot arm 100 is rotated toward the device 130 side. Then, the controller 110 rotates and moves the entire capacitance sensor 2 through the robot arm 100 to reversely rotate the workpiece W2 by the rotation angle θ, and in the x-axis direction and the y-axis direction by the positional shift amounts δx and δy. The workpiece W is moved backward to correct the workpiece W to the initial position.
In this state, as shown in FIG. 18, the controller 110 lowers the robot arm 100 to the device 130, places the workpiece W on the device 130, and turns off the power supply 29 of the capacitance sensor 2. Then, the robot arm 100 is raised. Then, the workpiece W is released from the attracting force of the attracting electrode 22 and is disposed at a desired angle on the device 130 at a desired angle, and the transfer work of the workpiece W is completed.

以上詳しく説明したように、この実施例の検出システム1−1に適用された静電容量センサ2によれば、図3及び図4に示したように、基材20上に、樹脂シート26〜28を積層すると共に、ガード電極21、吸着電極22、第1電極23、第2電極対24,25を各樹脂シート26,27上に形成した簡単な構造であるので、静電容量センサ2の小型化と薄型化とが可能となり、この結果、静電容量センサ2,検出システム1−1及びロボットシステムの製造工程数や製造コストを低く抑えることができる。特に、プレアライナとメインアライナとを用いて、ワークの高精度な位置決めを行う必要がある半導体製造システムに、上記ロボットシステムを使用することで、プレアライナ等の機器が不必要となり、その分システムのコストダウンを図ることができる。   As described above in detail, according to the capacitance sensor 2 applied to the detection system 1-1 of this embodiment, as shown in FIGS. 28, and a simple structure in which the guard electrode 21, the suction electrode 22, the first electrode 23, and the second electrode pair 24, 25 are formed on the resin sheets 26, 27. The size and thickness can be reduced, and as a result, the number of manufacturing steps and manufacturing costs of the capacitance sensor 2, the detection system 1-1, and the robot system can be reduced. In particular, the use of the robot system in a semiconductor manufacturing system that requires high-precision positioning of workpieces using the pre-aligner and main aligner eliminates the need for equipment such as a pre-aligner, and the cost of the system. You can go down.

(実施例2)
次に、この発明の第2実施例について説明する。
図19は、この発明の第2実施例に係る検出システムの平面図である。
図19に示すように、この実施例の検出システム1−2は、回転角度検出専用のシステムである。
具体的には、この検出システム1−2は、第2電極対24,25を有しない静電容量センサ2と回転角度演算部3とを備えている。
かかる構成により、静電容量センサ2で吸着したワークW(図示省略)が、初期位置より回転角度θだけ回転している場合には、回転角度演算部3が、上記式(1)に基づいて、回転角度θを演算し、その回転角度θを出力端3aから出力する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1実施例と同様であるので、それらの記載は省略する。
(Example 2)
Next explained is the second embodiment of the invention.
FIG. 19 is a plan view of a detection system according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 19, the detection system 1-2 of this embodiment is a system dedicated to rotation angle detection.
Specifically, the detection system 1-2 includes a capacitance sensor 2 that does not have the second electrode pair 24 and 25 and a rotation angle calculation unit 3.
With this configuration, when the workpiece W (not shown) attracted by the capacitance sensor 2 is rotated by the rotation angle θ from the initial position, the rotation angle calculation unit 3 is based on the above equation (1). The rotation angle θ is calculated, and the rotation angle θ is output from the output end 3a.
Since other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

(実施例3)
次に、この発明の第3実施例について説明する。
図20は、この発明の第3実施例に係る検出システムの平面図である。
図20に示すように、この実施例の検出システム1−3は、位置ズレ量検出専用のシステムである。
具体的には、この検出システム1−3は、第1電極23を有しない静電容量センサ2と位置ズレ量演算部4とを備えている。
かかる構成により、静電容量センサ2で吸着したワークW(図示省略)が、初期位置よりx軸方向,y軸方向に位置ズレ量δx,δyだけ位置ズレしている場合には、位置ズレ量演算部4が、上記式(2)に基づいて、位置ズレ量δx,δyを演算し、出力端4aから出力する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1実施例と同様であるので、それらの記載は省略する。
(Example 3)
Next explained is the third embodiment of the invention.
FIG. 20 is a plan view of a detection system according to the third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 20, the detection system 1-3 of this embodiment is a system dedicated to position shift amount detection.
Specifically, the detection system 1-3 includes a capacitance sensor 2 that does not have the first electrode 23 and a positional deviation amount calculation unit 4.
With this configuration, when the work W (not shown) attracted by the electrostatic capacity sensor 2 is displaced by the positional deviation amounts δx and δy in the x-axis direction and the y-axis direction from the initial position, the positional deviation amount. The calculation unit 4 calculates the positional deviation amounts δx and δy based on the above formula (2), and outputs them from the output end 4a.
Since other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、吸着部として、吸着電極22を用いたが、吸着電極22の代わりに、粘着パッド等を用いても良いことは勿論である。粘着パッドの表面が樹脂シート28の表面から露出するように設定することで、粘着パッドが吸着電極22と同様の機能を発揮する。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary of invention.
For example, in the above embodiment, the suction electrode 22 is used as the suction portion, but it is needless to say that an adhesive pad or the like may be used instead of the suction electrode 22. By setting so that the surface of the adhesive pad is exposed from the surface of the resin sheet 28, the adhesive pad exhibits the same function as the suction electrode 22.

また、上記実施例では、4つの第1電極23を用いた静電容量センサ2について例示したが、第1電極23の数は、4つに限定されるものではなく、複数であれば任意である。 また、ワークWの形状を、正方形に設定した例を説明したが、ワークWの形状は多角形であれば良く、長方形でも良い。
さらに、第2電極対24,25の形状も、任意であり、長方形だけでなく、正四角形等の第2電極対も適用することができる。
Moreover, in the said Example, although illustrated about the electrostatic capacitance sensor 2 using the four 1st electrodes 23, the number of the 1st electrodes 23 is not limited to four, If it is multiple, it is arbitrary. is there. Moreover, although the example which set the shape of the workpiece | work W to the square was demonstrated, the shape of the workpiece | work W should just be a polygon, and a rectangle may be sufficient as it.
Furthermore, the shapes of the second electrode pairs 24 and 25 are arbitrary, and not only a rectangular shape but also a second electrode pair such as a regular square shape can be applied.

上記実施例では、図21の実線で示すように、初期位置において、第1電極23の中心がワークWの頂点Pに一致するように、4つの第1電極23を配置した。
しかし、第1電極23の配置はこれに限定されるものではない。図21の一点鎖線や二点鎖線で示すように、初期位置において、第1電極23の中心がワークWの中心Oから頂点Pを通る直線m上にあり且つワークWの頂点Pが第1電極23の円形内に位置するように、第1電極23を配置することもできる。
In the above embodiment, as shown by the solid line in FIG. 21, the four first electrodes 23 are arranged so that the center of the first electrode 23 coincides with the apex P of the workpiece W at the initial position.
However, the arrangement of the first electrode 23 is not limited to this. As indicated by a one-dot chain line or two-dot chain line in FIG. 21, at the initial position, the center of the first electrode 23 is on a straight line m passing from the center O of the workpiece W to the vertex P, and the vertex P of the workpiece W is the first electrode. The first electrode 23 can also be arranged so as to be located within the circle 23.

1−1〜1−3…検出システム、 2…静電容量センサ、 3…回転角度演算部、 3a,3b,4a…出力端、 4…位置ズレ量演算部、 20…基材、 21…ガード電極、 21a,23a,24c,24d,25c,25d…端子、 22…吸着電極、 22a,22b…電極、 23…第1電極、 24,25…第2電極対、 24a,24b,25a,25b…第2電極、 26〜28…樹脂シート、 26a〜28a…接着材、 29…電源、 31,32,41〜44…配線、 δx,δy…位置ズレ量、 θ…回転角度、 100…ロボットアーム、 110…コントローラ、 120…台座、 130…機器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-1-1-3 ... Detection system, 2 ... Capacitance sensor, 3 ... Rotation angle calculating part, 3a, 3b, 4a ... Output end, 4 ... Position shift amount calculating part, 20 ... Base material, 21 ... Guard Electrode, 21a, 23a, 24c, 24d, 25c, 25d ... terminal, 22 ... Adsorption electrode, 22a, 22b ... Electrode, 23 ... First electrode, 24, 25 ... Second electrode pair, 24a, 24b, 25a, 25b ... 2nd electrode, 26-28 ... resin sheet, 26a-28a ... adhesive, 29 ... power supply, 31, 32, 41-44 ... wiring, δx, δy ... misalignment, θ ... rotation angle, 100 ... robot arm, 110 ... Controller, 120 ... Pedestal, 130 ... Equipment.

Claims (10)

基材上に第1誘電体層を介して積層され且つ接地されたガード電極と、このガード電極上に第2誘電体層を介して配設された複数の第1電極と、多角形のワークを吸着して、上記第1電極とワークとの対向距離を一定に保持するための吸着部とを備え、上記ワークの初期位置からの回転角度を検出するための静電容量センサであって、
上記複数の第1電極を、上記吸着部の周囲に配設すると共に、当該吸着部で吸着された上記ワークが上記初期位置に位置するときに、各第1電極の中心がワークの中心から各頂点を通る直線上にあり且つワークの各頂点が各第1電極の形状内に位置するように、上記複数の第1電極を配置した、
ことを特徴とする静電容量センサ。
A guard electrode laminated on a base material via a first dielectric layer and grounded, a plurality of first electrodes arranged on the guard electrode via a second dielectric layer, and a polygonal workpiece A capacitance sensor for detecting a rotation angle from the initial position of the workpiece, comprising a suction portion for holding the opposing distance between the first electrode and the workpiece constant,
The plurality of first electrodes are arranged around the suction portion, and when the work sucked by the suction portion is located at the initial position, the center of each first electrode is different from the center of the work. The plurality of first electrodes are arranged such that each vertex of the workpiece is located within a shape of each first electrode and is on a straight line passing through the vertex.
A capacitance sensor.
請求項1に記載の静電容量センサにおいて、
上記第1電極の数は、4つで、且つ各第1電極は、円形、正四角形又は菱形のいずれかであり、
上記ワークは、正方形又は長方形のいずれかの形状をなす、
ことを特徴とする静電容量センサ。
The capacitance sensor according to claim 1,
The number of the first electrodes is four, and each first electrode is either a circle, a regular square, or a rhombus,
The workpiece has a square or rectangular shape,
A capacitance sensor.
基材上に第1誘電体層を介して積層され且つ接地されたガード電極と、このガード電極上に第2誘電体層を介して配設された2対の第2電極対と、ワークを吸着して、上記第2電極とワークとの対向距離を一定に保持するための吸着部とを備え、上記ワークの初期位置からの位置ズレ量を検出するための静電容量センサであって、
上記2対の第2電極対を、上記初期位置内で互いに直交するx軸及びy軸の上にそれぞれ配設し、
上記2対の第2電極対のうちの一方の上記第2電極対を構成する2つの第2電極を、上記x軸の両側にそれぞれ並設すると共に、上記吸着部で吸着された上記ワークが上記初期位置に位置するときに、ワークの一辺が重なる位置に配置し、
他方の上記第2電極対を構成する2つの第2電極を、上記y軸の両側にそれぞれ並設すると共に、上記ワークが上記初期位置に位置するときに、ワークの他の一辺が重なる位置に配置した、
ことを特徴とする静電容量センサ。
A guard electrode laminated on a substrate via a first dielectric layer and grounded; two pairs of second electrode pairs disposed on the guard electrode via a second dielectric layer; and a workpiece. A capacitance sensor for adsorbing and detecting an amount of positional deviation from the initial position of the workpiece, comprising an adsorption portion for maintaining a constant distance between the second electrode and the workpiece;
The two pairs of second electrodes are respectively disposed on the x axis and the y axis orthogonal to each other within the initial position,
The two second electrodes constituting one of the two second electrode pairs are arranged side by side on both sides of the x-axis, and the work adsorbed by the adsorbing portion is When positioned at the initial position, place it on a position where one side of the workpiece overlaps,
Two second electrodes constituting the other second electrode pair are arranged side by side on both sides of the y-axis, and when the workpiece is located at the initial position, the other side of the workpiece overlaps. Arranged,
A capacitance sensor.
請求項3に記載の静電容量センサにおいて、
上記各第2電極は、長方形又は正四角形のいずれかであり、
上記ワークは、正方形又は長方形のいずれかの形状をなす、
ことを特徴とする静電容量センサ。
The capacitance sensor according to claim 3.
Each of the second electrodes is either rectangular or square.
The workpiece has a square or rectangular shape,
A capacitance sensor.
請求項1又は請求項2に記載の静電容量センサにおいて、
請求項3又は請求項4に記載の静電容量センサが備える2対の第2電極対を適用した、
ことを特徴とする静電容量センサ。
The capacitance sensor according to claim 1 or 2,
Applying two pairs of second electrodes provided in the capacitance sensor according to claim 3 or 4,
A capacitance sensor.
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の静電容量センサにおいて、
上記吸着部を、電源に接続され静電気力によりワークを吸着する吸着電極と、この吸着電極,上記第1及び第2電極とを覆う表面平坦な第3誘電体層とで形成した、
ことを特徴とする静電容量センサ。
The capacitance sensor according to any one of claims 1 to 5,
The adsorption part is formed by an adsorption electrode that is connected to a power source and adsorbs a workpiece by electrostatic force, and a third dielectric layer having a flat surface covering the adsorption electrode and the first and second electrodes.
A capacitance sensor.
請求項1,請求項2又は請求項6のいずれかに記載の静電容量センサと、
上記静電容量センサの複数の第1電極と上記ワークとの重なり部分で生じる静電容量の和に基づいて、上記ワークの上記初期位置からの回転角度を演算する回転角度演算部であって、予め求めた上記静電容量の和と上記回転角度との関係式に基づいて、現時点の静電容量の和から現時点での回転角度を求める回転角度演算部と、
を備えることを特徴とする検出システム。
The capacitance sensor according to claim 1, claim 2, or claim 6,
A rotation angle calculation unit for calculating a rotation angle of the workpiece from the initial position based on a sum of capacitances generated at an overlapping portion of the plurality of first electrodes of the capacitance sensor and the workpiece; Based on a relational expression between the previously obtained capacitance sum and the rotation angle, a rotation angle calculation unit that obtains the current rotation angle from the current capacitance sum;
A detection system comprising:
請求項3,請求項4又は請求項6のいずれかに記載の静電容量センサと、
上記静電容量センサの一方の第2電極対と上記ワークとの重なり部分で生じる静電容量の変化に基づいて、上記ワークの上記初期位置からのx軸方向への位置ズレ量を演算すると共に、上記他方の第2電極対と上記ワークとの重なり部分で生じる静電容量の変化に基づいて、上記ワークの上記初期位置からのy軸方向への位置ズレ量を演算する位置ズレ量演算部であって、上記第2電極対と上記初期位置に位置するワークとの重なり部分で生じる静電容量と第2電極対と現時点位置のワークとの重なり部分で生じる静電容量との差によって、ワークの位置ズレ量を求める位置ズレ量演算部と、
を備えることを特徴とする検出システム。
A capacitance sensor according to any one of claims 3, 4 and 6,
Based on the change in capacitance that occurs in the overlapping portion between one second electrode pair of the capacitance sensor and the workpiece, the displacement amount of the workpiece in the x-axis direction from the initial position is calculated. A displacement amount calculation unit for calculating a displacement amount of the workpiece in the y-axis direction from the initial position based on a change in electrostatic capacitance generated in an overlapping portion between the other second electrode pair and the workpiece. And the difference between the capacitance generated in the overlapping portion of the second electrode pair and the workpiece located at the initial position and the capacitance generated in the overlapping portion of the second electrode pair and the workpiece at the current position, A positional deviation amount calculation unit for obtaining a positional deviation amount of the workpiece;
A detection system comprising:
請求項7に記載の検出システムにおいて、
請求項8に記載の検出システムが備える上記2つの第2電極対と位置ズレ量演算部とを適用し、
上記位置ズレ量演算部が、上記回転角度演算部が求めた回転角度分だけ、ワークを逆回転させた状態を演算し、上記第2電極対と上記初期位置に位置するワークとの重なり部分で生じる静電容量と、第2電極対と上記逆回転させた状態でのワークとの重なり部分で生じる静電容量との差によって、ワークの位置ズレ量を求める機能を有する、
ことを特徴とする検出システム。
The detection system according to claim 7,
Applying the two second electrode pairs and the positional deviation amount calculation unit provided in the detection system according to claim 8,
The positional deviation amount calculation unit calculates a state in which the workpiece is reversely rotated by the rotation angle obtained by the rotation angle calculation unit, and an overlap portion between the second electrode pair and the workpiece positioned at the initial position is calculated. A function of obtaining a positional deviation amount of the workpiece by a difference between an electrostatic capacitance generated and an electrostatic capacitance generated in an overlapping portion between the second electrode pair and the workpiece in the reversely rotated state;
A detection system characterized by that.
請求項7ないし請求項9のいずれかに記載の検出システムを備えるロボットシステムであって、
上記静電容量センサが先端部に接続されたロボットアームと、
上記回転角度演算部及び位置ズレ量演算部が求めた回転角度及び位置ズレ量に基づいて、ロボットアームの動作を制御するコントローラと、
を備えることを特徴とするロボットシステム。
A robot system comprising the detection system according to any one of claims 7 to 9,
A robot arm having the capacitance sensor connected to the tip;
A controller for controlling the operation of the robot arm based on the rotation angle and the positional deviation amount obtained by the rotational angle computing unit and the positional deviation amount computing unit;
A robot system comprising:
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