KR102443979B1 - 파형 해석 장치 및 파형 해석 방법 - Google Patents

파형 해석 장치 및 파형 해석 방법 Download PDF

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Abstract

기계 장치를 구성하는 부품 중 열화된 부품을 특정함으로써 기계 장치의 고장에 의한 정지나 동작 중의 파손 사고를 미연에 방지하고, 또한 효율이 좋은 보수 작업을 행할 수 있는 파형 해석 방법, 파형 해석 장치를 제공하는 것이다. 파형 해석 장치(30)는 기계 장치의 물리적 현상을 검출하는 센서(28)로부터 송신되는 신호를 고속 푸리에 변환하는 신호 해석부(31)와, 신호 해석부(31)에 의해 생성되는 스펙트럼 데이터로부터 임펄스 성분을 추출하는 임펄스 추출부(32)와, 임펄스 추출부(32)에 의해 추출된 임펄스 성분을 포함하는 파형 데이터를 표시하는 표시부(35)와, 표시부(35)에 의해 표시된 임펄스 성분을 포함하는 파형의 데이터로부터 작업자에 의해 입력부(36)를 통해 선택된 범위의 파형 데이터를 편집하고, 주파수와 시간과 임펄스 성분의 강도를 표시하는 그래프를 생성해서 표시부(35)에 표시하는 데이터 편집부(33)를 구비한다.

Description

파형 해석 장치 및 파형 해석 방법
본 발명은 다관절 로봇 등의 기계 장치의 동작 시에 발생하는 진동이나 소리라는 물리적 현상을 신호 파형으로서 검출하고, 기계 장치의 상태를 진단하는 해석 장치 및 해석 방법에 관한 것이다. 특히, 다관절 로봇의 가동 부분에 구비되는 베어링이나 이송 나사 기구, 감속기 등의 회전 기기나 리니어 가이드라는 구동 기구의 동작에 의해 발생하는 진동이나 소리의 신호 파형을 해석하기 위한 파형 해석 장치, 및 이 신호 파형을 해석하기 위한 파형 해석 장치를 사용한 파형 해석 방법에 관한 것이다.
종래로부터 기계 장치를 구성하는 부품의 열화를 발견하여 고장에 의한 정지나 동작 중의 파손 사고를 미연에 방지하는 방법이나 장치가 고안되어 왔다.
예를 들면, 특허문헌 1에는 로봇이 발하는 소리 또는 진동, 또는 구성 부품의 변형이라는 물리적 현상을 검출하는 센서를 로봇에 설치하고, 이 센서가 검출한 값을 미리 기억시켜 둔 기준값과 비교해서 검출한 값이 기준값 이상이었을 경우에 열화 신호를 송신하는 판단 수단이 개시되어 있다. 또한, 이 판단 수단이 송신하는 열화 검출 신호에 응답하여 알람 신호의 발신이나 로봇의 동작 정지라는 소요의 처리 동작을 실행하는 처리 수단을 구비하는 로봇의 부품 열화 검출 장치가 개시되어 있다.
상기 기술에 의해 로봇의 고장에 의한 정지나 동작 중의 파손 사고를 미연에 방지하는 것은 가능해졌다. 그러나 로봇의 이상을 검출하기 위해 사전에 특정 개소 및 특정 원인으로 열화가 발생했을 경우의 소리를 실측해서 다수 등록해 놓을 필요가 있다. 이 방법이면, 예를 들면 신제품이 시판된 후 다수의 열화음을 등록할 때까지 시간이 걸려버려 발매로부터 얼마 안 된 로봇의 이상 검출을 행하는 것은 어렵다.
일본 특허공개 평 2-262993호 공보
본 발명은 상기 과제를 감안하여 고안된 것이며, 기계 장치를 구성하는 부품 중 열화된 부품을 특정함으로써 기계 장치의 고장에 의한 정지나 동작 중의 파손 사고를 미연에 방지하고, 또한 효율이 좋은 보수 작업을 행할 수 있는 검출 방법, 검출 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 파형 해석 장치는 기계 장치의 동작 시에 발생하는 물리적 현상을 검출하고, 검출된 신호의 파형을 해석하는 파형 해석 장치로서, 상기 물리적 현상을 검출하는 센서로부터 송신되는 상기 신호를 고속 푸리에 변환하는 신호 해석부와, 상기 신호 해석부에 의해 생성되는 스펙트럼 데이터로부터 임펄스 성분을 추출하는 임펄스 추출부와, 상기 임펄스 추출부에 의해 추출된 상기 임펄스 성분을 포함하는 파형 데이터를 표시하는 표시부와, 상기 표시부에 의해 표시된 상기 임펄스 성분을 포함하는 상기 파형의 데이터로부터 작업자에 의해 입력부를 통해 선택된 범위의 상기 파형 데이터를 편집하고, 주파수와 시간과 임펄스 성분의 강도를 표시하는 그래프를 생성하여 상기 표시부에 표시하는 데이터 편집부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
기계 장치의 동작 시에 발생하는 물리적 현상이란 진동이나 소리, 각 구성 부품의 휨이라는 현상인 것을 가리킨다. 문제가 발생하고 있는 기계 장치에서는 한창 동작하고 있는 중의 물리적 현상을 검출한 파형 중에는 임펄스 파형이 포함된다. 그래서 상기 구성으로 함으로써 검출한 파형 데이터를 해석해서 주파수와 시간과 임펄스 성분의 강도라고 하는 3개의 요소를 나타내는 그래프로서 생성함으로써 문제의 발생을 검지할 수 있다.
또한, 본 발명의 파형 해석 장치는 상기 데이터 편집부에 의해 생성된 상기 스펙트로그램으로부터 상기 기계 장치의 이상의 유무를 판정하는 판정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 구성으로 함으로써 파형 해석 장치는 소정의 임계값을 초과하는 강도의 임펄스 성분이 발생했을 경우에는 기계 장치에 이상이 있다는 경고를 발하는 것이 가능해지며, 작업자에 의한 이상 판정의 불균일을 없앨 수 있다. 또한, 작업자가 판정에 써버리는 시간을 삭감할 수 있다.
또한, 본 발명의 파형 해석 장치에 접속되어 기계 장치의 물리적 현상을 검출하는 센서는 진동을 검출하는 진동 센서인 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 본 발명의 파형 해석 장치에 접속되어 기계 장치의 물리적 현상을 검출하는 센서는 진동을 검출하는 마이크로폰인 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 기계 장치는 반도체 웨이퍼를 유지해서 반송하는 반송 로봇인 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 본 발명의 파형 해석 장치를 반도체 제조 시스템에 구비하는 것도 가능하다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 반송 로봇이 고장으로 정지해버리기 전에 수리를 행하는 것이 가능해지고, 생산 라인 전체가 정지해버린다는 트러블을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 반송 로봇이 유지하는 웨이퍼가 수납 용기와 접촉한다는 트러블이 발생했을 경우에도 이 접촉했을 때의 임펄스 성분의 강도를 산출함으로써 동작 중의 트러블이 발생한 것을 검지할 수 있다.
도 1은 반도체 제조 시스템(2)의 개략을 나타내는 단면도이다.
도 2는 반송 로봇(1)의 개략을 나타내는 단면도이다.
도 3은 반도체 제조 시스템(2)을 구성하는 장치인 EFEM(4)을 나타내는 사시도이다.
도 4는 반송 로봇(1)의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태인 파형 해석 장치(30)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 파형 해석 장치(30)가 행하는 파형 해석 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7은 반송 로봇(1) 상측 리스트부에 설치한 진동 센서가 검출한 진동 데이터를 나타내는 파형이다.
도 8은 수평 주행 기구 상에 설치한 진동 센서가 검출한 진동 데이터를 나타내는 파형이다.
도 9는 도 7에 나타낸 진동의 데이터를 고속 푸리에 변환한 후 스펙트로그램으로 한 것이다.
도 10은 도 8에 나타낸 진동의 데이터를 고속 푸리에 변환한 후 스펙트로그램으로 한 것이다.
도 11은 반송 로봇(1)이 동작 중에 발생하는 소리를 고속 푸리에 변환한 음향 스펙트럼이다.
도 12는 충돌이 발생했을 때의 음향 스펙트럼을 스펙트로그램으로 한 것이다.
본 발명의 발명자는 베어링이나 이송 나사 기구라는 구동 기구에 열화가 발생하고 있거나 무엇인가에 충돌하거나 했을 경우, 동작 중의 진동이나 소리라는 물리적 현상을 검출한 파형에는 임펄스 파형이 포함되는 것에 착목하여 구동 기구의 동작 중에 발하는 파형 중으로부터 이 임펄스 파형을 추출하는 장치 및 방법을 고안했다. 이상적인 임펄스 파형은 한없이 짧은 시간만 발생하고, 또한 광범위한 주파수대에서 일정 진폭을 포함하는 파형이 되는 것이 알려져 있다. 발명자는 문제가 발생하고 있는 기계 장치의 동작 중에 발생하는 물리적 현상의 파형 중에 비교적 단시간만 발생하고, 또한 광범위한 주파수대에서 일정 진폭을 포함하는 임펄스 파형이 존재하는 것을 발견했다. 또한, 문제를 갖는 반송 로봇이 동작하고 있을 때에 이 임펄스 파형을 포함하는 파형은 정상인 반송 로봇의 동작 시의 파형에 비해 어느 주파수대에 있어서도 진폭이 커지는 것을 발견했다.
그래서 발명자는 기계 장치 중 하나인 반송 로봇의 동작 중에 검출한 물리적 현상의 파형을 해석해서 임펄스 성분의 유무를 검출하고, 임펄스 성분이 발생하고 있다고 확인되었을 경우에는 소정의 동작 시간 내의 파형을 스펙트로그램화함으로써 임펄스 성분의 발생 빈도를 검출하고, 반송 로봇의 각 부품의 열화의 정도를 평가하는 장치, 및 방법을 고안했다.
이하에 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선, 본 발명이 적용되는 예로서 원반상의 기판인 반도체 웨이퍼(W)를 소정의 장소에 반송하는 반송 로봇(1)과, 반송 로봇(1)을 구비하는 반도체 제조 시스템(2)에 대해서 설명한다. 도 1은 반도체 제조 시스템(2)의 개략을 나타내는 단면도이며, 도 2는 반송 로봇(1)의 개략을 나타내는 단면도, 도 3은 반도체 제조 시스템(2)을 구성하는 장치인 EFEM(4)을 나타내는 사시도이다. 반도체 제조 시스템(2)은 상기 공정으로부터 FOUP(Front-Opening Unified Pod)(3)로 불리는 밀폐 용기의 내부에 수납되어 운반되어 온 반도체 웨이퍼(W)를 대기 분위기와 진공 분위기의 중계실인 로드록실에 반송하는 EFEM(Equipment Front End Module)(4)과, 로드록실에 반송된 반도체 웨이퍼(W)를 받아 소정의 분위기하에서 그 표면에 각종 처리를 실시하는 처리 장치(5)로 구성되어 있다.
EFEM(4)은 FOUP(3)를 적재해서 그 덮개를 개폐하는 로드 포트(6)와, FOUP(3)의 내부에 수납된 반도체 웨이퍼(W)를 유지해서 소정의 경로를 따라 처리 장치(5)로 반송하는 반송 로봇(1)을 구비하고 있다.
반송 로봇(1)이 배치되는 EFEM(4)의 내부 공간은 사방을 프레임(18)과 커버(18')로 이루어지는 구획 부재로 둘러싸여 있고, 천장 부분에는 FFU(Fun Filter Unit)(23)가 탑재되어 있다. FFU(23)는 팬의 회전에 의해 도입되어 온 공기를 필터에 의해 청정한 클린 에어로서 여과해서 EFEM(4) 내부에 공급하는 것이며, 이 FFU(23)로부터 공급되는 클린 에어의 다운 플로우에 의해 반송 로봇(1)의 동작으로부터 발생한 진애는 EFEM(4)의 외부로 배출되는 것이 되고, EFEM(4) 내부는 항상 청정한 분위기로 유지되어 있다.
본 실시형태에서 사용되는 반송 로봇(1)은 소위 더블 암의 스칼라형 로봇이며, 이 반송 로봇(1)의 기대(9)는 반송 로봇(1)을 수평면 내에서 직선 방향으로 이동시키는 수평 주행 기구(7)의 이동자에 브래킷(7')을 통해 고정되어 있다. 수평 주행 기구(7)는 반송 로봇(1)을 수평면 내의 소정의 방향으로 안내하는 도시하지 않은 한 쌍의 가이드 레일과, 이 가이드 레일에 대하여 평행하게 배치된 동일하게 도시하지 않은 이송 나사 기구와, 이 이송 나사 기구의 나사 축을 회전 구동하기 위한 주행 구동 모터(8)로 구성되어 있다. 또한, 주행 구동 모터(8)나 이송 나사 기구에는 구동용의 축부재를 원활하게 회전시키기 위한 베어링이 구비되어 있으며, 또한 가이드 레일에는 레일 상을 슬라이딩 이동하는 슬라이드 블록의 슬라이딩 저항을 저감하기 위한 볼 리테이너가 구비되어 있다. 이들 베어링이나 볼 리테이너라는 마찰 저감 부재는 장기간에 걸친 동작에 의해 마모나 내부에 도포된 그리스의 열화가 진행되어 동작 중의 진동 발생의 원인이 된다.
또한, 본 실시형태에서 사용되는 반송 로봇(1)은 기대(9)와, 기대(9)에 대해서 승강 및 회전 이동 가능한 구성의 동체(10)와, 동체(10)와 함께 기대(9)에 대하여 승강 및 회전 이동 가능한 구성의 한 쌍의 암체(11, 12)를 구비하고 있다. 동체(10)는 기대(9)에 부착된 승강 기구(24)가 구비하는 가이드 레일(24a)의 이동자에 브래킷(26)을 통해 지지되고, 기대(9)에 대하여 승강 이동한다. 승강 기구(24)는 반송 로봇(1)을 연직 방향으로 안내하는 가이드 레일(24a)과, 이 가이드 레일에 대해서 평행하게 배치된 도시하지 않은 이송 나사 기구와, 이 이송 나사 기구의 나사 축을 회전 구동하기 위한 승강 구동 모터(25)로 구성되어 있다. 또한, 동체(10)는 브래킷(26)에 대하여 베어링(27)을 통해 회전 가능하게 부착되어 있다. 또한, 동체(10)의 하부에는 브래킷(26)에 고정되고, 기대(9)에 대해서 동체(10)를 회전 이동시키는 회전 구동 모터(13)와 감속기(14)가 구비되어 있고, 회전 구동 모터(13)의 작동에 의해 동체(10)가 연직 방향으로 연장하는 중심축(C1)을 회전 중심으로 하여 수평면 내에서 회전 동작한다. 여기에서 승강 기구(24)가 구비하는 승강 구동 모터(25)나 이송 나사 기구, 회전 구동 모터(13)에는 구동용의 축부재를 원활하게 회전시키기 위한 도시하지 않은 베어링이 구비되어 있으며, 또한 가이드 레일(24a)에는 레일 상을 슬라이딩 이동하는 슬라이드 블록의 슬라이딩 저항을 저감하기 위한 볼 리테이너가 구비되어 있다. 이들의 베어링(27)이나 볼 리테이너라는 마찰 저감 부재는 장기간에 걸치는 동작에 의해 마모나 내부에 도포된 그리스의 열화가 진행되어 동작 중의 진동 발생의 원인이 된다.
동체(10)의 상부에는 한 쌍의 암체(11, 12)가 좌우 대칭으로 구비되어 있고, 도면으로부터 볼 때 우측에 배치되는 암체(11)는 하측 암(11a)과 상측 암(11b)과 상측 핑거(21)로 구성되어 있다. 하측 암(11a)의 일단은 동체(10)에 베어링을 통해 회전 가능하게 부착되어 있고, 하측 암(11a)은 연직 방향으로 연장하는 중심축(C2)을 회전 중심으로 하여 동체(10)에 대하여 수평면 내에서 회전 가능한 구성으로 되어 있다. 하측 암(11a)은 동체(10) 내에 배치되는 암 구동 모터(15)에 의해 회전 구동된다. 보다 상세하게는 암 구동 모터(15)는 감속기(16)에 연결되어 있으며, 이 감속기(16)로부터 돌출하는 출력축(17)이 하측 암(11a)의 일단에 고정되는 구조로 되어 있고, 암 구동 모터(15)의 출력축의 회전은 이 감속기(16)에 의해 소정의 회전 수로 감속되어 하측 암(11a)에 전달된다.
또한, 하측 암(11a)의 타단에는 풀리(19b)가 배치되어 있고, 이 풀리(19b)와 상측 암(11b)의 일단이 일체척으로 고정되어 있다. 풀리(19b)는 하측 암(11a)에 베어링을 통해 회전 가능하게 부착되어 있으며, 이에 따라 풀리(19b)와 상측 암(11b)은 연직 방향으로 연장되는 중심축(C3)을 회전 중심으로 하여 하측 암(11a)에 대하여 수평면 내에서 일체적으로 회전하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 하측 암(11a)의 일단에는 동체(10)와 고정된 풀리(19a)가 배치되어 있고, 이 풀리(19a)와 하측 암(11a)의 타단에 배치되는 풀리(19b) 사이에는 타이밍 벨트(20a)가 가교되어 있다.
또한, 상측 암(11b)의 일단의 내부에는 풀리(19c)가 배치되어 있고, 이 풀리(19c)와 상측 암의 타단에 배치되는 풀리(19d) 사이에는 타이밍 벨트(20b)가 가교되어 있다. 풀리(19c)는 하측 암(11a)의 일단에 세워서 설치된 원기둥상의 샤프트의 선단부에 고정되어 있다. 또한, 상측 암(11b)의 타단에 배치되는 풀리(19d)는 상측 암(11b)의 일단에 세워서 설치하는 원기둥상의 샤프트에 베어링을 통해 회전 가능하게 부착되어 있고, 또한 풀리(19d)의 상면에는 반도체 웨이퍼(W)를 상면에 지시하는 상측 핑거(21)를 고정하기 위한 지지부(21a)가 고정되어 있다. 또한, 풀리(19a)와 풀리(19b), 및 풀리(19d)와 풀리(19c)는 직경비가 각각 2:1이 되도록 구성되어 있다. 이에 따라, 암 구동 모터(15)의 회전이 감속기(16)를 통해 하측 암(11a)에 전달되면 하측 암(11a)이 연직 방향으로 연장되는 중심축(C2)을 회전 중심으로 하여 회전 구동된다. 그리고 이 하측 암(11a)의 회전에 연동하여 상측 암(11b)이 중심축(C3)을 회전 중심으로 하여 하측 암(11a)의 회전 각도의 2배의 각도이며, 또한 하측 암(11a)의 회전 방향과는 반대의 방향으로 회전하는 것이 된다.
상기 구성에 의해 암 구동 모터(15)의 작동에 의해 상하측 암(11a, 11b)이 각 중심축(C2, C3)을 회전 중심으로 해서 각각 반대 방향으로 회전하고, 암체(11)는 상측 핑거(21)를 소정의 방향을 향한 상태로 신축 동작하는 것이 가능해지고, 상측 핑거(21) 상에 지지하는 반도체 웨이퍼(W)를 소정의 위치까지 반송할 수 있다. 또한, 반송 로봇(1)이 구비하는 또 하나의 암체(12)의 구성은 상하측 핑거(21, 22)의 구성 이외에는 암체(11)의 것과 마찬가지인 것이며, 암체(11)를 구성하는 상하측 암(11a, 11b)과, 암체(12)를 구성하는 상하측 암(12a, 12b)은 좌우 대칭의 구성이고, 또한 마찬가지의 동작 원리로 동작하기 때문에 여기에서는 암체(12)에 대한 설명은 생략한다.
상하측 핑거(21, 22)는 암체(11, 12)의 신축 동작에 의해 도 2의 지면(紙面)의 바로 앞측과 이면측에 각각 독립적으로 진퇴 이동한다. 여기에서 상측 핑거(21)와 하측 핑거(22)는 서로의 충돌을 피하기 위해서 상하 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 또한, 상측 핑거(21)의 지지부(21a)와 하측 핑거(22)의 지지부(22a)는 반도체 웨이퍼(W)를 진공의 흡착력에 의해 지지하는 부재이며, 상하측 핑거(21, 22)는 각 지지부(21a, 22a)가 상면으로부터 볼 때 동일한 위치에 배치되도록 구성되어 있다. 또한, 상측 핑거(21)를 구성하는 상측 리스트부(21b)는 진퇴 이동할 때에 하측 핑거(22)의 지지부(22a)가 지지하는 반도체 웨이퍼(W)와의 충돌을 피하기 위해서 대략 U자형의 형상을 하고 있다. 또한, 하측 핑거(22)를 구성하는 하측 리스트부(22b)는 지지부(22a)의 하방에 배치되고, 또한 상측 핑거(21)에 간섭하지 않도록 배치되어 있다.
상술한 바와 같이 각 풀리(19a, 19b, 19c, 19d)는 각각 상하측 암(11a, 11b) 또는 각 샤프트에 대하여 회전 가능한 구성으로 되어 있다. 여기에서 각 풀리(19a, 19b, 19c, 19d)를 회전 가능하게 하기 위해서 각 풀리와 상하측 암(11a, 11b) 또는 각 샤프트의 사이에는 베어링이 배치되어 있다. 또한, 반송 로봇(1)에 배치되는 각 베어링은 상하측 암(11a, 11b)에 기인하는 레이디얼 하중이나 스러스트 하중, 축의 모멘트 하중을 지지하는 강도를 갖는 크로스 롤러 베어링이나 레이디얼 베어링이 사용되어 있다. 이들 베어링도 장기의 사용에 의해 열화되거나 파손되거나 함으로써 교환이 필요해진다. 또한, 각 모터(8, 13, 15, 15')나 감속기(14, 16, 16')의 내부에도 베어링이 사용되어 있고, 이들의 열화나 파손에 의한 교환도 필요해진다. 이러한 베어링의 열화에는 파손되기 전에 진동이나 이음이라는 징후가 나타나는 경우가 많다. 또한, 장기간의 사용에 의해 각 부품을 고정하고 있는 나사의 느슨함이나 부품의 열화에 의해 진동이나 이음이 발생하는 경우도 있다. 본 발명의 파형 해석 장치(30)이면 이러한 진동이나 이음이라는 물리적 현상을 해석해서 열화된 개소를 수리함으로써 반송 로봇(1)의 고장에 의한 트러블을 예방할 수 있다.
이어서, 본 발명의 파형 해석 방법과 파형 해석 장치(30)에 대해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 일실시형태인 파형 해석 장치(30)의 구성을 나타내는 블록도이다. 파형 해석 장치(30)는 도시하지 않은 전원 공급부와, 센서(28)로부터 송신되는 신호를 증폭하는 신호 증폭부(29)와, 이 증폭된 신호를 해석하는 신호 해석부(31)와, 임펄스 추출부(32)와, 데이터 편집부(33)로 구성되고, 또한 기억부(34), 표시부(35), 입력부(36)와 접속 가능한 구성으로 되어 있다. 본 발명에서 사용되는 센서(28)는 진동이나 소리, 전자파라는 검사 대상이 동작함으로써 발생하는 물리적 현상을 검출해서 전기 신호로서 송신할 수 있는 것이면 좋다. 또한, 본 실시형태의 파형 해석 장치(30)와 접속되어 있는 진동 센서(28, 28')는 피검출물에 고정되고, 그 피검출물의 동작에 의해 발생하는 가속도를 검출하는 가속도계를 구비하고 있다. 또한, 진동 센서(28)는 수평 주행 기구(7)에 고정되고, 진동 센서(28')는 반송 로봇(1)의 상측 리스트부(21b)에 고정되어 있다. 도 4를 참조. 진동 센서(28, 28')는 반송 로봇(1)과 수평 주행 기구(7)의 동작에 따라 발생하는 가속도를 검출하는 것이며, 서로 직교하는 X축, Y축, Z축 방향 중 소정의 2개의 축에 대한 가속도를 검출한다. 또한, 본 실시형태의 진동 센서(28, 28')는 X 방향과 Z 방향의 가속도를 검출하도록 설치되어 있다.
신호 증폭부(29)는 진동 센서(28, 28')로부터 송신되는 신호를 증폭하여 신호 해석부(31)에 송신한다. 신호 해석부(31)는 신호 증폭부(29)로부터 송신된 신호를 수신하고, 그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 또한 필터 회로에 의해 신호의 노이즈 성분을 제거한 후 횡축을 시간, 종축을 가속도로 하는 그래프로 해서 표시부(35)에 송신한다. 도 7, 도 8을 참조. 또한, 노이즈 성분을 제거한 신호를 축차 고속 푸리에 변환하여 주파수 스펙트럼 데이터를 생성하고, 생성된 주파수 스펙트럼 데이터는 표시부(35)와 임펄스 추출부(32)에 송신된다. 도 9, 도 10을 참조. 또한, 이들의 데이터는 소정의 타이밍에서 기억부(34)로도 송신되어 보존된다. 또한, 본 실시형태에서는 파형 해석 장치(30)의 내부에 신호 증폭부(29)나 A/D 컨버터를 구비하도록 구성되어 있지만 이것에 한정되는 경우는 없고, 진동 센서(28, 28')의 내부에 신호 증폭부(29)나 A/D 컨버터를 구비하도록 구성해도 좋다. 진동 센서(28, 28')에 신호 증폭부(29)나 A/D 컨버터를 구비함으로써 파형 해석 장치(30)의 구성을 간략화하는 것이 가능해진다. 또한, 진동 센서(28)로부터 송신되는 신호가 증폭 처리된 것이 되고, 진동 센서(28)로부터 파형 해석 장치(30)까지 신호를 전달하는 케이블 내에 침입하는 노이즈에 의한 악영향을 낮게 억제할 수 있다.
임펄스 추출부(32)는 신호 해석부(31)에서 생성한 스펙트럼 데이터로부터 고장이나 충돌에 기인하는 임펄스 성분의 주파수 데이터를 절대값으로 변환한 후 그 임펄스 성분의 주파수대에 있어서의 총량을 산출한다. 데이터 편집부(33)는 임펄스 추출부(32)에 의해 산출된 임펄스 성분의 총합을 주파수를 횡축으로, 임펄스 성분의 발생 시간을 종축으로 한 스펙트로그램으로 편집하여 표시부(35)에 표시한다. 도 9, 도 10을 참조. 본 실시형태의 데이터 편집부(33)에 의해 편집된 스펙트로그램은 임펄스 성분의 강도가 화면의 명도에 의해 표현되어 있고, 명도가 높은 부분일수록 임펄스 성분의 강도가 높고, 명도가 낮은 부분일수록 임펄스 성분의 강도가 낮은 것을 나타내고 있다. 또한, 임펄스 성분의 강도를 화면의 명도로 표현하는 것 이외에도, 예를 들면 발생 밀도에 대응해서 색채의 채도를 바꾸어 표현하도록 구성해도 좋다.
기억부(34)는 센서로부터 송신된 데이터나, 신호 해석부(31)나 임펄스 추출부(32)가 산출한 데이터나, 데이터 편집부(33)가 생성한 스펙트로그램을 기억한다. 표시부(35)는 신호 해석부(31)가 생성하는 스펙트럼 데이터나 데이터 편집부(33)가 생성하는 스펙트로그램을 표시하는 모니터이며, 작업자는 이 표시부(35)에 표시되는 파형을 보고 스펙트로그램을 생성하는 범위를 지정하거나 생성된 스펙트로그램을 확인하거나 한다. 또한, 본 실시형태의 표시부(35)에서는 스펙트로그램에 있어서의 임펄스 성분의 강도는 화면의 명도에 의해 표현되도록 구성되어 있고, 임펄스 성분의 강도가 화면상의 도트의 밝기에 의해 표시된다.
입력부(36)는 키보드나 마우스, 트랙 볼이라는 입력 수단으로서 작업자가 파형 해석 장치(30)에 지령을 송신하기 위해서 사용된다. 또한, 기억부(34)나 표시부(35), 입력부(36)는 파형 해석 장치(30)의 본체에 구비하도록 해도 좋고, 본체와 분리해서 구비하도록 해도 좋다. 또한, 임펄스 추출부(32)에서 산출되는 임펄스의 데이터로부터 이상이 발생하고 있는지의 여부의 판정을 행하는 판정부(39)를 구비해도 좋다. 판정부(39)는 기억부(34)에 기억된 역치를 기준으로 하여 편집한 데이터 중에서 임펄스 성분이 임계값을 초과하여 발생했을 경우에는 표시부(35)에 경고를 표시해서 작업자에게 수리 작업을 재촉한다. 또한, 임계값은 정상인 상태의 기계 장치가 발하는 물리적 현상에 포함되는 임펄스 성분의 강도와, 이상이 발생하고 있는 기계 장치가 발하는 임펄스 성분의 강도를 비교해서 결정되는 것이 바람직하다.
이어서, 본 발명의 파형 해석 장치(30)가 행하는 신호의 처리 순서에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 파형 해석 장치(30)가 행하는 파형 해석 처리의 흐름을 나타내는 도면이다. 여기에서 파형 해석 장치(30)는 반송 로봇(1)이 반도체 웨이퍼(W)를 FOUP(3)로부터 중계실인 로드록실로 반송할 때의 반송 로봇(1)의 동작에 의해 발생하는 진동을 해석한다. 또한, 반송 로봇(1)의 각 구동부의 동작 스피드는 반송 로봇(1)이 행하는 통상의 반송 동작의 스피드이며, 진동 검출을 위해 특별한 스피드 설정을 할 필요는 없다.
우선, 작업자가 진동 센서(28, 28')를 소정의 장소에 설치한다. 이어서, 반도체 제조 시스템(2)을 조작하여 반송 로봇(1)에 소망의 반송 동작을 행하는 지령을 송신한다. 진동 센서(28, 28')는 반송 로봇(1)이 반송 동작을 행하고 있을 때의 각 구동 기구로부터 발생한 진동의 검출을 개시한다(스텝 S101). 상술한 바와 같이 본 실시형태의 파형 해석 장치(30)와 접속되는 진동 센서(28, 28')는 각각 수평 주행 기구(7)와 반송 로봇(1)의 상측 리스트부(21b)에 고정되어 있다. 도 4를 참조.
진동 센서(28, 28')에 의해 검출된 진동은 전기 신호로 변환되고, 변환된 전기 신호는 신호 증폭부(29)에 의해 증폭된 후 신호 해석부(31)에 송신된다. 그리고 전기 신호는 신호 해석부(31)에 의해 A/D 컨버터로부터 디지털 신호로 변환되어 신호의 노이즈 성분이 제거된다(스텝 S102). 또한, 노이즈 성분이 제거된 신호는 횡축을 시간축, 종축을 가속도로 하는 진동 스펙트럼으로서 표시부(35)에 표시된다(스텝 103). 또한, 산출된 데이터는 기억부(34)에 송신되어 기록된다.
이어서, 신호 해석부(31)는 노이즈 성분이 제거된 시계열의 진동 데이터 중 소정의 진폭의 상한을 초과한 것은 상한값으로 사사오입하고, 이어서 진폭값으로부터 하한값을 감산한 후 진동 데이터를 축차 고속 푸리에 변환(FFT)해서 주파수 스펙트럼 데이터를 생성한다(스텝 S104). 또한, 이 진폭값으로부터 하한값을 감산하는 작업을 행함으로써, 예를 들면 반송 로봇(1)이 배치되는 EFEM(4)에 구비된 FFU 등의 반송 로봇(1) 이외의 기기의 작동에 따르는 백그라운드 진동이 상기 진동 데이터로부터 제거된다. 또한, 신호 해석부(31)는 고속 푸리에 변환된 진동 데이터를 표시부(35)에 표시하고, 기억부(34)에 보존한다(스텝 S105).
이어서, 작업자는 표시부(35)에 표시된 고속 푸리에 변환 후의 주파수 스펙트럼 데이터로부터 임의의 주파수대의 범위를 지정한다(스텝 S106). 범위가 지정되면 임펄스 추출부(32)는 이 지정된 범위의 주파수 스펙트럼 데이터로부터 각 주파수 데이터를 절대값으로 변환한 후 그 임펄스 성분의 주파수대에 있어서의 총량을 산출한다(스텝 S107). 이 고속 푸리에 변환한 데이터에 대하여 소정의 주파수대에 있어서의 각 주파수 데이터의 진폭값의 총합을 산출함으로써 임펄스 성분을 추출할 수 있다. 여기에서 표시되는 파형 중에서 돌출되어 있는 부분이 임펄스 성분의 강도를 나타내고 있으며, 이 돌출 부분이 클수록 구동 기구의 문제에 의한 동작 중의 진동이 큰 것을 나타내고 있다. 도 7(b), 도 8(b)를 참조.
임펄스 추출부(32)에서 산출된 임펄스 데이터는 데이터 편집부(33)에 보내진다. 데이터 편집부(33)는 수신한 데이터를 주파수, 시간, 임펄스의 강도의 3개의 요소로 표현하는 가시화 데이터로 편집하여 표시부(35)에 표시한다(스텝 S108). 또한, 편집된 가시화 데이터는 기억부(34)에 보존된다. 또한, 본 실시형태의 데이터 편집부(33)는 임펄스 추출부(32)로부터 송신된 임펄스 데이터를 스펙트로그램 데이터로 편집해서 표시한다. 임펄스 파형은 넓은 주파수대에 분산되어 존재하고 있다. 그래서 이들 넓은 주파수대에 분산된 성분을 횡축을 주파수, 종축을 시간, 임펄스 강도를 명도로 표시하는 스펙트로그램 데이터로서 표시함으로써 작업자는 표시부(35)를 봄으로써 문제의 유무를 인식할 수 있다. 도 9, 도 10을 참조. 또한, 본 실시형태의 데이터 편집부(33)는 임펄스 데이터를 스펙트로그램으로 편집하고 있지만, 스펙트로그램 데이터에 한정되는 일은 없다. 예를 들면, 버블 차트나 등고선 그래프, 워터폴 그래프라는 주파수, 시간, 스펙트럼 강도의 3개의 요소를 표시할 수 있는 것이면 좋다.
이어서, 진동 센서(28, 28')가 검출한 진동의 스펙트럼 데이터와, 데이터 편집부(33)가 생성한 스펙트로그램에 대해서 설명한다. 도 7은 상측 리스트부(21b)에 설치한 진동 센서(28')가 검출한 진동 파형이며, 도 8은 수평 주행 기구(7) 상에 설치한 진동 센서(28)가 검출한 진동 파형이다. 모두 종축을 가속도(G)로 하고, 횡축을 시간(ms)으로 하고 있다. 또한, 어느 쪽의 도면도 (a)는 정상인 상태에서의 동작 시의 파형이며, (b)는 수평 주행 기구(7)의 베어링에 문제가 발생하고 있는 상태에서의 동작 시의 그래프이다. 이들 스펙트럼 데이터는 반송 로봇(1)의 동작 중의 전체 데이터 중 약 0.5초간의 파형을 표시하고 있다. 또한, 각 그래프에는 2개의 꺾은선이 표시되어 있지만, 이것은 진동 센서(28, 28')가 검출한 X축 방향의 진동과 Z축 방향의 진동을 나타내고 있다.
도 7과 도 8 중 어느 것이나 정상인 상태의 파형(a)에 비해 이상 발생 시의 파형(b)에서는 임펄스 성분을 갖는 돌출된 파형이 많이 출현하고 있다. 또한, 도 8(b)의 그래프는 도 7(b)의 그래프에 비해 짧은 주기에서의 예각인 파형이 많이 포함되어 있다. 이것은 양쪽 진동 센서(28, 28')의 진동 발생원으로부터의 이간 거리의 상위함과, 진동원으로부터 검출점까지 사이의 구조물의 진동 전달률의 상위함에 의한 것이다. 또한, 어느 것이나 (a)에 비해 (b)쪽이 진폭이 큰 진동을 검출하고 있는 것을 알 수 있다. 그러나 장치마다 개체 차나 FFU(23)나 처리 장치(5)의 구동 기구가 발생하는 진동이 전달되어 있는 경우도 있으므로 이러한 진동 파형을 단순하게 비교하는 방법으로는 정확한 이상의 검출을 행하는 것은 매우 어려운 것이 된다. 그러나 이하에 설명하는 바와 같이 본 발명의 알고리즘에 의해 진동 파형 중에 포함되는 임펄스 성분을 추출해서 표시함으로써 작업자는 용이하게 이상의 발생을 인식하는 것이 가능해진다.
이어서, 본 발명의 알고리즘 중 임펄스 데이터를 가시화하는 편집 방법에 대해서 설명한다. 도 9, 도 10은 반송 로봇(1)의 동작 중의 진동 데이터를 고속 푸리에 변환한 후 각 주파수의 진폭값의 총합을 산출해서 스펙트로그램으로 한 것이다. 도 9는 도 7에 나타낸 진동의 데이터를 고속 푸리에 변환한 후 스펙트로그램화한 것이며, 도 10은 도 8에 나타낸 진동의 데이터를 고속 푸리에 변환한 후 스펙트로그램화한 것이다. 또한, 어느 쪽의 도면에 있어서도 (a)는 정상인 상태에서의 동작 시의 데이터이며, (b)는 베어링에 문제가 발생하고 있는 상태에서의 동작 시의 데이터이다. 각 도면은 횡축을 진동 데이터의 주파수로 하고, 종축을 시간으로 해서 그 주파수대의 진동이 발생한 시간의 합계가 표시되는 것이며, 화면상에서 명도가 높아질수록 진동의 발생 빈도가 높은 것을 나타내고 있다. 또한, (a), (b) 모두 2단 구성의 도면으로 되어 있지만, 이것은 진동 센서(28, 28')의 각 검출 방향에 관한 값을 개별적으로 표시하고 있기 때문이다.
도 9, 도 10 모두 정상인 상태의 데이터(a)에서는 1㎑까지의 비교적 낮은 주파수를 갖는 진동이 발생하고 있고, 1㎑를 초과하는 주파수의 임펄스 성분은 거의 발생하지 않고 있는 것을 확인할 수 있다. 그것에 대해서 문제 발생 시의 데이터(b)에서는 1kHZ까지의 비교적 낮은 주파수를 갖는 임펄스 성분이 발생하고 있지만, 1kHZ를 초과하는 주파수의 전역에 걸쳐 진동이 발생하고 있는 것을 확인할 수 있다. 상술한 바와 같이 임펄스 성분은 주파수대의 전역에 걸쳐 발생하는 특징을 갖고 있으므로 도 9(b), 도 10(b)의 스펙트로그램을 보면 구동 기구에 문제가 발생하고 있는 것을 파악할 수 있다. 이렇게 해석한 주파수대의 전역에 있어서 진동의 발생 빈도가 높아질수록 각 구동 기구가 구비하는 부품에서 고장이 발생하고 있을 가능성이 높은 것을 예측할 수 있다.
상기 실시형태에서는 반송 로봇(1)이 동작 중에 발생하는 진동을 검출하고, 그 검출 데이터를 상술한 알고리즘을 따라 해석함으로써 이상의 유무를 예측하는 방법을 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 일은 없다. 진동 이외에도, 예를 들면 반송 로봇(1)이 동작 중에 발하는 소리를 검출해서 그 검출 데이터를 상술한 순서를 따라 해석함으로써 이상의 유무를 예측할 수 있다. 요약하면, 동작 중에 발생하는 물리적 현상 중 파형 데이터로서 검출할 수 있는 것이면 어떤 물리적 현상이어도 해석 가능하다. 또한, 본 발명의 신호 파형 해석 장치는 기계 장치의 이상의 유무를 예측하는 목적 이외에도 적용하는 것이 가능하다.
이어서, 본 발명의 파형 해석 장치에 관한 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 최근 비디오 카메라(37)가 구비되어 있는 반도체 제조 시스템(2)이 증가되어 오고 있다. 본 실시형태에서 사용되는 비디오 카메라(37)는 EFEM(4)의 내부 청정 공간에 배치되어 있으며, 반송 로봇(1)이나 그 밖의 기계 장치의 동작을 상시 촬영하고, 그 화상을 녹화 데이터로서 하드디스크나 메모리라는 도시하지 않은 기록 장치에 기록하고 있다. 또한, 반송 로봇(1)의 구동원인 모터(8, 13, 15)에는 각 모터를 제어하는 도시하지 않은 드라이버가 접속되어 있어 기계 장치가 다른 구조물과의 충돌이나 과잉인 부하가 걸렸을 때에는 드라이버가 이상으로서 검지하여 반송 로봇(1)을 긴급 정지시켜서 트러블의 확대를 방지하고 있다. 그리고 작업자는 반송 로봇(1)이 트러블로 비상 정지했을 때에는 기록된 화상을 재생해서 이상 발생 개소를 특정함으로써 수복 작업을 효율 좋게 진행시킬 수 있다.
그러나 이 동영상 데이터는 데이터량이 크고, 기록 장치의 용량도 한정되어 있으므로 오래된 동영상 데이터는 순차적으로 새롭게 촬영한 동영상 데이터에 덮어써져서 소거된다. 또한, 드라이버가 이상으로서 검지하는 것은 비교적 큰 충격이 발생하는 경우이며, 예를 들면 피반송물인 웨이퍼(W)와 반송처인 FOUP(3)의 벽이 스친 정도의 비교적 작은 충격일 경우에는 드라이버가 이상으로서 검지하지 않는 경우가 있다. 그 결과, FOUP(3)와 접촉한 웨이퍼(W)에는 접촉했을 때에 발생한 진애가 표면에 부착되고, 그 진애가 부착된 부분에는 회로 패턴이 형성되지 않아 불량품이 되어버리는 것이다.
또한, 기계 장치에 구비된 비디오 카메라(37)로 촬영한 화상의 데이터는 순차적으로 새로운 화상 데이터에 덮어써져 가므로 이상이 발생했을 때의 화상 데이터는 불량품이 발각된 때에는 이미 새로운 화상 데이터에 덮어써져 있는 경우도 적지 않다. 그 때문에 검사의 단계에서 불량품 발생의 이상이 발각되었다 해도 문제의 원인을 밝혀내는 것은 극히 곤란한 상태가 되어버리는 것이다. 그래서 본 발명의 신호 파형 해석 장치를 사용하여 이러한 미소한 충돌 등의 이상을 즉시 검지하는 것은 제품의 품질 관리와 수율의 향상이라는 면으로부터 큰 효과를 발휘할 수 있다.
본 실시형태에서는 반송 로봇(1)의 동작에 의해 발생하는 소리를 검출하는 마이크로폰(38)을 EFEM(4)의 내부에 고정하고, 반송 로봇(1)이 동작하고 있는 사이에는 반송 로봇(1)의 동작에 의해 발생하는 소리를 상시 검출하도록 한다. 그리고 파형 해석 장치(30)가 소리의 신호 중으로부터 임펄스 성분을 검출하면 비디오 카메라(37)의 제어 프로그램에 이상 발생 신호를 송신하고, 표시부(35)에 이상이 발생한 것을 통지하도록 파형 해석 장치(30)의 제어 프로그램을 구성한다. 또한, 비디오 카메라(37)의 제어 프로그램을 파형 해석 장치(30)로부터 이상 발생 신호를 수신했을 경우 그 전후 수분 간에 기록된 화상 데이터를 덮어쓰는 일 없이 보존해 두도록 프로그램을 구성한다. 상기 구성으로 함으로써 웨이퍼(W)의 접촉이나 충돌이라는 품질을 크게 저하시킬 가능성이 있는 이상이 발생했을 시에 작업자는 즉시 이상이 발생한 것을 파악할 수 있다. 또한, 보존된 화상 데이터를 확인함으로써 어떤 이상이 발생했는지도 파악하는 것이 가능해지고, 단시간으로 트러블을 해소하는 것이 가능해진다.
도 11은 반송 로봇(1)이 동작 중에 발생하는 소리를 검출하는 마이크로폰(38)을 EFEM(4)의 내부에 고정하고, 반송 로봇(1)의 동작 중에 발생하는 물리적 현상인 소리를 검출하여 고속 푸리에 변환한 음성 스펙트럼이다. 보다 상세하게는 도 11(a)는 정상으로 웨이퍼(W)를 반송하고 있는 상태의 EFEM(4)의 내부의 소리를 해석한 것이며, 도 11(b)는 반송 로봇(1)이 웨이퍼(W)를 FOUP(3)의 내부에 반송할 때에 FOUP(3)의 측벽과 웨이퍼(W)가 접촉했을 때의 EFEM(4)의 내부의 소리를 해석한 것이다. 또한, 도 12는 도 11(b)에 나타낸 충돌이 발생했을 때의 음향 스펙트럼을 본 발명의 신호 파형 해석 방법으로 스펙트로그램화한 것이다.
도 11의 (a)와 (b)를 비교하면 대략 마찬가지의 파형으로 보이지만, (a)에 비해서 (b)쪽이 약 10dB 정도 높은 값으로 추이되어 있다. 이것은 임펄스파의 특징인 모든 주파수 성분을 동일한 만큼 포함하는 것에 기인하는 것이며, 웨이퍼(W)와 FOUP(3)가 접촉했을 때에 발생한 것을 마이크로폰(38)이 검출함으로써 발견할 수 있었던 것이다. 또한, 도 12에는 모든 주파수대에 존재하는 임펄스 성분이 명확하게 표시되어 있다. 이것으로부터 웨이퍼(W)와 FOUP(3)의 접촉이라는 매우 미소한 소리를 검출해서 해석함으로써 접촉에 기인하는 임펄스파의 존재가 인식 가능하므로 이 임펄스파의 존재를 트리거로 해서 이상 발생 알람의 송신과, 비디오 카메라(37)의 화상 데이터의 보존을 행할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 반송 로봇(1)의 동작음을 검출하기 위해서 마이크로폰(38)을 사용했지만, 이것 외에 음향 센서로 동작음을 검출해도 좋다. 또한, 반송 로봇(1)의 상하측 핑거(21, 22)에 진동 센서(28, 28')를 부착하여 동작음 대신에 진동을 검출하는 구성으로 해도 좋다.

Claims (7)

  1. 기계 장치의 동작 시에 발생하는 물리적 현상을 검출하고,
    검출된 신호의 파형을 해석하는 파형 해석 장치로서,
    상기 물리적 현상을 검출하는 센서로부터 송신되는 상기 신호를 고속 푸리에 변환하는 신호 해석부와, 상기 고속 푸리에 변환은 임펄스 성분이 넓은 주파수에 걸쳐 넓게 분산되는 스펙트럼 데이터를 발생하고,
    작업자에 의해 지정된 폭을 갖는 주파수대에 있어서의 임펄스 성분의 주파수 데이터를 절대값으로 변환한 후 상기 임펄스 성분의 총량을 산출하고, 상기 주파수대의 각각에 있어서의 임펄스 강도를 얻는 임펄스 추출부와,
    상기 주파수대에 있어서의 상기 강도를 표시하는 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 파형 해석 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 기계 장치가 동작할 때에 발생하는 진동을 검출하는 진동 센서인 것을 특징으로 하는 파형 해석 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 기계 장치가 동작할 때에 발생하는 동작음을 검출하는 마이크로폰인 것을 특징으로 하는 파형 해석 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계 장치는 반도체 웨이퍼를 유지해서 반송하는 반송 로봇인 것을 특징으로 하는 파형 해석 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 파형 해석 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  6. 기계 장치의 동작 시에 발생하는 물리적 현상을 검출하고,
    검출된 신호의 파형을 해석하는 파형 해석 장치로서,
    상기 물리적 현상을 검출하는 센서로부터 송신되는 상기 신호를 고속 푸리에 변환하는 신호 해석 스텝과, 상기 고속 푸리에 변환은 임펄스 성분이 넓은 주파수에 걸쳐 넓게 분산되는 스펙트럼 데이터를 발생하고,
    작업자에 의해 지정된 폭을 갖는 주파수대에 있어서의 임펄스 성분의 주파수 데이터를 절대값으로 변환한 후 상기 임펄스 성분의 총량을 산출하고, 상기 주파수대의 각각에 있어서의 임펄스 강도를 얻는 임펄스 추출 스텝과,
    상기 주파수대에 있어서의 상기 강도를 표시하는 표시 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 파형 해석 방법.
  7. 제 4 항에 기재된 파형 해석 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10978333B2 (en) * 2017-11-14 2021-04-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Systems and methods for robotic arm sensing
US11101163B2 (en) * 2018-01-30 2021-08-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Systems and methods for automated robotic arm sensing
US10533852B1 (en) * 2018-09-27 2020-01-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Leveling sensor, load port including the same, and method of leveling a load port
JP7396819B2 (ja) * 2019-06-21 2023-12-12 ファナック株式会社 ロボット装置の動作を動画にて撮像するカメラを備える監視装置
JP7303436B2 (ja) * 2019-08-30 2023-07-05 シンフォニアテクノロジー株式会社 異常検知装置及び機械学習用入力データの作成方法
JP7388896B2 (ja) 2019-12-04 2023-11-29 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置
JP7435103B2 (ja) 2020-03-18 2024-02-21 株式会社リコー 診断装置、診断方法及び診断プログラム
JP7453823B2 (ja) 2020-03-23 2024-03-21 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP2021173621A (ja) * 2020-04-24 2021-11-01 セイコーエプソン株式会社 表示装置、および慣性計測システム
US20230358569A1 (en) * 2020-09-28 2023-11-09 Rorze Corporation Waveform analysis device and waveform analysis method
JP2023022601A (ja) * 2021-08-03 2023-02-15 川崎重工業株式会社 情報処理装置、計測システム、ロボットシステム及びコンピュータプログラム
JP7288486B2 (ja) * 2021-09-17 2023-06-07 株式会社Kokusai Electric 基板処理方法、基板処理装置、半導体装置の製造方法、及びプログラム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006322947A (ja) * 2000-12-06 2006-11-30 Nsk Ltd 機械設備の振動ピーク値抽出方法およびピーク値抽出装置
JP2010166686A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Yaskawa Electric Corp 機械の故障診断部を備えた電動機制御装置
KR101265540B1 (ko) * 2013-01-09 2013-05-20 주식회사 썬닉스 감시 장치 및 그 방법

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0257924A (ja) 1988-08-24 1990-02-27 Hitachi Ltd 音色検査装置
JPH02262993A (ja) 1989-04-03 1990-10-25 Toshiba Corp ロボットの部品劣化検出装置
JP3179969B2 (ja) * 1994-07-28 2001-06-25 松下電器産業株式会社 振動解析方法
US6199018B1 (en) * 1998-03-04 2001-03-06 Emerson Electric Co. Distributed diagnostic system
US6434512B1 (en) * 1998-04-02 2002-08-13 Reliance Electric Technologies, Llc Modular data collection and analysis system
US20040030419A1 (en) * 2000-11-06 2004-02-12 Takanori Miyasaka Abnormality diagnosing device and method for mechanical equipment
CA2440792A1 (en) * 2002-09-27 2004-03-27 Mechworks Systems Inc. A method and system for online condition monitoring of multistage rotary machinery
TWI233497B (en) * 2004-06-02 2005-06-01 Chroma Ate Inc Electronic signal transmitting device with fault detection function
US9104650B2 (en) * 2005-07-11 2015-08-11 Brooks Automation, Inc. Intelligent condition monitoring and fault diagnostic system for preventative maintenance
JP4112594B2 (ja) * 2006-07-27 2008-07-02 ファナック株式会社 減速機異常診断方法及び減速機異常診断装置
CN102834701B (zh) * 2010-03-03 2015-04-08 旭化成工程株式会社 滑动轴承的诊断方法和诊断装置
WO2011156080A1 (en) * 2010-06-09 2011-12-15 Siemens Corporation Systems and methods for learning of normal sensor signatures, condition monitoring and diagnosis
EP2584335B1 (en) * 2010-06-15 2019-03-27 National University Corporation Hokkaido University Method for measurement of vibration property of structure, and vibration property measurement device
JP2012042338A (ja) * 2010-08-19 2012-03-01 Ntn Corp 転がり軸受の異常診断装置および歯車の異常診断装置
TWI435233B (zh) * 2011-03-14 2014-04-21 Powertech Technology Inc 半導體製程設備之異常預知管控裝置與方法
JP5783808B2 (ja) * 2011-06-02 2015-09-24 三菱電機株式会社 異常音診断装置
US20130056154A1 (en) * 2011-06-27 2013-03-07 Tokyo Electron Limited Abnormality detecting unit and abnormality detecting method
WO2015011791A1 (ja) * 2013-07-24 2015-01-29 株式会社日立製作所 異常検知評価システム
JP2015078884A (ja) 2013-10-16 2015-04-23 富士通株式会社 監視装置、監視プログラムおよび監視方法
US10168248B1 (en) * 2015-03-27 2019-01-01 Tensor Systems Pty Ltd Vibration measurement and analysis
CN106203362B (zh) * 2016-07-13 2019-02-12 广东工业大学 一种基于脉冲指标的旋转机械故障诊断方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006322947A (ja) * 2000-12-06 2006-11-30 Nsk Ltd 機械設備の振動ピーク値抽出方法およびピーク値抽出装置
JP2010166686A (ja) * 2009-01-15 2010-07-29 Yaskawa Electric Corp 機械の故障診断部を備えた電動機制御装置
KR101265540B1 (ko) * 2013-01-09 2013-05-20 주식회사 썬닉스 감시 장치 및 그 방법

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Publication number Publication date
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