KR20230056771A - 웨이퍼 지그, 로봇 시스템, 통신 방법 및 로봇 교시 방법 - Google Patents

웨이퍼 지그, 로봇 시스템, 통신 방법 및 로봇 교시 방법 Download PDF

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KR20230056771A
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마사야 요시다
하지메 나카하라
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카와사키 주코교 카부시키가이샤
카와사키 로보틱스 (유에스에이), 인코포레이티드
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Abstract

웨이퍼 지그는 투광부와, 수광부를 구비하는 핸드를 갖는 로봇에 사용된다. 상기 수광부는, 상기 투광부로부터 조사되는 검출광을 검출한다. 웨이퍼 지그는, 상기 수광부를 향하여 통지광을 조사하는 광원을 구비한다. 상기 광원이 상기 통지광을 상기 수광부에 조사함으로써 상기 핸드측으로 정보를 출력한다.

Description

웨이퍼 지그, 로봇 시스템, 통신 방법 및 로봇 교시 방법
본 개시는, 웨이퍼를 취급하는 로봇에 있어서의 지그의 사용에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 웨이퍼(반도체 기판)를 제조하는 클린 룸 내에 배치되고, 반도체 웨이퍼를 반송(搬送)하는 로봇에, 반도체 웨이퍼의 반송 위치를 자동 교시하는 로봇 시스템이 알려져 있다. 특허문헌 1은, 이러한 종류의 기판 반송용 매니퓰레이터를 개시한다.
특허문헌 1의 기판 반송용 매니퓰레이터는, 교시 지그를 보유 지지 가능한 핸드와, 핸드를 지지하는 암부를 구비한다. 이 매니퓰레이터에서는, 교시 지그로부터 도출된 교시 지그용 신호 전달 케이블이, 핸드 기단부에 마련한 커넥터 접속부에서 접속되고, 암의 내부에 도입하여 컨트롤러와 접속되어 있다. 특허문헌 1의 구성에서는, 교시 동작 중에, 교시 지그용 신호 전달 케이블이 일정한 자세로 유지된다. 특허문헌 1은, 이에 따라, 케이블이 주변 장치에 걸려 지그나 장치를 파손시켜 버리거나 하는 문제를 회피할 수 있게 한다.
일본 특허 공개 제2010-137300호 공보
특허문헌 1의 구성에서는, 전기 신호를 전달하기 위해서, 지그와 로봇 컨트롤러 사이를 접속하는 전기 케이블이 필요해진다. 따라서, 지그의 소형화 등이 곤란하였다. 또한, 전기 케이블이 필요한 구성은, 예를 들어 진애의 발생을 싫어하는 반도체를 취급하는 용도에 적합하지 않는 경우가 있었다.
본 개시는 이상의 사정을 감안하여 된 것이며, 그 목적은, 로봇과의 통신 케이블을 요하지 않는 웨이퍼 지그 및 당해 웨이퍼 지그를 사용하는 로봇 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시의 해결하고자 하는 과제는 이상과 같으며, 다음에 이 과제를 해결하기 위한 수단과 그 효과를 설명한다.
본 개시의 제1 관점에 따르면, 이하의 구성의 웨이퍼 지그가 제공된다. 즉, 이 웨이퍼 지그는 투광부와, 상기 투광부로부터 조사되는 검출광을 검출하는 수광부를 구비하는 핸드를 갖는 로봇에 사용된다. 상기 웨이퍼 지그는, 상기 수광부를 향하여 통지광을 조사하는 광원을 구비한다. 상기 웨이퍼 지그는, 상기 광원이 상기 통지광을 상기 수광부로 조사함으로써, 상기 핸드측으로 정보를 출력한다.
본 개시의 제2 관점에 따르면, 이하의 구성의 웨이퍼 지그가 제공된다. 즉,이 웨이퍼 지그는 투광부와, 상기 투광부로부터 조사되는 검출광을 검출하는 수광부를 구비하는 핸드를 갖는 로봇에 사용된다. 상기 웨이퍼 지그는, 상기 핸드의 상기 투광부로부터 조사되는 광을 검지 가능한 지그 수광부를 구비한다.
본 개시의 제3 관점에 따르면, 이하의 구성의 웨이퍼 지그가 제공된다. 즉, 이 웨이퍼 지그는 투광부와, 상기 투광부로부터 조사되는 검출광을 검출하는 수광부를 구비하는 핸드를 갖는 로봇에 사용된다. 상기 웨이퍼 지그는, 광 전환부를 구비한다. 상기 광 전환부는, 상기 투광부로부터의 상기 검출광을 상기 수광부가 수광하는 상태와, 수광하지 않는 상태를 전환 가능하다. 상기 광 전환부의 전환에 의해 상기 핸드측으로 정보를 출력한다.
본 개시의 제4 관점에 따르면, 이하의 통신 방법이 제공된다. 즉, 이 통신 방법으로는 로봇과, 웨이퍼 지그 사이에서, 상기 웨이퍼 지그가 상기 핸드측으로 정보를 송신한다. 상기 로봇은 투광부와, 수광부를 구비하는 핸드를 갖는다. 상기 수광부는 상기 투광부로부터 조사되는 검출광을 검출한다. 상기 웨이퍼 지그는, 상기 핸드에 의해 보유 지지되는 것이 가능하다. 이 통신 방법은, 제1 공정과, 제2 공정을 포함한다. 상기 제1 공정에서는, 상기 웨이퍼 지그가 상기 핸드에 의해 보유 지지된 상태로 한다. 상기 제2 공정에서는, 상기 웨이퍼 지그가 구비하는 광원이, 상기 정보에 따른 통지광을 상기 수광부를 향하여 조사한다.
이에 따라, 웨이퍼 지그가, 로봇이 구비하는 구성의 일부(투광부와 수광부)를 이용하여, 로봇(나아가서는, 로봇을 제어하는 제어부)과 통신하는 것이 가능해진다. 통신 케이블이 불필요해지기 때문에, 웨이퍼 지그의 소형화, 간소화, 경량화를 실현할 수 있음과 동시에 로봇의 움직임 자유도를 적합하게 유지할 수 있다.
본 개시에 의하면, 로봇과의 통신 케이블을 필요로 하지 않는 웨이퍼 지그 및 당해 웨이퍼 지그를 사용하는 로봇 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 로봇 시스템의 구성을 도시하는 사시도.
도 2는 로봇 시스템의 일부의 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 제1 실시 형태의 웨이퍼 지그의 구성을 도시하는 평면도.
도 4는 제1 실시 형태의 웨이퍼 지그의 구성을 도시하는 측면도.
도 5는 제1 실시 형태의 웨이퍼 지그를 사용하여 대상물을 검출하는 모습을 나타내는 부분 사시도.
도 6은 제2 실시 형태의 지그의 구성을 도시하는 평면도.
도 7은 제2 실시 형태의 웨이퍼 지그의 구성을 도시하는 측면도.
도 8은 제2 실시 형태의 웨이퍼 지그를 사용하여 대상물을 검출하는 모습을 나타내는 부분 사시도.
도 9는 제3 실시 형태의 웨이퍼 지그를 사용하여 대상물을 검출하는 모습을 나타내는 부분 사시도,
이어서, 도면을 참조하여, 개시되는 실시 형태를 설명한다. 도 1은, 본 개시의 로봇 시스템(100)의 구성을 도시하는 사시도이다. 도 2는, 로봇 시스템(100)의 일부의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 3은, 제1 실시 형태의 웨이퍼 지그(2)의 구성을 도시하는 평면도이다. 도 4는, 제1 실시 형태의 웨이퍼 지그(2)의 구성을 도시하는 측면도이다. 도 5는, 제1 실시 형태의 웨이퍼 지그(2)를 사용하여 대상물(9)을 검출하는 모습을 나타내는 부분 사시도이다.
도 1에 나타내는 로봇 시스템(100)은 클린 룸 등의 작업 공간 내에서 로봇(1)에 작업을 행하게 하는 시스템이다. 이 로봇 시스템(100)은 예를 들어 로봇(1)(구체적으로는, 후술하는 핸드(10))의 위치를 효율적이며 또한 정확하게 교시하는 자동 교시를 행할 수 있다.
로봇 시스템(100)은 로봇(1)과, 웨이퍼 지그(통신 지그)(2)와, 컨트롤러(제어부) (5)를 구비한다.
로봇(1)은 예를 들어 도시를 생략한 보관 장치에 보관되는 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 이동 탑재 로봇으로서 기능한다. 본 실시 형태에서는, 로봇(1)은 SCARA(스카라)형의 수평 다관절 로봇에 의해 실현된다. SCARA는, Selective Compliance Assembly Robot Arm의 약칭이다.
로봇(1)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 핸드(엔드 이펙터)(10)와, 매니퓰레이터(11)와, 자세 검출부(12)를 구비한다.
핸드(10)는 엔드 이펙터의 일종이며, 대략, 평면시에서 V자상 또는 U자상으로 형성되어 있다. 핸드(10)는 매니퓰레이터(11)(구체적으로는, 후술하는 제2 링크(16))의 선단에 지지되어 있다. 핸드(10)는 제2 링크(16)에 대하여 상하 방향으로 연장되는 제3축 c3을 중심으로 하여 회전한다.
본 실시 형태의 로봇(1)에 있어서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 핸드(10)의 선단측에는, 매핑 센서(광학식 센서)(6)가 마련되어 있다. 매핑 센서(6)에 의해, 웨이퍼 등의 물체의 유무 등의 확인(매핑)을 비접촉으로 행할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 매핑 센서(6)는 예를 들어 투광부(61)와 수광부(62)를 갖는 투과형 센서로 구성된다.
투광부(61) 및 수광부(62)는 평면시에서 핸드(10)의 중심으로부터 일측(핸드(10)의 선단측)으로 치우친 위치에, 적당한 간격을 두고 나란히 배치되어 있다. 여기서, 핸드(10)의 중심이란, 핸드(10)가 원형의 웨이퍼를 보유 지지했을 경우의, 평면시에서 웨이퍼의 중심과 일치하는 위치를 말한다.
투광부(61)는 예를 들어 적외광 등의 검출광을, 수광부(62)를 향하여 조사한다. 수광부(62)는 무선 또는 유선으로 컨트롤러(5)와 접속되어 있다. 수광부(62)는 검출광의 수광 유무를 나타내는 전기 신호를 컨트롤러(5)로 출력한다.
투광부(61)와 수광부(62) 사이에 물체가 없는 경우, 투광부(61)로부터의 검출광이 수광부(62)에 도달하기 때문에 수광부(62)는 수광 있음의 전기 신호를 출력한다. 투광부(61)와 수광부(62)의 사이에 물체가 있는 경우, 투광부(61)로부터의 검출광이 물체에 의해 차단되기 때문에, 수광부(62)는 수광 없음의 전기 신호를 출력한다.
매니퓰레이터(11)는 주로, 기대(13)와, 승강 축(14), 복수의 링크(여기서는, 제1 링크(15) 및 제2 링크(16))를 구비한다.
기대(13)는 지면(예를 들어 클린 룸의 바닥면)에 고정된다. 기대(13)는 승강 축(14)을 지지하는 베이스 부재로서 기능한다.
승강 축(14)은 기대(13)에 대하여 상하 방향으로 이동한다. 이 승강에 의해, 제1 링크(15), 제2 링크(16) 및 핸드(10)의 높이를 변경할 수 있다.
제1 링크(15)는 승강 축(14)의 상부에 지지되어 있다. 제1 링크(15)는 승강 축(14)에 대하여 상하 방향으로 연장되는 제1축 c1을 중심으로 하여 회전한다. 이에 따라, 제1 링크(15)의 자세를 수평면 내에서 변경할 수 있다.
제2 링크(16)는 제1 링크(15)의 선단에 지지되어 있다. 제2 링크(16)는 제1 링크(15)에 대하여 상하 방향으로 연장되는 제2축 c2를 중심으로 하여 회전한다. 이에 따라, 제2 링크(16)의 자세를 수평면내에서 변경할 수 있다.
자세 검출부(12)는 복수의 회전 센서(12a)를 구비한다. 회전 센서(12a)는 예를 들어 인코더로 구성된다. 각각의 회전 센서(12a)는 핸드(10), 제1 링크(15), 제2 링크(16)를 구동하는 도시를 생략한 구동 모터의 각각의 회전 위치를 검출한다. 각 회전 센서(12a)는 컨트롤러(5)와 전기적으로 접속되어 있고, 검출된 회전 위치를 컨트롤러(5)에 송신한다.
웨이퍼 지그(2)는 웨이퍼를 모의한 지그이며, 전체적으로 대략 원판상으로 형성되어 있다. 웨이퍼 지그(2)는 도 3에 도시한 바와 같이, 본체(21)와, 대상물 검출 센서(22)와, 블로커(차단부)(23)와, 이미터(광원)(24)를 구비한다.
본체(21)는 원형의 평판상으로 형성되어 있다. 본체(21)의 직경은, 로봇(1)이 반송 대상으로 하는 웨이퍼의 직경과 동일하다. 본체(21)의 형상이 웨이퍼를 실질적으로 모의하고 있으면 되고, 본체(21)의 재료가 웨이퍼와 동일할 필요는 없다.
대상물 검출 센서(22)는 대상물(9)을 검출하기 위하여 사용된다. 대상물 검출 센서(22)는 예를 들어 발광부와 수광부를 구비하는 반사형 센서로서 구성된다. 대상물 검출 센서(22)의 발광부 및 수광부는, 본체(21)의 하부이며, 원형의 본체(21)의 중심부에 마련되어 있다. 대상물 검출 센서(22)가 조사하는 광의 광축은, 본체(21)의 중심축 상에 위치한다.
대상물(9)은 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 가늘고 긴 원뿔대상으로 형성되어 있다. 대상물(9)은 핸드(10)의 이동 가능 범위 내에 있어서의 적절한 장소에, 상하를 향하여 배치된다. 대상물(9)의 상단의 면은, 광을 반사 가능하게 형성되어 있다. 대상물(9)의 상면에 반사 시트 등이 붙여져도 된다.
블로커(23)는 투광부(61)가 조사하는 검출광을 차단하기 위하여 사용된다. 블로커(23)는 본체(21)의 하방으로 돌출되도록 설치되어 있다.
이미터(24)는 수광부(62)에 검출광을 조사하기 위하여 사용된다. 이미터(24)는 예를 들어 투광부(61)와 동일한 구성을 가지며, 적외광 등의 통지광을 수광부(62)를 향하여 조사한다. 이미터(24)는 본체(21)의 하방으로 돌출되도록 설치되어 있다.
블로커(23) 및 이미터(24)는 평면시에서 본체(21)의 중심부터 일측으로 치우친 위치에, 적당한 간격을 두고 나란히 배치되어 있다.
구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 지그(2)가 핸드(10)에 의해 보유 지지되어 있는 상태에 있어서, 블로커(23) 및 이미터(24)는 모두 매핑 센서(6)의 검출광 광로(투광부(61)로부터 수광부(62)로의 광로)에 위치한다. 이때, 블로커(23)는 광로에 있어서 투광부(61)와 가까운 측에 위치하고, 이미터(24)는 수광부(62)와 가까운 측에 위치한다.
블로커(23)는 투광부(61)와 대면한 상태에서, 투광부(61)로부터의 검출광을 차단한다. 이미터(24)는 수광부(62)와 대면한 상태에서, 통지광을 수광부(62)를 향하여 조사한다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 지그(2)가 핸드(10)에 의해 보유 지지되어 있는 상태에 있어서, 블로커(23) 및 이미터(24)는 핸드(10)가 연장하는 방향으로 평행한 A1을 대칭 축으로 하여 대칭으로 마련되어 있다. 그러나, 블로커(23) 및 이미터(24)의 배치는 상기로 한정되지 않는다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2)는 증폭기(25)와, 배터리(26)를 구비한다.
증폭기(25)는 대상물 검출 센서(22)의 검출 신호를 증폭하기 위하여 사용된다. 증폭기(25)는 본체(21) 상에 마련되어 있다. 증폭기(25)는 대상물 검출 센서(22) 및 배터리(26)에 전기적으로 접속되어 있다. 증폭기(25)는 배터리(26)로부터의 전력으로 동작하고, 대상물 검출 센서(22)로부터 수신한 검출 신호를 증폭한다. 증폭된 검출 신호의 전압은, 소정의 전압과, 도시를 생략한 비교기에 의해 비교된다. 비교기는 비교 결과를, 동작 신호로서 배터리(26)로 출력한다.
배터리(26)는 대상물 검출 센서(22), 증폭기(25) 및 이미터(24) 등에 전력을 공급한다.
배터리(26)는 비교기로부터의 신호에 따라, 이미터(24)의 점등/소등을 전환한다. 따라서, 비교기는, 이미터(24)를 제어하여 본 개시의 통신 방법을 실현하기 위한 광원 제어부로서 실질적으로 기능한다.
상기와 같이 구성된 웨이퍼 지그(2)는 핸드(10)에 마련된 매핑 센서(6)를 개재하여 컨트롤러(5)와 통신할 수 있다. 상세한 것은 후술한다.
컨트롤러(5)는 CPU, ROM, RAM, 보조 기억 장치 등을 구비하는 공지된 컴퓨터로서 구성되어 있다. 보조 기억 장치는, 예를 들어 HDD, SSD 등으로서 구성된다. 보조 기억 장치에는, 로봇(1)을 제어하기 위한 로봇 제어 프로그램 등이 기억되어 있다.
컨트롤러(5)는 미리 정해지는 동작 프로그램 또는 유저로부터 입력되는 이동 지령 등에 따라, 상술한 로봇(1)의 각 부를 구동하는 각각의 구동 모터에 지령값을 출력하여 제어하고, 미리 정해지는 지령 위치에 핸드(10)를 이동시킨다.
이어서, 본 실시 형태의 로봇 시스템(100)에 있어서, 본 개시의 통신 방법에 의해, 웨이퍼 지그(2)의 검출 결과로부터 얻어진 핸드(10)의 검출 위치에 기초하여, 로봇(1)에게의 지령 위치를 보정하는 로봇 교시 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
웨이퍼 지그(2)는 비사용 시에는, 적당한 보관 위치에 보관되어 있다. 로봇(1)은 컨트롤러(5)로부터의 제어 지령에 따라, 보관 위치에 있는 웨이퍼 지그(2)를 보유 지지한다(제1 공정). 로봇(1)은 보유 지지한 웨이퍼 지그(2)를 소정의 위치로 반송한다. 반송 후, 웨이퍼 지그(2)의 대상물 검출 센서(22)는 대상물(9)의 근방에 위치하고 있다.
그 후, 로봇(1)은 웨이퍼 지그(2)와 함께 핸드(10)를 평면시에서 적당한 범위 내에서 여러 방향으로 움직이게 하면서, 대상물(9)을 대상물 검출 센서(22)에 의해 주사한다. 본 실시 형태에 있어서, 대상물(9)의 상면 형상은 원 형상으로 되어 있다. 따라서, 그 원의 적어도 3점의 위치를 대상물 검출 센서(22)로 검지할 수 있으면, 원의 중심을 특정할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 평면시에서, 대상물(9)의 상면의 원 중심이, 후술하는 위치 보정을 위한 기준 위치로 되어 있다.
이 주사의 과정에서, 웨이퍼 지그(2)에 있어서, 대상물 검출 센서(22)에 의해 대상물(9)이 검출되면 이미터(24)는 점등되고, 검출되지 않으면 소등된다(제2 공정). 이미터(24)의 통지광은 핸드(10)측의 수광부(62)에서 검지할 수 있다. 수광부(62)는 통지광의 수광 유무를 나타내는 전기 신호를 컨트롤러(5)로 출력한다. 이상에 의해, 컨트롤러(5)는 대상물 검출 센서(22)에 의한 대상물(9)의 검지 유무를, 수광부(62)를 통하여 인식할 수 있다.
대상물 검출 센서(22)가 대상물(9)을 검출한 경우, 이미터(24)를 점등시키는 것 대신에, 소정 빈도로 점멸시켜도 된다. 이 경우, 컨트롤러(5)는 이미터(24)로부터의 통지광과, 투광부(61)로부터의 검출광을 용이하게 구별할 수 있다.
로봇(1)의 공차 등에 의해, 로봇(1)에게 지령한 핸드(10)의 위치와, 핸드(10)의 실제 위치 사이에 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼 지그(2)에 의해 대상물(9)을 주사한 결과에 기초하여 상기의 어긋남을 특정하여 로봇(1)에게의 지령 위치를 보정할 수 있다.
이하, 간단하게 설명한다. 컨트롤러(5)는 대상물(9)을 대상물 검출 센서(22)로 검지한 3점의 각각에 상당하는, 로봇(1)에게의 지령 위치를 미리 기억하고 있다. 컨트롤러(5)는 3점의 지령 위치를 통과하는 원의 중심으로 상당하는 지령 위치를, 공지된 방법으로 계산한다. 이와 같이 계산된 지령 위치와, 핸드(10)의 중심을 대상물(9)의 중심과 일치시키기 위하여 종전에 사용되고 있던 지령 위치와의 사이에 어긋남이 있을 경우, 컨트롤러(5)는 이 어긋남양을 계산으로 취득한다. 이 어긋남양은, 예를 들어 평면 벡터로 나타낼 수 있다. 컨트롤러(5)는 원래의 지령 위치로부터 어긋남양의 벡터를 감산함으로써, 지령 위치의 오프셋을 보정한다. 보정 후의 지령 위치를 컨트롤러(5)가 로봇(1)에게 부여함으로써, 로봇(1)의 동작 정밀도를 높일 수 있다.
웨이퍼 지그(2)는 웨이퍼를 모방한 형상으로 되어 있으므로, 핸드(10)는 웨이퍼 지그(2)를 통상의 웨이퍼와 마찬가지로 취급할 수 있다. 따라서, 상술한 주사 및 위치 보정의 일련 동작을 자동적으로 행하는 것이 용이하다.
웨이퍼 지그(2)는 매핑 센서(6)(구체적으로는 수광부(62))를 개재하여 대상물 검출 센서(22)에 의해 대상물(9)이 검출된 것을 컨트롤러(5)에 통지한다. 이와 같이, 광통신에 의해 정보의 전달이 이루어지므로, 전기 케이블을 불요하게 할 수 있다. 이에 따라, 구성의 간소화, 경량화를 실현할 수 있다. 또한, 전기 케이블이 불필요해지므로, 진애의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 로봇이 종래부터 구비하는 경우가 많은 매핑 센서(6)를 사용하는 구성이므로, 기존의 로봇에게의 적용도 용이하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2)는 투광부(61)와, 수광부(62)를 구비하는 핸드(10)를 갖는 로봇(1)에게 사용된다. 웨이퍼 지그(2)는 수광부(62)를 향하여 통지광을 조사하는 이미터(24)를 구비한다. 웨이퍼 지그(2)는 이미터(24)가 통지광을 수광부(62)에 조사함으로써, 핸드(10)측으로 정보를 출력한다.
이에 따라, 웨이퍼 지그(2)가 로봇(1)이 구비하는 구성의 일부(투광부(61) 및 수광부(62)를 이용하여, 로봇(1)과 통신하는 것이 가능해진다. 통신 케이블이 불필요해지기 때문에, 웨이퍼 지그(2)의 소형화, 간소화, 경량화를 실현할 수 있음과 동시에 로봇(1)의 움직임 자유도를 적합하게 유지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2)는 블로커(23)를 구비한다. 블로커(23)는 핸드(10)에 의해 웨이퍼 지그(2)가 보유 지지되었을 때에, 투광부(61)와 수광부(62) 사이의 광로를 차단한다.
이에 따라, 웨이퍼 지그(2)의 사용 시에, 투광부(61)로부터의 검출광을 수광부(62)가 수광하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2)는 대상물(9)을 검출하는 대상물 검출 센서(22)를 구비한다. 웨이퍼 지그(2)의 이미터(24)는 대상물 검출 센서(22)가 대상물(9)을 검출했는지의 여부를 정보로서 출력한다.
이에 따라, 웨이퍼 지그(2)측에서 대상물(9)을 검출했는지의 여부를, 로봇(1)측에서 인식할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 대상물 검출 센서(22)는 당해 웨이퍼 지그(2)의 중심에 마련되어 있다.
이에 따라, 웨이퍼 지그(2)의 중심에 대응하는 위치로부터 대상물(9)을 검출하게 되므로, 대상물(9)을 검출한 웨이퍼 지그(2)의 위치를 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 핸드(10)에 의해 웨이퍼 지그(2)가 보유 지지된 상태에 있어서, 대상물 검출 센서(22)는 핸드(10)의 중심에 위치한다.
이에 따라, 위치 제어의 기준으로서 사용되는 경우가 많은 핸드(10)의 중심 위치에 있어서의 검출 결과를 얻을 수 있다. 따라서, 예를 들어 검출 결과를 위치 제어를 위하여 사용함으로써 로봇(1)의 동작 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2)에 있어서는, 이미터(24)의 점등/소등에 의해, 대상물 검출 센서(22)가 대상물(9)을 검출했는지의 여부의 정보가 표현된다.
이에 따라, 간소한 구성으로 웨이퍼 지그(2)측으로부터 정보를 송신할 수 있다.
이어서, 제2 실시 형태를 설명한다. 도 6은, 제2 실시 형태의 웨이퍼 지그(2x)의 구성을 도시하는 평면도이다. 도 7은, 제2 실시 형태의 웨이퍼 지그(2x)의 구성을 도시하는 측면도이다. 도 8은, 제2 실시 형태의 웨이퍼 지그(2x)를 사용하여 대상물(9x)을 검출하는 모습을 나타내는 부분 사시도이다. 또한, 본 실시 형태의 설명에 있어서는, 전술한 실시 형태와 동일 또는 유사한 부재에는 도면에 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략하는 경우가 있다.
본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2x)에 있어서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본체(21x)에 슬릿부(27)가 형성되어 있다. 슬릿부(27)는 핸드(10)에 의해 웨이퍼 지그(2x)를 보유 지지했을 때에, 핸드(10)의 길이 방향을 따라, 본체(21x)의 중심부로부터 선단측을 향하여 개구하도록 형성되어 있다. 슬릿부(27)는 본체(21x)의 두께 방향에 있어서, 본체(21x)를 관통하고 있다.
본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2x)는 2개의 대상물 검출 센서(22)를 구비하고 있다. 2개의 대상물 검출 센서(22)는 모두 광 센서이다. 대상물 검출 센서(22)는 웨이퍼 지그(2x)가 핸드(10)에 의해 보유 지지되어 있는 상태에 있어서, 핸드(10)와 간섭하지 않도록 배치되어 있다.
각각의 대상물 검출 센서(22)는 투광부와 수광부를 구비한다. 이하에서는, 각각의 투광부에 부호(22x, 22a)를 부여하고, 각각의 수광부에 부호(22y, 22b)를 부여하여 설명한다. 투광부(22x)와 수광부(22y)로부터 1개의 대상물 검출 센서(22)가 구성되고, 투광부(22a)와 수광부(22b)로부터 다른 1개의 대상물 검출 센서(22)가 구성된다.
투광부(22x, 22a), 수광부(22y, 22b)의 각각의 구성은, 상술한 매핑 센서(6)가 구비하는 투광부(61), 수광부(62)의 각각과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
수광부(22y)는 투광부(22x)에 대하여 축 A1을 사이에 두고 반대측에 배치되어 있다. 수광부(22b)는 투광부(22a)에 대하여 축 A1을 사이에 두고 반대측에 배치되어 있다. 2개의 대상물 검출 센서(22)는 평면시에서, 그 광로가 X자상으로 교차하도록 배치되어 있다. 이 광로가 서로 교차하는 점은, 본체(21x)의 중심과 일치하고 있다.
증폭기(25)는 2개의 채널을 가지고 있다. 수광부(22y)는 증폭기(25)의 제1 채널 Ch1에 전기적으로 접속되어 있다. 수광부(22b)는 증폭기(25)의 제2 채널 Ch2에 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 대상물(9x)은 예를 들어 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 본체(21x)의 슬릿부(27)를 관통할 수 있는 막대 형상 부재로 구성되어 있다. 대상물(9x)은 광을 차단하는 재료에 의해 둥근 막대 형상으로 형성된다.
본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2x)에 있어서, 제1 채널 Ch1, 제2 채널 Ch2 중 어느 것에 있어서도 대상물 검출 센서(22)에 의해 대상물(9x)이 검출되지 않은 경우, 이미터(24)는 소등하도록 제어된다.
제1 채널 Ch1의 대상물 검출 센서(22)에 의해 대상물(9x)이 검출되었지만, 제2 채널 Ch2의 대상물 검출 센서(22)에서는 검출되지 않은 경우, 이미터(24)는 소정의 제1 빈도(예를 들어 10Hz)로 점멸하도록 제어된다.
제1 채널 Ch1의 대상물 검출 센서(22)에서는 대상물(9x)이 검출되지 않지만, 제2 채널 Ch2의 대상물 검출 센서(22)에서는 검출되어 있는 경우, 이미터(24)는 소정의 제2 빈도(예를 들어 20Hz)로 점멸하도록 제어된다.
제1 채널 Ch1, 제2 채널 Ch2의 양쪽 대상물 검출 센서(22)에 의해 대상물(9x)이 검출되어 있는 경우,이미터(24)는 소정의 제3 빈도(예를 들어 30Hz)로 점멸하도록 제어된다.
이상과 같이, 2개의 대상물 검출 센서(22)의 검출 결과의 조합에 따라, 이미터(24)의 점멸 주기가 변화한다.
이미터(24)의 점멸 제어를 행하기 위해서, 웨이퍼 지그(2x)는 도시하지 않은 소형의 컴퓨터를 구비한다. 이 컴퓨터는, 예를 들어 CPU, ROM, RAM을 구비한다. 컴퓨터는 광원 제어부로서 기능하고,이미터(24)를 개재하여 정보를 컨트롤러(5)에 송신한다.
본 실시 형태에서는, 상술한 제1 실시 형태와 달리, 2개의 대상물 검출 센서(22)의 검출 결과를 동시에 감시할 수 있다. 따라서, 대상물(9x)의 중심 위치를, 예를 들어 웨이퍼 지그(2)(핸드(10))를 직선상으로 1회 이동시킬 뿐인 단순한 동작으로 특정할 수 있다. 따라서, 위치 보정을 단시간에 완료시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2x)에 있어서는, 이미터(24)의 점등/소등이 반복되는 주기에 의해 정보가 표현된다.
이에 따라, 다양한 정보를 웨이퍼 지그(2x)로부터 컨트롤러(5)에 전달할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2)는 복수의 대상물 검출 센서(22)를 구비한다. 각각의 대상물 검출 센서(22)의 검출 결과의 조합에 따라, 이미터(24)의 점등/소등이 반복되는 주기가 변화한다.
이에 따라, 복수의 대상물 검출 센서(22)의 검출 결과를 간소한 구성으로 컨트롤러(5)에 송신할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2x)는 2개의 대상물 검출 센서(22)를 구비한다. 웨이퍼 지그(2x)의 두께 방향에서 보았을 경우, 2개의 대상물 검출 센서(22)의 광축이 교차하고 있다. 핸드(10)에 의해 웨이퍼 지그(2)가 보유 지지된 상태에 있어서, 웨이퍼 지그(2)의 두께 방향에서 보았을 경우의 광축 교차 개소는, 핸드(10)의 중심에 위치한다.
이에 따라, 2개의 대상물 검출 센서(22)로 대상물(9x)을 검출함으로써, 핸드(10)의 중심 위치와 대상물(9x)의 위치 관계를 용이하게 특정할 수 있다.
이어서, 제3실시 형태를 설명한다. 도 9는, 제3 실시 형태의 웨이퍼 지그(2y)를 사용하여 대상물(9)을 검출하는 모습을 나타내는 부분 사시도이다. 또한, 본 실시 형태의 설명에 있어서는, 전술한 실시 형태와 동일 또는 유사한 부재에는 도면에 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략하는 경우가 있다.
본 실시 형태의 웨이퍼 지그(2y)는 도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 실시 형태의 블로커(23) 및 이미터(24) 대신에 광 전환부(28)를 구비한다.
광 전환부(28)는 웨이퍼 지그(2y) 본체(21)의 하방으로 돌출되도록 설치되어 있다. 광 전환부(28)는 매핑 센서(6)의 검출광 광로(투광부(61)로부터 수광부(62)로의 광로)에 위치한다.
광 전환부(28)는 예를 들어 액정 셔터, 기계식 셔터 등으로 구성되고, 매핑 센서(6)의 검출광 통과 및 차단을 전환 가능하다.
광 전환부(28)는 예를 들어 대상물 검출 센서(22)의 검출 결과에 따라서 개폐되고, 수광부(62)가 투광부(61)로부터의 검출광을 수광하는지 여부를 적절히 전환한다. 이에 따라, 웨이퍼 지그(2y)는 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 핸드(10)측으로 정보를 출력할 수 있다.
이상으로 본 개시의 적합한 실시 형태 및 변형예를 설명했지만, 상기의 구성은 예를 들어 이하와 같이 변경할 수 있다.
블로커(23)는 수광부(62)과 동일한 구성을 갖는 리시버(지그 수광부)로 구성되어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(5)는 투광부(61)를 개재하여 블로커(23)(즉 웨이퍼 지그(2, 2x))에 지령을 부여할 수 있다. 즉, 로봇(1)으로부터 웨이퍼 지그(2)로의 통신에 대해서도, 전기 케이블을 사용하지 않고 실현할 수 있다. 웨이퍼 지그(2, 2x)에 부여하는 지령은 임의인데, 예를 들어 대상물 검출 센서(22)에 의한 검지의 개시/정지 등을 들 수 있다.
블로커(23)를 생략하고, 이미터(24)가 블로커(23)를 겸하도록 구성할 수도 있다. 웨이퍼 지그(2)의 사용 시에 투광부(61)를 소등하도록 제어할 수 있는 구성에서는, 블로커(23)는 불필요하다.
평면시(핸드(10)의 두께 방향)에서 보았을 경우에, 투광부(22x) 및 투광부(22a)로부터의 검출광이 교차하고, 그 교차점이 핸드(10)(웨이퍼 지그(2x))의 중심에 위치하면, 검출광의 광축끼리가 실제로 교차하지 않아도 된다. 예를 들어 2개의 대상물 검출 센서(22)의 광축을, 본체(21x)의 두께 방향에서 다른 위치에 마련할 수도 있다.
웨이퍼 지그(2x)가 구비하는 2개의 대상물 검출 센서(22)는 핸드(10)와 간섭하지 않은 한, 본체(21x)의 하면에 마련해도 된다. 대상물 검출 센서(22)의 광축을 본체(21x)로부터 하방으로 이격하여 배치되는 경우, 슬릿부(27)를 생략하는 것도 가능하다.
대상물 검출 센서(22)는 비접촉형의 센서이어도 되고, 접촉형이어도 된다.
대상물 검출 센서(22) 대신에, 또는 더하여, 여러 가지 센서를 웨이퍼 지그(2)에 마련할 수 있다. 예를 들어 웨이퍼 지그(2)에 비접촉형의 거리계를 구비하고, 검출된 거리에 따른 주기로 이미터(24)를 점멸시키는 것을 생각할 수 있다.
이미터(24)의 제어에 의해 정보를 표현하는 방법은 다양하게 생각할 수 있다. 이미터(24)의 점등/소등을, 정보를 2진수로 표현한 패턴에 따라 제어해도 된다. 이미터(24)의 점등/소등 대신에, 광 강도의 강약 및 광원의 파장 차이 등에 의해 정보를 표현할 수도 있다.
웨이퍼 지그(2, 2x, 2y)는 대상물(9, 9x)의 검출 이외의 목적(바꿔 말하면, 로봇(1)의 위치 보정 이외의 목적)으로 사용되어도 된다.
배터리(26)는 1차 전지로서 구성할 수도, 2차 전지로서 구성할 수도 있다. 배터리(26)를 2차 전지로서 구성한 경우, 웨이퍼 지그(2)의 보관 위치 또는 다른 위치에, 배터리(26)로의 충전을 행하기 위한 충전 장치가 배치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 자동 충전을 실현할 수 있다.
웨이퍼 지그(2, 2x, 2y)는 매핑 센서(6) 대신에 핸드(10)에 탑재된 재고품 센서 등의 다른 광학식 센서를 개재하여 컨트롤러(5)에 정보를 송신할 수도 있다.
본 명세서에서 개시하는 요소의 기능은, 개시된 기능을 실행하도록 구성 또는 프로그램된 범용 프로세서, 전용 프로세서, 집적 회로, ASIC(Application Specific Integrated Circuits), 종래의 회로, 및/또는, 그것들의 조합을 포함하는 회로 또는 처리 회로를 사용하여 실행할 수 있다. 프로세서는, 트랜지스터나 그 밖의 회로를 포함하기 때문에, 처리 회로 또는 회로로 간주된다. 본 개시에 있어서, 회로, 유닛, 또는 수단은, 열거된 기능을 실행하는 하드웨어 또는 열거된 기능을 실행하도록 프로그램된 하드웨어이다. 하드웨어는, 본 명세서에 개시되어 있는 하드웨어이어도 되고, 또는, 열거된 기능을 실행하도록 프로그램 또는 구성되어 있는 그 밖의 공지된 하드웨어이어도 된다. 하드웨어가 회로의 일종이라고 생각되는 프로세서인 경우, 회로, 수단, 또는 유닛은 하드웨어와 소프트웨어의 조합이며, 소프트웨어는 하드웨어 및/또는 프로세서의 구성에 사용된다.
1: 로봇
2, 2x, 2y: 웨이퍼 지그
5: 컨트롤러(제어부)
6: 매핑 센서
9, 9x: 대상물
10: 핸드
22: 대상물 검출 센서(센서)
23: 블로커(차단부)
24: 이미터(광원)
61: 투광부
62: 수광부
100: 로봇 시스템

Claims (15)

  1. 투광부와, 상기 투광부로부터 조사되는 검출광을 검출하는 수광부를 구비하는 핸드를 갖는 로봇에 사용되는 웨이퍼 지그로서,
    상기 수광부를 향하여 통지광을 조사하는 광원을 구비하고,
    상기 광원이 상기 통지광을 상기 수광부로 조사함으로써, 상기 핸드측으로 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지그는, 차단부를 구비하고,
    상기 차단부는, 상기 핸드에 의해 상기 웨이퍼 지그가 보유 지지되었을 때에, 상기 투광부와 상기 수광부 사이의 광로를 차단하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그.
  3. 제1항에 있어서,
    대상물을 검출하는 대상물 검출 센서를 구비하고,
    상기 광원은, 상기 대상물 검출 센서가 상기 대상물을 검출했는지의 여부를, 상기 정보로서 출력하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 대상물 검출 센서는, 당해 웨이퍼 지그의 중심에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 핸드에 의해 상기 웨이퍼 지그가 보유 지지된 상태에 있어서, 상기 대상물 검출 센서는, 상기 핸드의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원의 점등/소등이 반복되는 주기 또는 광 강도의 강약이 반복되는 주기에 의해, 상기 정보가 표현되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그.
  7. 제6항에 있어서,
    복수의 센서를 구비하고,
    각각의 센서의 검출 결과의 조합에 따라, 상기 주기가 변화하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그.
  8. 제7항에 있어서,
    복수의 센서는 2개의 광 센서를 포함하고,
    상기 웨이퍼 지그의 두께 방향에서 본 경우, 2개의 상기 광 센서의 광축이 교차하고 있고,
    상기 핸드에 의해 상기 웨이퍼 지그가 보유 지지된 상태에 있어서, 상기 웨이퍼 지그의 두께 방향에서 본 경우의 상기 광축의 교차 개소는, 상기 핸드의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 핸드의 상기 투광부로부터 조사되는 광을 검지 가능한 지그 수광부를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지그 수광부는, 상기 핸드에 의해 상기 웨이퍼 지그가 보유 지지되었을 때에, 상기 투광부와 상기 수광부 사이의 광로를 차단하는 차단부로서 기능하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그,
  11. 제1항에 기재된 웨이퍼 지그와,
    상기 핸드에 의해 상기 웨이퍼 지그를 보유 지지 가능한 로봇과,
    상기 로봇에 지령을 부여하여 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 수광부를 개재하여, 상기 웨이퍼 지그측으로부터 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  12. 투광부와, 상기 투광부로부터 조사되는 검출광을 검출하는 수광부를 구비하는 핸드를 갖는 로봇에 사용되는 웨이퍼 지그로서,
    상기 핸드의 상기 투광부로부터 조사되는 광을 검지 가능한 지그 수광부를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그.
  13. 투광부와, 상기 투광부로부터 조사되는 검출광을 검출하는 수광부를 구비하는 핸드를 갖는 로봇에 사용되는 웨이퍼 지그로서,
    상기 투광부로부터의 상기 검출광을 상기 수광부가 수광하는 상태와, 수광하지 않는 상태를 전환 가능한 광 전환부를 구비하고,
    상기 광 전환부의 전환에 의해 상기 핸드측으로 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지그,
  14. 투광부와, 상기 투광부로부터 조사되는 검출광을 검출하는 수광부를 구비하는 핸드를 갖는 로봇과,
    상기 핸드에 의해 보유 지지되는 것이 가능한 웨이퍼 지그
    의 사이에서, 상기 웨이퍼 지그가 상기 핸드측으로 정보를 송신하는 통신 방법으로서,
    상기 웨이퍼 지그가 상기 핸드에 의해 보유 지지된 상태로 하는 제1 공정과,
    상기 웨이퍼 지그가 구비하는 광원이, 상기 정보에 따른 통지광을 상기 수광부를 향하여 조사하는 제2 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  15. 제14항에 기재된 통신 방법에 의해, 상기 웨이퍼 지그로부터 얻어진 상기 정보에 기초하여, 상기 로봇으로의 지령 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 로봇 교시 방법.
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