TW201912348A - 機器人之診斷方法 - Google Patents

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吉田哲也
艾薇許 阿修可 巴瓦尼
中原一
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日商川崎重工業股份有限公司
美商川崎機器人（美國）有限公司
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Abstract

一種機器人之診斷方法，其特徵在於具備：第1步驟，準備：機器人，其具備具有至少1個關節部之機器手臂、及與上述機器手臂之手腕部一體地移動之被檢測部；以及線感測器，其包含投射光線之投光器、接收由上述投光器所投射之光線之受光器、及基於上述受光器中之受光狀態來檢測插入上述投光器與上述受光器之間之上述被檢測部之位置的檢測部；第2步驟，基於來自機器人控制部之指令值，一面以與上述光線交叉之方式使上述手腕部進行直進動作，一面利用上述線感測器來檢測上述被檢測部之位置；以及第3步驟，基於上述第2步驟中檢測之上述被檢測部之位置，來診斷上述手腕部之直進性。

Description

機器人之診斷方法
本發明係關於一種機器人之診斷方法。
先前，例如已知用以藉由檢測由機器手臂所搬送之工件之中心位置，來診斷機器手臂之手腕部之直進性的機器人之診斷方法。此種診斷方法例如係利用專利文獻1中記載之晶圓搬送中之位置修正方法來進行。
專利文獻1中記載有：於從基準位置P0向X軸方向伸長1mm之位置搬送測量用晶圓，轉運至對準器之保持軸上，於該狀態下使保持有測量用晶圓之保持軸旋轉一圈，藉此於檢測部對測量用晶圓之邊緣進行檢測來測量其中心位置P1。又，專利文獻1中記載有：若沿著X軸方向於伸長方向及縮小方向依序測量至Pn，則描繪移動軌跡，只要先依照該圖表設定為預先包含修正量之移動量，則能夠大致正確地搬送加工用晶圓。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開第2009-49251號公報
然而，專利文獻1中，使機器手臂一端停止後對測量用晶圓(即 工件)之中心位置進行測量，其後使機器手臂及保持於其上之測量用晶圓移動而再次進行同樣之測量，藉由將其反覆進行而描繪測量用晶圓之中心位置之移動軌跡，基於如上所述描繪之移動軌跡，來診斷機器手臂之手腕部之直進性。此處，機器人中，實際動作之狀態下(即，動力或者動態之狀態下)機器手臂之手腕部之直進性變得重要。然而，專利文獻1中無法診斷如上所述之直進性。
因此，本發明之目的在於提供一種能診斷實際動作之狀態下之機器手臂之手腕部之直進性的機器人之診斷方法。
為解決上述課題，本發明之機器人之診斷方法之特徵在於具備：第1步驟，準備：機器人，其具備具有至少1個關節部之機器手臂、與上述機器手臂之手腕部一體地移動之被檢測部、以及控制上述機器手臂及上述手腕部之機器人控制部；以及線感測器，其包含投射光線之投光器、接收由上述投光器所投射之光線之受光器、及基於上述受光器中之受光狀態來檢測插入上述投光器與上述受光器之間之上述被檢測部之位置的檢測部；第2步驟，基於來自上述機器人控制部之指令值，一面以與上述光線交叉之方式使上述手腕部進行直進動作，一面利用上述線感測器來檢測上述被檢測部之位置；以及第3步驟，基於上述第2步驟中檢測之上述被檢測部之位置來診斷上述手腕部之直進性。
藉由上述構成，藉由一面使機器手臂之手腕部進行直進動作，一面利用線感測器來檢測與該手腕部一體地移動之被檢測部之位置，來診斷該手腕部之直進性。藉此，能診斷實際動作之狀態下機器手臂之手腕部之直進性。
上述被檢測部具有沿著上述直進動作之方向直線性延伸之邊緣 部，上述光線亦可照射上述邊緣部。
藉由上述構成，能容易診斷實際動作之狀態下機器手臂之手腕部之直進性。
上述手腕部之一部分亦可作為上述被檢測部而形成。
藉由上述構成，可以簡單之結構來診斷實際動作之狀態下機器手臂之手腕部之直進性。
於上述手腕部安裝上述末端執行器，且上述末端執行器之一部分亦可作為上述被檢測部而形成。
藉由上述構成，可於使機器人實際動作時之結構之狀態下，診斷實際動作之狀態下機器手臂之手腕部之直進性。
具有上述被檢測部之專用夾具亦可安裝於上述手腕部或者於上述手腕部安裝之末端執行器。
藉由上述構成，並不限定末端執行器之形狀，能容易診斷實際動作之狀態下機器手臂之手腕部之直進性。
例如，由上述投光器所投射之光線亦可為帶狀。
例如，上述投光器亦可沿著上下方向投射上述光線。
上述機器人係於作為半導體製造現場之無塵室內進行作業之半導體製造用機器人，於上述第1步驟中，上述機器人及上述線感測器亦可於上述無塵室內準備。
藉由上述構成，能不將於作為半導體製造現場之無塵室內進行作業之機器人取出至外部，而診斷末端執行器之直進性。藉此，於如取出至無塵室之外部診斷該直進性後再次設置於無塵室內般之情形時所應進行之機器人之清潔化作業等不再需要。藉此，於作為半導體製造現場之無塵室中，能不花費人力或時間，以簡單之程序來診斷實際動作之狀態下末端執行器之直進性。
上述線感測器亦可包含於預對準器中，該預對準器用以檢測於上述無塵室內由上述機器人進行作業之工件之中心位置。
藉由上述構成，可使用預先設置於作為半導體製造現場之無塵室內之預對準器，來診斷實際動作之狀態下末端執行器之直進性。藉此，例如能削減導入成本或設置空間等。
例如，上述工件亦可為半導體晶圓。
10‧‧‧機器人
12‧‧‧基台
20‧‧‧機器手臂
20a‧‧‧第1手臂
20b‧‧‧第2手臂
22‧‧‧手腕部
22a‧‧‧邊緣部
30‧‧‧末端執行器
40‧‧‧機器人控制部
50‧‧‧專用夾具
60‧‧‧預對準器
62‧‧‧轉盤
64‧‧‧線感測器
66‧‧‧投光器
68‧‧‧受光器
70‧‧‧檢測部
AX‧‧‧關節部
L‧‧‧軸線
P0‧‧‧基準位置
P1‧‧‧中心位置
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係用以對本發明之實施形態之機器人之診斷方法中之第1步驟進行說明之概略圖。
圖2係從側面看本發明之實施形態之機器人之診斷方法中的利用第1步驟中準備之預對準器來檢測被檢測部之位置之情形之圖。
圖3係用以對本發明之實施形態之機器人之診斷方法中之第2及第3步驟進行說明之概略圖。
圖4係用以對利用本發明之實施形態之機器人之診斷方法來檢測之被檢測部之變形例進行說明之概略圖。
以下，基於隨附圖式，對本發明之實施形態進行說明。此外，以下，於所有圖中對同一或相當之要素標註同一參照符號，省略其重複之說明。基於圖1至圖3，對本發明之實施形態之機器人之診斷方法進行說明。
圖1係用以對本發明之實施形態之機器人之診斷方法中之第1步驟進行說明之概略圖。圖2係從側面看本發明之實施形態之機器人之診斷方法 中的利用第1步驟中準備之預對準器來檢測被檢測部之位置之情形之圖。圖3係用以對本發明之實施形態之機器人之診斷方法中之第2及第3步驟進行說明之概略圖。
本發明之實施形態之機器人之診斷方法係用以對在作為半導體製造現場之無塵室內進行作業之半導體製造用機器人10(以下簡稱為「機器人10」)，診斷實際動作之狀態之機器手臂20之手腕部22之直進性。
此外，此處所謂之「機器手臂20之手腕部22之直進性」，意指基於後述來自機器人控制部40之指令值而使該手腕部22進行直進動作時(於圖1中沿著紙面上下方向動作時)，自理想之直進動作起之偏離量的產生難度。即，將該手腕部22以較理想之直進動作而言比較小之偏離量進行動作之情形稱為直進性良好。另一方面，將該手腕部22以較理想之直進動作而言比較大之偏離量進行動作之情形(即，一面大幅度晃動一面動作之情形)稱為直進性不良。
(第1步驟)
首先，如圖1所示，於作為半導體製造現場之無塵室內，進行準備機器人10、及線感測器64之第1步驟。本實施形態中，線感測器64包含於用以檢測作為工件之半導體晶圓(未圖示)之中心位置之預對準器60中。
機器人10具備：具有至少1個關節部AX之機器手臂20、安裝於機器手臂20上之末端執行器30、以及控制機器手臂20及末端執行器30之機器人控制部40。本實施形態之機器人10為所謂水平多關節型之3軸機器人，具備3個關節部(第1關節部AX1、第2關節部AX2及第3關節部AX3)。機器人10進一步具備：基台12、以及設置於基台12上表面之能於上下方向伸縮之升降軸(未圖示)。該升降軸由未圖示之氣缸等構成為能伸縮，於該升降軸之上端部安裝有機器手臂20。
機器手臂20包含由在水平方向上延伸之長條狀構件所構成之第1手臂20a、第2手臂20b及手腕部22。
第1手臂20a之長邊方向之一端部係以圍繞鉛直之軸線L1能轉動地安裝於升降軸上。藉此構成第1關節部AX1。第1手臂20a係以可藉由未圖示之電動馬達轉動驅動之方式來構成。於第1手臂20a之長邊方向之另一端部安裝有第2手臂20b。第2手臂20b之長邊方向之一端部係以圍繞鉛直之軸線L2旋轉之方式，能轉動地安裝於第1手臂20a上。藉此構成第2關節部AX2。第2手臂20b係以可藉由未圖示之電動馬達轉動驅動之方式來構成。
手腕部22係以圍繞鉛直之軸線L3能轉動地安裝於第2手臂20b之長邊方向之另一端部。藉此構成第3關節部AX3。手腕部22係以可藉由未圖示之電動馬達轉動驅動之方式來構成。
末端執行器30之前端側分成2股，俯視時構成為Y字狀。末端執行器30之基端部固定於機器手臂20之手腕部22之前端側。
本實施形態中，機器手臂20之手腕部22之邊緣部22a(機器手臂之手腕部之一部分)係作為被檢測部而形成。該邊緣部22a係沿著手腕部22之直進動作之方向直線性延伸。
升降軸之升降以及第1手臂20a、第2手臂20b及手腕部22之轉動係由機器人控制部40來控制。
機器人控制部40之具體構成並無特別限定，例如，亦可為藉由公知之處理器(CPU等)依據儲存於記憶部(記憶體)中之程式而進行動作來實現之構成。
如圖2所示，預對準器60具備：轉盤62，其載置作為工件之半導體晶圓(未圖示)；驅動部(未圖示)，其用以使轉盤62旋轉；以及線感測器64，其藉由對藉由該驅動部旋轉之狀態之半導體晶圓之外緣部分進行檢測，來 檢測半導體晶圓之中心位置。本實施形態之機器人之診斷方法係藉由通常如上所述使用之線感測器64，來檢測機器手臂20之手腕部22之邊緣部22a之位置。
線感測器64包含：投光器66，其投射光線；受光器68，其接收由該投光器66所投射之光線；以及檢測部70，其基於該受光器68中之受光狀態來檢測插入投光器66與受光器68之間之被檢測部(例如，旋轉之狀態之半導體晶圓之外緣部分以及機器手臂20之手腕部22之邊緣部22a等)。檢測部70之具體構成並無特別限定，例如亦可為藉由公知之處理器(CPU等)依據儲存於記憶部(記憶體)中之程式而動作來實現之構成。
本實施形態之投光器66係於圖2中如複數個向下箭頭所示，沿著上下方向投射光線。具體而言，本實施形態之投光器66係於圖2中向下方向(圖1及圖3中從紙面近前側朝向裏側之方向)投射光線，該圖中配置於投光器66之下側(圖1及圖3中為投光器66之紙面裏側)之受光器68接收該光線。
本實施形態之由投光器66所投射之光線為帶狀。具體而言，本實施形態之光線係具有以下方向之帶狀：沿著圖2之左右方向之寬度方向、沿著該圖之上下方向且與上述寬度方向正交之高度方向、沿著該圖之將紙面近前側與裏側連結之方向且與上述寬度方向及上述高度方向之兩者正交之厚度方向。此外，該光線之寬度方向係與載置於轉盤62之半導體晶圓之徑方向一致。
(第2步驟)
其次，進行如下之第2步驟：基於來自機器人控制部40之指令值，一面以與上述光線交叉之方式使手腕部22進行直進動作，一面利用線感測器64來檢測作為手腕部22之一部分的邊緣部22a之位置。將此時之狀態表示於圖3中。此外，此時之位置檢測例如亦可藉由一面使手腕部22進行直進動作，一面利用線感測器64來連續地檢測該被檢測部而進行。
(第3步驟)
最後，進行如下之第3步驟：基於第2步驟中檢測之邊緣部22a之位置，來診斷實際動作之狀態下手腕部22之直進性。此外，該第3步驟例如可藉由以人之眼睛來看第2步驟中檢測之邊緣部22a之位置而進行，或者亦可藉由基於預先決定之偏離量之閾值等而儲存於記憶部中之程式來進行，亦可以其他態樣來進行。
(效果)
本實施形態之機器人之診斷方法中，機器手臂20之手腕部22之邊緣部22a係作為被檢測部而形成。而且，利用線感測器64來檢測該被檢測部之位置，且基於該位置，來診斷機器手臂20之手腕部22之直進性。此處，於先前存在之程序中，使機器手臂之一端停止後進行位置檢測，藉由將其反覆進行來診斷機器手臂之手腕部之直進性。然而，於如上所述之先前存在之程序中，無法診斷實際動作之狀態下(即，動力或者動態之狀態下)該手腕部之直進性。本實施形態之機器人之診斷方法中，藉由進行上述實施形態中所說明之程序，能診斷實際動作之狀態下該手腕部22之直進性。此外，該手腕部22之直進性通常係與機器人10之運轉時間成比例地惡化。即，該直進性係隨著機器人10之劣化而變差。因此，例如，藉由定期實施本實施形態之機器人之診斷方法來診斷該直進性，亦能預測機器人10之壽命等。又，本實施形態之機器人之診斷方法與上述先前存在之方法相比較，可不花費人力或時間，以簡單之程序來進行。進而，本實施形態之機器人之診斷方法由於係基於機器手臂20之手腕部22之實際動作進行之診斷，故與上述先前存在之方法相比較，可精度良好地診斷該手腕部22之直進性。
又，本實施形態中，作為被檢測部之機器手臂20之手腕部22具有沿著直進動作之方向直線性延伸之邊緣部22a，光線照射該邊緣部22a。藉此，能容易且順利地診斷實際動作之狀態下機器手臂20之手腕部22之直進性。
又，本實施形態中，機器手臂20之手腕部22之一部分係作為被檢測部而形成。藉此，可以簡單之結構來診斷實際動作之狀態下機器手臂之手腕部22之直進性。
又，本實施形態中，機器人10係於作為半導體製造現場之無塵室內進行作業之半導體製造用機器人，第1步驟中，機器人10及線感測器64係於該無塵室內準備。因此，能不將於作為半導體製造現場之無塵室內進行作業之機器人10取出至外部，而診斷實際動作之狀態下的機器手臂20之手腕部22之直進性。藉此，於如取出至無塵室之外部檢測該偏離量後再次設置於無塵室內般之情形時所應進行之機器人10之清潔化作業等不再需要。其結果為，於作為半導體製造現場之無塵室內，能不花費人力或時間，以簡單之程序來診斷實際動作之狀態下機器手臂20之手腕部22之直進性。
進而，本實施形態中，線感測器64包含於用以檢測於無塵室內由機器人10進行作業之工件(例如半導體晶圓)之中心位置的預對準器60中。藉此，可使用預先設置於作為半導體製造現場之無塵室內之預對準器60，來診斷實際動作之狀態下機器手臂20之手腕部22之直進性。其結果為，例如能削減導入成本或設置空間等。
(變形例)
上述實施形態中，關於被檢測部，雖已對機器手臂20之手腕部22之一部分作為被檢測部而形成之情形進行說明，但並不限定於此。例如考慮如圖4(A)至(C)所示之變形例。圖4係用以對利用本發明之實施形態之機器人之診斷方法來檢測之被檢測部之變形例進行說明之概略圖。
如圖4(A)所示，安裝於機器手臂20之手腕部22上之末端執行器30之一部分亦可作為被檢測部而形成。藉此，可於由機器人10進行作業時之結構之狀態下，診斷實際動作之狀態下機器手臂20之手腕部22之直進性。此 外，於此種情形時，如圖4(A)所示，該末端執行器30之一部分較佳為具有沿著手腕部22之直進動作之方向直線性延伸之邊緣部22a。
或者，具有被檢測部之專用夾具50可如圖4(B)所示般安裝於該手腕部22，或者如圖4(C)所示般安裝於在該手腕部22所安裝之末端執行器30。藉此，能不限定末端執行器30之形狀，而容易診斷實際動作之狀態下機器手臂20之手腕部22之直進性。此外，於此種情形時，亦如圖4(B)及(C)所示，該專用夾具50之一部分較佳為具有沿著手腕部22之直進動作之方向直線性延伸之邊緣部22a。
上述實施形態中，雖已對在作為半導體製造現場之無塵室內準備機器人10及線感測器64之情形進行說明，但並不限定於此。即，機器人10及線感測器64亦可於其他場所中準備。於此種情形時，亦可為半導體晶圓W以外之工件。
上述實施形態中，雖已對線感測器64包含於用以檢測半導體晶圓之中心位置之預對準器60中之情形進行說明，但並不限定於此。即，亦可將線感測器64構成為不包含轉盤62以及用以使半導體晶圓旋轉之驅動部等的單獨裝置。
上述實施形態中，雖已對由投光器66所投射之光線為帶狀之情形進行說明，但並不限定於此。例如，由投光器66所投射之光線亦可為包含相互隔開既定之間隔且以於上下方向延伸之方式來投射之至少2根直線狀之光線。
上述實施形態中，雖已對投光器66沿著上下方向(即，大致鉛直方向)投射光線之情形進行說明，但只要為可由上述被檢測部遮光之方向，亦可沿著其他方向來投射光線。
上述實施形態中，雖已對具有3個關節部之機器手臂20手腕部22 之實際動作之狀態下之直進性進行診斷，但對於具有1個、2個或4個以上之關節部(即，至少1個關節部)之機器手臂之手腕部之實際動作之狀態下之直進性，亦能同樣地診斷。
根據上述說明，對本領域技術人員而言，本發明之多種改良或其他實施形態明確。因此，上述說明應僅作為例示來解釋，係出於對本領域技術人員指導實行本發明之最佳態樣之目的而提供。只要不脫離本發明之精神，則可實質性變更其結構及/或功能之詳情。

Claims (10)

  1. 一種機器人之診斷方法，其特徵在於具備：第1步驟，準備：機器人，其具備具有至少1個關節部之機器手臂、與上述機器手臂之手腕部一體地移動之被檢測部、以及控制上述機器手臂及上述手腕部之機器人控制部；以及線感測器，其包含投射光線之投光器、接收由上述投光器所投射之光線之受光器、及基於上述受光器中之受光狀態來檢測插入上述投光器與上述受光器之間之上述被檢測部之位置的檢測部；以及第2步驟，基於來自上述機器人控制部之指令值，一面以與上述光線交叉之方式使上述手腕部進行直進動作，一面利用上述線感測器來檢測上述被檢測部之位置；以及第3步驟，基於上述第2步驟中檢測之上述被檢測部之位置，來診斷上述手腕部之直進性。
  2. 如請求項1所述之機器人之診斷方法，其中上述被檢測部具有沿著上述直進動作之方向直線性延伸之邊緣部，上述光線照射上述邊緣部。
  3. 如請求項1所述之機器人之診斷方法，其中上述手腕部之一部分係作為上述被檢測部而形成。
  4. 如請求項1所述之機器人之診斷方法，其中於上述手腕部安裝有上述末端執行器，且上述末端執行器之一部分係作為上述被檢測部而形成。
  5. 如請求項1所述之機器人之診斷方法，其中具有上述被檢測部之專用夾具安裝於上述手腕部或者於上述手腕部安裝之末端執行器。
  6. 如請求項1所述之診斷方法，其中由上述投光器所投射之光線為帶狀。
  7. 如請求項1所述之機器人之診斷方法，其中上述投光器係沿著上下方向投射上述光線。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之機器人之診斷方法，其中上述機器人係於作為半導體製造現場之無塵室內進行作業之半導體製造用機器人，並且於上述第1步驟中，上述機器人及上述線感測器係於上述無塵室內準備。
  9. 如請求項8所述之機器人之診斷方法，其中上述線感測器包含於預對準器中，該預對準器用以檢測於上述無塵室內由上述機器人進行作業之工件之中心位置。
  10. 如請求項9所述之機器人之診斷方法，其中上述工件為半導體晶圓。
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