TWI507278B - Handling robotic diagnostic system - Google Patents

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Description

搬運用機器人之診斷系統
本發明是關於利用設置在既存處理裝置之基板位置檢測用感測器的低成本搬運用機器人之診斷系統。
先前，對基板施以成膜處理或蝕刻處理等各種處理的裝置，如第1圖所示，已知有構成以包圍著配置有搬運用機器人1的中央搬運室A，配置基板S的加載互鎖真空室B和複數處理室C，利用搬運用機器人1將投入加載互鎖真空室B的基板S在各處理室C或在各處理室C彼此間搬運基板S的處理裝置(所謂組合設備工具裝置)。
搬運用機器人1，具備：機器手臂11；及驅動該機器手臂11使該機器手臂11在同一平面上旋繞及伸縮自如的驅動手段，機器手臂11的前端具有以載置基板S的狀態支撐著基板S的機器手12。
就上述的搬運用機器人1而言，需要利用機器手12適當保持著位於指定位置的基板S，並且，將該基板S搬運至目標位置[例如，各處理室C的基板平台(未圖示)]，交接至適當位置。因此，在搬運室A的與各處理室C的邊界區域於其天花板部或底部設有光學感測器等檢測手段2[參照第1(b)圖]。
將基板S搬運至目標的位置時，由檢測手段2檢測出有無基板S，再加上對基板S是否精度良好支撐在機器手12進行確認，當判斷出基板S的位置偏離時，調整機器手臂11的動作以抵銷該位置偏差量(例如，參照專利文獻1)。
然而，上述的基板的位置偏差，有時是因為機器手臂或該機器手臂驅動用的驅動手段構成用的馬達或軸承等零件的故障造成。於該狀況時，即使是在某一特定的位置調整機器手臂的動作，但因為位置偏差的測定精度及位置偏差的抵銷動作精度降低，所以還是會產生位置偏差。放任搬運用機器人的位置精度降低不加以管理時，會導致製品處理不良或裝置故障，以致損害變大。另一方面，為了防止工作效率降低，當然是希望能夠事先掌握故障徵兆有計劃地進行維修保養，但為了判斷搬運用機器人的健全性，而另外設置感測器等零件時，不但會導致裝置構成複雜，還會導致成本變高。
[專利文獻1]日本特開2007-27378號公報
於是，本發明有鑑於上述的問題點，以提供一種不會導致零件數量增加能夠實現工作效率提昇的低成本搬運用機器人之診斷系統為課題。
為了解決上述課題，本發明的搬運用機器人之診斷系統，其特徵為，具備搬運用機器人及至少1個檢測手段，該搬運用機器人具有搬運手臂及該搬運手臂驅動用的驅動手段，該搬運手臂前端具有應處理之基板支撐用的機器手，該檢測手段是配置成當利用該機器手臂在複數處理室間搬運基板時可對機器手所支撐的基板進行檢測，當在上述處理室間利用機器手臂搬運基板時由任一檢測手段檢測到機器手臂的指定部份時，會取得該檢測手段所檢測到的機器手臂動作數據製作出基準值，當上述機器手臂的指定部份被上述檢測手段檢測到時，會取得此時的動作數據，將該動作數據和上述基準值進行比較，若超過指定範圍產生變化時就判斷搬運用機器人異常。
根據本發明時，就具備施加各種處理用之複數處理室的處理裝置而言，當利用搬運用機器人搬運基板時，有鑑於具備有基板支撐用機器手的機器手臂會穿過被配置成可對該基板的有無及其位置進行檢測的檢測手段而受到檢測，利用該檢測手段就可判斷搬運用機器人的健全性。
即，當由任一檢測手段檢測到機器手臂的指定部份時，會取得該檢測手段所檢測時的機器手臂的動作數據，事先製作出基準值。接著，例如：搬運用機器人的起始動作等指定的規定動作中或基板的各種處理(生產)中，當機器手臂的上述指定部份被上述檢測手段檢測到時就會取得此時的動作數據，將該動作數據和上述基準值進行比較，若超過指定範圍產生變化時就判斷搬運用機器人異常。
如上述，本發明，因是利用既存的設備就能夠簡單地判斷搬運用機器人的健全性，所以不會導致零件數量增加，再加上，能夠實現低成本。此外，當搬運用機器人在指定位置動作時，就可判斷除搬運用機器人的健全性，因此能夠早期掌握異常產生的徵兆能夠有計劃地進行維修保養，其結果能夠實現工作效率的提昇。
此外，本發明中，上述機器手臂，至少構成為被驅動可旋繞及伸縮自如於同一平面上，上述檢測手段，只要採用配置成可對上述平面垂直投光的光學感測器的構成即可。另外，例如可應用在為了交接基板將機器手臂構成為上下動的搬運用機器人。
另外，本發明也可採用上述驅動手段具備有編碼器的馬達，構成為從檢測手段檢測到機器手臂時的編碼器位址取得上述動作數據。
另一方面，也可構成為從上述檢測手段其中之一檢測到機器手臂指定部份後至其他的檢測手段檢測到機器手臂指定部份為止的時間，或是從搬運用機器人動作開始指示起至上述檢測手段其中之一檢測到機器手臂指定部份為止的時間來取得上述動作數據。
另，為了實現工作效率的提昇，上述搬運用機器人的異常判斷最好是在指定的規定動作時進行為佳。於此，規定動作，是指除了搬運用機器人的起始動作等及為了基板的各種處理進行的基板搬運以外，根據指定的動作程式使搬運用機器人動作。
此外，針對組合設備工具裝置所使用的搬運用機器人，在檢測上述機器手臂的指定部份時，若是構成為只抽出取得特定的動作數據，於事先決定出可成為搬運用機器人健全性判斷基準的檢測手段時，則其判斷用的控制就能夠簡化。
再加上，若上述機器手臂為昇降自如的構成時，則只要在指定的高度位置進行搬運用機器人的異常判斷即可。於該狀況時，只要在同一高度位置判斷搬運用機器人的異常，就能夠從機器手臂或機器手對光學感測器光軸的傾斜掌握到故障的徵兆。
 [發明之最佳實施形態]
以下，針對第1圖所示處理裝置應用本發明的實施形態進行說明。即，搬運室A，設有具先前已知構造的搬運用機器人1的同時，在搬運室A和各處理室C的連結處附近設有檢測手段2。
檢測手段2，例如是採用雷射感測器或LED光纖感測器等具有先前已知構造的光學感測器。於該狀況，檢測手段2是配置成可對驅動成旋繞及伸縮自如於同一平面上的機器手臂垂直投光，其是由投光器21和受光器22形成的穿透型檢測手段。另，檢測手段也可採用反射型檢測手段。
當參照第2圖進行說明時，搬運用機器人1，具有做為驅動手段的2個馬達(省略圖示)。各馬達的旋轉軸10a、10b是配置成同心，各旋轉軸10a、10b連結有成為連桿機構的機器手臂11，於該前端透過齒輪箱G具備有機器手12。接著，對各馬達的旋轉軸10a、10b的旋轉角進行適當控制，藉此使機器手臂11及機器手12伸縮及旋轉自如。另外，也可設有各馬達的旋轉軸的氣缸等昇降手段，使機器手臂11本身構成為上下動(昇降)。另，本實施形態中，搬運用機器人1的動作或根據檢測手段2檢測結果的資訊處理是以省略圖示的控制手段統合控制。
機器手臂11及機器手12，基於基板S在處理室C有時要加熱成高溫，因此是由具耐熱性的材料，例如Al合金、Al2O3、SiO2或SiC等板材形成。此外，機器手12，具備有從機器手臂11所連結的基端部13分支成雙叉狀朝前方延伸的一對手指部14。基端部13和兩手指部14的前端部，設有可使基板S的下面外圍部座落在其周圍方向3處的座面15，基板S其外圍部以外的下面是懸空支撐在機器手12。
如上述以機器手12支撐基板S之後，由機器手臂11伸縮或旋繞將投入在加載互鎖真空室B的基板S搬運至任一處理室C或在各處理室C彼此間搬運基板S。將基板S移送至目標位置時，利用任一檢測手段2確認基板S的有無或基板S是否精度良好支撐在機器手12。
於此，當以利用搬運用機器人1將基板S從第1處理室C1搬運至第2處理室C2時的狀況為例子進行說明時，從機器手臂11為收縮狀態且手指部14的前端為指向第1處理室C1狀態的待機位置，伸出機器手臂11從第1處理室C1接收基板S，然後回到待機位置。其次，機器手臂11將手指部14的前端旋繞至指向第2處理室C2的位置。接著，伸出機器手臂11交接第1處理室C1的基板S，然後回到原來的狀態(待機位置)(參照第3圖)。
如上述將基板S搬運至目標位置為止的期間，包括機器手12在內的機器手臂11，會在第1及第2處理室C1、C2的連結處附近分別穿過設置在搬運室A的各檢測手段2的檢測位置2a、2b。於是，就在機器手12的基端部13及兩手指部14分別形成有可在搬運用機器人1動作時位於穿過檢測手段2檢測位置的軌道上成為檢測手段2所要檢測之指定部份的貫通孔17、18(參照第2圖)。接著，例如當使機器手臂11旋繞時，於機器手12最初穿過檢測位置時，檢測手段2的訊號是成為OFF，當到達任一貫通孔17、18時，訊號就會變ON。最後，當機器手臂11完全穿過檢測位置時，檢測手段2的訊號會再度成為OFF。
利用如上述的檢測手段2的訊號轉換是於搬運用機器人1健全時在使機器手12從第1處理室C1移動至第2處理室C2時，從各檢測手段2a、2b的訊號轉換時機，即，從一方檢測手段2a的檢測時機起至另一方檢測手段2b的檢測時機為止的時間，取得搬運用機器人1的動作數據事先製作出基準值(於該狀況，成為基準值的動作數據例如是每個檢測手段所分配到的識別編號和其經過時間，於事先將該等登錄在控制手段)。接著，當搬運用機器人1的機器手12的指定部份由兩檢測手段2a、2b依順序檢測到時，就會取得此時的實際動作數據(時間)，將此時的動作數據和上述基準值由控制手段進行比較，若超過指定範圍產生變化時，就判斷搬運用機器人1異常。
另，上述是以一方的檢測手段2a的檢測時機起的經過時間製作出成為基準值的動作數據，但也可從馬達的動作開始時間點至檢測手段2a、2b其中之一檢測到為止的經過時間製作出成為基準值的動作數據。
此外，也可從一方檢測手段2a的檢測時機起至另一方檢測手段2b的檢測時機為止的經過時間和馬達旋轉速度(旋繞速度或伸縮速度的數據)的關係製作出基準值的動作數據(於該狀況時，例如可從經過時間和速度換算成移動距離製成數據登錄在控制手段)。接著，當搬運用機器人1的機器手12的指定部份由兩檢測手段2a、2b依順序檢測到時，若超過指定範圍產生變化時，就可判斷搬運用機器人1異常。
又加上，上述是對從各檢測手段2a、2b的檢測手段2訊號轉換時機診斷出搬運用機器人健全性的例子進行了說明，但並不限於此。例如：當做為驅動手段的馬達具備有編碼器時，也可從檢測手段2a或2b其中之一檢測到機器手臂11或機器手12的指定部份時的編碼器座標或編碼器值(位址)取得成為基準值的動作數據。接著，將同一檢測手段檢測到上述指定部份時的編碼器座標或編碼器值和成為基準值的動作數據進行比較，若超過指定範圍產生變化時，就判斷搬運用機器人1異常。
另，當機器手臂11本身構成為上下動時，只要以事先設定的高度位置判斷搬運用機器人1的健全性即可。如上述若以同一高度位置來判斷搬運用機器人1異常時，則在機器手臂11旋繞或伸縮時，若軸承等零件變差，則機器手臂11或機器手12對成為檢測手段2的光學感測器的光軸的傾斜會改變，如此一來，由檢測手段2檢測出為止的時間就會改變因此就能夠掌握故障的徵兆。
於此，上述搬運用機器1的健全性(異常)判斷，例如也可在搬運用機器人的起始動作等指定的規定動作中機器手12未支撐有基板S的狀況下進行。但是，當檢測手段2所要檢測的機器手臂11的指定部份，在基板S的各種處理(生產)中從一處理室搬運至其他處理室的搬運期間由任一檢測手段2檢測到時，即使是在基板S的各種處理(生產)中還是能夠進行搬運用機器人1的健全性判斷。另，當檢測手段2所要檢測的機器手臂11的指定部份，並不限於上述貫通孔17、18。該指定部份，例如也可由形成在即使機器手12支撐有基板S的狀態下表面還是為露出的端部的缺口所構成。
不過，當搬運用機器人1具有連結在旋轉軸10a、10b的2支機器手臂11時，則兩機器手臂會同時進行旋繞及伸縮動作。此時，就由任一檢測手段2同時檢測兩機器手臂的指定部份，如此一來數據量增加恐會導致健全性判斷用的控制變複雜。另一方面，當組合設備工具裝置中處理室為複數(例如8個)時，同樣地若是構成為針對每個檢測手段2進行機器手臂指定部份的檢測，還是會產生同樣的問題。
於是，例如：也可如基板S從第1處理室C1搬運至第2處理室C2時由檢測手段2b檢測到機器手臂11的狀況，以只抽出取得搬運用機器人1指定動作時的特定動作數據，決定出可成為搬運用機器人1健全性判斷基準的檢測手段，藉此可進行搬運用機器人健全性的判斷。於該狀況時，事先對各檢測手段2或2個馬達加以分配將識別編號登錄在控制手段，只要針對其中所挑選的識別編號對象製作特定的動作數據即可。
如以上的說明，利用既存處理裝置1的設備所設置的基板位置檢測用的檢測手段2，就可判斷搬運用機器人1的健全性。其結果，不會導致零件數量增加，再加上，能夠實現低成本。此外，能夠早期掌握異常產生的徵兆可有計劃地加以維修保養，結果是能夠實現工作效率的提昇。
另，上述實施形態中，以利用搬運用機器人1使基板S從第1處理室C1搬運至第2處理室C2時為例進行了說明，但並不限於此，只要是既存的處理裝置設有檢測手段，在搬運用機器人1動作時利用檢測手段2進行檢測，就可應用本發明。
再加上，上述實施形態是以規定動作或生產中的健全性判斷為主進行了說明，但對於形成在機器手12的貫通孔17穿過各檢測手段2的檢測位置2a或2b時的位置是以伸縮及旋繞機器手臂11算出訊號在各檢測手段2a、2b轉換成ON、OFF的位置，從訊號轉換成ON、OFF時的編碼器位址平均值特定出貫通孔17的中心。接著，以定期執行上述貫通孔17中心的特定，例如也能夠檢測出機器手12受到衝撞等已偏離機器手12相對於機器手臂11的位置。
11．．．機器手臂
12．．．機器手
2．．．檢測手段
2a、2b．．．檢測位置
S．．．基板
A．．．加載互鎖真空室
C．．．處理室
第1圖的(a)圖及(b)圖是表示具備有搬運機器人的基板處理裝置的模式平面圖及剖面圖。
第2圖為本發明實施形態的機器手平面圖。
第3圖為處理室間機器手的基板搬運說明用的模式平面圖。
1．．．搬運用機器人
10a、10b．．．馬達的旋轉軸
11．．．機器手臂
12．．．機器手
14、15．．．手指部
17、18．．．貫通孔
2a、2b．．．檢測位置
S．．．基板
A．．．加載互鎖真空室
C1．．．第1處理室
C2．．．第2處理室

Claims (6)

  1. 一種搬運用機器人之診斷系統，其特徵為：具備搬運用機器人及至少1個檢測手段，該搬運用機器人具有機器手臂及該機器手臂驅動用的驅動手段，該機器手臂前端具有應處理之基板支撐用的機器手，該檢測手段是配置成當利用該機器手臂在複數處理室間搬運基板時可對機器手所支撐的基板進行檢測，當在上述處理室間利用機器手臂搬運基板時由任一檢測手段檢測到機器手臂的指定部份時，會取得該檢測手段所檢測到的機器手臂動作數據製作出基準值，當上述機器手臂的指定部份被上述檢測手段檢測到時，取得此時的動作數據，將該動作數據和上述基準值進行比較，若超過指定範圍產生變化時就判斷搬運用機器人異常；從上述檢測手段其中之一檢測到機器手臂指定部份後至其他的檢測手段檢測到機器手臂指定部份為止的時間，或是從搬運用機器人動作開始指示起至上述檢測手段其中之一檢測到機器手臂指定部份為止的時間取得上述動作數據。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的搬運用機器人之診斷系統，其中，上述機器手臂，至少構成為被驅動成可旋繞及伸縮自如於同一平面上，上述檢測手段是配置成可對上述平面垂直投光的光學感測器。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的搬運用機 器人之診斷系統，其中，上述驅動手段是具備有編碼器的馬達，構成為從檢測手段檢測到機器手臂的指定部份時的編碼器位址取得上述動作數據。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的搬運用機器人之診斷系統，其中，上述搬運用機器人的異常判斷是在指定的規定動作時進行。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的搬運用機器人之診斷系統，其中，檢測上述機器手臂的指定部份時，只抽出取得特定的動作數據。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的搬運用機器人之診斷系統，其中，將上述機器手臂構成為昇降自如，在指定的高度位置進行搬運用機器人的異常判斷。
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