JP5094435B2 - 自動教示システム - Google Patents

Description

この発明は、搬送ロボットに対して搬送対象ポイントまでのハンドの移動経路を自動的に教示するように構成された自動教示システムに関する。

従来、ロボットにハンドの移動経路を教示する際、オペレータが実際にロボットに対する教示をすることが多かった。このため、オペレータが目視しにくい箇所において教示を行うことが困難になることがあった。また、ロボットにハンドの移動経路を教示する作業はオペレータに大きな負担をかけることがあった。

そこで、ロボットにハンドの移動経路を自動的に教示する自動教示システムの開発が進められていた。例えば、従来の自動教示システムの中には、ターゲット検出手段を有し、かつワークと同形かつ同寸法の教示用治具をハンドによってクランプさせるように構成された自動教示システムが存在する（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１６５０７８号公報

上述の特許文献１に係る自動教示システムでは、教示用治具と異なる形状または異なる寸法のワークを搬送する場合に、ロボットにハンドの移動経路を自動的に教示できなくなる虞がある。このため、複数種類のワークを搬送するロボットにおいては多数の教示用治具を用意する必要がある。また、ロボットの取り付け位置誤差やハンドの角度ズレによってハンドをカセットに適正に案内できない場合には、この自動システムを適正に用いることができなくなる虞があった。

この発明の目的は、簡易な構成により、搬送ロボットに対して搬送対象ポイントまでのハンドの移動経路を自動的に教示することが可能な自動教示システムを提供することである。

本発明に係る自動教示システムは、搬送ロボットに対して搬送対象ポイントまでのハンドの移動経路を自動的に教示するように構成される。この自動教示システムは、第１〜第３のセンサ、記録手段、および算出手段を備える。

第１のセンサは、搬送対象ポイントに対する相対位置が予め定められるように配置され、ロボット座標系の水平面内における互いに直交する２方向についてハンドの一端部を検出可能に構成される。第２のセンサは、第１のセンサに対して２方向のうちの少なくとも１つの方向について定められた位置関係になるように予め配置され、２方向についてハンドの水平方向の他端部を検出可能に構成される。第３のセンサは、第１のセンサに対して２方向に直交する垂直方向について定められた位置関係になるように予め配置され、ハンドの垂直方向の端部を検出可能に構成される。第１〜第３のセンサの代表例として、光学センサが挙げられる。第１〜３のセンサの設置例として、処理装置の前面に取り付ける方法が挙げられるが、他の手法を用いることも可能である。また、ウェハステージやＦＯＵＰの近傍にこの自動教示システムを設置することも可能である。

記録手段は、第１〜第３のセンサによって前記ハンドの端部が検出された時における前記２方向のうちの少なくとも１つの方向の座標値、及び垂直方向の座標値を記録する。算出手段は、記録された座標値に基づいて、ロボット座標系における前記搬送対象ポイントの座標値を算出し、ハンドの角度ズレを算出する。

この構成においては、搬送対象ポイントに対して正確に位置決めされたセンサ群の検出結果によって、ハンドから搬送対象ポイントまでの経路が算出される。このため、教示用治具をハンドに搭載させたり、カメラ等の効果な撮像装置を導入したりすることなく、ハンドの移動経路の自動的教示が可能になる。

この発明によれば、簡易な構成により、搬送ロボットに対して搬送対象ポイントまでのハンドの移動経路を自動的に教示することが可能になる。

図１は、本発明の実施形態に係るウェハ搬送ロボット１０の概略を示す図である。ウェハ搬送ロボット１０は、クリーンルーム内に配置されたクリーンロボットである。ウェハ搬送ロボット１０は、本体１５、シリンダ部１７、第１のアーム１２、第２のアーム１４、第３のアーム１６、およびハンド支持部１８を備える。

本体１５は、シリンダ部１７を支持する。シリンダ部１７は、第１のアーム１２を回転自在かつ上下移動自在に支持する。第１のアーム１２は、第２のアーム１４を回転自在に支持する。第２のアーム１４は、第３のアーム１６を回転自在に支持する。第３のアーム１６は、ハンド支持部１８を往復移動自在に支持する。この実施形態では、ハンド支持部１８が第３のアーム１６に対して直線移動するように構成されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、ハンド支持部１８が第３のアーム１６に対して回転するように構成するようにしても良い。ハンド支持部１８は、後述するウェハ搬送用ハンド２０を支持するように構成される。

図２は、ウェハ搬送ロボット１０の概略を示すブロック図である。同図に示すように、ウェハ搬送ロボット１０は、ＲＯＭ５６、ＲＡＭ５２、第１のモータ５８、第２のモータ６０、第３のモータ６２、吸引装置５４、駆動部２５、およびＣＰＵ５０を備える。ＲＯＭ５６は、ＣＰＵ５０の動作に必要な複数のプログラムを記憶する。ＲＡＭ５２は、データを一時的に記憶するために用いられる。第１のモータ５８は、第１のアーム１２に対して駆動力を供給するように構成される。第２のモータ６０は、第２のアーム１４に対して駆動力を供給するように構成される。第３のモータ６２は、第３のアーム１６に対して駆動力を供給するように構成される。吸引装置５４は、ウェハ搬送ロボット１０の各部で発生した粉塵をクリーンルームの外部に排出するように構成される。駆動部２５は、シリンダ部１７の内部に配置された駆動機構を駆動するように構成される。

ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５６に格納されたプログラムに基づいてウェハ搬送ロボット１０の各部を制御する。例えば、ＣＰＵ５０は、ウェハ搬送用ハンド２０を処理装置、ウェハステージ、およびＦＯＵＰにアクセスさせたり、ウェハ搬送用ハンド２０にウェハを挟みこませたりといった制御を実行する。

ウェハ搬送ロボット１０は、さらに通信部５５を備える。通信部５５は、ウェハ搬送用ハンド２０の位置情報をウェハ搬送ロボット１０に教示するための教示装置７０に接続される。通信部５５と教示装置７０とは、直接的に接続されても良いし、他のコンピュータを介して接続されても良い。通信部５５と教示装置７０との間は無線通信であることが好ましいが、有線通信とすることも可能である。

教示装置７０は、第１の光学センサ７２、第２の光学センサ７４、および第３の光学センサ７６を備える。第１の光学センサ７２は、図示しない発光部および受光部を備える。発光部から受光部に到る光の軸は、搬送対象位置に対する相対位置が予め精度良く調整されている。第２の光学センサ７４および第３の光学センサ７６の構成は、第１の光学センサと同様であるので、ここではその説明を省略する。

図３〜図８を用いて、第１の光学センサ７２、第２の光学センサ７４、および第３の光学センサ７６によるウェハ搬送用ハンド２０の位置および角度ズレの検出、および搬送対象ポイント８０の位置算出を説明する。

第１の光学センサ７２、第２の光学センサ７４、および第３の光学センサ７６は予め定められた位置関係になるように配置される。この実施形態では、第１の光学センサ７２、第２の光学センサ７４、および第３の光学センサ７６は処理装置の前面に取り付けられているが、第１の光学センサ７２、第２の光学センサ７４、および第３の光学センサ７６の位置決め手法はこれに限定されるものではない。

図３に示すように、第１の光学センサ７２および第２の光学センサ７４は、互いに対向するように配置される。第１の光学センサ７２の光軸および第２の光学センサ７４の光軸の間隔Ｄは、精度良く調整される。この実施形態では、間隔Ｄは１８０ｍｍに設定されているが、この値には限定されない。第３のセンサ７６は、第１の光学センサ７２および第２の光学センサ７４よりも所定距離だけ下方に配置される。

ウェハ搬送用ハンド２０の位置および角度ズレの検出する際には、ウェハ搬送用ハンド２０は、第１の光学センサ７２、第２の光学センサ７４、および第３の光学センサ７６に囲まれる所定の検出エリアに案内される。

まず、図４に示すように、ウェハ搬送ロボット１０はウェハ搬送用ハンド２０を水平方向に低速移動させ、ウェハ搬送用ハンド２０の左側フォーク２２の左端の位置を検出する。ウェハ搬送ロボット１０のＣＰＵ５０は、左側フォーク２２の左端が第１の光学センサ７２によって検出された座標位置Ｘ１をＲＡＭ５２に記録する。

続いて、ウェハ搬送ロボット１０は、図５に示すように、ウェハ搬送用ハンド２０を微小量（例：２ｍｍ）左にシフトさせ、第１の光学センサ７２によって左側フォーク２２の先端の位置を検出する。このときのウェハ搬送用ハンド２０の移動量は、パルスモータに供給したパルス数によって検出する。ウェハ搬送ロボット１０のＣＰＵ５０は、左側フォーク２２の先端が第１の光学センサ７２によって検出された座標位置Ｙ１をＲＡＭ５２に記録する。

続いて、ウェハ搬送ロボット１０は、図６に示すように、ウェハ搬送用ハンド２０を下降させ、第３の光学センサ７６によってウェハ搬送用ハンド２０の高さ位置Ｚを検出する。ウェハ搬送ロボット１０のＣＰＵ５０は、ウェハ搬送用ハンド２０の高さ位置ＺをＲＡＭ５２に記録する。この実施形態では、左側フォーク２２および右側フォーク２４の水平状態が保たれているという前提で左側フォーク２２の高さ位置を検出している。ただし、左側フォーク２２および右側フォーク２４の両方の高さ位置を検出するようにしても良い。ウェハ搬送用ハンド２０の高さ位置Ｚを検出した後には、ウェハ搬送ロボット１０は、ウェハ搬送用ハンド２０を元の高さに復帰させる。

ウェハ搬送ロボット１０は、図７に示すように、ウェハ搬送用ハンド２０を右側に低速移動させ、ウェハ搬送用ハンド２０の右側フォーク２４の右端の位置を検出する。ウェハ搬送ロボット１０のＣＰＵ５０は、右側フォーク２４の右端が第２の光学センサ７４によって検出された座標位置Ｘ２をＲＡＭ５２に記録する。

続いて、ウェハ搬送ロボット１０は、図８に示すように、ウェハ搬送用ハンド２０を微小量（例：２ｍｍ）右にシフトさせ、右側フォーク２４の先端の位置を第２の光学センサ７４によって検出する。このときのウェハ搬送用ハンド２０の移動量は、パルスモータに供給したパルス数によって検出する。ウェハ搬送ロボット１０のＣＰＵ５０は、右側フォーク２４の先端が第１の光学センサ７２によって検出された座標位置Ｙ２をＲＡＭ５２に記録する。

以上の検出により、ウェハ搬送ロボット１０のＣＰＵ５０は、左側フォーク２２および右側フォーク２４のロボット座標系における座標値（ｘ１，ｙ１，ｚ）、（ｘ２，ｙ２，ｚ）が得られる。

ウェハ搬送ロボット１０のＣＰＵ５０は、取得したロボット座標系における座標値（ｘ１，ｙ１，ｚ）、（ｘ２，ｙ２，ｚ）を基に、下記式によりウェハ搬送用ハンド２０と搬送対象ポイントとのθ角度ズレを算出する。

ウェハ搬送ロボット１０のＣＰＵ５０は、算出されたθ値および、取得したロボット座標系における座標値（ｘ１，ｙ１，ｚ）、（ｘ２，ｙ２，ｚ）を基に、搬送対象ポイントの正確な位置を算出し、算出された搬送対象ポイントまでウェハ搬送用ハンド２０を移動させる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

ウェハ搬送ロボットの概略を示す図である。 ウェハ搬送ロボットの概略を示すブロック図である。 教示装置の構成の概略を示す図である。 教示装置によるウェハ搬送用ハンドの位置検出を説明する図である。 教示装置によるウェハ搬送用ハンドの位置検出を説明する図である。 教示装置によるウェハ搬送用ハンドの位置検出を説明する図である。 教示装置によるウェハ搬送用ハンドの位置検出を説明する図である。 教示装置によるウェハ搬送用ハンドの位置検出を説明する図である。

符号の説明

１０−ウェハ搬送ロボット
２０−ウェハ搬送用ハンド
７０−教示装置
７２−第１の光学センサ
７４−第２の光学センサ
７６−第３の光学センサ
８０−搬送対象ポイント

Claims (2)

1. 搬送ロボットに対して搬送対象ポイントまでのハンドの移動経路を自動的に教示するように構成された自動教示システムであって、
   前記搬送対象ポイントに対する相対位置が予め定められるように配置され、ロボット座標系の水平面内における互いに直交する２方向について前記ハンドの一端部を検出可能な第１のセンサと、
   前記第１のセンサに対して前記２方向のうちの少なくとも１つの方向について定められた位置関係になるように予め配置され、前記２方向について前記ハンドの水平方向の他端部を検出可能な第２のセンサと、
   前記第１のセンサに対して前記２方向に直交する垂直方向について定められた位置関係になるように予め配置され、前記ハンドの垂直方向の端部を検出可能な第３のセンサと、
   前記第１〜第３のセンサによって前記ハンドの端部が検出された時における前記２方向のうちの少なくとも１つの方向の座標値、及び垂直方向の座標値を記録する記録手段と、
   記録された座標値に基づいて、ロボット座標系における前記搬送対象ポイントの座標値を算出する算出手段であって前記ハンドの角度ズレを算出する算出手段と、
   を備えた自動教示システム。
2. 第１のセンサ、第２のセンサ、および第３のセンサは、それぞれ発光部および受光部を有する光学センサである請求項１に記載の自動教示システム。

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