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    • 专利摘要:
    〔發明課題〕本發明提供一種不會造成搬運對象物保持用的末端操作裝置大型化及感測器損傷以及搬運效率降低，能夠適當檢測出搬運對象物之保持狀態的機械手臂式搬運裝置。〔解決手段〕機械手臂式搬運裝置，具有：透過關節部(24、25、26)連接成水平面內能夠轉動之包括搬運對象物(W)保持用之第一連桿(21)的複數連桿(21、22、23)所構成的手臂機構(2)；及安裝在手臂機構(2)構成用的複數連桿(21、22、23)當中比第一連桿(21)還位於基端側的連桿(22)，於根據安裝位置所訂定的檢測位置(Se)上檢測出有搬運對象物(W)的感測器(3)，該感測器(3)的安裝位置是設定成當朝第一連桿(21)接近安裝有感測器(3)之連桿(22)的方向轉動驅動關節部(24)時，可使正規保持在第一連桿(21)的搬運對象物(W)通過檢測位置(Se)受到檢測。
    公开号:TW201304919A
    申请号:TW101110389
    申请日:2012-03-26
    公开日:2013-02-01
    发明作者:Toru Saeki；Yasumichi Mieno；Yuji Urabe；Toshio Kamigaki；Yoji Masui
    申请人:Sinfonia Technology Co Ltd；
    IPC主号:H01L21-00
    专利说明:
    機械手臂式搬運裝置及手臂式搬運裝置
    本發明，是關於由連接成可旋轉的複數連桿所構成的機械手臂式搬運裝置，特別是關於搬運對象物之保持狀態檢測功能正確化的機械手臂式搬運裝置。
    此外，本發明是關於具有能夠旋轉之連桿的手臂式搬運裝置，特別是關於如晶圓之正圓形搬運對象物其中心位置檢測功能及位置偏離修正功能正確化的手臂式搬運裝置。
    已知有根據製造步驟對薄型圓盤狀半導體晶圓等搬運對象物進行搬運的搬運裝置。其中，是有透過關節部使複數連桿直列連接成可旋轉藉此為其構成，藉由旋轉驅動各關節部，從以指定間隔收納有搬運對象物的收納盒一片一片地取出搬運對象物進行搬運的機械手臂式搬運裝置。
    上述機械手臂中，於前端的連桿即末端操作裝置(第一連桿)，是設有搬運對象物保持用的保持部。搬運對象物保持用的手段，是有真空吸附保持的方法或利用機械式卡盤夾持的方法，除此之外也有單純載置的方法等各種的手段，但都需要對末端操作裝置是否有適當保持著搬運對象物進行檢測。
    該檢測手段當中之一的手段，於專利文獻1中所揭示的手段是在末端操作裝置設有可檢測出有無搬運對象物的影像感測器或靜電感測器等感測器。
    另一方面，已知有根據製造步驟對半導體晶圓等薄型正圓形搬運對象物進行搬運的搬運裝置。其中，是有透過關節部使複數連桿直列連接成可旋轉藉此為其構成，藉由旋轉驅動各關節部，從以指定間隔收納有搬運對象物的收納盒一片一片地取出搬運對象物進行搬運的機械手臂式搬運裝置。
    要將正圓形搬運對象物搬運至處理裝置時，於一般的搬運系統中，為了對正圓形搬運對象物的位置偏離進行修正，藉此適當地對搬運對象物進行搬運，是使用調準器進行定位。定位方向有三方向即X方向及Y方向和調準器之旋轉方向的θ方向。
    專利文獻2中，對於正圓形搬運對象物的定位手段，所揭示的方法是對X方向及Y方向、θ方向的偏離進行檢測，藉此達到定位。 〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
    〔專利文獻1〕日本特開2002-270674號公報
    〔專利文獻2〕日本特開平8-222611號公報
    然而，對於如專利文獻1所示的機械手臂式搬運裝置，為了要讓末端操作裝置能夠進出例如晶圓收納間距短之收納盒內部等狹窄空間，是需要將末端操作裝置盡可能小型化，但若要構成為如上述在末端操作裝置設置感測器，則該末端操作裝置就需要有感測器安裝用的空間，如此一來勢必造成末端操作裝置本身大型化。再加上，當要使末端操作裝置進出例如處理裝置內部的高溫區域或低溫區域時，感測器會和末端操作裝置一起進出高溫區域或低溫區域，因此恐怕會導致感測器損傷。
    另一方面，做為要避免上述不利狀況產生的一個手段，是可考慮將末端操作裝置之有無搬運對象物的檢測用感測器安裝在機械手臂式搬運裝置以外的另一裝置，但如此一來就需要確保有感測器的安裝場所或是於每次檢測時都需將搬運對象物搬運至該另一裝置所設有之感測器的指定檢測位置，有損搬運效率。
    此外，在將正圓形搬運對象物搬運至處理裝置時，若採用專利文獻2所揭示的方法，則搬運中只能在不同於手臂式搬運機的另外場所設置的調準器上對正圓形搬運對象物的中心位置進行檢測，如此一來於正圓形搬運對象物的搬運時，是需先將正圓形搬運對象物往設有調準器的地方搬運，進行定位之後，再度取出正圓形搬運對象物搬運往目的地，因此需要花費往調準器搬運的時間和定位的時間，以致有浪費時間的問題。
    另外，包括專利文獻2在內一般的調準器在檢測出各方向的偏位後，是由分別設置在X及Y方向、旋轉方向的動作軸對所檢測出的偏位進行修正，因此針對一個調準器是必須設有3個驅動軸，導致有耗資成本的問題。
    第一發明，為了解決上述問題，是以提供一種不會造成搬運對象物保持用的末端操作裝置大型化及感測測器損傷以及搬運效率降低，能夠適當檢測出搬運對象物之保持狀態的機械手臂式搬運裝置為目的。
    第二發明，為了解決上述問題，是以提供一種能夠短時間檢測出正圓形搬運對象物的中心位置，並且能夠根據所檢測之正圓形搬運對象物的中心位置對正圓形搬運對象物的偏位進行判定的機械手臂式搬運裝置為目的。
    第一發明，為了達成上述目的，是採用下述手段。
    即，本發明的機械手臂式搬運裝置，其特徵為，其是構成為具備：透過關節部連接成水平面內能夠轉動之包括搬運對象物保持用之第一連桿的複數連桿所構成的手臂機構；及安裝在上述手臂機構構成用的複數連桿當中要比上述第一連桿還位於基端側的連桿，於根據安裝位置所訂定的檢測位置上檢測出有搬運對象物的感測器，上述感測器的安裝位置是設定成當朝上述第一連桿要接近安裝有上述感測器之連桿的方向轉動驅動關節部時，是可使正規保持在上述第一連桿的搬運對象物通過上述檢測位置受到檢測。
    如上述，由於感測器的安裝位置是設定成只要朝第一連桿要接近安裝有感測器之連桿的方向旋轉驅動關節部，就可使正規保持在第一連桿的搬運對象物通過檢測位置受到檢測，因此就能夠檢測出第一連桿是否有保持著搬運對象物，不必為了要檢測出是否有無搬運對象物而將搬運對象物搬運至搬運裝置以外之另一裝置所設置的指定檢測位置，因此能夠提昇搬運效率。再加上，感測器是設置在要比搬運對象物保持用的第一連桿還位於基端側的連桿，因此與先前所示感測器安裝在第一連桿(末端操作裝置)的形態相比是能夠使第一連桿薄型化，並且能夠應對例如第一連桿要進出收納間距短之收納盒內部等狹窄空間時的需求。又加上，感測器是設置在要比搬運對象物保持用的第一連桿還位於基端側的連桿，基於此即使第一連桿需要進出例如處理裝置內部的高溫區域或低溫區域時，也能夠避免感測器和第一連桿一起進出高溫區域或低溫區域，因此能夠避免感測器損傷。
    不僅要檢測出是否保持有搬運對象物，為了要檢測出搬運對象物是否以偏離指定位置的狀態被保持著，又以設有判定部為佳，該判定部，是對以指定速度移動上述搬運對象物使該搬運對象物從其一端至另一端為止通過上述檢測位置所需的時間進行計測，根據所計測的時間和該搬運對象物被保持在上述第一連桿之指定位置時的指定時間之誤差對上述搬運對象物是否偏離上述指定位置進行判定。
    第二發明，為了達成上述目的，是採用下述手段。
    即，本發明的手臂式搬運裝置，其特徵為，具備：安裝在基座構件且安裝成可使正圓形搬運對象物保持用的連桿透過旋轉軸在水平面內轉動的手臂機構；與上述旋轉軸一起安裝在上述基座構件，可檢測出正圓形搬運對象物的邊緣位於根據安裝位置所訂定的檢測位置上的邊緣檢測部；可檢測出上述連桿對上述基座構件之旋轉角度的旋轉角度檢測部；及在上述正圓形搬運對象物的邊緣通過邊緣檢測部時根據旋轉角度部所檢測之對應的旋轉角度算出對上述連桿之正圓形搬運對象物的中心位置之中心位置算出部。
    構成為上述時，只要使保持有正圓形搬運對象物的連桿通過基座構件的邊緣檢測部，就能夠從旋轉角度檢測部和中心位置算出部算出正圓形搬運對象物的中心位置座標，不需要將搬運對象物逐一往不同於手臂式搬運裝置之另外設置的調準器等對搬運對象物進行定位，因此能夠大幅縮短搬運及定位的時間，並且還能夠大幅削減成本。
    再加上，為了判定正圓形搬運對象物是否從本來所應位於的中心位置座標偏離，是以事先構成為具備有可根據上述中心位置算出部所算出的中心位置檢測出正圓形搬運對象物之偏位的中心偏位判定部為佳，該中心偏位判定部，是構成為可根據事先給予的基準中心位置，和，上述中心位置算出部針對載置在連桿上應測定之正圓形搬運對象物所算出的實際中心位置，對上述基準中心位置至上述實際中心位置為止的中心偏位進行判定。
    第一發明，因是構成為以上所述，所以只要朝第一連桿要接近安裝有感測器之連桿的方向旋轉驅動關節部，就能夠檢測出是否保持有搬運對象物，能夠極力降低多餘的動作提昇搬運效率。再加上，感測器是設置在要比搬運對象物保持用的第一連桿還位於基端側的連桿，因此第一連桿就不需要感測器設置空間能夠使第一連桿小型化，並且能夠避免感測器和第一連桿一起進出高溫暨低溫區域，因此能夠避免感測器損傷。基於此，第一發明就可提供一種不造成該等不利狀況產生，能夠適當檢測出搬運對象物之保持狀態的機械手臂式搬運裝置。
    第二發明，因是構成為以上所述，所以只要使正圓形搬運對象物通過設置在連桿基端部側的邊緣檢測部，就能夠算出正圓形搬運對象物的中心位置座標，不需要將正圓形搬運對象物逐一搬運至調準器等對正圓形搬運對象物進行定位，因此能夠大幅縮短搬運及定位的時間，並且還能夠大幅削減成本。〔發明之最佳實施形態〕
    以下，參照圖面對本發明之一實施形態進行說明。 <第一實施形態>
    第一實施形態為第一發明相關的實施形態。
    本實施形態的機械手臂式搬運裝置，如第1圖及第4圖所示，具有：透過關節部24、25、26連接成水平面內能夠轉動之包括可保持著圓盤狀之半導體晶圓等搬運對象物W之也可稱為末端操作裝置之第一連桿21的複數連桿21、22、23所構成的手臂機構2；要對第一連桿21所保持的搬運對象物W進行檢測的感測器3；及對手臂機構2之各關節部24、25、26的轉動驅動進行控制，藉此使第一連桿21所保持之搬運對象物W搬運至期望位置的控制部4。
    手臂機構2，如第1圖及第4圖所示，具有：以前端側保持著搬運對象物W的第一連桿21；將第一連桿21的基端部21b連接在前端部22a連接成水平面內能夠轉動的第二連桿22；將第二連桿部22的基端部22b連接在前端部23a連接成水平面內能夠轉動的第三連桿23；及將第三連桿23的基端部23b支撐成水平面內能夠轉動的基座20。第一連桿21，平面視大致為Y字形並且為板狀，於上面形成有對應著圓盤狀搬運對象物W周緣之形狀的段差部21c。段差部21c，是要放置搬運對象物W用的載置面，內圍側形成為比外圍側還低，藉此發揮其保持搬運對象物的功能。第一連桿21的基端部21b及第二連桿22的前端部22a，是連接成彼此可繞著沿著垂直方向的旋轉軸C1轉動在水平面內藉此構成第一關節部24。與此相同，第二連桿22的基端部22b及第三連桿23的前端部23a，以及，第三連桿23的基端部23b及基座20也都是連接成彼此可繞著沿著垂直方向的C2、C3轉動在水平面內藉此分別構成第二關節部25、第三關節部26。該等各關節部24、25、26，是藉由使用馬達等的動力部M，使其驅動成與其他的關節部成獨立轉動，藉此構成為能夠改變各連桿21、22、23的角度α(參照第4圖)。
    如第3圖所示，搬運對象物W檢測用的感測器3，有如由發光元件30及受光元件31所構成的光電感測器等，是要在對應安裝位置的檢測位置Se檢測出有搬運對象物W，當搬運對象物W通過發光元件30及受光元件31所連結之光的通道即檢測位置Se時，根據來自於發光元件30朝受光元件31發出的光是否受到遮蔽就可檢測出是否有搬運對象物W。該感測器3，如第1圖~第4圖所示，是安裝在手臂機構2構成用的複數連桿21、22、23當中要比第一連桿21還位於基端側的第二連桿22的基端部22b，如第2圖及第4圖所示，感測器3的安裝位置是設定成當朝第一連桿21要接近安裝有感測器3之第二連桿22的方向轉動驅動第一關節部24時，是可使正規保持在第一連桿21的搬對象物W通檢測位置Se受到檢測。再加上，感測器3，其安裝位置設定成當關節部24、25、26轉動驅動時，該感測器3不會干涉到複數連桿21、22、23。即，感測器3，也可以說是安裝在避開各連桿21、22、23之旋轉軌道的位置。
    第1圖或第2圖所示的控制部4，是由具備有CPU、記憶體及界面之通常的微型電腦單元構成，記憶體內載入有搬運控制程序等所需的程式，CPU是適當讀取並執行所需的程式，藉此與硬體源合作，實現對期望之搬運動作及搬運對象物W之保持狀態進行判定的判定部41。
    該判定部41，是執行使用上述感測器之後的保持狀態查核處理。即，如第4(a)圖所示，當對搬運源的FOUP(Front Open Unified Pod)等收納盒Ca只插入第一連桿21，以第一連桿21保持半導體晶圓等搬運對象物W，執行了搬運對象物W從收納盒Ca取出的動作之後，如第2圖及第4(b)圖所示，朝第一連桿21要接近安裝有感測器3之第二連桿22的方向轉動驅動第一關節部24，使應該是保持在第一連桿21的搬運對象物W移動通過檢測位置Se。於該形態時，是根據當對第二連桿22之第一連桿21的角度α為檢測位置Se上應該有搬運對象物W存在時之指定角度[例如180度，參照第4(b)圖]時之感測器3的檢測結果判定搬運對象物W的棒子狀態。具體而言，當由感測器3檢測出為遮光狀態時，是判定有保持著搬運對象物W接著就進入下一個搬運動作，另一方面，當由感測器3檢測出為透光狀態時，就判定沒有保持著搬運對象物W即刻進行錯誤處理。
    如以上所述，本實施形態相關的機械手臂式搬運裝置，是構成為具備有：透過關節部24、25、26連接成水平面內能夠轉動之包括搬運對象物W保持用之第一連桿21的複數連桿21、22、23所構成的手臂機構2；及安裝在手臂機構2構成用的複數連桿21、22、23當中要比第一連桿21還位於基端側的連桿22，於根據安裝位置所訂定的檢測位置Se上檢測出有搬運對象物W的感測器3，該感測器3的安裝位置是設定成當朝第一連桿21要接近安裝有感測器3之連桿22的方向轉動驅動關節部24時，是可使正規保持在第一連桿21的搬運對象物W通過檢測位置Se受到檢測。
    如上述，由於感測器3的安裝位置是設定成只要朝第一連桿21要接近安裝有感測器3之連桿22的方向旋轉驅動關節部24，就可使正規保持在第一連桿22的搬運對象物W通過檢測位置Se受到檢測，因此就能夠檢測出第一連桿21是否有保持著搬運對象物W，不必為了要檢測出是否有無搬運對象物W而將搬運對象物搬W運至搬運裝置以外之另一裝置所設置的指定檢測位置，因此能夠提昇搬運效率。再加上，感測器3是設置在要比搬運對象物W保持用的第一連桿21還位於基端側的連桿22，因此與先前所示感測器安裝在第一連桿(末端操作裝置)的形態相比是能夠使第一連桿薄型化，並且能夠應對例如第一連桿要進出收納間距短之收納盒內部等狹窄空間時的需求。又加上，感測器是設置在要比搬運對象物W保持用的第一連桿21還位於基端側的連桿22，基於此即使第一連桿需要進出例如處理裝置內部的高溫區域或低溫區域時，也能夠避免感測器和第一連桿一起進出高溫區域或低溫區域，因此能夠避免感測器損傷。
    以上，本發明實施形態是根據圖面進行了的說明，但本發明的具體性構成並不限於該等實施形態。本發明的範圍，不只是上述實施形態的說明而已，還包括申請專利範圍所示，再加上又包括與申請專利範圍同等意思及範圍內的全部變更。
    例如：本實施形態中，感測器3是安裝在第二連桿22，但感測器3只要安裝在要比第一連桿21還位於基端側的連桿即可，並不限於一定要安裝在第二連桿22，例如也可安裝在第三連桿23。於本實施形態中，手臂機構是由三個連桿21~23連接成水平面內能夠轉動所構成，但也可由二個或四個以上的連桿連接構成。
    此外，本實施形態中，是構成為要檢測出第一連桿21是否有保持著搬運對象物W，但也可構成為如第5圖所示，是要判定搬運對象物W是否以已經偏離第一連桿21上正規指定位置p1的狀態被保持著。即，設有判定部41，該判定部41，是對以指定速度(例如速度V)移動搬運對象物W使搬運對象物W從其一端eg1至另一端eg2為止通過檢測位置Se所需的時間t進行計測，根據所計測的時間t和該搬運對象物W被保持在第一連桿21之指定位置p1時的指定時間ts的誤差(| t-ts |)對搬運對象物W是否偏離指定位置p1進行判定。具體而言，判定部41，是事先設定好當搬運對象物W的中心P和指定位置p1一致(保持在指定位置時的狀態)時，搬運對象物W從其一端eg1至另一端eg2為止通過檢測位置Se所需的指定時間ts，當所計測的時間t和指定時間ts的誤差(| t-ts |)為指定範圍內時(| t-ts |≦th，th表示指定臨界值)，就判定搬運對象物W保持在指定位置p1，另一方面，當所計測的時間t和指定時間ts的誤差(| t-ts |)不是在指定範圍內時(| t-ts |>th)，就判定搬運對象物W以偏離指定位置p1的狀態被保持著。如上述構成時，只要轉動驅動關節部24以指定速度使搬運對象物W通過檢測位置Se，不僅能夠檢測出第一連桿21是否有保持著搬運對象物W，還能夠檢測出搬運對象物W是否以已經偏離第一連桿21上正規指定位置p1的狀態被保持著。另，當搬運對象物W即晶圓的周緣部(邊緣)有缺口(凹槽)時，只要使避開該缺口(凹槽)的部位通過檢測位置Se即可。
    再加上，本實施形態中，感測器是採用透過式的光電感測器，但也可使用反射式的光電感測器。
    又加上，上述說明的軌道修正，是應用在所具備之手臂機構由複數連桿直列連接成能夠旋轉所構成的搬運裝置，但也可應用在所使用的手臂機構為上述以外的搬運裝置。例如：並列連接複數連桿所構成的並列機械手等搬運裝置。
    其他，本實施形態中，是構成為將晶圓等搬運對象物W載置在第一連桿(末端操作裝置)藉此保持著搬運對象物W，但也構成為是以真空吸附或機械卡盤等保持著搬運對象物W。
    各部的具體性構成，並不限於上述的實施形態，只要不脫離本發明的主旨範圍是可加以各種變形。 <第二實施形態>
    第二實施形態為第二發明相關的實施形態。
    本實施形態的手臂式搬運裝置為機械手臂型，如第6圖及第9圖所示，具有：透過關節部124、125、126連接成水平面內能夠轉動之包括可保持著圓盤狀之半導體晶圓等正圓形搬運對象物W101之也可稱為末端操作裝置之第一連桿121的複數連桿121、122、123所構成的手臂機構102；要對第一連桿121所保持之正圓形搬運對象物W101的邊緣進行檢測的邊緣檢測部103；及對手臂機構102之各關節部124、125、126的轉動驅動進行控制，藉此使第一連桿121所保持之正圓形搬運對象物W101搬運至期望位置的控制部104。
    手臂機構102，如第6圖及第9圖所示，具有：以前端側保持著正圓形搬運對象物W101的第一連桿121；將第一連桿121的基端部121b連接在前端部122a連接成水平面內能夠轉動的第二連桿122；將第二連桿部122的基端部122b連接在前端部123a連接成水平面內能夠轉動的第三連桿123；及將第三連桿123的基端部123b支撐成水平面內能夠轉動的基座120。第一連桿121，平面視大致為Y字形並且為板狀，於上面形成有對應著正圓形搬運對象物W101周緣之形狀的段差部121c。段差部121c，是要放置搬運對象物用的載置面，內圍側形成為比外圍側還低，藉此發揮其保持搬運對象物的功能。第一連桿121的基端部121b及第二連桿122的前端部122a，是連接成彼此可繞著沿著垂直方向的旋轉軸C101轉動在水平面內藉此構成第一關節部124。與此相同，第二連桿122的基端部122b及第三連桿123的前端部123a，以及，第三連桿123的基端部123b及基座120也都是連接成彼此可繞著沿著垂直方向的C102、C103轉動在水平面內藉此分別構成第二關節部125和第三關節部126。該等各關節部124、125、126，是藉由使用馬達等的動力部M101，使其各個驅動成與其他的關節部成獨立轉動，藉此構成為能夠改變各連桿121、122、123的角度α(參照第9圖)。
    上述控制部104，是由具備有CPU、記憶體及界面之通常的微型電腦單元構成，載入有要將控制訊號輸出至各馬達用的程式，CPU是適當讀取並執行該程式，使第一連桿121所保持之正圓形搬運對象物W101搬運至目的位置。
    於上述控制中，當正圓形搬運對象物W101的中心位置偏離末端操作裝置即第一連桿121上的正規位置時，即使將第一連桿121的前端沿著指定軌道移動至目的位置，還是會有無法使正圓形搬運對象物W101搬運至目的位置的事態產生。
    於是，本實施形態，又設有：可對正圓形搬運對象物W101的中心位置進行檢測，並且可對第一連桿121所保持之正圓形搬運對象物W101的邊緣進行檢測的邊緣檢測部103；可對第一連桿121的旋轉角度進行檢測的編碼器等旋轉角度檢測部127；根據該等檢測部103、127的檢測值算出正圓形搬運對象物W101之中心位置的中心位置算出部141；及對上述中心位置算出部141所獲得的中心位置座標是否偏離基準之中心位置的偏位進行判定的判定部142。
    如第8圖所示，正圓形搬運對象物W101之邊緣檢測用的上述邊緣檢測部103，有如由發光元件30及受光元件31所構成的光電感測器等，是要在對應安裝位置的檢測位置Se101檢測出正圓形搬運對象物W101的邊緣，當正圓形搬運對象物W101通過發光元件30及受光元件31所連結之光的通道即檢測位置Se101時，根據來自於發光元件30朝受光元件31發出的光是否受到遮蔽就可檢測出正圓形搬運對象物W101的邊緣。該邊緣檢測部103，如第6圖~第9圖所示，是安裝在上述手臂機構102構成用的複數連桿121、122、123當中要比第一連桿121還位於基端側之相當於基座構件的第二連桿122的基端部122b，如第7圖及第9圖所示，邊緣檢測部103的安裝位置是設定成當朝第一連桿121要接近安裝有邊緣檢測部103之第二連桿122的方向轉動驅動第一關節部124時，是可使正圓形搬運對象物W101的邊緣在第一連桿121通檢測位置Se101受到檢測，該檢測數據會以訊號S101輸出至控制部104。再加上上述邊緣檢測部103，其安裝位置設定成當關節部124、125、126轉動驅動時，該邊緣檢測部103不會干涉到複數連桿121、122、123。即，邊緣檢測部103，也可以說是安裝在避開各連桿21、22、23之旋轉軌道的位置。
    此外，上述旋轉角度檢測部127，於第7圖中，是附設在軸馬達128，該軸馬達128為了旋轉驅動正圓形搬運對象物W101保持用的第一連桿121而設置在位於基端側之第二連桿122的前端部122a，該旋轉角度檢測部127是可檢測出對第二連桿122之第一連桿121的旋轉角度，如第6圖左上的方塊圖所示，該檢測數據會以訊號E101輸出至控制部104。
    接著，上述中心位置算出部141，是藉由第一連桿121對第二連桿122旋轉的同時使正圓形搬運對象物W101通過邊緣檢測部103，以對正圓形搬運對象物W101的中心位置進行檢測。
    該中心位置算出部141，是由載入在控制部104之記憶體的以下運算程式所構成，藉由控制部104執行該運算程式來發揮中心位置算出部141的功能。
    該中心位置算出部141的運算，具備：由控制部104對經2次檢測邊緣之後所獲得的該邊緣座標和對應該等邊緣座標之第一連桿的旋轉角度進行讀取的邊緣位置記憶步驟；及根據該等資訊算出正圓形搬運對象物W101的中心位置座標，將所獲得的中心位置座標記憶在上述控制部104的中心位置算出步驟。
    首先，是從邊緣位置記憶步驟開始進行說明。
    第11圖中，保持有正圓形搬運對象物W101的第一連桿121是繞著旋轉軸C101中心成順時針(正圓形搬運對象物W101是朝邊緣檢測部103從左側通過右側)轉動，邊緣檢測部103的檢測位置Se101是位於y軸上。
    第11(a)圖是邊緣檢測部103為ON(以下稱感測ON)時(邊緣檢測部103開始檢測正圓形搬運對象物W101時)，下述將補述說明，此時對第二連桿122之第一連桿121的旋轉角度為θ2。
    第11(b)圖是邊緣檢測部103為感測OFF時(感測器結束正圓形搬運對象物W101的檢測時)，(x2，y2)是邊緣檢測部103開始檢測正圓形搬運對象物W101時之邊緣的移動目的地座標，(x1，y1)是感測器結束正圓形搬運對象物W101之檢測時的邊緣座標。此時對第二連桿122之第一連桿121的旋轉角度為θ1。
    接著進行上述的補述說明，所謂對第二連桿122之第一連桿121的上述旋轉角度，如第9(a)圖所示，是指當第一連桿121和第二連桿122透過兩連桿的關節部124配置成一直線時為θ=0度時之第一連桿121繞著上述關節部124成順時針旋轉時的旋轉角度。
    不過，該角度只是一個設定例，並不加以限定，θ=0度時的位置可任意選定，也可將逆時針旋轉為旋轉角度的正方向。
    於此，第11圖的θ1、θ2，是從附設在第二連桿122之前端部122a所設置之軸馬達128的旋轉角度檢測部127以訊號E101(參照第6圖)輸出至控制部104。
    該等資訊，是記憶在上述控制部104，而上述中心位置算出部141是對2次檢測邊緣所獲得之該2個邊緣座標(x1，y1)、(x2，y2)所對應之對第二連桿122之第一連桿121的旋轉角度θ1、θ2進行收集，使事先記憶之中心位置算出用的以下算法所具體呈現的程式在控制部104執行。
    第10圖是以x-y座標表示正圓形搬運對象物W101的邊緣於第2次檢測結束時之正圓形搬運對象物W101的位置，(x1，y1)是邊緣檢測結束時的座標其與上述邊緣檢測部103的檢測位置Se101一致。(x2，y2)是開始檢測此時之邊緣的檢測開始時間點的移動目的地座標，(a，b)是正圓形搬運對象物W101的中心位置座標。
    於此，原點O是第6圖及第7圖所示之第一連桿121的旋轉軸C101，從第一連桿121的原點O至感測器之檢測位置Se101為止的距離為R，正圓形搬運對象物W101的半徑為r。
    感測動作中之對第二連桿122之第一連桿的旋轉角度量是θ=θ1-θ2，θ1：感測OFF時(邊緣檢測部103結束正圓形搬運對象物W101的檢測時)
    θ2：感測ON時(邊緣檢測部103開始檢測正圓形搬運對象物W101時)，如第10圖及第11(a)圖所示，邊緣檢測部103結束正圓形搬運對象物W101的檢測時(感測OFF時)之正圓形搬運對象物W101的檢測位置座標，當(x1，y1)=(0，R)時，是以(x2，y2)=(Rsin θ，Rcos θ)表示。
    由於表示正圓形搬運對象物W101之圓的方程式是(x-a)2+(y-b)2=r2，因此a=(y1-y2)/(x1-x2)×b。
    於此，代入(x1，y1)=(0，R)(x2，y2)=(Rsin θ，Rcos θ)當時，則
    由於θ、R、r為已知值，因此感測器結束正圓形搬運對象物W101的檢測時(感測OFF時)之正圓形搬運對象物W101的中心座標(a，b)就可利用中心位置算出部141算出。
    該中心座標是當第一連桿121的旋轉軸為原點O，邊緣檢測結束時之座標(x1，y1)為(0，R)時的座標，因此中心位置算出部141就可從邊緣2次檢測所獲得的資訊當中實際上以正圓形搬運對象物W101的邊緣檢測結束時的座標(x1，y1)為基準，算出此時實際之正圓形搬運對象物W101的中心位置座標。
    運算的構成是若中心位置算出部141執行了以上所述之算法所具體呈現的程式，則所獲得的中心位置座標會記憶在上述控制部104的記憶體，藉此結束中心位置算出步驟。
    接著，於上述中心偏位判定部142，是利用上述中心位置算出部141執行以下算法所具體呈現的程式藉此對正圓形搬運對象物W101偏離本來應位於之中心位置的偏位進行判定。
    為了檢測出偏位，首先要算出基準點。本實施形態中該基準點是指正圓形搬運對象物W101不偏位且正規保持在第一連桿121時之正圓形搬運對象物W101的中心位置位於從第一連桿121的旋轉軸O(C101)朝該連桿的前端部延伸成左右對稱之連桿121的中心線上(例如參照第6圖、第9圖、第11圖等的狀態)，位於不會妨礙到正圓形搬運對象物W101往搬運目的地例如FOUP(Front Open Unified Pod)等之搬運的位置。
    成為基準點的基準中心位置，是以計算的方式從原本之機械人的設置裝置和機械人的各部尺寸算出，以教學設備等事先設定好該基準中心位置座標。
    此外，並不限於上述方法，上述中心偏位判定部142對於不偏位且正規載置在第一連桿121的正圓形搬運對象物W101也可經由在中心位置算出部141執行上述中心位置算出步驟來算出基準中心位置座標。
    將經由上述步驟算出的基準中心位置座標事先記憶在控制部104的記憶體，於中心位置算出部141執行想要知道偏位之正圓形搬運對象物W101的實際中心位置。
    接著，如第12圖所示，當偏位載置在第一連桿121之正圓形搬運對象物W101的實際中心位置座標為(a1，b1)，基準中心位置座標為(a0，b0)時，上述中心偏位判定部142，是以座標彼此的差值即(△x，△y)=(a1-a0，b0-b1)為中心偏位進行判定。
    另，事先將上述基準中心位置座標和正圓形搬運對象物W101的識別數據一起記憶在控制部104的記憶體時，只要輸入或選擇識別數據就足以算出實際基準位置。
    如以上所述本實施形態相關的手臂式搬運裝置，由於是構成為具備：透過旋轉軸C101使正圓形搬運對象物W101保持用的第一連桿121能夠轉動在水平面內，安裝在成為基座構件之第二連桿122的手臂機構102；與上述旋轉軸C101一起安裝在上述第二連桿122，要檢測出正圓形搬運對象物W101的邊緣位於根據安裝位置所訂定之檢測位置Se101上的邊緣檢測部103；要檢測出對上述第二連桿122之上述第一連桿121之旋轉角度θ的旋轉角度檢測部127；及根據正圓形搬運對象物W101的邊緣通過邊緣檢測部103時旋轉角度檢測部127所檢測出的對應的旋轉角度θ算出對上述連桿121之正圓形搬運對象物W101之中心位置的中心位置算出部141，因此只要將保持有正圓形搬運對象物W101的第一連桿121通過基座構件即第二連桿122的邊緣檢測部103，就能夠從旋轉角度檢測部127和中心位置算出部141算出正圓形搬運對象物W101的中心位置座標，不需要將正圓形搬運對象物W101逐一往不同於手臂式搬運裝置之另外設置的調準器等對正圓形搬運對象物W101進行定位，因此能夠大幅縮短搬運及定位的時間，並且還能夠大幅削減成本。
    此外，又具備有根據上述中心位置算出部141所算出之中心位置對正圓形搬運對象物W101之偏位進行檢測的中心偏位判定部142，該中心偏位判定部142，是根據事先給予的基準中心位置[座標(a0，b0)]和上述中心位置算出部141針對載置在第一連桿121上應測定之正圓形搬運對象物W101算出時的實際中心位置[座標(a1，b1)]，對正圓形搬運對象物W101從上述基準中心位置至上述實際中心位置為止的中心偏位進行判定，因此就能夠於正圓形搬運對象物W101載置在連桿121上的狀態下判定出正圓形搬運對象物W101的中心位置，如此一來，針對不需要調準器修正旋轉軸方向的正圓形搬運對象物W101，只要根據來自於控制部104的指令就能夠以連桿121一邊修正該正圓形搬運對象物W101對連桿121的偏位一邊將該正圓形搬運對象物W101搬運至FOUP等搬運對象物搬運目的地，基於此就可大幅縮短搬運及定位的時間，並且也能夠大幅削減成本。
    另外，針對需要調準器修正旋轉軸方向的正圓形搬運對象物W101，只要將正圓形搬運對象物W101搬運至調準器檢測僅該一方向的偏位進行定位即可，因此與X軸、Y軸、旋轉軸方向全部都需調準器進行定位的形態相比是能夠縮短動作時間。
    再加上，之後，將一旦採用的基準中心位置座標和識別數據一起記憶在控制部104的記憶體，藉此即使之後搬運不同種類的搬運物，但再度搬運與上述相同的正圓形搬運對象物W101時，就不需再度對正圓形搬運對象物W101邊緣進行檢測算出中心位置座標，只要由控制部104讀取上述記憶體所記憶的基準中心位置座標即可，因此可獲得更加簡便並且更高的搬運處理效率。
    以上，針對本發明的實施形態是根據圖面進行了說明，但本發明的具體性構成並不限於該等實施形態。本發明的範圍，不只是上述實施形態的說明而已，還包括申請專利範圍所示，再加上又包括與申請專利範圍同等意思及範圍內的全部變更。
    例如：本實施形態中，邊緣檢測部103是安裝在第二連桿122，但邊緣檢測部103只要安裝在要比第一連桿121還位於基端側的連桿即可，並不限於一定要安裝在第二連桿122，例如也可安裝在第三連桿123。於本實施形態中，手臂機構是由三個連桿121~123連接成水平面內能夠轉動所構成，但也可由二個或四個以上的連桿連接構成。
    又加上，本實施形態中，感測器是採用透過式的光電感測器，但也可使用反射式的光電感測器。若採用反射式光電感測器，就可埋設在手臂內部，並不需設置在手臂端。
    再加上，上述說明的軌道修正，是應用在所具備之手臂機構由複數連桿直列連接成能夠旋轉所構成的搬運裝置，但也可應用在所使用的手臂機構為上述以外的搬運裝置。例如：並列連接複數連桿所構成的並列機械手等搬運裝置。
    其他，本實施形態中，是構成為將晶圓等正圓形搬運對象物載置在第一連桿(末端操作裝置)藉此保持著正圓形搬運對象物，但也構成為是以真空吸附或機械卡盤等保持著正圓形搬運對象物。
    除上述說明以外，各部的具體性構成，並不限於上述的實施形態，只要不脫離本發明的主旨範圍是可加以各種變形。
    2、102‧‧‧手臂機構
    3‧‧‧感測器
    21、23、24‧‧‧複數連桿
    21、121‧‧‧第一連桿
    22‧‧‧安裝有感測器的連桿
    24、25、26‧‧‧關節部
    41‧‧‧判定部
    103‧‧‧邊緣檢測部
    122‧‧‧第二連桿(基座構件)
    127‧‧‧旋轉角度檢測部(編碼器)
    141‧‧‧中心位置算出部
    142‧‧‧中心偏位判定部
    C1、C101‧‧‧旋轉軸
    Se、Se101‧‧‧檢測位置
    V‧‧‧指定速度
    W‧‧‧搬運對象物(晶圓)
    W101‧‧‧正圓形搬運對象物(晶圓)
    eg1‧‧‧搬運對象物的一端
    eg2‧‧‧搬運對象物的另一端
    t‧‧‧計測時間
    ts‧‧‧指定時間
    第1圖為表示本發明第一實施形態相關之機械手臂式搬運裝置的透視圖。
    第2圖為表示機械手臂的動作透視圖。
    第3圖為表示機械手臂的感測器部份放大透視圖。
    第4圖為模式性表示機械手臂之動作的平面圖。
    第5圖為表示搬運對象物保持在指定位置的狀態和保持在偏離指定位置的狀態進行比較時的模式圖。
    第6圖為表示本發明第二實施形態相關之手臂式搬運裝置的透視圖。
    第7圖為表示該手臂式搬運裝置的動作透視圖。
    第8圖為表示該手臂之邊緣檢測部的放大透視圖。
    第9圖為模式性表示該手臂之動作的平面圖。
    第10圖為表示邊緣通過完成時之正圓形搬運對象物的邊緣和中心位置之關係的x-y座標圖。
    第11圖為表示連桿轉動時之正圓形搬運對象物的移動模式圖。
    第12圖為正圓形搬運對象物之中心偏位判定用的功能說明圖。
    2‧‧‧手臂機構
    3‧‧‧感測器
    4‧‧‧控制部
    20‧‧‧基座
    21、23、24‧‧‧複數連桿
    21‧‧‧第一連桿
    21b‧‧‧基端部
    22‧‧‧安裝有感測器的連桿
    24、25、26‧‧‧關節部
    41‧‧‧判定部
    M‧‧‧動力部
    C1‧‧‧旋轉軸
    S1‧‧‧訊號
    Se、Se101‧‧‧檢測位置
    W‧‧‧搬運對象物(晶圓)
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] 一種機械手臂式搬運裝置，其特徵為，具備：透過關節部連接成水平面內能夠轉動之包括搬運對象物保持用之第一連桿的複數連桿所構成的手臂機構；及安裝在上述手臂機構構成用的複數連桿當中比上述第一連桿還位於基端側的連桿，於根據安裝位置所訂定的檢測位置上檢測出有搬運對象物的感測器，上述感測器的安裝位置是設定成當朝上述第一連桿接近安裝有上述感測器之連桿的方向轉動驅動上述關節部時，可使正規保持在上述第一連桿的搬運對象物通過上述檢測位置受到檢測。
    [2] 如申請專利範圍第1項所記載的機械手臂式搬運裝置，其中，設有判定部，該判定部是對以指定速度移動上述搬運對象物使該搬運對象物從其一端至另一端為止通過上述檢測位置所需的時間進行計測，根據所計測的時間和該搬運對象物被保持在上述第一連桿之指定位置時的指定時間之誤差對上述搬運對象物是否偏離上述指定位置進行判定。
    [3] 一種手臂式搬運裝置，其特徵為，具備：安裝在基座構件且可使正圓形搬運對象物保持用的連桿透過旋轉軸在水平面內轉動的手臂機構；與上述旋轉軸一起安裝在上述基座構件，可檢測出正圓形搬運對象物的邊緣位於根據安裝位置所訂定的檢測位置上的邊緣檢測部；可檢測出上述連桿對上述基座構件之旋轉角度的旋轉角度檢測部；及在上述正圓形搬運對象物的邊緣通過上述邊緣檢測部時根據旋轉角度部所檢測之對應的旋轉角度算出對上述連桿之正圓形搬運對象物的中心位置之中心位置算出部。
    [4] 如申請專利範圍第3項所記載的手臂式搬運裝置，其中，具備有可根據上述中心位置算出部所算出的中心位置檢測出正圓形搬運對象物之偏位的中心偏位判定部，該中心偏位判定部，是構成為可根據事先給予的基準中心位置，和上述中心位置算出部針對載置在連桿上應測定之正圓形搬運對象物所算出的實際中心位置，對正圓形搬運對象物從上述基準中心位置至上述實際中心位置為止的中心偏位進行判定。
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    法律状态:
    2019-12-21| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011077268A|JP2012210676A|2011-03-31|2011-03-31|ロボットアーム型搬送装置|
    JP2011233562A|JP2013093396A|2011-10-25|2011-10-25|アーム型搬送装置|
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