机械手系统及末端执行器的变形检测方法技术方案

本发明专利技术的机械手系统，具备有：机器手臂，在梢端部具有以在规定方向延伸的转动轴为中心转动自如的手腕；末端执行器，安装在该手腕；及变形检测装置，使用靶销检测该末端执行器的变形，该靶销具有末端执行器的规定检测部位到达的目标部位。目标部位，具有示出检测部位到达该目标部位的表示功能。变形检测装置，具备：探索部，控制机器手臂使检测部位接触靶销以对目标部位进行探索，根据目标部位的表示功能而检测检测部位到达目标部位；以及变形检测部，比较检测部位到达目标部位时的检测部位的假定位置与规定的参照位置，以检测末端执行器的变形。

Method for detecting deformation of manipulator system and end effector

The manipulator system, the invention includes a robot arm, with rotating shaft extends in a predetermined direction to rotate freely in the center of the wrist tip end; the end effector, mounted on the wrist; and deformation detection device using target detection of the pin end effector deformation, the target with specified end pin the actuator position detection at the target site. The target part has a representation function indicating that the detecting part arrives at the target part. Deformation detection device, with exploration department, control of robotic arm to detect target site contact pin to explore the target site, according to the target site and position detection function to reach the target position; and the deformation detection, detection parts to assume the position and reference position detection part of the provisions of the target site of the detection of end effector deformation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机械手系统及末端执行器的变形检测方法
本专利技术是关于一种末端执行器的变形检测方法及实现该方法的机械手系统。
技术介绍
以往为了搬送半导体组件的基板材料即晶圆，是使用于机器手臂的梢端具备叉子形状的末端执行器的晶圆搬送机械手。该末端执行器，是薄板状的机器手部，且末端执行器的基座部以悬臂方式被支承在机器手臂的腕部。因此，有时会因末端执行器的本身重量或所载置的基板的重量，而有末端执行器产生挠曲的情况。此外，尤其是晶圆搬送机械手，有末端执行器的作业空间被限制得极为狭窄的情况，也有末端执行器与其他物体产生干扰的情况。再者，例如，在机器手臂或末端执行器也有产生齿轮的齿隙（backlash）、皮带的伸展、跳齿等机械性问题的情况。一旦因这些原因而对末端执行器施加振动或冲击，即会有产生末端执行器的水平位置偏移或变形的情况。如上述已变形的末端执行器恐无法确实地搬送晶圆。因此，最好是在开始搬送作业之前，检测末端执行器的变形。过去，虽是由作业员定期进行伴随装置解体的末端执行器的变形检测作业，但近年来，提出了可自动检测末端执行器的变形的各种技术。例如，专利文献1中，揭示有具备设于机械手手部的梢端部并与该机械手手部的延伸方向平行地照射光线的照射部、及接收光线以检测受光位置与基准位置的偏移的偏移量检测部的基板搬送装置。例如，在专利文献2中，揭示有如下构成的机械手：在机械手手部设置4个距离测量传感器，根据藉由将利用这些距离测量传感器所测量出的与平台表面之间的距离与基准大小进行比较而求出的平行度，求出机械手手部的扭变。此外，例如，在专利文献3中，揭示有如下构成的机械手：利用配置在位于基准坐标的机械手手部的梢端部的旁边的光传感器，对机械手手部照射检测光并接收光，在光传感器的输出异常的情况下，判定为手部变形而使机械手的动作停止。现有技术文献：专利文献：专利文献1：国际公开WO2009/072199号专利文献2：日本特开2010-188437号公报专利文献3：日本特开平11-179692号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题：在上述专利文献1~3的技术中，为了检测末端执行器的变形而设置有专用（也就是说，除此以外别无他用）的多个非接触式传感器。在这些技术中，由于必须有多个传感器，因此使传感器的配线或维护变繁杂。因此，在本专利技术中，提出利用现有结构的机器手臂检测末端执行器的变形的技术，且不使用专用的非接触式传感器。解决问题的手段：本专利技术的一实施形态的机械手系统，具备有：机器手臂，在梢端部具有以在规定方向延伸的转动轴为中心转动自如的手腕；末端执行器，安装在该手腕；及变形检测装置，使用靶销（targetpin）检测该末端执行器的变形，该靶销具有该末端执行器的规定的检测部位到达的目标部位；其特征在于：该目标部位，具有示出该检测部位到达该目标部位的表示（indicate）功能；该变形检测装置，具备：探索部，控制该机器手臂使该检测部位接触该靶销以对该目标部位进行探索，根据该表示功能而检测该检测部位到达该目标部位；以及，变形检测部，比较该检测部位到达该目标部位时的该检测部位的假定位置与规定的参照位置，以检测该末端执行器的变形。此外，本专利技术的另一实施形态的末端执行器的变形检测方法，是在具备有在梢端部具有以在规定方向延伸的转动轴为中心转动自如的手腕的机器手臂、安装在该手腕的末端执行器、及变形检测装置的机械手系统中，该变形检测装置使用设置有该末端执行器的规定的检测部位到达的目标部位的靶销，检测该末端执行器的变形，其特征在于：包含以下动作：控制该机器手臂使该检测部位接触该靶销以对该目标部位进行探索；根据示出该检测部位到达该目标部位的该目标部位的表示功能，检测该检测部位到达该目标部位；以及，比较该检测部位到达该目标部位时的该检测部位的假定位置与规定的参照位置，以检测该末端执行器的变形。专利技术效果：根据本专利技术，能够利用靶销与现有结构的机器手臂检测末端执行器的变形。附图说明图1是表示本专利技术的一实施形态的机械手系统的概略构成的俯视图；图2是表示图1所示的机械手系统的概略构成的侧视图；图3是表示图1所示的机械手系统的控制系统的构成的图；图4是一实施形态的靶销的侧视图；图5是表示探索处理时的靶销与末端执行器的样子的俯视图；图6是本专利技术的一实施形态的末端执行器的变形检测处理的流程图；图7是探索处理的流程图；图8是变形的评价处理的流程图；图9是本专利技术的另一实施形态的靶销的侧视图。具体实施方式接下来，参照附图说明本专利技术的实施形态。在以下，使本专利技术适用于用以搬送圆形平板状的晶圆的晶圆搬送机械手系统而进行说明。但是，可适用本专利技术的机械手系统并不限定在晶圆搬送机械手系统。图1是表示本专利技术的一实施形态的机械手系统1的概略构成的俯视图，图2是表示图1所示的机械手系统1的概略构成的侧视图，图3是表示图1所示的机械手系统1的控制系统的构成的图。在本说明书及权利要求书中，将某水平方向设为X方向，将与X方向大致正交的水平方向设为Y方向，将垂直方向设为Z方向。如图1及图2所示，本专利技术的一实施形态的机械手系统1，具备：机器手臂4、装附在机器手臂4的梢端部的末端执行器的一例的机械手手部5（以下，简称“手部5”）、控制机器手臂4的动作的控制装置6、及检测手部5的变形的变形检测装置8。此外，在机械手系统1的手部5的变形检测中，使用具有目标部位TG的靶销9。以下，针对机械手系统1的各构成要素详细地进行说明。首先，针对机器手臂4进行说明。本实施形态的机器手臂4，以被支承在基台21的水平多关节型机械手构成。但是，机器手臂4并不限定于水平多关节型机械手，也可为垂直多关节型机械手。机器手臂4，具备有：立设于基台21的升降轴40、介由升降轴40与第1关节J1而连结的第1连杆41、介由第1连杆41的梢端部与第2关节J2而连结的第2连杆42、介由第2连杆42的梢端部与第3关节J3而连结的第3连杆43、及介由第3连杆43的梢端部与第4关节J4而连结的第4连杆44。第1关节J1的转动轴即第1轴L1、第2关节J2的转动轴即第2轴L2、及第3关节J3的转动轴即第3轴L3的各轴的延伸方向是为Z方向。此外，第4关节J4的转动轴即第4轴L4，是在其延伸方向贯穿第3连杆43且与Z方向大致正交。在上述构成的机器手臂4中，藉由第3关节J3、第3连杆43、第4关节J4及第4连杆44的相互结合体而形成手腕。在第4连杆44设置有机械式接口，在该处可装卸地安装有手部5。本实施形态的末端执行器即手部5，是具有用于载置圆形平板状的晶圆W的叉形平板的机械手手部。在该手部5，虽未图示，但设置有用于把持载置在叉形平板上的晶圆W的把持爪或其驱动机构。升降轴40，藉由升降驱动装置60，以往Z方向升降或伸缩的方式驱动。升降驱动装置60，藉由伺服马达M0、位置检测器E0、以及将伺服马达M0的动力往升降轴40传递的动力传递机构D0等而构成。在第1~第4关节J1~J4，设置有使各关节J1~J4绕其转动轴旋转的第1~第4关节驱动装置61~64。关节驱动装置61~64，藉由伺服马达M1~M4、位置检测器E1~E4、以及将伺服马达M1~M4的动力往对应的连杆传递的动力传递机构D1~D4等而构成。上述的动力传递机构D1~D4，例如，是具备减速机的齿轮动力传递机构。上述的各位置检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械手系统，具备：机器手臂，该机器手臂在梢端部具有以在规定方向延伸的转动轴为中心转动自如的手腕；末端执行器，该末端执行器安装在该手腕；及变形检测装置，使用靶销检测该末端执行器的变形，该靶销具有该末端执行器的规定的检测部位到达的目标部位；其特征在于：该目标部位，具有示出该检测部位到达该目标部位的表示功能；该变形检测装置，具备：探索部，该探索部控制该机器手臂使该检测部位接触该靶销以对该目标部位进行探索，根据该表示功能检测该检测部位到达该目标部位；以及变形检测部，该变形检测部比较该检测部位到达该目标部位时的该检测部位的假定位置与规定的参照位置，以检测该末端执行器的变形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种机械手系统，具备：机器手臂，该机器手臂在梢端部具有以在规定方向延伸的转动轴为中心转动自如的手腕；末端执行器，该末端执行器安装在该手腕；及变形检测装置，使用靶销检测该末端执行器的变形，该靶销具有该末端执行器的规定的检测部位到达的目标部位；其特征在于：该目标部位，具有示出该检测部位到达该目标部位的表示功能；该变形检测装置，具备：探索部，该探索部控制该机器手臂使该检测部位接触该靶销以对该目标部位进行探索，根据该表示功能检测该检测部位到达该目标部位；以及变形检测部，该变形检测部比较该检测部位到达该目标部位时的该检测部位的假定位置与规定的参照位置，以检测该末端执行器的变形。2.根据权利要求1所述的机械手系统，其特征在于，该目标部位，为了发挥该表示功能，形成为在使该末端执行器一边接触该靶销一边沿着该靶销往该规定方向移动的情形时该末端执行器相对该靶销的接触位置局部地变化的形状；该变形检测装置，构成为控制该机器手臂使该检测部位一边接触该靶销一边沿着该靶销往该规定方向移动以对该目标部位进行探索，根据该检测部位相对该靶销的接触位置的局部变化，检测该检测部位到达该目标部位。3.根据权利要求1或2所述的机械手系统，其特征在于，该靶销，作为该末端执行器相对该靶销的接触位置局部地变化的形状，在该规定方向连续地具有直径固定的同径部、与直径变化的变径部，且该同径部与该变径部的边界构成该目标部位；该变形检测装置，构成为在使该末端执行器从该同径部朝向该变径部往该规定方向位移的多个位置，进行使该末端执行器绕该转动轴摆动以取得该检测部位接触到该靶销时的该检测部位的位置信息，以对该目标部位进行探索，根据所取得的多个该位置信息所导出的绕该转动轴的角位移，检测该检测部位到达该目标部位。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的机械手系统，其特征在于，该变形检测装置进一步具有变形修正部，该变形修正部是在由该变形检测部已检出该末端执行器的变形时，判断该变形是否能以该机器手臂的位置及姿势中至少一方的调整进行修正，在能修正的情形下，修正该变形。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的机械手系统，其特征在于，该参照位置，是藉由该变形检测装置控制该机器手臂使与该末端执行器的该检测部位不同的参照部位接触该靶销以对该目标部位进行探索，根据该表示功能检测出该参照部位到达该目标部位时的该参照部位的假定位置。6.根据权利要求5所述的机械手系统，其特征在于，该末端执行器的变形是该末端执行器的扭曲变形；该检测部位与该参照部位，是该末端执行器的梢端部且被规定在夹着该末端执行器中心线的一方与另一方；该变形检测装置，比较该检测部位到达该目标部位时该检测部位在该规定方向的假定位置、与该参照部位到达该目标部位时该参照部位在该规定方向的假定位置，以检测该末端执行器的变形。7.根据权利要求5所述的机械手系统，其特征在于，该末端执行器的变形是该末端执行器的挠曲变形；该检测部位与该参照部位中的一方，被规定在该末端执行器的梢端部，另一方被规定在该末端执行器的基座部；该变形检测装置，比较该检测部位到达该目标部位时该检测部位在该规定方向的假定位置、与该参照部位到达该目标部位时该参照部位在该规定方向的假定位置，以检测该末端执行器的变形。8.根据权利要求5所述的机械手系统，其特征在于，该末端执行器的变形是该末端执行器的旋转变形；该检测部位与该参照部位中的一方，被规定在该末端执行器的基座部，另一方被规定在该末端执行器的梢端部或基座部与梢端部之间；该变形检测装置，比较该检测部位到达该目标部位时该检测部位在与该规定方向正交的平面内的假定位置、与该参照部位到达该目标部位时该参照部位在与该规定方向正交的平面内的假定位置，以检测该末端执行器的变形。9.根据权利要求1至4中任意一项所述的机械手系统，其特征在于，该参照位置，是藉由该变形检测装置控制该机器手臂使该末端执行器的未变形的该检测部位接触该靶销以对该目标部位进行探索，根据该表示功能检测出未变形的该检测部位到达该目标部位时未变形的该检测部位的假定位置。10.一种末端执行器的变形检测方法，是在具备在梢端部具有以在规定方向延伸的转动轴为中心转动自如的手腕的机器手臂、安装在该手腕的末端执行器、及变形检测装置的机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：中矢敦史，冈田拓之，吉田雅也，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP