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技術 ロボットのハンド部の傾き検査装置及びその傾き検査方法

出願人 株式会社レクザム
発明者 武智美幸山田純平羽田共希
出願日 2016年9月14日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-179842
公開日 2018年3月22日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-044858
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による測長装置 マニプレータ ウエハ等の容器、移送、固着、位置決め等
主要キーワード クランプタイプ 検査開始指示 予測時期 透過型光電センサ 基準対象 奥側部分 検査対象毎 収容ユニット
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

複数のハンド部の間隔を広げなくとも、各ハンド部の傾きを検出可能とする傾き検査装置を提供する。

解決手段

ロボットのハンド部の傾き検査装置40は、筐体41と、筐体41内の複数枚基板70の傾きを検出するための多光軸光電センサ811と、多光軸光電センサの検出信号に基づいて、基板の傾きを判断する制御部とを備える。多光軸光電センサは、筐体内に挿入された複数枚の基板の一側方からライトカーテンを発する第一投光部813と、投光部から発せられたライトカーテンが基板で遮られることに基づく検出信号を制御部に出力する第一受光部814とを備える。制御部は、基準位置に配置された複数枚の基板に対する検出信号を取得する第一検査モードと、ハンド部に保持された複数枚の基板に対する検出信号を取得する第二検査モードとを行ってから、複数枚の基板の傾きを判断してハンド部の傾きを検査する。

概要

背景

例えば、半導体の製造工程においては、複数枚基板収納したFOUP(Front-Opening Unified Pod)容器をOHT(Overhead Hoist Transfer:天井走行式無人搬送車)などの搬送装置を用いて所望の製造工程まで搬送し、搬送されたFOUPから搬送ロボットを用いて基板を取り出し製造装置内に供給したり、処理後の基板を再びFOUPに収納するよう構成された搬送システムが知られている。このような搬送システムに用いられる搬送ロボットは、アームの先端に基板を保持するハンド部を備えており、このハンド部を3次元方向に移動させることで基板の取り出しや収納を行っている。

このような搬送ロボットにおいて、ハンド部に傾きがあると、基板の取り出しや収納の作業の際、容器内で基板が載置される載置台と、ハンド部に保持された基板との間で干渉が起きるおそれがある。この干渉を防止すべく、ハンドの傾きを検査する必要がある。

例えば、特許文献1に記載の傾き検査装置においては、光学式反射型センサを用いることにより、ハンド部で保持された基板の傾きを検出することで、間接的にハンド部の傾きを検出している。具体的に、この傾き検査装置は、複数の光学式反射型センサが基板の上方に配置されており、各光学式反射型センサと基板との間隔を測定し、得られた複数の測定結果を比較することで、基板の傾きを検出している。

概要

複数のハンド部の間隔を広げなくとも、各ハンド部の傾きを検出可能とする傾き検査装置を提供する。ロボットのハンド部の傾き検査装置40は、筐体41と、筐体41内の複数枚の基板70の傾きを検出するための多光軸光電センサ811と、多光軸光電センサの検出信号に基づいて、基板の傾きを判断する制御部とを備える。多光軸光電センサは、筐体内に挿入された複数枚の基板の一側方からライトカーテンを発する第一投光部813と、投光部から発せられたライトカーテンが基板で遮られることに基づく検出信号を制御部に出力する第一受光部814とを備える。制御部は、基準位置に配置された複数枚の基板に対する検出信号を取得する第一検査モードと、ハンド部に保持された複数枚の基板に対する検出信号を取得する第二検査モードとを行ってから、複数枚の基板の傾きを判断してハンド部の傾きを検査する。

目的

本発明の目的は、複数のハンド部の間隔を広げなくとも、各ハンド部の傾きを検出可能とすることである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

階層状に配列された複数のハンド部で複数枚基板を保持して移送するロボットの前記ハンド部の傾きを検出するためのロボットのハンド部の傾き検査装置であって、前記複数のハンド部と少なくとも同数の前記基板を階層状に収容する筐体と、前記筐体内に設けられた多光軸光電センサと、前記多光軸光電センサの検出信号に基づいて、前記基板の傾きを判断する制御部とを備え、前記多光軸光電センサは、前記筐体に挿入された複数枚の前記基板の一側方に配置されて、当該複数枚の基板に向けた複数の平行光軸の光からなるライトカーテンを発する投光部と、前記筐体に挿入された複数枚の基板の他側方に配置されて、前記ライトカーテンが複数枚の前記基板で遮られることに基づく前記検出信号を前記制御部に出力する受光部とを備え、前記制御部は、前記筐体内の基準位置に配置された複数枚の前記基板に対する前記検出信号を取得する第一検査モードと、前記筐体内で前記ハンド部に保持された複数枚の前記基板に対する前記検出信号を取得する第二検査モードとを行ってから、前記第一検査モードでの前記検出信号と、前記第二検査モードでの前記検出信号とに基づいて、複数枚の前記基板の傾きを判断することで、前記ハンド部の傾きを検査するロボットのハンド部の傾き検査装置。

請求項2

前記基板を通過する際の前記光の進行方向は、前記ハンド部が前記筐体に挿入される挿入方向に対して交差している請求項1に記載のロボットのハンド部の傾き検査装置。

請求項3

前記多光軸光電センサは、前記挿入方向に沿って複数配置されている請求項2に記載のロボットのハンド部の傾き検査装置。

請求項4

階層状に配列された複数のハンド部で複数枚の基板を保持して移送するロボットの前記ハンド部の傾きを検出するためのロボットのハンド部の傾き検査方法であって、筐体内に挿入された複数枚の前記基板の一側方に配置された投光部から前記基板に向けてライトカーテンを発し、前記筐体内に挿入された複数枚の前記基板の他側方に配置されて、当該複数枚の前記基板を通過した前記ライトカーテンを受ける受光部が、当該ライトカーテンが複数枚の前記基板で遮られることに基づく検出信号を出力し、前記検出信号に基づいて、複数枚の前記基板の傾きを判断する際に、前記筐体内の基準位置に配置された複数枚の前記基板に対する前記検出信号を取得する第一検査モードと、前記筐体内で前記ハンド部に保持された複数枚の前記基板に対する前記検出信号を取得する第二検査モードとを行ってから、前記第一検査モードでの前記検出信号と、前記第二検査モードでの前記検出信号とに基づいて、複数枚の前記基板の傾きを判断することで、前記ハンド部の傾きを検査するロボットのハンド部の傾き検査方法。

技術分野

0001

本発明は、基板を保持するロボットハンド部の傾き検査装置及びその傾き検査方法に関する。

背景技術

0002

例えば、半導体の製造工程においては、複数枚の基板を収納したFOUP(Front-Opening Unified Pod)容器をOHT(Overhead Hoist Transfer:天井走行式無人搬送車)などの搬送装置を用いて所望の製造工程まで搬送し、搬送されたFOUPから搬送ロボットを用いて基板を取り出し製造装置内に供給したり、処理後の基板を再びFOUPに収納するよう構成された搬送システムが知られている。このような搬送システムに用いられる搬送ロボットは、アームの先端に基板を保持するハンド部を備えており、このハンド部を3次元方向に移動させることで基板の取り出しや収納を行っている。

0003

このような搬送ロボットにおいて、ハンド部に傾きがあると、基板の取り出しや収納の作業の際、容器内で基板が載置される載置台と、ハンド部に保持された基板との間で干渉が起きるおそれがある。この干渉を防止すべく、ハンドの傾きを検査する必要がある。

0004

例えば、特許文献1に記載の傾き検査装置においては、光学式反射型センサを用いることにより、ハンド部で保持された基板の傾きを検出することで、間接的にハンド部の傾きを検出している。具体的に、この傾き検査装置は、複数の光学式反射型センサが基板の上方に配置されており、各光学式反射型センサと基板との間隔を測定し、得られた複数の測定結果を比較することで、基板の傾きを検出している。

先行技術

0005

米国特許第6300644号明細書

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、上述の傾き検査装置においては、基板の上方に光学式反射型センサの設置スペースを確保しなければならず、基板の上方における装置の大型化を招く一因となっている。

0007

また、近年においてはFOUPに収納された基板を複数枚同時に一括して搬送するべく、アームの先端のハンド部を階層状に所望の間隔を設けて複数搭載したロボットも開発されている。このようなロボットの場合、全てのハンド部に対して傾きを検出する必要がある。しかしながら、従来の傾き検査装置の場合であると、複数のハンド部で保持された基板の傾きを検出するには、各ハンド部の間に光学式反射型センサを配置しなければならない。このため、ハンド部の間隔を広げる必要があるが、当該間隔を広げてしまうと、容器内に収容される複数枚の基板の間隔に対応しなくなり、現実的ではない。

0008

そこで、本発明の目的は、複数のハンド部の間隔を広げなくとも、各ハンド部の傾きを検出可能とすることである。

課題を解決するための手段

0009

本発明の一態様に係るロボットのハンド部の傾き検査装置は、階層状に配列された複数のハンド部で複数枚の基板を保持して移送するロボットのハンド部の傾きを検出するためのロボットのハンド部の傾き検査装置であって、複数のハンド部と少なくとも同数の前記基板を階層状に収容する筐体と、筐体内に設けられた多光軸光電センサと、多光軸光電センサの検出信号に基づいて、基板の傾きを判断する制御部とを備え、多光軸光電センサは、筐体に挿入された複数枚の基板の一側方に配置されて、当該複数枚の基板に向けた複数の平行光軸の光からなるライトカーテンを発する投光部と、筐体に挿入された複数枚の基板の他側方に配置されて、ライトカーテンが複数枚の基板で遮られることに基づく検出信号を制御部に出力する受光部とを備え、制御部は、筐体内の基準位置に配置された複数枚の基板に対する検出信号を取得する第一検査モードと、筐体内でハンド部に保持された複数枚の基板に対する検出信号を取得する第二検査モードとを行ってから、第一検査モードでの検出信号と、第二検査モードでの検出信号とに基づいて、複数枚の基板の傾きを判断することで、ハンド部の傾きを検査する。

0010

上述した多光軸光電センサは、多光軸の光をライトカーテンとして投光する投光部と、ライトカーテンの光を受光する受光部とが離間した状態で設けられており、ライトカーテン内に複数の基板が間隔を持って配置されると、それぞれの基板によって光が遮断され、遮断された部分を検出することで、複数の基板の存在を同時に検出することができる。このような構成において、ライトカーテン内で基板が傾いて配置された場合、基板によって遮られる光の幅が大きくなり、この幅を検出することにより、複数の基板の傾きを検出することができる。これにより、基板を保持したハンド部の傾きも検出することができる。したがって、複数のハンド部の間隔を広げなくとも、各ハンド部の傾きを検出することができる。

0011

そして、制御部は、第一検査モードで、筐体内の基準位置に配置された複数枚の基板に対する検出信号を取得する。さらに、制御部は、第二検査モードで、筐体内でハンド部に保持された複数枚の基板に対する検出信号を取得する。その後、制御部は、第一検査モードでの検出信号と、第二検査モードでの検出信号とに基づいて、複数枚の基板の傾きを判断する。これにより、筐体内で基準位置に設置された基板、つまり傾きのない基板と、ハンド部で保持された基板とを比較することができるので、傾き検出の精度を高めることができる。

0012

また、基板を通過する際の光の進行方向は、ハンド部が筐体に挿入される挿入方向に対して交差していてもよい。

0013

この構成によれば、基板を通過する際の光の進行方向が、ハンド部が筐体に挿入される挿入方向に対して交差しているので、ハンド部の挿入を阻害しない位置に投光部及び受光部を配置することができる。

0014

また、多光軸光電センサは、挿入方向に沿って複数配置されていてもよい。

0015

この構成によれば、多光軸光電センサが挿入方向に沿って複数配置されているので、複数の多光軸光電センサの検出結果を組み合わせることで、挿入方向に対する基板の傾きを検出することができる。

0016

本発明の他の一態様に係るロボットのハンド部の傾き検査方法は、階層状に配列された複数のハンド部で複数枚の基板を保持して移送するロボットの前記ハンド部の傾きを検出するためのロボットのハンド部の傾き検査方法であって、筐体内に挿入された複数枚の基板の一側方に配置された投光部から基板に向けてライトカーテンを発し、筐体内に挿入された複数枚の基板の他側方に配置されて、当該複数枚の基板を通過したライトカーテンを受ける受光部が、当該ライトカーテンが複数枚の基板で遮られることに基づく検出信号を出力し、検出信号に基づいて、複数枚の前記基板の傾きを判断する際に、筐体内の基準位置に配置された複数枚の基板に対する検出信号を取得する第一検査モードと、筐体内でハンド部に保持された複数枚の基板に対する検出信号を取得する第二検査モードとを行ってから、第一検査モードでの検出信号と、第二検査モードでの検出信号とに基づいて、複数枚の基板の傾きを判断することで、ハンド部の傾きを検査する。

0017

この構成によれば、投光部を基板の一側方に配置して、受光部を他側方に配置しているので、基板の上方にセンサを配置しなくとも、基板の傾きを検出することができる。したがって、基板の間隔を広げなくとも複数の基板の傾き、ひいては基板を保持するハンド部の傾きを検出することができる。そして、第一検査モードでは、筐体内の基準位置に配置された複数枚の基板に対する検出信号を取得する。さらに、第二検査モードでは、筐体内でハンド部に保持された複数枚の基板に対する検出信号を取得する。その後、第一検査モードでの検出信号と、第二検査モードでの検出信号とに基づいて、複数枚の基板の傾きを判断する。これにより、筐体内で基準位置に設置された基板、つまり傾きのない基板と、ハンド部で保持された基板とを比較することができるので、傾き検出の精度を高めることができる。

発明の効果

0018

本発明によれば、複数のハンド部の間隔を広げなくとも、各ハンド部の傾きを検出可能とすることである。

図面の簡単な説明

0019

実施の形態に係るロボット、検査ユニットなどを示す斜視図である。
実施の形態に係る検査ユニットの内部構成を示す斜視図である。
実施の形態に係る検査ユニットの内部構成を示す上面図である。
実施の形態に係る第一センサ、第二センサそれぞれのライトカーテンの状態を示す説明図である。
図4で示した第一センサ、第二センサそれぞれのライトカーテンの状態を拡大して示す説明図である。
実施の形態に係る基板の保持状態での傾きの有無を示すため、基板をX軸方向から見た側面図である。
実施の形態に係る検査ユニットの主制御構成を示すブロック図である。
実施の形態に係る検査ユニットが実行する傾き検査方法を示すフローチャートである。
実施の形態に係る基板及びライトカーテンをY軸方向から見た断面図である。

実施例

0020

以下では、本発明の実施の形態に係る傾き検査装置について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ及びステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

0021

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

0022

以下、実施の形態について説明する。

0023

図1は、実施の形態に係るロボット20、検査ユニット40などを示す斜視図である。

0024

ロボット20と、検査ユニット40とは、例えば工場内に設置された搬送システムの一部である。搬送システムは、図示はしないが、収容ユニットと、搬送部と、コントローラとを備えている。

0025

図1に示すように、ロボット20は、円板状あるいは多角形状の基板70を移送する伸縮可能なアーム部21を備えている。アーム部21の先端部には複数(好ましくは5個、本実施の形態では3つ)のハンド部23が設けられている。複数のハンド部23は、上下方向に等間隔で階層状に配列されている。複数のハンド部23は、複数枚の基板70のそれぞれを下方から支持することによって、基板70を水平姿勢(基板70の主面が水平な姿勢)で保持する。ハンド部23は平面視Y字状に形成されており、このハンド部23の上面には、基板70を吸引するための吸引部231が設けられている。この吸引部231によって、基板70がハンド部23上で水平姿勢を保つことになる。なお、本実施の形態では、基板70を吸引することで保持する吸引タイプのハンド部23を例示して説明したが、把持することで基板70を保持するクランプタイプのハンド部であってもよい。

0026

収容ユニットは、25枚の半導体ウェハ(基板70)を階層状に収容するフープ(FOUP:Front Opening Unified Pod)である。具体的には、収容ユニットは、複数枚の基板70を収容する筐体と、筐体の上面に取り付けられたフランジ部とを有する。筐体には、蓋が設けられており、収容ユニットの搬送時においては蓋が閉塞され、基板70を筐体内に収容する際、あるいは筐体から取り出す際には蓋が開放される。収容ユニットは、フランジ部が搬送部で保持されて、搬送される。

0027

検査ユニット40は、ロボット20のアーム部21の先端に設けられたハンド部23の傾きを検出する傾き検査装置である。

0028

検査ユニット40は、収容ユニットと概ね同等の外観形状で、半導体製造工程において、搬送されてきた収容ユニットが載置される載置台53(EFEM(Equipment Front End Module))上に載置可能な構造である。検査ユニット40は、筐体41と、筐体41の上面に取り付けられたフランジ部(図示省略)とを有する。筐体41には、蓋(図示省略)が設けられており、検査ユニット40の搬送時においては蓋が閉塞され、アーム部21を検査する際には蓋が開放される。検査ユニット40は、フランジ部42が搬送部50で保持されて、搬送される。

0029

コントローラは、ロボット20、搬送部及び検査ユニット40を統括的に制御する。具体的に、コントローラは、ロボット20と、搬送部と電気的に接続されている。また、コントローラは、載置台53上に載置された検査ユニット40とも電気的に接続されている。これにより、コントローラは、ロボット20、搬送部及び検査ユニット40に対して各種制御信号送受信することができる。

0030

コントローラは、例えばCPU、RAM、ROMなどを備えており、CPUがROMに格納されたプログラムをRAMに展開して実行することで、ロボット20、搬送部及び検査ユニット40を統括的に制御する。また、コントローラには、各種情報が表示される表示部(図示省略)が設けられている。

0031

次に、検査ユニット40について詳細に説明する。

0032

図2は、実施の形態に係る検査ユニット40の内部構成を示す斜視図である。図3は、実施の形態に係る検査ユニット40の内部構成を示す上面図である。なお、検査ユニット40に対して、ロボット20のアーム部21が基板70を挿入する方向を「挿入方向」と称す。本実施の形態では挿入方向はY軸方向に平行な方向である。アーム部21が基板70を検査ユニット40から取り出す方向は、挿入方向とは逆の方向になる。

0033

図2及び図3に示すように、検査ユニット40の筐体41の底部には、基板70を支持する支持部43と、ロボット20のアーム部を検査するための検査部80とが設けられている。

0034

支持部43は、円板状の基板70の外周縁を三か所で支持して、基板70を水平な姿勢に保つ。本実施の形態では、支持部43は、3枚の基板70をZ軸方向(上下方向)で等間隔に階層状で支持する場合を例示して説明するが、支持部43が支持可能な基板70の枚数は4枚以上であってもよい。支持部43は、複数のハンド部23と少なくとも同数の基板70を等間隔で階層状に収容すればよい。

0035

支持部43は、3つの支持体431、432、433を備えており、これらが基板70の周方向に所望の間隔で配置されている。支持体431は、検査ユニット40内の奥に配置されている。支持体432、433は、基板70の中心よりも挿入方向の手前側に配置されていて、挿入方向に直交する方向(X軸方向)で対向配置されている。各支持体431、432、433には、複数の水平なスリット434が上下方向に並んで形成されている。スリット434に基板70が挿入されて、当該スリット434の底面に載置されることで、基板70が水平姿勢で支持される。スリット434の底面に載置された基板70の位置を基準位置とする。

0036

検査部80は、基板70を検査対象とすることにより、間接的にアーム部21のハンド部23の傾きを検査するものである。検査部80は、基板70における挿入方向奥側の位置を検出するための第一検出部81と、基板70における挿入方向手前の位置を検出するための第二検出部82とを備えている。

0037

第一検出部81は、第一センサ811と、一対の第一反射部812とを備えている。

0038

第一センサ811は、透過型光電センサであり、具体的には多光軸光電センサである。具体的には、第一センサ811は、第一投光部813と、第一受光部814とを備えている。第一投光部813は、Z軸方向に沿って等間隔に一列に配置された多数の投光素子を有している。この第一投光部813の多数の投光素子からは、光軸が平行な光ビームが発せられるので、全体として帯状のライトカーテン450が形成される。

0039

第一受光部814は、第一投光部813から発せられたライトカーテン450を受光する。具体的には第一受光部814は、Z軸方向に沿って等間隔に一列に配置された多数の受光素子を有している。第一受光部814の受光素子は、第一投光部813の発光素子のそれぞれの光ビームの有無を検出できればよい。そして、ライトカーテン450が部分的に遮蔽されると、当該遮蔽された部分に対応する受光素子においては受光しない。第一受光部814は、多数の受光素子のうち、受光していない受光素子からの検出結果を総合して、光が遮られた量及び位置を検出するための検出信号を作成する。なお、多数の受光素子のうち、受光している受光素子からの検出結果を総合して、検出信号を作成することも可能である。このように、検出信号は、ライトカーテン450が遮られることに基づいて異なる信号となる。具体的には、検出信号は、ライトカーテン450が遮られた位置や、領域に基づいて異なる信号となる。

0040

なお、多光軸光電センサとしては、株式会社キーエンス製IG−026、オムロン株式会社製ZX−GT28などが挙げられる。

0041

図3に示すように、第一投光部813及び第一受光部814は、検査ユニット40の奥側で基板70を挟んで対向する位置に配置されて、筐体41の底部上に固定されている。第一投光部813は、奥側を向いた発光面813aがX軸方向に平行となるように配置されている。第一受光部814は、奥側を向いた受光面814aがX軸方向に平行となるように配置されている。

0042

一対の第一反射部812のうち、一方の第一反射部812は第一投光部813の奥側で当該第一投光部813に対向するように配置されており、他方の第一反射部812は第一受光部814の奥側で当該第一受光部814に対向するように配置されている。

0043

一方の第一反射部812は、第一投光部813が発したライトカーテン450を直角に反射して、他方の第一反射部812に向ける。他方の第一反射部812においても、一方の第一反射部812により反射されたライトカーテン450を直角に反射して、第一受光部814に向ける(図3参照)。これにより、第一投光部813が発したライトカーテン450は、一方の第一反射部812で反射されることでX軸方向に平行となってから、他方の第一反射部812で反射されることで、第一受光部814で受光される。ライトカーテン450におけるX軸方向に平行な部分で、基板70における奥側部分の位置が検出される。つまり、ライトカーテン450におけるX軸方向に平行な部分の進行方向は、挿入方向に直交した方向である。

0044

第二検出部82は、第二センサ821と、一対の第二反射部822とを備えている。

0045

第二センサ821は、第二投光部823と第二受光部824とを備えている。なお、第二センサ821は、第一センサ811と同等のセンサなので、その詳細についての説明は省略し、以降では第二投光部823と第二受光部824との配置箇所について説明する。

0046

図3に示すように、第二投光部823及び第二受光部824は、検査ユニット40の手前側で基板70を挟んで対向する位置に配置されて、筐体41の底部上に固定されている。なお、第二投光部823及び第二受光部824の横方向の配置関係は、第一投光部813及び第一受光部814の位置関係逆転している。そして、第二投光部823は、手前を向いた発光面823aが挿入方向に直交する方向に平行となるように配置されている。第二受光部824は、手前側を向いた受光面824aが挿入方向に直交する方向に平行となるように配置されている。

0047

一対の第二反射部822のうち、一方の第二反射部822は第二投光部823の手前で当該第二投光部823に対向するように配置されており、他方の第二反射部822は第二受光部824の手前で当該第二受光部824に対向するように配置されている。

0048

そして、一方の第二反射部822は、第一投光部813が発したライトカーテン460を直角に反射して、他方の第二反射部822に向ける。他方の第二反射部822においても、一方の第二反射部822により反射されたライトカーテン460を直角に反射して、第二受光部824に向ける。これにより、第二投光部823が発したライトカーテン460は、一方の第二反射部822で反射されることでX軸方向に平行となってから、他方の第二反射部822で反射されることで、第二受光部824で受光される。ライトカーテン460におけるX軸方向に平行な部分で、基板70における手前側部分の位置が検出される。

0049

ここで、基板70の位置検出は、検査ユニット40の支持部43で基板70が支持され基準位置にある状態(基準状態)と、ロボット20のアーム部21によって支持部43から基板70が持ち上げられて保持された状態(保持状態)とで行われる。

0050

図4は、実施の形態に係る第一センサ811、第二センサ821それぞれのライトカーテン450、460の状態を示す説明図である。なお、図4においては、ライトカーテン450、460内に3枚の基板70が配置されている場合を例示している。

0051

図4の(a)は、基準状態にある基板70に対して第一センサ811のライトカーテン450を照射した場合を示している。図4の(a)に示すように、ライトカーテン450は、基準状態にある3枚の基板70のそれぞれによって部分的に遮られて、第一センサ811の第一受光部814に入射する。ライトカーテン450の遮られた部分450a、450b、450cのそれぞれが一つの基板70に対応している。これにより、第一受光部814は、基準状態にある各基板70の検出信号を当該部分450a、450b、450cに基づいて作成し、出力する。

0052

図4の(b)は、保持状態にある基板70に対して第一センサ811のライトカーテン450を照射した場合を示している。図4の(b)に示すように、ライトカーテン450は、保持状態にある3枚の基板70のそれぞれによって部分的に遮られて、第一センサ811の第一受光部814に入射する。ライトカーテン450の遮られた部分450d、450e、450fのそれぞれが一つの基板70に対応している。これにより、第一受光部814は、保持状態にある各基板70の検出信号を当該部分450d、450e、450fに基づいて作成し、出力する。

0053

図4の(c)は、基準状態にある基板70に対して第二センサ821のライトカーテン460を照射した場合を示している。図4の(c)に示すように、ライトカーテン460は、基準状態にある3枚の基板70のそれぞれによって部分的に遮られて、第二センサ821の第二受光部824に入射する。ライトカーテン460の遮られた部分460a、460b、460cのそれぞれが一つの基板70に対応している。これにより、第二受光部824は、基準状態にある各基板70の検出信号を当該部分460a、460b、460cに基づいて作成し、出力する。

0054

図4の(d)は、保持状態にある基板70に対して第二センサ821のライトカーテン460を照射した場合を示している。図4の(d)に示すように、ライトカーテン460は、保持状態にある3枚の基板70のそれぞれによって部分的に遮られて、第二センサ821の第二受光部824に入射する。ライトカーテン460の遮られた部分460d、460e、460fのそれぞれが一つの基板70に対応している。これにより、第二受光部824は、保持状態にある各基板70の検出信号を当該部分460d、460e、460fに基づいて作成し、出力する。

0055

なお、第二センサ821のライトカーテン460には、ハンド部23によって遮られた部分460g、460h、460iが発生している。このハンド部23によって遮られた部分460g、460h、460iと、基板70によって遮られた部分460d、460e、460fとを区別できるように、ライトカーテン460が照射される箇所においては、基板70とハンド部23との間に隙間を形成しておく必要がある。そして、第二受光部824は、当該部分460g、460h、460iに対しても検出信号を作成し、出力する。なお、後述するが、当該部分460g、460h、460iに対する検出信号は、基板70の位置検出に用いられない。

0056

図5は、図4で示した第一センサ811、第二センサ821それぞれのライトカーテン450、460の状態を拡大して示す説明図である。なお、図5においては、一枚の基板70に対応した箇所を拡大して示している。

0057

第一センサ811の第一受光部814の検出信号を用いることで、図5の(a)に示すライトカーテン450の遮られた部分450aと、図5の(b)に示すライトカーテン450の遮られた部分450dとの差ΔL1を求めることができる。また、第二センサ821の第二受光部824の検出信号を用いることで、図5の(c)に示すライトカーテン460の遮られた部分460aと、図5の(d)に示すライトカーテン460の遮られた部分460dとの差ΔL2を求めることができる。

0058

図6は、実施の形態に係る基板70の保持状態での傾きの有無を示すため、基板70をX軸方向から見た側面図である。図6では基準状態の基板70を破線で示している。また、図6の(a)は、傾きなしの基板70を示しており、図6の(b)は、傾きありの基板70を示している。なお、本実施の形態では、基板70の傾きを強調して図示しているが、実際の基板70の傾きはわずかなものである。

0059

図6の(a)に示すように、保持状態にある基板70に傾きがない場合には、基準状態の基板70との平行性が維持されるために、第一センサ811側の差ΔL1と、第二センサ821側の差ΔL2とは同じ値となる。他方、図6の(b)に示すように、保持状態にある基板70に傾きがある場合には、第一センサ811側の差ΔL1と、第二センサ821側の差ΔL2とは異なる。つまり、差ΔL1と差ΔL2とを取得して比較すれば、保持状態の基板70に傾きがあるか否かを判断することができる。さらに、差ΔL1と差ΔL2との差分と、ライトカーテン450、460との間隔L3とを用いることで、保持状態における基板70の傾き(具体的にはX軸を中心とした回転方向の傾き:以降、第一の傾きと称す場合もある。)を求めることができる。

0060

図7は、実施の形態に係る検査ユニット40の主制御構成を示すブロック図である。図7に示すように、検査ユニット40は、第一センサ811の第一投光部813及び第一受光部814と、第二センサ821の第二投光部823及び第二受光部824と、記憶部48と、これらに電気的に接続された制御部49とを備えている。制御部49は、例えばCPU、RAM、ROMなどを備えたマイコンであり、CPUがROMに格納されたプログラムをRAMに展開して実行することで、ロボット20のハンド部23の傾きを検出する。また、制御部49は、検出したハンド部23の傾きを記憶部48に記憶させる。

0061

制御部49は、検査ユニット40が載置台53(図1参照)に載置されると、搬送システムのコントローラと電気的に接続されて、通信することができる。制御部49は、コントローラから検査開始指示信号が入力されると、各部を制御して、基板70の傾きを検出する。この基板70の傾きを検出することにより、間接的にロボット20のハンド部23の傾きを検出する。

0062

以下、ハンド部23の傾きを検出する検出方法について説明する。

0063

図8は、実施の形態に係る検査ユニット40が実行する傾き検査方法を示すフローチャートである。

0064

図8に示すように、検査ユニット40の制御部49は、コントローラから検査開始指示信号を受信すると、第一投光部813及び第二投光部823を発光させて、ライトカーテン450、460を形成する(ステップS1)。

0065

このとき、コントローラは、ロボット20を制御して、アーム部21のハンド部23で複数枚の基板70を保持させてから、当該複数枚の基板70を筐体41内の基準位置に設置し、その後、アーム部21を検査ユニット40から退避させる。これにより、基板70の一側方に配置された第一投光部813及び第二投光部823から基板70に向けて光が発せられる。なお、アーム部21の退避後においては、コントローラは、基板70の設置完了信号を制御部49に出力する。

0066

制御部49は、設置完了信号を受信すると、第一受光部814及び第二受光部824からの基準状態での検出信号を受信する(ステップS2:第一検査モード)。具体的には、基準状態にある複数枚の基板70は基準対象であり、これらの基板70がライトカーテン450、460を部分的に遮断しているので、第一受光部814及び第二受光部824からは、複数の基準対象毎の検出信号が出力されている。制御部49は、検出信号を受信すると、コントローラに対して受信完了信号を出力する。当該受信完了信号を受信するとコントローラは、ロボット20を制御して、アーム部21のハンド部23で複数枚の基板70を保持させてから、保持状態とする。保持状態にすると、コントローラは、基板70の保持完了信号を制御部49に出力する。

0067

制御部49は、保持完了信号を受信すると、第一受光部814及び第二受光部824からの保持状態での検出信号を受信する(ステップS3:第二検査モード)。具体的には、保持状態にある複数枚の基板70は検査対象であり、これらの基板70がライトカーテン450、460を部分的に遮断しているので、第一受光部814及び第二受光部824からは、複数の検査対象毎の検出信号が出力されている。このとき、第二受光部824からは、ハンド部23に相当する検出信号も出力されているが、ハンド部23の厚みと基板70との厚みは大きく異なるため、その検出信号が基板70に基づくものかハンド部23に基づくものかを区別することができる。具体的には、予め所定の閾値を設けておき、遮られた領域がその閾値よりも大きい検出信号をハンド部23によるものと判断して、無視すればよい。

0068

次いで、制御部49は、第一検査モードでの検出信号と、第二検査モードでの検出信号を比較することにより、各基板70の傾きを検出する(ステップS4)。このとき、制御部49は、基板70の傾きと、その検出時期とを関連付けて記憶部48に記憶させる。

0069

次いで、制御部49は、基板70の傾きが許容範囲内に収まっているか否かを判断し(ステップS5)、許容範囲内に収まっている場合にはステップS6に移行し、許容範囲を超えている場合にはステップS8に移行する。

0070

ステップS6では、制御部49は、記憶部48に記憶されている過去の基板70の傾き及びその検出時期と、現在の基板70の傾き及びその検出時期とから、各ハンド部23の傾きが許容範囲を超える時期(予測時期)を間接的に予測する。具体的には、過去の基板70の傾き及びその検出時期と、現在の基板70の傾き及びその検出時期とをグラフプロットし、近似曲線を作成することで、各ハンド部23の傾きが許容範囲を超える時期を間接的に予測する。

0071

次いで、制御部49は、予測時期をコントローラに出力する(ステップS7)。これにより、コントローラは、各ハンド部23の傾きが許容範囲を超える予測時期を表示部に表示することができる。予測時期が現在から近い場合には、コントローラは警告を表示部に表示してもよい。なお、予測できるほどデータが蓄積されていない場合は、ステップS6、S7を省略すればよい。

0072

ステップS8では、制御部49は、基板70の傾きがすでに許容範囲を超えていることを示すエラー信号をコントローラに出力する。これにより、コントローラは、ハンド部23にエラーが生じていることを表示部に表示することができる。

0073

[効果など]
以上のように、本実施の形態によれば、多光軸光電センサの受光部814、824は、投光部813、823が発した複数の平行光軸の光からなるライトカーテン450、460内に、少なくとも間隔を持った複数の基板70が配置されると、それぞれの基板70によって遮られた信号を検出することができる。これにより、複数枚の基板70の位置を同時に検出することができ、遮られたライトカーテン450、460の幅により基板70の傾きを検出することができる。このように複数の基板70の傾きが検出できれば、間接的に複数のハンド部23の傾きも検出することができる。したがって、複数のハンド部23の間隔を広げなくとも、各ハンド部23の傾きを検出することができる。

0074

また、基板70を通過する際の光の進行方向が、ハンド部23が筐体41に挿入される挿入方向に対して直交しているので、ハンド部23の挿入を阻害しない位置に投光部813、823及び受光部814、824を配置することができる。また、基板70を通過する際の光の進行方向が、挿入方向に対して直交しているので、基板70における挿入方向に対する傾きを容易に検出することも可能である。

0075

なお、上記実施の形態では、基板70を通過する際の光の進行方向が挿入方向に直交した方向となっている場合を例示して説明したが、当該光の進行方向は、挿入方向に交差していればよい。

0076

また、透過型光電センサが挿入方向に沿って複数配置されているので、複数の透過型光電センサの検出結果を組み合わせることで、挿入方向に対する基板70の傾きを検出することができる。

0077

また、ハンド部23に保持された状態の基板70を検査することでハンド部23を直接検査しなくとも、間接的にハンド部23の傾きを検出することができる。具体的には、第一検査モードでは、筐体41内の基準位置に配置された複数枚の基板70に対する検出信号を取得する。さらに、第二検査モードでは、筐体41内でハンド部23に保持された複数枚の基板70に対する検出信号を取得する。その後、第一検査モードでの検出信号と、第二検査モードでの検出信号とに基づいて、複数枚の基板70の傾きを判断する。これにより、筐体41内で基準位置に設置された基板70、つまり傾きのない基板70と、ハンド部23で保持された基板70とを比較することができるので、傾き検出の精度を高めることができる。

0078

[その他の実施の形態]
以上、本発明に係る傾き検査装置について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

0079

例えば、上記実施の形態では、第一センサ811と第二センサ821との検出信号に基づいて、基板70における第一の傾きを検出する場合について説明した。しかしながら、第一センサ811と第二センサ821との検出信号に基づいて、基板70におけるY軸を中心とした回転方向の傾き(以降、第二の傾きと称す場合もある。)を検出することも可能である。具体的には、図3に示すように、第一センサ811のライトカーテン450及び基板70の外周がなす二つの交点P11、P12と、第二センサ821のライトカーテン460及び基板70の外周がなす二つの交点P21、P22とを結んで、互いに交わる一対の仮想直線V1、V2を形成する。この一対の仮想直線V1、V2がなす角度θ(具体的には、交点P11と、基板70の中心Oと、交点P22とがなす角度)を90度以上、120度以下とすればよい。こうすることで、基板70における第二の傾きを検出するために必要な領域を確保することができる。

0080

図9は、実施の形態に係る基板70及びライトカーテン450をY軸方向から見た断面図である。

0081

図9の(a)は、基準状態にある基板70に対して第一センサ811のライトカーテン450を照射した場合を示している。図9の(a)に示すように、ライトカーテン450は、基準状態にある基板70によって部分的に遮られて、第一センサ811の第一受光部814に入射する。ライトカーテン450の遮られた部分450jが基板70に対応している。これにより、第一受光部814は、基準状態にある基板70の検出信号を当該部分450jに基づいて作成し、出力する。この検出信号を用いることで、図9の(a)に示すライトカーテン450の遮られた部分450jの厚みt1を求めることができる。基準状態においては基板70に傾きがないために、厚みt1は基板70の厚みに相当する。

0082

図9の(b)は、保持状態にある基板70に対して第一センサ811のライトカーテン450を照射した場合を示している。図9の(b)に示すように、ライトカーテン450は、基準状態にある基板70によって部分的に遮られて、第一センサ811の第一受光部814に入射する。ライトカーテン450の遮られた部分450kが基板70に対応している。これにより、第一受光部814は、保持状態にある基板70の検出信号を当該部分450kに基づいて作成し、出力する。この検出信号を用いることで、図9の(b)に示すライトカーテン450の遮られた部分450kの厚みt2を求めることができる。保持状態において基板70に傾きがない場合には厚みt2は厚みt1となる。他方、保持状態において基板70に傾きがある場合には厚みt2は厚みt1よりも大きくなる。つまり、厚みt1と厚みt2とを比較することで、基板70の傾きの有無を判断することが可能である。また、ライトカーテン450内における基板70の長さLがわかっている場合には、厚みt2及び厚みt1の差分と、長さL4とから、第二の傾きを求めることが可能である。

0083

なお、ここでは、第一センサ811を用いて、基板70における第二の傾きを検出する場合を例示して説明したが、第二センサ821を用いる場合にも同様の手順で第二の傾きを検出することができる。第一センサ811及び第二センサ821のそれぞれから、基板70における第二の傾きを求めることで、より詳細な基板70の姿勢を検出することも可能である。

0084

また、上記実施の形態では、ライトカーテン450、460内に3枚の基板70が配置されて、一括して3枚の基板70の傾きを検出する場合を例示して説明したが、一つのセンサ(第一センサ811及び第二センサ821)のライトカーテン450、460の高さを大きくすることで4枚以上の基板70の傾きを一括して検出することも可能である。さらに、多光軸光電センサをZ軸方向に複数配列すれば、より多くの基板70の傾きを一括して検出することも可能である。

0085

また、上記実施の形態では、ハンド部23に保持された基板70を検査対象とすることで、間接的にハンド部23の傾きを検出する場合を例示して説明した。しかし、ハンド部23を検査対象とすることで、直接的にハンド部23の傾きを検出することも可能である。この場合、基板70を保持してないハンド部23を検査ユニット40の筐体41内に配置する。その後、ハンド部23に対して第一センサ811の第一投光部813及び第二センサ821の第二投光部823のそれぞれから光を投光することで、ハンド部23がライトカーテン450、460を遮ることになる。また、第一受光部814及び第二受光部824は、ライトカーテン450、460がハンド部23で遮られることに基づく検出信号を制御部49に出力するので、制御部49は検出信号に基づいてハンド部23の傾きを検出することができる。

0086

その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

0087

20ロボット
21ハンドアーム
23ハンド部
41筐体
42フランジ部
40検査ユニット(ロボットのハンド部の傾き検査装置)
43 支持部
48 記憶部
49 制御部
53 載置台
70基板(検査対象)
80検査部
81 第一検出部
82 第二検出部
231吸引部
431、432、433支持体
434スリット
450、460ライトカーテン
450a、450b、450c、450d、450e、450f、450g、450h、450i、450j、450k、460a、460b、460c、460d、460e、460f、460g、460h、460i 遮られた部分
811 第一センサ(透過型光電センサ、多光軸光電センサ)
812 第一反射部
813 第一投光部
813a発光面
814 第一受光部
814a 受光面
821 第二センサ(多光軸光電センサ)
822 第二反射部
823 第二投光部
823a 発光面
824 第二受光部
824a 受光面

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