機(jī)械臂控制裝置、基板輸送裝置、基板處理裝置、機(jī)械臂控制方法
【專利摘要】減低利用機(jī)械臂進(jìn)行輸送時的振動的機(jī)械臂控制裝置、基板輸送裝置、基板處理裝置及機(jī)械臂控制方法。機(jī)械臂控制裝置對具備2個以上臂部和使2個以上臂部分別旋轉(zhuǎn)的2個以上旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的機(jī)械臂裝置的動作進(jìn)行控制，并具備控制部，其是為了使2個以上的臂中的、最基端的臂部以外的規(guī)定的臂部的頂端側(cè)大致直線地移動，而對2個以上旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的控制部，且對2個以上旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制、使得使規(guī)定的臂部大致直線地移動時該頂端側(cè)的動作加速度變?yōu)榕c預(yù)先設(shè)定的時間推移一致的結(jié)果。關(guān)于預(yù)先設(shè)定的時間推移中的動作加速度，在將動作加速度設(shè)為時間的函數(shù)的情況，按時間對函數(shù)進(jìn)行微分所得的導(dǎo)函數(shù)相對于時間變化表現(xiàn)出連續(xù)的推移。
【專利說明】機(jī)械臂控制裝置、基板輸送裝置、基板處理裝置、機(jī)械臂控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及機(jī)械臂的控制技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制品的制造工序中，為了輸送晶片等基板而使用各種輸送裝置。作為這樣的輸送裝置，有的使用SCARA型機(jī)器人(關(guān)節(jié)式機(jī)器人)。SCARA型機(jī)器人多通過I個旋轉(zhuǎn)動力來實(shí)現(xiàn)臂的伸縮(展開)動作。
[0003]例如，關(guān)節(jié)式機(jī)器人利用組合AC伺服馬達(dá)和減速器而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動力使第I臂轉(zhuǎn)動。該關(guān)節(jié)式機(jī)器人中第I帶輪固定于第I臂的驅(qū)動軸側(cè)。在第I臂的頂端側(cè)設(shè)有由軸承支撐的第2帶輪。第I帶輪與第2帶輪之間由正時帶連結(jié)。第2帶輪相對于第2臂的轉(zhuǎn)動中心(根端)在旋轉(zhuǎn)方向上受限制。第2帶輪旋轉(zhuǎn)，由此第2臂轉(zhuǎn)動。在第2臂的轉(zhuǎn)動中心側(cè)設(shè)有第3帶輪，該第3帶輪固定于第2臂。在第2臂的頂端側(cè)設(shè)有由軸承支撐的第4帶輪。第3帶輪與第2帶輪之間由正時帶連結(jié)。第4帶輪相對于位于第2臂頂端的傳送帶(band)的轉(zhuǎn)動中心(根端)在旋轉(zhuǎn)方向上受限制。
[0004]對于該機(jī)械臂，若對位于第I臂的基端的旋轉(zhuǎn)動力源賦予從當(dāng)前角度開始移動的移動指令，則第I臂利用旋轉(zhuǎn)動力而轉(zhuǎn)動，與此大致同時地第2臂向與第I臂相反的方向轉(zhuǎn)動。第2臂的頂端側(cè)的軌跡理想地是在一條直線上。在該機(jī)械臂將基板載置于傳送帶而進(jìn)行輸送的情況下，旋轉(zhuǎn)動力源基于預(yù)先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)軸角度的移動量和/或旋轉(zhuǎn)角速度被控制動作。旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角速度一般設(shè)定為梯形。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]對于這樣的在半導(dǎo)體制造工序中所使用的機(jī)械臂，從提高生產(chǎn)效率的觀點(diǎn)出發(fā)，要求其縮短輸送時間。但是，在現(xiàn)有的機(jī)械臂的控制方法中，若為了縮短輸送時間而使臂高速動作，則機(jī)械臂和/或裝置整體的振動會因動作反力而變大，輸送物可能會落下和/或可能會與周邊設(shè)備發(fā)生干涉。而且，伴隨著振動變大，如果靜定待機(jī)時間增長，則臂的高速動作將無助于提高生產(chǎn)效率、即無助于縮短制造時間。因此，尋求降低利用機(jī)械臂進(jìn)行輸送時的振動的技術(shù)。該問題不限于半導(dǎo)體制造工序，而是共同存在于各種制品的制造、加工等各種處理工序的問題。
[0006]本發(fā)明是為了解決上述問題的至少一部分而完成的，例如能夠作為以下的方式來實(shí)現(xiàn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第I方式，提供了一種機(jī)械臂控制裝置，其對具備2個以上的臂部和分別使2個以上的臂部旋轉(zhuǎn)的2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的機(jī)械臂裝置的動作進(jìn)行控制。該機(jī)械臂控制裝置具備控制部，其是為了使2個以上的臂部中的、最基端的臂部以外的規(guī)定的臂部的頂端側(cè)大致直線地移動，而對2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的控制部，且對2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制、使得使規(guī)定的臂部的頂端側(cè)大致直線地移動時的頂端側(cè)的動作加速度變?yōu)榕c預(yù)先設(shè)定的時間推移一致的結(jié)果。關(guān)于預(yù)先設(shè)定的時間推移中的動作加速度，在將動作加速度設(shè)為時間的函數(shù)的情況下，按時間對該函數(shù)進(jìn)行微分所得的導(dǎo)函數(shù)相對于時間的變化表現(xiàn)出連續(xù)的推移。
[0008]根據(jù)該機(jī)機(jī)械臂控制裝置，規(guī)定的臂部的動作加速度的變化平滑。其結(jié)果，能夠抑制高頻率的加速力以及減速力作用于機(jī)械臂裝置。因此，能夠降低利用機(jī)械臂裝置進(jìn)行輸送時的振動。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第2方式，第I方式中，作為時間的函數(shù)的動作加速度A(t)，在將AO設(shè)為常數(shù)、將T設(shè)為使規(guī)定的臂部的頂端側(cè)從起點(diǎn)到終點(diǎn)大致直線地移動時的時間、且設(shè)為ω = 2 31 f、f = ι/T時,滿足A(t) =AO ^sin(COt)。根據(jù)該方式,規(guī)定的臂部的動作加速度的變化變得非常平滑。另外，如果設(shè)定T使得作用于機(jī)械臂裝置的固定部位的反作用力的頻率f變得比機(jī)械共振頻率小，則能夠不激勵機(jī)械共振模式地進(jìn)行輸送。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第3方式，在第I方式中，動作加速度A(t)滿足A(t)=A0.Sin2(Cot)。根據(jù)該方式，能夠起到與第2方式大致等同的效果。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第4方式，在第I方式中，動作加速度的頻率分量的基本頻率f0設(shè)定為，fO與f0的η倍(η為正整數(shù))與臂部以及機(jī)械臂裝置的固定部位的共振頻率不一致。根據(jù)該方式，在作用于機(jī)械臂裝置的固定部位的反作用力的頻率包括基本頻率fO的頻率分量和fO的η倍的頻率分量的情況下，對這些頻率分量中的任一頻率分量都能抑制機(jī)械共振模式的激勵。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第5方式，提供基板輸送裝置。該基板輸送裝置具備用于輸送基板的機(jī)械臂裝置和第I到第4中任一方式的機(jī)械臂控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的第6方式，提供了具備第5方式的基板輸送裝置的基板處理裝置。根據(jù)本發(fā)明的第7方式，提供了機(jī)械臂控制方法。該方法包括:對使2個以上的臂部中的、最基部的臂部以外的規(guī)定的臂部的頂端側(cè)大致直線地移動時的頂端側(cè)的動作加速度的時間推移進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，使得在將動作加速度設(shè)為時間的函數(shù)的情況下，按時間對函數(shù)進(jìn)行微分所得的導(dǎo)函數(shù)相對于時間的變化表現(xiàn)出連續(xù)的推移；和對2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，使得使規(guī)定的臂部的頂端側(cè)大致直線地移動時的頂端側(cè)的動作加速度成為與預(yù)先設(shè)定的時間推移一致的結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的第8方式，提供了用于控制機(jī)械臂裝置的動作的程序。該程序使計算機(jī)實(shí)現(xiàn)一種控制功能，該控制功能是為了使2個以上的臂部中的最基部的臂部以外的規(guī)定的臂部的頂端側(cè)大致直線地移動、而對2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的控制功能，對2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，使得最基部的臂部以外的規(guī)定的臂部的頂端側(cè)大致直線地移動時的頂端側(cè)的動作加速度成為與預(yù)先設(shè)定的時間推移一致的結(jié)果。關(guān)于預(yù)先設(shè)定的時間推移中的動作加速度，在將動作加速度設(shè)為時間的函數(shù)的情況下，按時間對函數(shù)進(jìn)行微分所得的導(dǎo)函數(shù)相對于時間的變化表現(xiàn)出連續(xù)的推移。根據(jù)本發(fā)明的第9方式，提供了存儲有第8方式的程序的計算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)。根據(jù)第5到第9方式，起到了與第I方式同樣的效果。此外，即使對于第6到第9方式，也能夠應(yīng)用第I到第4方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是表示作為本發(fā)明的實(shí)施例的基板研磨裝置的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0014]圖2是表示機(jī)械臂裝置的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0015]圖3是表示圖2所示的機(jī)械臂裝置動作的狀態(tài)的說明圖。
[0016]圖4是表示第I臂以及第2臂的移動軌跡的例子的說明圖。
[0017]圖5是表示預(yù)先設(shè)定的、第2臂的頂端側(cè)的動作加速度隨時間而推移的一例的說明圖。
[0018]圖6是表示根據(jù)第2臂的頂端側(cè)的動作加速度隨時間的推移求出的、第2臂的頂端側(cè)的移動速度與第I臂以及第2臂的位移的結(jié)果的一例的說明圖。
[0019]圖7是示出根據(jù)第I臂以及第2臂的位移而求出第I臂以及第2臂的旋轉(zhuǎn)軸角度、角速度以及角加速度的結(jié)果的一例的說明圖。
[0020]圖8是作為比較例的第I臂以及第2臂的動作參數(shù)的例子。
[0021]圖9是作為比較例的第I臂以及第2臂的動作參數(shù)的例子。

【具體實(shí)施方式】
[0022]A.實(shí)施例:
[0023]圖1是示出作為本發(fā)明的基板處理裝置的一例的CMP研磨裝置10的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。如圖1所示，CMP研磨裝置10具備加載/卸載部20、研磨部50和清洗部70。加載/卸載部20具備4個前加載部21?24和基板輸送裝置25，該前加載部21?24載置晶片盒，該晶片盒用于存放(Stock)作為基板的一種的晶片。在前加載部21?24能夠搭載開放盒、SMIF (Standard Mechanical Interface,標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械界面)端口或 FOUP (Front OpeningUnified Pod,前開式晶片傳送盒)。
[0024]基板輸送裝置25具備機(jī)械臂裝置30和機(jī)械臂控制裝置40。機(jī)械臂裝置30具備2個機(jī)械臂，并構(gòu)成為能夠在沿前加載部21?24的排列方向設(shè)置的移動機(jī)構(gòu)上移動。機(jī)械臂裝置30用于在前加載部21?24的晶片盒與后述的第I線性傳送裝置61之間進(jìn)行晶片的交接。該機(jī)械臂裝置30所具備的2個機(jī)械臂上下配置，下側(cè)的機(jī)械臂在將處理前的晶片從晶片盒取出時使用，而上側(cè)的機(jī)械臂在將被處理后的晶片放回晶片盒時使用。機(jī)械臂控制裝置40對機(jī)械臂裝置30的全部動作進(jìn)行控制。在本實(shí)施例中，機(jī)械臂控制裝置40具備PLC(programmable logic controller,可編程邏輯控制器)、運(yùn)動控制器和馬達(dá)驅(qū)動器。但是，機(jī)械臂控制裝置40的結(jié)構(gòu)并不特別限定于此，也可以通過CPU執(zhí)行存儲器所存儲的軟件而實(shí)現(xiàn)必要的功能。
[0025]研磨部50是進(jìn)行晶片的研磨的區(qū)域，具備第I研磨單元50a、第2研磨單元50b、第3研磨單元50c和第4研磨單元50d。第I研磨單元50a具備:具有研磨面的研磨工作臺51a ;第I道密封環(huán)(top ring) 52a,其用于保持晶片且一邊將晶片相對于研磨工作臺51a按壓一邊對晶片進(jìn)行研磨；研磨液供給噴嘴53a，其用于對研磨工作臺51a供給研磨液和/或修整液(例如水)；用于對研磨工作臺51a進(jìn)行修整的修整部54a ;和霧化器55a，其使液體(例如純水)和氣體(例如氮?dú)?的混合流體或液體(例如純水)成為霧狀并將它們從I個以上的噴嘴向研磨面噴射。雖然省略了說明，但是研磨單元50b，50c，50d也具有與第I研磨單元50a相同的結(jié)構(gòu)。
[0026]清洗部70是對研磨后的晶片進(jìn)行清洗的區(qū)域，并具備:對研磨后的晶片進(jìn)行清洗的2個清洗機(jī)71、72 ;對晶片進(jìn)行輸送的機(jī)械臂裝置73、74 ;以及干燥單元75。由清洗機(jī)71進(jìn)行了一次清洗的晶片由機(jī)械臂裝置73送到清洗機(jī)72，再由清洗機(jī)72進(jìn)行二次清洗。被二次清洗后的晶片由機(jī)械臂裝置74送到干燥單元75并被干燥。
[0027]在第I研磨單元50a以及第2研磨單元50b與清洗部70之間，配置有在沿長度方向的4個輸送位置(從加載/卸載部20側(cè)起也依次稱為第I輸送位置TP1、第2輸送位置TP2、第3輸送位置TP3、第4輸送位置TP4)之間輸送晶片的第I線性傳送裝置61。
[0028]另外，從加載/卸載部20側(cè)觀察，在第4輸送位置TP4之前，與線性傳送裝置61相鄰地配置有在沿長度方向的3個輸送位置(從加載/卸載部20側(cè)起也依次稱為第5輸送位置TP5、第6輸送位置TP6、第7輸送位置TP7)之間輸送晶片的第2線性傳送裝置62。在第I線性傳送裝置61與第2線性傳送裝置62之間，配置有在第I線性傳送裝置61、第2線性傳送裝置62與清洗部70之間輸送晶片的擺動傳送裝置63。
[0029]圖2示出機(jī)械臂裝置30的概略結(jié)構(gòu)。在圖2中，僅示出機(jī)械臂裝置30所具備的2個機(jī)械臂中的下方側(cè)的機(jī)械臂。機(jī)械臂裝置30具備固定基座31、轉(zhuǎn)動驅(qū)動部32、臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部33、第I臂部(連桿)34、第2臂部(連桿)35、傳送帶36和3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)37?39。轉(zhuǎn)動驅(qū)動部32使機(jī)械臂裝置30以轉(zhuǎn)動中心45為中心轉(zhuǎn)動。
[0030]第I臂部34是第I臂部34以及第2臂部35中的最基部的臂部，并構(gòu)成為能夠通過其基端側(cè)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)37而以位于軸線ALl上的旋轉(zhuǎn)中心(臂驅(qū)動中心)41為中心旋轉(zhuǎn)。關(guān)于第2臂部35，其基端部通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)38而連結(jié)于第I臂部34的頂端部，并構(gòu)成為能夠以位于軸線AL2上的旋轉(zhuǎn)中心42為中心旋轉(zhuǎn)。關(guān)于傳送帶36，其基端部通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)39而連結(jié)于第2臂部35的頂端部，并構(gòu)成為能夠以位于軸線AL3上的旋轉(zhuǎn)中心43為中心旋轉(zhuǎn)。在下面的說明中，將旋轉(zhuǎn)中心41，42，43的XY正交坐標(biāo)系的坐標(biāo)值分別設(shè)為(Χ0，Υ0)、(XI，Yl)、(Χ2，Υ2)。另外，傳送帶36的頂端46的坐標(biāo)值設(shè)為(Χ4，Υ4)。此外，省略了圖示的其他機(jī)械臂構(gòu)成為能夠以臂驅(qū)動中心44為中心旋轉(zhuǎn)。
[0031]該第I臂部34、第2臂部35以及傳送帶36的旋轉(zhuǎn)動作利用臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部33而實(shí)現(xiàn)。臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部3具備作為驅(qū)動源的I個伺服馬達(dá)和減速器(省略圖示)，并將通過伺服馬達(dá)所得到的旋轉(zhuǎn)動力經(jīng)由包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)37?39的傳遞機(jī)構(gòu)(例如，正時帶、帶輪、齒輪等)而傳遞到第I臂部34、第2臂部35以及傳送帶36、并驅(qū)動它們旋轉(zhuǎn)。此外，臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部33也可以具備2個以上的驅(qū)動源，也可以對第I臂部34、第2臂部35以及傳送帶36中的至少2個獨(dú)立地賦予驅(qū)動力。
[0032]如圖2(a)所示，在機(jī)械臂裝置30中，將第I臂部34、第2臂部35以及傳送帶36的轉(zhuǎn)動角度分別設(shè)為Θ 1、Θ 2、Θ 3。另外，將第I臂部34、第2臂部35以及傳送帶36的初始角度分別設(shè)為Θ 10、Θ 20、Θ 30。另外，將第I臂部34、第2臂部35以及傳送帶36的長度分別設(shè)為RU R2、R3。Rl與旋轉(zhuǎn)中心41,42之間的距離相等，R2與旋轉(zhuǎn)中心42,43之間的距離相等，R3等于旋轉(zhuǎn)中心43與頂端46之間的X軸方向上的距離。另外，將轉(zhuǎn)動中心45與臂驅(qū)動中心41之間的距尚設(shè)為CO,將傳送帶36的Y軸方向上的偏置量設(shè)為C3。
[0033]此時，第I臂部34的轉(zhuǎn)動角度與旋轉(zhuǎn)中心42的坐標(biāo)的關(guān)系由下式⑴、(2)表示。另外，第2臂部3的轉(zhuǎn)動角度與旋轉(zhuǎn)中心43的坐標(biāo)的關(guān)系由下式(3)、(4)表示。而且，傳送帶36的轉(zhuǎn)動角度與頂端46的坐標(biāo)的關(guān)系由下式(5)、(6)表示。
[0034]Xl = Rl.cos ( Θ 10+ Θ I)...(I)
[0035]Yl = Rl.sin ( Θ 10+ Θ I)...(2)
[0036]Χ2 = R2.cos( Θ 20 — Θ 2+ Θ I)+Xl...(3)
[0037]Y2 = R2.sin( θ 20 — θ 2+ θ I)+Yl...(4)
[0038]Χ3 = R3.cos ( θ 30+ θ 3 — θ 2+ θ I) +Χ2...(5)
[0039]Υ3 = R3.sin( θ 30+ θ 3 — θ 2+ θ 1)+Y2+C3...(6)
[0040]另外，在機(jī)械臂裝置30動作時，在機(jī)械臂裝置30的固定部位、即轉(zhuǎn)動驅(qū)動部32的固定部位(成為臂的基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)動驅(qū)動部32的轉(zhuǎn)動軸(固定軸))按規(guī)定的頻率作用下式
(7)所示的外部干擾轉(zhuǎn)矩T。F是由于機(jī)械臂裝置30的臂動作所作用的反力。該外部干擾轉(zhuǎn)矩T成為機(jī)械臂裝置30振動的主要原因，尤其是在外部干擾轉(zhuǎn)矩T的頻率與機(jī)械臂裝置30 (驅(qū)動部位以及固定部位)的共振頻率一致的情況下，激勵機(jī)械共振模式、振動顯著增大。
[0041]T = C0.F...(7)
[0042]圖3是表示圖2所示的機(jī)械臂裝置30動作的狀態(tài)的說明圖。在本實(shí)施例中，如圖3所示，機(jī)械臂裝置30使機(jī)械臂的頂端側(cè)即頂端(旋轉(zhuǎn)中心)43沿X軸大致直線地移動，而輸送由傳送帶36把持的晶片。所謂大致直線地是指頂端43的軌跡相對于平行于X軸的直線處于±5mm的范圍內(nèi)。在本實(shí)施例中，對機(jī)械臂裝置30進(jìn)行控制，使得頂端43的軌跡在理想的條件下成為完整的直線。但是，實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)理想的條件，由于種種原因、例如由于包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)37?39的傳遞機(jī)構(gòu)的正時帶的伸展等，相對于理想的直線軌道或多或少會產(chǎn)生偏差。上述的“大致直線地”這一術(shù)語包含伴隨這樣的偏差的直線移動的情況。
[0043]圖4示出了圖3所示的移動動作中的第I臂部34的頂端(旋轉(zhuǎn)中心42)和第2臂部35的頂端(旋轉(zhuǎn)中心43)的軌跡的例子。由于第I臂部34以旋轉(zhuǎn)中心41為中心逆時針旋轉(zhuǎn)，第I臂部34的頂端42 —邊描繪圓弧一邊移動。另一方面，由于第2臂部35以旋轉(zhuǎn)中心42為中心順時針旋轉(zhuǎn)，第2臂部35的頂端43理想地直線地移動。此外，由于傳送帶36以旋轉(zhuǎn)中心43為中心逆時針旋轉(zhuǎn)，傳送帶36的頂端46理想地直線地移動，但是省略了圖示。該第2臂部35的頂端43的移動能夠通過例如使臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部33的傳遞機(jī)構(gòu)構(gòu)成為滿足Rl = R2、Θ 1: Θ 2 = 1:2且Θ 2: Θ 3 = 2:1來實(shí)現(xiàn)。該機(jī)械臂裝置30的動作、SP使第2臂部35的頂端43大致直線地移動的動作，由機(jī)械臂控制裝置40 (參照圖1)控制。
[0044]具體而言，機(jī)械臂控制裝置40對第I臂部34以及第2臂部35的動作(旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)37、38的旋轉(zhuǎn))進(jìn)行控制，使得使第2臂部35的頂端43沿X軸方向大致直線地移動時的頂端43的動作加速度成為與預(yù)先設(shè)定的時間推移一致的結(jié)果。該動作加速度的時間推移設(shè)定為，在將動作加速度設(shè)為時間的函數(shù)的情況下，按時間對該函數(shù)進(jìn)行微分所得的導(dǎo)函數(shù)相對于時間變化表現(xiàn)出連續(xù)的推移。在本實(shí)施例中，動作加速度A(t)設(shè)定為滿足下式
(8)。AO是常數(shù)，T是使頂端43從起點(diǎn)(初始位置)到終點(diǎn)(目的位置)大致直線地移動時的時間。另外，ω是角速度，ω = 2 Jif0 f是頻率，這里f= 1/T。AO設(shè)定為，旋轉(zhuǎn)中心43能夠在時間T的范圍內(nèi)從起點(diǎn)移動到終點(diǎn)。
[0045]A(t) = A0.sin (cot)...(8)
[0046]圖5示出了預(yù)先設(shè)定的動作加速度A(t)(表示為Ax2)的一例。如圖所示,例如，在時間T = 0.5秒的情況下，頻率f = 2Hz。也就是，作用于機(jī)械臂裝置30的固定部位的外部干擾轉(zhuǎn)矩T的頻率f變?yōu)?Hz。通常、機(jī)械共振模式處于十幾Hz?幾十Hz的范圍，所以在該情況下，不會由機(jī)械臂裝置30的動作而激勵機(jī)械共振模式。也就是，在將時間T設(shè)定為0.1秒以上的情況下，頻率f變?yōu)?Hz以下，所以能夠很好地防止對機(jī)械共振模式的激勵。
[0047]在本實(shí)施例中，機(jī)械臂控制裝置40利用通過這樣預(yù)先設(shè)定的動作加速度A(t)逆向推算出的第I臂部34的轉(zhuǎn)動角度Θ 1，對第I臂部34以及第2臂部35的旋轉(zhuǎn)動作進(jìn)行控制。轉(zhuǎn)動角度Θ I例如能夠如下這樣求出。首先，根據(jù)動作加速度A(t)逆向推算，如圖6所示，求出第2臂部35的頂端43在X軸方向上的移動速度V x2，而且求出坐標(biāo)值X1、X2。而且，利用上述的式子(1)、(3)根據(jù)坐標(biāo)值X1、X2逆向推算而求出第I臂部34的轉(zhuǎn)動角度Θ I。在圖7中示出了根據(jù)動作加速度A(t)逆向推算所求得的坐標(biāo)值乂132、￥1、￥2、轉(zhuǎn)動角度Θ 1、角速度Θ ’ 1、角加速度Θ ”1的一例。
[0048]為了進(jìn)一步明確本實(shí)施例的基板輸送裝置25的效果，將使用現(xiàn)有機(jī)械臂裝置的基板輸送裝置的動作參數(shù)示于圖8以及圖9。如圖8所示，在現(xiàn)有的方法中，預(yù)先設(shè)定轉(zhuǎn)動角度Θ I或角速度Θ ’ I使得角速度Θ ’ I大致成為梯形，并進(jìn)行控制使得該設(shè)定內(nèi)容得以實(shí)現(xiàn)。換言之，在現(xiàn)有的方法中，重點(diǎn)在于使作為驅(qū)動源的馬達(dá)順暢地動作。為此，如圖9所示，關(guān)于第2臂部35的頂端43的動作加速度Ax2，例如如位置P1、P2所示，呈現(xiàn)出斜率不同的2條直線相交那樣的急劇的變化。這樣的動作加速度Ax2的變化說明按時間對Ax2進(jìn)行微分所得的導(dǎo)函數(shù)相對于時間的變化表現(xiàn)出離散的推移。這樣的動作加速度Ax2成為在第2臂部35的頂端43產(chǎn)生橫向偏差、振動變大的主要原因。
[0049]另一方面，根據(jù)上述的本實(shí)施例的基板輸送裝置25，第2臂部35的動作加速度的變化變得順暢。其結(jié)果，抑制了高頻率的加速力以及減速力作用于第I臂部34以及第2臂部35和/或、機(jī)械臂裝置30的固定部位(轉(zhuǎn)動驅(qū)動部32的固定軸)，乃至于抑制了振動。因此，即使為了縮短輸送時間而使輸送速度高速化，也能夠降低輸送物發(fā)生落下和/或、由于偏差量變大導(dǎo)致與周邊設(shè)備發(fā)生干涉的可能性。而且，由于抑制了振動，不會增加成為基板的交接能夠?qū)崿F(xiàn)的狀態(tài)之前的靜定時間。因此，能夠消除靜定時間或偏差量與輸送時間縮短的此消彼長關(guān)系(trade off)。
[0050]B.變形例:
[0051]B-1.變形例 1:
[0052]動作加速度A(t)不限于上述式(8)，能夠任意設(shè)定，使得在將動作加速度作為時間的函數(shù)的情況下，按時間對該函數(shù)進(jìn)行微分所得的導(dǎo)函數(shù)相對于時間的變化表現(xiàn)出連續(xù)的推移。例如，即使將動作加速度A(t)設(shè)定為下式(9)那樣，也能夠得到與上述實(shí)施例相近的效果。或者，也可以對作為圖9所示的比較例的Ax2，設(shè)定動作加速度A(t)，使得示出使例如位置P1、P2處的形狀變化緩和的推移。即便這樣，與現(xiàn)有方法相比仍起到某種程度的振動抑制效果。
[0053]A(t) = A0.Sin2(Cot)...(9)
[0054]B-2.變形例 2:
[0055]在動作加速度A(t)的設(shè)定中，動作加速度A(t)的頻率分量的基本頻率f0也可以設(shè)定為，使得fo和fO的η倍(η為正整數(shù))不與第I臂部34以及第2臂部35還有機(jī)械臂裝置30的固定部位的共振頻率一致。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在作用于機(jī)械臂裝置30的固定部位的反作用力的頻率包含基本頻率f0的頻率分量和fO的η倍的頻率分量的情況下，針對這些頻率分量中的任一頻率分量都能夠抑制對機(jī)械共振模式的激勵。
[0056]Β-3.變形例 3:
[0057]沒有必要一定要控制機(jī)械臂裝置30使得第2臂部35的頂端43在理想的條件下描繪出完整的直線軌跡，也可以對控制機(jī)械臂裝置30使得頂端43描繪出相對于頂端43在理想的條件下所描繪出的大致直線的軌跡即平行于X軸的直線為±5mm的范圍內(nèi)的軌跡。例如，也可以控制機(jī)械臂裝置30使得頂端43描繪出非常平緩的圓弧。
[0058]B-4.變形例 4:
[0059]上述的機(jī)械臂裝置30只要具備2個以上的臂部和2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)即可，例如也可以具備3個臂部。該情況下，上述機(jī)械臂裝置30的控制方法能夠在使最靠基端側(cè)的臂部(在上述實(shí)施例中為第I臂部34)以外的任意臂部的頂端側(cè)大致直線地移動時應(yīng)用。另夕卜，關(guān)于傳送帶36也可以將其看作臂部。
[0060]B-5.變形例 5:
[0061]上述的各種機(jī)械臂裝置30的控制方法不限于機(jī)械臂裝置30，也能夠應(yīng)用于構(gòu)成CMP研磨裝置10的任意基板輸送裝置。例如，上述的控制方法也可以應(yīng)用于機(jī)械臂裝置73、74。當(dāng)然，上述基板輸送裝置25不限于CMP研磨裝置10，也能夠廣泛地應(yīng)用于與基板的輸送相伴的任意基板處理裝置例如基板成膜裝置、基板蝕刻裝置等，基板輸送裝置25不限于基板的輸送也能夠廣泛地應(yīng)用與任意輸送物的輸送。
[0062]以上基于幾個實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式作了說明，但是上述發(fā)明的實(shí)施方式用于使本發(fā)明變得容易理解，而不是限定本發(fā)明。本發(fā)明在不脫離其主旨的情況線能夠進(jìn)行變更、改良，并且本發(fā)明中當(dāng)然也包含與本發(fā)明等同的方案。另外，在能夠解決上述課題中的至少一部的范圍或?qū)崿F(xiàn)其至少一部分效果的范圍內(nèi)，能夠任意組合或省略技術(shù)方案以及說明書所記載的各構(gòu)成要素。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)械臂控制裝置，對機(jī)械臂裝置的動作進(jìn)行控制，該機(jī)械臂具有2個以上的臂部和使該2個以上的臂部分別旋轉(zhuǎn)的2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其中，所述機(jī)械臂控制裝置具備: 控制部，其是為了使所述2個以上的臂部中的、最基端的臂部以外的規(guī)定的臂部的頂端側(cè)大致直線地移動，而對所述2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的控制部，且對所述2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制、使得使所述規(guī)定的臂部的頂端側(cè)按所述大致直線地移動時該頂端側(cè)的動作加速度變?yōu)榕c預(yù)先設(shè)定的時間推移一致的結(jié)果， 關(guān)于所述預(yù)先設(shè)定的時間推移中的所述動作加速度，在將該動作加速度設(shè)為時間的函數(shù)的情況下，按所述時間對該函數(shù)進(jìn)行微分所得的導(dǎo)函數(shù)相對于所述時間的變化表現(xiàn)出連續(xù)的推移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂控制裝置，其中， 作為所述時間的函數(shù)的所述動作加速度A (t)，在將AO設(shè)為常數(shù)、將T設(shè)為使所述規(guī)定的臂部的頂端側(cè)從起點(diǎn)到終點(diǎn)大致直線地移動時的時間、且設(shè)為ω = 2 f、f = 1/T時,滿足
A (t) = A0.sin (ω t)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂控制裝置，其中， 作為所述時間的函數(shù)的所述動作加速度A (t)，在將AO設(shè)為常數(shù)、將T設(shè)為使所述規(guī)定的臂部的頂端側(cè)從起點(diǎn)到終點(diǎn)大致直線地移動時的時間、且設(shè)為ω = 2 f、f = l/Τ時,滿足
A (t) = A0.sin2 (ω t)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂控制裝置，其中， 所述動作加速度的頻率分量的基本頻率f0設(shè)定為，使得該fO和該fO的η倍不與所述機(jī)械臂裝置以及所述機(jī)械臂裝置的固定部位的共振頻率一致，其中，η為正整數(shù)。
5.一種基板輸送裝置，其中，具備: 用于輸送基板的機(jī)械臂裝置；和 權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的機(jī)械臂控制裝置。
6.一種基板處理裝置，其中，具備權(quán)利要求5所述的基板輸送裝置。
7.一種機(jī)械臂控制方法，對機(jī)械臂裝置的動作進(jìn)行控制，該機(jī)械臂裝置具備2個以上的臂部和使該2個以上的臂部分別旋轉(zhuǎn)的2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，所述機(jī)械臂控制方法包括: 對在使所述2個以上的臂部中的最基部的臂部以外的規(guī)定臂部的頂端側(cè)大致直線地移動時的該頂端側(cè)的動作加速度的時間推移進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，使得在將該動作加速度設(shè)為時間的函數(shù)的情況下，按所述時間對該函數(shù)進(jìn)行微分所得的導(dǎo)函數(shù)相對于所述時間變化表現(xiàn)出連續(xù)的推移；和 對所述2個以上的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，使得使所述規(guī)定的臂部的頂端側(cè)按所述大致直線地移動時的該頂端側(cè)的動作加速度成為與所述預(yù)先設(shè)定的時間推移一致的結(jié)果。
【文檔編號】B25J9/06GK104209945SQ201410234123
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】筱崎弘行 申請人:株式會社荏原制作所