工业用机器人的原点位置返回方法及工业用机器人的制作方法
【专利说明】工业用机器人的原点位置返回方法及工业用机器人
[0001]本发明专利申请是国际申请号为PCT/JP2013/070160，国际申请日为2013年7月25日，进入中国国家阶段的申请号为201380011432.6，名称为“工业用机器人”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]第一发明涉及一种在真空中使用的工业用机器人。
[0003]第二发明涉及一种使工业用机器人返回至原点位置的工业用机器人的原点位置返回方法。并且，在本发明中涉及一种包括手和臂的工业用机器人。
[0004]第三发明涉及一种具有包括被连接成能够相对转动的多个臂部的臂的工业用机器人。
[0005]第四发明涉及一种具有包括被连接成能够相对转动的多个臂部的臂的工业用机器人以及该工业用机器人的控制方法。
【背景技术】
[0006]以往，已知一种在真空中搬送基板的真空机器人(例如参照专利文献I)。专利文献I中记载的真空机器人包括:手，其用于装载基板；臂，其前端侧与手连接；以及主体部，其与臂的基端侧连接。臂包括:臂基座，其与主体部连接成能够转动；第一臂部，其基端侧与臂基座连接成能够转动；以及第二臂部，其基端侧与第一臂的前端侧连接成能够转动。臂基座以及第一臂形成为中空状。在臂基座的内部配置有使臂驱动的臂驱动用马达以及将臂驱动用马达的旋转减速并传递至第一臂的第一减速机。在第一减速机的输出轴固定有第一臂的基端侧。在第一臂的前端侧配置有将臂驱动用马达的旋转减速并传递至第二臂的第二减速机。在第二减速机的输出轴固定有第二臂的基端侧。
[0007]在专利文献I中记载的真空机器人中，主体部的一部分固定于真空容器的底面，臂以及手配置在真空中。另一方面，在形成为中空状的臂基座以及第一臂的内部空间中确保了气密性，臂基座以及第一臂的内部空间成为大气压。因此，在该真空机器人中，即便将臂配置在真空中，也无需使用真空润滑脂等高价的润滑剂作为第一减速机以及第二减速机的润滑剂，只要使用在大气压中所使用的润滑脂等润滑剂即可。因此，能够降低真空机器人的初期成本以及运转成本。并且，在该真空机器人中，即便将臂配置在真空中，由于臂基座以及第一臂的内部空间成为大气压，因此也能够冷却配置在臂基座的内部的臂驱动用马达。
[0008]其次，以往已知一种使通过控制程序进行一系列动作的工业用机器人从紧急停止位置返回至原点位置的原点位置返回方法(例如参照专利文献2)。在专利文献2中记载的原点位置返回方法中，根据记录于机器人控制器的紧急停止时的工业用机器人的当前位置的坐标(当前状态)以及基于由编码器检测的检测结果获取的紧急停止时的工业用机器人的实际当前位置的坐标，使工业用机器人进行指定的动作，从而使工业用机器人返回至原点位置。
[0009]并且，以往已知一种具有包括多个臂部的臂的多关节型工业用机器人(例如参照专利文献3)。专利文献3中记载的工业用机器人包括:臂，所述臂包括在主体部安装成能够转动的第一臂部、在第一臂部安装成能够转动的第二臂部以及在第二臂部安装成能够转动的第三臂部；以及两个手，所述两个手在第三臂部安装成能够转动。并且，该工业用机器人包括:第一驱动用马达，其使第一臂部以及第二臂部转动；第二驱动用马达，其使第三臂部转动；以及两个手驱动用马达，所述两个手驱动用马达使两个手分别转动。该工业用机器人例如配置在半导体制造系统的入口，从晶圆盒取出收纳于晶圆盒内的半导体晶圆，并将半导体晶圆收纳于指定的处理装置中。
[0010]另外，以往已知一种搬送半导体晶圆的半导体搬送机器人(例如参照专利文献4)。专利文献4中记载的搬送用机器人是水平多关节型的三轴机器人，其包括:升降轴，其设置在基台；臂，其基端侧与升降轴连接成能够转动；以及手，其与臂的前端侧连接成能够转动。臂包括:第一臂部，其基端侧与升降轴连接成能够转动；以及第二臂部，其基端侧与第一臂部的前端侧连接成能够转动，且在所述第二臂部的前端侧将手连接成能够转动。并且，该搬送用机器人包括使第一臂部、第二臂部以及手分别转动的三个马达。
[0011]在专利文献4中记载的搬送机器人中，根据以第一臂部相对于升降轴的转动中心为原点的圆柱坐标系控制手的位置。并且，在专利文献I中公开了一种自动指示方法，其自动指示用于使臂以在从上下方向观察时手在通过第一臂部的转动中心的直线上移动的方式(即，以手向圆柱坐标系的径向移动的方式)伸缩的手的移动位置。另外，在专利文献4中，记载了也可根据XY坐标系控制手的位置的内容。
[0012]并且，专利文献4中记载的搬送机器人使用在用于制造半导体的半导体制造系统中。在半导体制造系统中，以往在从上下方向观察时呈以第一臂部的转动中心为中心的放射状配置有半导体晶圆的处理装置，搬送机器人使手呈以第一臂部的转动中心为中心的放射状移动(即，使手在通过第一臂部的转动中心的直线上移动)来搬送半导体晶圆。
[0013]现有专利文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本特开2011-101912号公报
[0016]专利文献2:日本特开2009-90383号公报
[0017]专利文献3:日本特开2011-230256号公报
[0018]专利文献4:日本特开2010-284728号公报
【发明内容】
[0019]发明所要解决的课题
[0020]近年来，在真空中搬送的基板等搬送对象物越来越大型化。例如，若由专利文献I中记载的真空机器人搬送的基板大型化，则由于施加至臂驱动用马达的负载变大，因此臂驱动用马达的发热量变大。因此，在专利文献I中记载的真空机器人中，若不有效地冷却臂驱动用马达，则可能会因热的影响而损伤臂驱动用马达。
[0021]因此，第一发明的课题为提供一种工业用机器人，其将配置在真空中的臂的至少一部分的内部设为大气压，且能够有效地冷却配置在臂内部的大气中的手或臂的驱动用马达。
[0022]如上所述，在专利文献2中记载的原点位置返回方法中，能够使掌握自身当前位置的坐标(当前状态)的工业用机器人从紧急停止位置返回至原点位置。但是，在专利文献2中记载的原点位置返回方法中，无法使由于某种原因而在当前位置的坐标为未知的状态下紧急停止的工业用机器人返回至原点位置。
[0023]因此，第二发明的课题为提供一种工业用机器人的原点位置返回方法，其能够用简单的方法使在当前位置的坐标为未知的状态下停止的工业用机器人返回至原点位置。并且，本发明的课题为提供一种工业用机器人，其即便在当前位置的坐标为未知的状态下停止，也能够用简单的方法返回至原点位置。
[0024]接着，在半导体制造系统等使用工业用机器人的系统中，有可能发生因某种原因而必须使工业用机器人紧急停止来确保安全的状况。此时，一般做法为立即切断工业用机器人的电源，使工业用机器人停止。
[0025]但是，如专利文献3中记载的工业用机器人，在设置有使第一臂部以及第二臂部转动的第一驱动用马达、使第三臂部转动的第二驱动用马达以及使两个手分别转动的两个手驱动用马达的工业用机器人中，若在第一臂部、第二臂部、第三臂部以及手正在动作时，切断对第一驱动用马达、第二驱动用马达以及手驱动用马达供电的电源而使工业用机器人紧急停止，则有可能由于正在动作的第一臂部以及第二臂部的惯性、第三臂部的惯性以及手的惯性而导致第一臂部、第二臂部、第三臂部以及手分别自由转动，直至第一臂部、第二臂部、第三臂部以及手停止为止。若第一臂部、第二臂部、第三臂部以及手分别自由转动，直至第一臂部、第二臂部、第三臂部以及手停止为止，则有可能导致第一臂部、第二臂部、第三臂部或手例如与收纳有半导体晶圆的晶圆盒或处理半导体晶圆的处理装置相碰撞，引起意外事故。
[0026]因此，第三发明的课题为提供一种工业用机器人以及工业用机器人的控制方法，该工业用机器人具有包括被连接成能够相对转动的多个臂部的臂，所述工业用机器人的控制方法即使在所述工业用机器人包括用于使多个臂部转动的多个马达时，也能够使工业用机器人以臂的姿势呈指定状态的方式紧急停止。
[0027]如上所述，在使用专利文献4中记载的搬送机器人的半导体制造系统中，以往在从上下方向观察时呈以第一臂部的转动中心为中心的放射状配置有半导体晶圆的处理装置。但是，若呈放射状配置有半导体晶圆的处理装置，则由于半导体制造系统的设置面积容易变大，因此存在希望变更处理装置的布局来减小半导体制造系统的设置面积的需求。另一方面，若变更处理装置的布局，则有可能产生以下情形:必须使手在从上下方向观察时在不沿着通过第一臂部的转动中心的直线的位置直线地移动而搬送半导体晶圆。
[0028]专利文献4中记载的搬送机器人由于包括使第一臂部、第二臂部以及手分别转动的三个马达，因此能够使手在从上下方向观察时在不沿着通过第一臂部的转动中心的直线的位置直线地移动。但是，在使手在从上下方向观察时在不沿着通过第一臂部的转动中心的直线的位置直线地移动的情况下，有可能导致手的移动位置的指示变得复杂。
[0029]因此，第四发明的课题为提供一种工业用机器人，其包括:臂，所述臂包括被连接成能够相对转动的多个臂部；多个马达，所述多个马达用于使多个臂部转动；以及主体部，臂的基端侧与所述主体部连接成能够转动，该工业用机器人即使在从臂的转动的轴向观察时臂的前端侧在不沿着通过臂相对于主体部的转动中心的假想线的位置直线地移动的情况下，也能够容易地指示臂的前端侧的移动位置。
[0030]并且，第四发明的课题为提供一种工业用机器人的控制方法，该工业用机器人包括:臂，所述臂包括被连接成能够相对转动的多个臂部；多个马达，所述多个马达用于使多个臂部转动；以及主体部，臂的基端侧与所述主体部连接成能够转动，该工业用机器人的控制方法即使在从臂的转动转动的轴向观察时臂的前端侧在不沿着通过臂相对于主体部的转动中心的假想线的位置直线地移动的情况下，也能够容易地指示臂的前端侧的移动位置。
[0031]用于解决课题的方法
[0032]为了解决所述课题，已在权利要求1至6中叙述了第一发明，第一发明的工业用机器人的特征在于，其包括:主体部；臂，所述臂包括第一臂部以及第二臂部，所述第一臂部的基端侧与主体部连接成能够转动，所述第二臂部的基端侧与第一臂部的前端侧连接成能够转动；手，所述手与第二臂部的前端侧连接成能够转动；第一马达，所述第一马达用于使第二臂部相对于第一臂部转动；第二马达，所述第二马达用于使手相对于第二臂部转动；第一减速机，所述第一减速机将第一马达的旋转减速并传递至第二臂部；以及第二减速机，所述第二减速机将第二马达的旋转减速并传递至手，手和臂配置在真空中，第一减速机和第二减速机是在其径向的中心形成有贯通孔的中空减速机，第一减速机与第二减速机以第二臂部相对于第一臂部的转动中心或手相对于第二臂部的转动中心与第一减速机的轴中心以及第二减速机的轴中心一致的方式同轴地重叠配置，且构成连接第一臂部与第二臂部的第一关节部或连接第二臂部与手的第二关节部中的至少一部分，在形成为中空状的第一臂部或第二臂部的内部空间配置有第一马达、第二马达、第一减速机以及第二减速机，内部空间成为大气压。
[0033]在第一发明的工业用机器人中，形成为中空状的第一臂部或第二臂部的内部空间成为大气压，在该内部空间配置有第一马达、第二马达、第一减速机以及第二减速机。并且，在第一发明中，配置在内部空间的第一减速机与第二减速机以其轴中心一致的方式同轴地重叠。因此，在第一发明中，能够在第一减速机的轴向以及第二减速机的轴向增大内部空间。即，在第一发明中，能够增大成为大气压的内部空间的容积，从而增加内部空间内的空气的量。因此，在第一发明中，能够有效地冷却配置在成为大气压的内部空间的第一马达和第二马达。并且，在第一发明中，由于在第二臂部相对于第一臂部的转动中心上或手相对于第二臂部的转动中心上配置有两台减速机，因此能够提高第一关节部或第二关节部的刚性。
[0034]在第一发明中，优选第一臂部以及手在从收纳有装载于手的搬送对象物的收纳部搬出搬送对象物时以及向收纳部搬入搬送对象物时，以第一臂部相对于主体部的转动角度与手相对于第二臂部的转动角度相同且第一臂部相对于主体部的转动方向与手相对于第二臂部的转动方向成为相反方向的方式转动。若如此构成，则能够将手在搬出以及搬入搬送对象物时的朝向保持为恒定。即，能够以比较简单的控制将手在搬出以及搬入搬送对象物时的朝向保持为恒定。
[0035]在第一发明中，例如第一臂部以从主体部向水平方向的一侧延伸的方式安装于主体部，在第一臂部安装有从主体部向水平方向的另一侧延伸的平衡器。此时，能够降低作用于将第一臂部支承为能够转动的轴承的负载。
[0036]并且，为了解决所述课题，第一发明的工业用机器人的特征在于，其包括:主体部；臂，所述臂包括第一臂部、第二臂部以及第三臂部，所述第一臂部的基端侧与主体部连接成能够转动，所述第二臂部的基端侧与第一臂部的前端侧连接成能够转动，所述第三臂部的基端侧与第二臂部的前端侧连接成能够转动；手，所述手与第三臂部的前端侧连接成能够转动；第一马达，所述第一马达用于使第二臂部相对于第一臂部转动；第二马达，所述第二马达用于使第三臂部相对于第二臂部转动；第三马达，所述第三马达用于使手相对于第三臂部转动；第一减速机，所述第一减速机将第一马达的旋转减速并传递至第二臂部；第二减速机，所述第二减速机将第二马达的旋转减速并传递至第三臂部；以及第三减速机，所述第三减速机将第三马达的旋转减速并传递至手，手和臂配置在真空中，第一减速机、第二减速机以及第三减速机是在其径向的中心形成有贯通孔的中空减速机，第一减速机、第二减速机以及第三减速机中的至少两个减速机以其轴中心与第二臂部相对于第一臂部的转动中心、第三臂部相对于第二臂部的转动中心或手相对于第三臂部的转动中心一致的方式同轴地重叠配置，且构成连接第一臂部与第二臂部的第一关节部、连接第二臂部与第三臂部的第二关节部或连接第三臂部与手的第三关节部中的至少一部分，在形成为中空状的第一臂部、第二臂部或第三臂部的内部空间配置有以同轴地重叠的方式配置的至少两个减速机、以及与该至少两个减速机连接的第一马达、第二马达以及第三马达中的至少两个马达，内部空间成为大气压。
[0037]在第一发明的工业用机器人中，形成为中空状的第一臂部、第二臂部或第三臂部的内部空间成为大气压，在该内部空间配置有第一减速机、第二减速机以及第三减速机中的至少两个减速机、以及与该至少两个减速机连接的第一马达、第二马达以及第三马达中的至少两个马达。并且，在第一发明中，配置在内部空间的至少两个减速机以其轴中心一致的方式同轴地重叠。因此，在第一发明中，能够在减速机的轴向增大内部空间。即，在本发明中，能够增大成为大气压的内部空间的容积，从而增加内部空间内的空气的量。因此，在第一发明中，能够有效地冷却配置在成为大气压的内部空间的至少两个马达。并且，在第一发明中，由于在第二臂部相对于第一臂部的转动中心上、第三臂部相对于第二臂部的转动中心上或手相对于第三臂部的转动中心上配置有至少两台减速机，因此能够提高第一关节部、第二关节部或第三关节部的刚性。
[0038]并且，为了解决所述课题，第一发明的工业用机器人的特征在于，其包括:主体部；臂，所述臂包括第一臂部、第二臂部以及第三臂部，所述第一臂部的基端侧与主体部连接成能够转动，所述第二臂部的基端侧与第一臂部的前端侧连接成能够转动，所述第三臂部的基端侧与第二臂部的前端侧连接成能够转动；手，所述手与第三臂部的前端侧连接成能够转动；第一马达，所述第一马达用于使臂伸缩；第二马达，所述第二马达用于使手相对于第三臂部转动；第一减速机，所述第一减速机将第一马达的旋转减速并传递至臂；以及第二减速机，所述第二减速机将第二马达的旋转减速并传递至手，手和臂配置在真空中，第一减速机和第二减速机是在其径向的中心形成有贯通孔的中空减速机，第一减速机以及第二减速机以其轴中心与第二臂部相对于第一臂部的转动中心、第三臂部相对于第二臂部的转动中心或手相对于第三臂部的转动中心一致的方式同轴地重叠配置，且构成连接第一臂部与第二臂部的第一关节部、连接第二臂部与第三臂部的第二关节部或连接第三臂部与手的第三关节部中的至少一部分，在形成为中空状的第一臂部、第二臂部或第三臂部的内部空间配置有第一马达、第二马达、第一减速机以及第二减速机，内部空间成为大气压。
[0039]在第一发明的工业用机器人中，形成为中空状的第一臂部、第二臂部或第三臂部的内部空间成为大气压，在该内部空间配置有第一马达、第二马达、第一减速机以及第二减速机。并且，在第一发明中，配置在内部空间的第一减速机与第二减速机以其轴中心一致的方式同轴地重叠。因此，在第一发明中，能够在第一减速机的轴向以及第二减速机的轴向增大内部空间。即，在第一发明中，能够增大成为大气压的内部空间的容积，从而增加内部空间内的空气的量。因此，在第一发明中，能够有效地冷却配置在成为大气压的内部空间的第一马达和第二马达。并且，在第一发明中，由于在第二臂部相对于第一臂部的转动中心上、第三臂部相对于第二臂部的转动中心上或手相对于第三臂部的转动中心上配置有两台减速机，因此能够提高第一关节部、第二关节部或第三关节部的刚性。
[0040]此外，为了解决所述课题，第一发明的工业用机器人的特征在于，其包括:主体部；臂，所述臂包括第一臂部、第二臂部、第三臂部以及第四臂部，所述第一臂部的基端侧与主体部连接成能够转动，所述第二臂部的基端侧与第一臂部的前端侧连接成能够转动，所述第三臂部的基端侧与第二臂部的前端侧连接成能够转动，所述第四臂部的基端侧与第三臂部的前端侧连接成能够转动；手，所述手与第四臂部的前端侧连接成能够转动；第一马达，所述第一马达用于使第二臂部相对于第一臂部转动；第二马达，所述第二马达用于使第三臂部相对于第二臂部转动；第三马达，所述第三马达用于使第四臂部相对于第三臂部转动；第四马达，所述第四马达用于使手相对于第四臂部转动；第一减速机，所述第一减速机将第一马达的旋转减速并传递至第二臂部；第二减速机，所述第二减速机将第二马达的旋转减速并传递至第三臂部；第三减速机，所述第三减速机将第三马达的旋转减速并传递至第四臂部；以及第四减速机，所述第四减速机将第四马达的旋转减速并传递至手，手和臂配置在真空中，第一减速机、第二减速机、第三减速机以及第四减速机是在其径向的中心形成有贯通孔的中空减速机，第一减速机