机械手系统及末端执行器的变形检测方法

摘要

本发明的机械手系统，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。

权利要求

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；

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。

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或2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或2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。

6.根据权利要求1或2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。

7.根据权利要求1或2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。

8.根据权利要求1或2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。

9.一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手系统中，该变形检测装置使用具备该末端执行器的规定的检测部位到达的目标部位、即具有示出该检测部位到达该目标部位的表示功能的目标部位的靶销，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；

根据该表示功能，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；

该参照位置，是以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的方式对该目标部位进行探索，并根据该目标部位的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。

10.根据权利要求9所述的末端执行器的变形检测方法，其特征在于，该目标部位，为了发挥该表示功能，而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；

探索该目标部位的动作，包含以下动作：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；

检测该检测部位到达该目标部位的动作，包含以下动作：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。

11.根据权利要求9或10所述的末端执行器的变形检测方法，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，而在该规定方向连续地具有直径为固定的同径部、及直径有变化的变径部，且该同径部与该变径部的边界构成该目标部位；

探索该目标部位的动作，包含以下动作：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该检测部位的位置信息，以对该目标部位进行探索；

检测该检测部位到达该目标部位的动作，包含以下动作：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。

12.根据权利要求9或10所述的末端执行器的变形检测方法，其特征在于，其进一步包含以下动作：该变形检测装置，在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。

13.根据权利要求9或10所述的末端执行器的变形检测方法，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；

检测该末端执行器的变形的动作，包含以下动作：比较该检测部位到达该目标部位时的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的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。

14.根据权利要求9或10所述的末端执行器的变形检测方法，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；

检测该末端执行器的变形的动作，包含以下动作：比较该检测部位到达该目标部位时的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的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。

15.根据权利要求9或10所述的末端执行器的变形检测方法，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；

检测该末端执行器的变形的动作，包含以下动作：比较该检测部位到达该目标部位时的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的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。

16.根据权利要求9或10所述的末端执行器的变形检测方法，其特征在于，该参照位置，是以使该末端执行器的未变形的该检测部位接触该靶销的方式对该目标部位进行探索，根据该目标部位的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的未变形的该检测部位在该规定方向的假定位置。

说明书

机械手系统及末端执行器的变形检测方法

技术领域

[0001] 本发明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。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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。

[0005] 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。

[0006] 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。

[0007] 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。

[0008] 现有技术文献：

[0009] 专利文献：

[0010] 专利文献1：国际公开WO2009/072199号

[0011] 专利文献2：日本特开2010-188437号公报

[0012] 专利文献3：日本特开平11-179692号公报。

发明内容

[0013] 发明要解决的问题：

[0014] 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。

[0015] 因此，在本发明中，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。

[0016] 解决问题的手段：

[0017] 本发明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（target pin）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。

[0018] 此外，本发明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。

[0019] 发明效果：

[0020] 根据本发明，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

[0021] 图1是表示本发明的一实施形态的机械手系统的概略构成的俯视图；

[0022] 图2是表示图1所示的机械手系统的概略构成的侧视图；

[0023] 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；

[0024] 图4是一实施形态的靶销的侧视图；

[0025] 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；

[0026] 图6是本发明的一实施形态的末端执行器的变形检测处理的流程图；

[0027] 图7是探索处理的流程图；

[0028] 图8是变形的评价处理的流程图；

[0029] 图9是本发明的另一实施形态的靶销的侧视图。

具体实施方式

[0030] 接下来，参照附图说明本发明的实施形态。在以下，使本发明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，可适用本发明的机械手系统并不限定在晶圆搬送机械手系统。图1是表示本发明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。

[0031] 如图1及图2所示，本发明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。

[0032] 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。

[0033] 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。

[0034] 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。

[0035] 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。

[0036] 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。上述的各位置检测器E0 E4，例如，是以旋转~
编码器构成。各伺服马达M0 M4可相互独立地进行驱动。而且，一旦驱动上述的各伺服马达~
M0 M4被驱动，则藉由上述的各位置检测器E0 E4进行上述的各伺服马达M0 M4的输出轴的~ ~ ~
旋转位置的检测。

[0037] 机器手臂4，藉由控制装置6控制其动作。如图3所示，控制装置6，具备有控制器30、及与伺服马达M0 M4对应的伺服放大器A0 A4。在控制装置6，进行使安装在机器手臂4的手~ ~腕的手部5往任意的姿势（空间中的位置及姿势）沿任意的路径移动的伺服控制。

[0038] 控制器30，是所谓的计算机，例如具有微控制器、CPU、MPU、PLC、DSP、ASIC或FPGA等计算处理部、及ROM、RAM等记忆部（均未图标）。在记忆部中，储存有计算处理部执行的程序、各种固定数据等。此外，在记忆部中，存放有用于控制机器手臂4的动作的教示点数据、关于机械手手部5的形状及尺寸的数据、关于由机械手手部5保持的晶圆W的形状及尺寸数据等。在控制器30中，计算处理部读取储存在记忆部的程序等的软件并进行执行，藉此进行用于控制机械手系统1的动作的处理。另外，控制器30可藉由单一计算机的集中控制执行各处理，也可藉由多个计算机的协同动作的分散控制执行各处理。

[0039] 控制器30，根据与由各个位置检测器E0 E4所检测出的旋转位置对应的手部5的姿~势、及储存在记忆部的教示点数据，计算规定的控制时间后的目标姿势。控制器30，以在规定的控制时间后手部5成为目标姿势的方式，往伺服放大器A0 A4输出控制指令（位置指~
令）。在伺服放大器A0 A4中，根据控制指令而对各伺服马达M0 M4供应驱动电力。藉此，能够~ ~
使手部5往所欲的姿势动作。

[0040] 接下来，针对变形检测装置8进行说明。变形检测装置8，是所谓的计算机，具有计算处理部与记忆部（均未图标）。在记忆部中，储存有计算处理部执行的程序、各种固定数据等。此外，在记忆部中，存放有被使用于下述的初始开始位置等的变形检测处理的教示点数据、关于手部5的形状及尺寸或下述的检测部位SP的数据、关于靶销9的形状及尺寸或目标部位TG的数据等。变形检测装置8，以可进行信息的收发讯的方式与控制装置6连接。另外，在本实施形态中，虽将机器手臂4的控制装置6与变形检测装置8设成为独立的计算装置，但控制装置6也可一并具备有作为变形检测装置8的功能。

[0041] 上述构成的变形检测装置8，计算处理部读取储存在记忆部的程序等的软件并进行执行，藉此能够以探索部81、位置信息存放部82、变形检测部83、及变形修正部84而发挥功能。探索部81，控制机器手臂4使手部5的规定检测部位SP接触靶销9以对目标部位TG进行探索，根据目标部位TG的表示功能进行检测检测部位SP到达目标部位TG的处理。位置信息存放部82，进行取得检测部位SP到达目标部位TG时的检测部位SP的位置信息（假定位置）而储存的处理。变形检测部83，读取储存在位置信息存放部82的Z方向位置信息、与预先储存在位置信息存放部82的参照位置信息并进行比较，而进行检测手部5的变形的处理。变形修正部84，在由变形检测部83检测出手部5的变形时，判断该变形是否能以机器手臂4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，进行修正变形的处理。

[0042] 此处，针对使用有上述构成的机械手系统1的末端执行器即手部5的变形检测处理（变形检测方法）进行说明。另外，变形检测处理由变形检测装置8进行，在以下，虽未特别详细记载，但变形检测装置8所进行的机器手臂4的控制是介由控制器30（控制装置6）进行。

[0043] 在开始手部5的变形检测处理时，预先将靶销9设置在手部5的可动范围内。图4是一实施形态的靶销9的侧视图。如图4所示，一实施形态的靶销9，是在Z方向延伸的柱状体，整体具有铅笔形状。在靶销9，直径为固定的圆柱形状的第1同径部91、直径有变化的圆锥梯形状的变径部92、与直径为固定的圆柱形状的第2同径部93是一体地形成，第1同径部91、变径部92、第2同径部93依序在Z方向排列。第1同径部91的直径较第2同径部93的直径大，第1同径部91与第2同径部93之间藉由变径部92而使直径逐渐缩小并且滑顺地连接。另外，靶销9，也可为省略了第2同径部93的由第1同径部91及变径部92构成的形状。

[0044] 上述形状的靶销9，具有在使手部5一边接触靶销9的表面一边沿着靶销9而往Z方向移动的情形时，手部5对靶销9的接触位置局部地变化的形状，将该形状部位设为目标部位TG。该目标部位TG，具有示出下述的手部5的检测部位到达目标部位TG的表示功能。也就是，若手部5的检测部位接触目标部位TG，则可得知手部5的检测部位到达目标部位TG。

[0045] 在靶销9的第1同径部91与变径部92之间存在环状的边界线95，也在变径部92与第2同径部93之间存在环状的边界线96。介由这些的边界线95、96，手部5对靶销9的接触位置在X-Y方向局部地变化。因此，在本实施形态中，将靶销9的边界线95、96中的一方（边界线
95）作为目标部位TG。

[0046] 图6是本发明的一实施形态的末端执行器的变形检测处理的流程图。如图6所示，一旦变形检测处理开始，则变形检测装置8首先进行探索处理（步骤S1）。

[0047] 图5是表示探索处理时的靶销9与机械手手部5的样子的俯视图。如图5所示，平板状的手部5，从Z方向观察，是基座侧为一支而梢端侧分成二分支的叉子形状，具有以手部中心线C为中心而对称的外形形状。以下，为便于说明，形状作成手部5的外形形状的该手部5的外周面中，隔着手部中心线C，将一方的侧面称为第1侧面51，另一方的侧面称为第2侧面52。第1检测部位SP1，被规定在手部5的梢端侧的第1侧面51。此外，第2检测部位SP2，被规定在手部5的梢端侧的第2侧面52。较佳为：第1检测部位SP1与第2检测部位SP2，配置在隔着手部中心线C为对称的位置。此外，第1检测部位SP1与第2检测部位SP2，也可规定在手部5的内侧部分。第3检测部位SP3，被规定在手部5的基座侧的第1侧面51。第4检测部位SP4，被规定在第1侧面51中、第1检测部位SP1与第3检测部位SP3之间。

[0048] 在探索处理（步骤S1）中，针对手部5的第1 4检测部位SP1 SP4的各个重复同样的~ ~处理。因此，针对以手部5的第1检测部位SP1作为检测部位SP时的探索处理详细地进行说明，省略以第2 4检测部位SP2 SP4作为检测部位SP时的探索处理的详细说明。
~ ~

[0049] 图7是探索处理的流程图。如图7所示，一旦探索处理开始，变形检测装置8以手部5的检测部位SP往预先教示的初始开始位置移动的方式控制机器手臂4（步骤S11）。初始开始位置，位于Z方向位置是较目标部位TG（边界线95）更靠近第1同径部91侧、且X-Y位置是与靶销9的第1同径部91的表面分开微小距离的地方。检测部位SP在该初始开始位置移动时，原则上，手部5不与靶销9接触。

[0050] 接着，变形检测装置8，使第3关节驱动装置63的控制回路增益（loop gain）低于规定值以下（步骤S12）。该规定值，是从较晶圆W的搬送动作时的控制回路增益更小的值中选择。在控制回路增益中，包含位置回路增益与速度回路增益。藉由使控制回路增益降低，伺服控制回路的修正力变弱，响应性（responsiveness）变迟。其结果为，能够以较小的按压力使手部5接触靶销9。

[0051] 在上述中，较佳为：将第3关节驱动装置63的控制回路增益实质上设为零。所谓的将第3关节驱动装置63的控制回路增益“实质上设为零”，意指设成如下的状态：将该控制回路增益，从一般动作的伺服增益变更为包含零的较小值，在对第3关节驱动装置63施加外力时，也就是说，使手部5与靶销9接触时的接触反力极小化，第3关节驱动装置63的伺服马达M3，实质上不对该接触反力进行抵抗，而其角度位置实质上可自由位移。在切掉控制回路增益而为零的情形也包含在此。

[0052] 除了上述的第3关节驱动装置63的控制回路增益的降低之外，也可藉由使驱动电流的上限（也就是说，驱动力矩的上限）降低，而使手部5的往靶销9的按压力降低。另外，也可在手部5抵达初始开始位置之前，进行上述控制回路增益的降低、或上述驱动电流的上限的降低。

[0053] 接着，变形检测装置8，在初始开始位置以进行以下说明的一连串的接触位置取得动作（步骤S13 S15）的方式控制机器手臂4。在一连串的接触位置取得动作中，首先，手部5~水平摆动（步骤S13）。具体而言，不使机器手臂4的第3关节J3及第4关节J4动作，使第1关节J1及第2关节J2动作，藉此使手部5以微小的振动幅度摆动（步骤S13）。

[0054] 一旦手部5摆动，则手部5的检测部位SP接触靶销9。一旦手部5接触靶销9，由于第3关节驱动装置63的控制回路增益实质上为零，因此手部5绕第3轴L3进行角位移。该角位移介由动力传递机构D3而传递至伺服马达M3，使该伺服马达M3角位移。因而，根据伺服马达M3开始角位移，检测出手部5接触到靶销9。

[0055] 而且，变形检测装置8，一旦检测出手部5接触到靶销9（在步骤S14为是），则取得手部5接触靶销9时的检测部位SP的位置信息（接触位置信息）（步骤S15）。在接触位置信息中，例如，包含机器手臂4的手腕基准点（第3轴L3上的规定点）位置及手腕的朝向。机器手臂4的手腕基准点的位置信息，可从升降驱动装置60、第1关节驱动装置61、第2关节驱动装置62的各伺服马达M0、M1、M2的各位置检测器E0、E1、E2取得。关于机器手臂4的手腕朝向的信息，可从第3关节驱动装置63、第4关节驱动装置64的各伺服马达M3、M4的各位置检测器E3、E4取得。

[0056] 接着，变形检测装置8，其接触位置取得动作若为第一次（在步骤S16中为是），则控制机器手臂4使手部5的检测部位SP往下一个开始位置移动（步骤S20）。手部5的检测部位SP的下一个开始位置，位于从初始开始位置朝向变径部92往Z方向移动微小的规定值的地方。然后，变形检测装置8，以从下一个开始位置进行一连串的接触位置取得动作（步骤S13~
S15）的方式，控制机器手臂4。

[0057] 在步骤S16中，变形检测装置8，其接触位置取得动作若为第2次以后（在步骤S16中为否），则从以当次的接触位置取得动作所取得的接触位置信息、及以前次的接触位置取得动作所取得的接触位置信息，判断检测部位SP是否到达目标部位TG。在目标部位TG，手部5对靶销9的接触位置在X-Y方向局部地变化。因而，变形检测装置8，根据当次取得的接触位置信息与前次取得的接触位置信息的X-Y方向的局部变化，判断检测部位SP是否到达目标部位TG。

[0058] 具体而言，变形检测装置8，在手部5相对靶销9的接触位置在X-Y方向已局部地变化的情形（在步骤S17中为是）时，判定已检测出检测部位SP到达目标部位TG（步骤S18）。具体而言，变形检测装置8，在从当次取得的接触位置信息与前次取得的接触位置信息导出的绕第3轴L3的角位移超出规定阈值的情形时，判定已检测出检测部位SP到达目标部位TG。然后，变形检测装置8，将当次取得的接触位置信息作为目标部位TG的位置信息而储存（步骤S19），完成探索处理。另外，目标部位TG的位置信息，是检测部位SP到达目标部位TG时的检测部位SP的假定位置。

[0059] 另一方面，变形检测装置8，在手部5相对靶销9的接触位置在X-Y方向无局部地变化的情形（在步骤S17中为否）时，判定检测部位SP未到达目标部位TG，而以手部5往再下一个开始位置移动的方式控制机器手臂4（步骤S20）。再下一个开始位置，位于从上述的下一个开始位置朝向变径部92往Z方向移动微小的规定值的地方。以如此方式，变形检测装置8，以一边使开始位置朝向变径部92往Z方向些许移动、一边重复一连串的接触位置取得动作（步骤S13 S15）的方式控制机器手臂4，直到检测出检测部位SP到达目标位置TG。~

[0060] 返回图6的流程图，变形检测装置8，藉由上述的探索处理并根据以手部5的第1 4~检测部位SP1 SP4的各个所探索到的目标部位TG的位置信息，评价手部5的变形（步骤S2~ ~
S4）。在本实施形态中，针对手部5的扭曲变形、挠曲变形、及旋转变形的各个评价变形。由于变形检测装置8针对各变形重复同样的变形的评价处理，因此在以下针对手部5扭曲变形的评价处理详细地进行说明，关于挠曲变形及旋转变形的评价处理则省略详细的说明。

[0061] 图8是变形的评价处理的流程图。如图8所示，变形检测装置8，首先，从位置信息存放部82读取使用于检测变形的位置信息（步骤S21）。在读取的位置信息中，包含已取得的目标部位TG的位置信息、与规定参照位置信息。Z方向位置信息，例如，也可为包含在已取得的位置信息的机器手臂4的手腕基准点的Z方向位置信息。

[0062] 在本实施形态中，参照位置信息，是藉由以手部5上的不同的检测部位SP（参照位置）进行探索处理而取得的目标部位TG的位置信息。被使用于检测扭曲变形的位置信息，是以第1检测部位SP1探索目标部位TG而获得的目标部位TG的位置信息、与以第2检测部位SP2探索目标部位TG而获得的目标部位TG的位置信息。被使用于检测挠曲变形的位置信息，是以第1检测部位SP1探索目标部位TG而获得的目标部位TG的位置信息、与以第3检测部位SP3探索目标部位TG而获得的目标部位TG的位置信息。被使用于检测旋转变形的位置信息，是以第3检测部位SP3探索目标部位TG而获得的目标部位TG的位置信息、与以第4检测部位SP4探索目标部位TG而获得的目标部位TG的位置信息。另外，在检测旋转变形的情形，也可取代上述第4检测部位SP4或除了上述第4检测部位SP4之外，使用以第1检测部位SP1探索目标部位TG而获得的目标部位TG的位置信息。

[0063] 接着，变形检测装置8，比较所读取的二个位置信息（步骤S22）。在步骤S22中，在进行检测的变形为扭曲变形与挠曲变形的情形时，比较所读取的二个位置信息的Z方向的位置信息。而且，在二个目标部位TG的位置信息中、一方的Z方向位置信息与另一方的Z方向位置信息的差为规定阈值以下的情形时，判定为无变形或变形程度小（在步骤S23中为否），完成变形的评价处理。另一方面，变形检测装置8，在所读取的二个目标部位TG的位置信息中、一方的Z方向位置信息与另一方的Z方向位置信息的差超出规定阈值的情形时，判定为已检测出末端执行器的变形（在步骤S23中为是）。

[0064] 此外，在步骤S22中，在进行检测的变形为旋转变形的情形时，比较所读取的二个位置信息的X-Y方向（X-Y平面内）的位置信息。在检测旋转变形时，较佳为：控制机器手臂4的位置及姿势，使被规定成与第4轴L4平行的手部中心线C的延伸方向与Y轴方向成为平行。本实施形态的手部5，由于在第3连杆43与第4连杆44之间具有连结部，因此有时会有因该连结部的连结误差而导致手部5无法相对于手部中心线C成为线对称的情况。此外，有时会有因手部5与其他物体碰撞，而导致在手部5在绕第3轴L3的旋转方向产生变形，手部中心线C的延伸方向与Y轴方向非为平行的情况。针对这些这样的旋转变形，变形检测装置8例如能够以下述方式进行检测。也就是说，在变形前的手部5中，事先储存有相对于连结第3检测部位SP3与第4检测部位SP4的直线（评价直线）的Y轴方向的倾度（基准倾度），根据已取得的第
3检测部位SP3的X-Y方向位置信息与已取得的第4检测部位SP4的X-Y方向位置信息，算出相对于评价直线的Y轴方向的倾度，比较所算出的倾度与基准倾度，若这些的差异超出规定阈值，则判定检测出末端执行器的旋转变形（在步骤S23中为是），若该差异为规定阈值以下，则判定无变形（在步骤S23中为否）。

[0065] 一旦末端执行器的变形被检测，变形检测装置8，接着判断是否能藉由机器手臂4的位置及姿势中至少一方的调整修正变形（步骤S24）。变形的修正可否，例如，可根据从所读取的2个位置信息的差导出的变形程度、或是否在机器手臂4存在为了修正变形而为必要的轴来加以判断。

[0066] 变形检测装置8，在判断为可修正变形的情形时（在步骤S24中为是），作成用于使控制装置6修正变形的变形修正信息，并将该变形修正信息往控制装置6输出（步骤S25），完成变形的评价处理。另外，在本实施形态中，机器手臂4，可藉由使手部5绕第4轴L4旋转而修正扭曲变形。此外，本实施形态的机器手臂4，由于不具备能修正挠曲变形的轴，因此无法修正挠曲变形。此外，本实施形态的机器手臂4，能够藉由以算出的评价直线的倾度成为基准倾度的方式使手部5绕第3轴L3旋转，并且调整X-Y方向位置，而修正旋转变形。

[0067] 另一方面，变形检测装置8，在判断为不能修正变形的情形时（在步骤S24中为否），进行错误处理（步骤S26），完成变形的评价处理。在错误处理中，变形检测装置8，例如，发出警报并且使控制装置6停止机器手臂4的动作。

[0068] 以如以上的方式，变形检测装置8，进行扭曲变形的评价处理（步骤S2）、挠曲变形的变形评价处理（步骤S3）、及旋转变形的变形评价处理（步骤S4），完成末端执行器的变形检测处理。

[0069] 如以上已说明般，本实施形态的机械手系统1，具备有：机器手臂4，在梢端部具有以往规定方向延伸的转动轴（第3轴L3）为中心转动自如的手腕；手部5，是安装在手腕的末端执行器；及变形检测装置8，使用靶销9检测该末端执行器的变形，该靶销9具有手部5的规定检测部位SP到达的目标部位TG。靶销9的目标部位TG，具有示出手部5的检测部位SP到达该目标部位TG的表示功能。上述的变形检测装置8，具备有：探索部81，控制机器手臂4使手部5的检测部位SP接触靶销9以对目标部位TG进行探索，根据目标部位TG的表示功能而检测检测部位SP到达目标部位TG；以及，变形检测部83，比较检测部位SP到达目标部位TG时的检测部位SP的位置信息（假定位置信息）与参照位置信息，以检测手部5的变形。

[0070] 此外，以上已说明的本实施形态的末端执行器的变形检测方法，是在上述的机械手系统1中，变形检测装置8使用上述的靶销9对手部5的变形进行检测的方法，其包含以下动作：变形检测装置8控制机器手臂4使检测部位SP接触靶销9以对目标部位TG进行探索；根据目标部位TG的表示功能，检测检测部位SP到达目标部位TG；以及，比较检测部位SP到达目标部位TG时的检测部位SP的位置信息与规定参照位置信息，以检测末端执行器的变形。

[0071] 根据如上述般的机械手系统1及末端执行器的变形检测方法，能够使用设于末端执行器的可动范围内的靶销9，检测末端执行器的变形。在专利文献1 3中记载的以往技术~中，为了检测机械手手部的变形而在机械手系统中具备有专用的非接触式传感器。相对于此，本实施形态的机械手系统1中，能够不使用特别的配线或需要控制的非接触式传感器，而利用靶销9与现有结构的机器手臂4来检测末端执行器的变形。

[0072] 此外，在本实施形态的机械手系统1及末端执行器的变形检测方法中，靶销9的目标部位TG，为了发挥表示功能，而形成为在使手部5一边接触靶销9一边沿着靶销9往Z方向移动的情形时手部5对靶销9的接触位置局部地变化的形状。而且，变形检测装置8，控制机器手臂4使手部5的检测部位SP一边接触靶销9一边沿着靶销9往Z方向移动以对目标部位TG进行探索，根据检测部位SP对靶销9的接触位置的局部变化，检测该检测部位SP到达目标部位TG。

[0073] 更具体而言，靶销9，作为手部5相对靶销9的接触位置局部地变化的形状，是在规定方向连续地具有直径固定的同径部91、与直径有变化的变径部92，藉由同径部91与变径部92的边界（边界线95）而构成目标部位TG。而且，变形检测装置8，在使手部5从同径部91朝向变径部92往Z方向位移的多个位置，进行使手部5绕第3轴L3摆动以取得检测部位SP接触到靶销9时的检测部位SP的位置信息（接触位置信息），以对目标部位TG进行探索，根据所取得的多个接触位置信息导出的绕第3轴L3的角位移，检测检测部位SP到达目标部位TG。

[0074] 根据像这样的机械手系统1及末端执行器的变形检测方法，能够根据靶销9的同径部91与变径部92的直径变化，检测检测部位SP到达目标部位TG。像这样的靶销9的目标部位TG的表示功能，是藉由靶销9的外形形状而实现，为较为简易的构造，无需为了此功能而配线或控制。

[0075] 此外，在本实施形态的机械手系统1及末端执行器的变形检测方法中，变形检测装置8，在检测手部5的变形时，判断该变形是否能藉由机器手臂4的位置及姿势中至少一方的调整进行修正，在能修正的情形时修正该变形。

[0076] 根据像这样的机械手系统1及末端执行器的变形检测方法，能够不使机器手臂4停止、解体，即可修正末端执行器的变形。据此，能够减少使机器手臂4停止的频度，能够使生产性提高。

[0077] 此外，在本实施形态的机械手系统1及末端执行器的变形检测方法中，参照位置信息，是藉由变形检测装置8控制机器手臂4使与手部5的检测部位SP不同的参照部位接触靶销9以对目标部位TG进行探索，根据目标部位TG的表示功能检测出参照部位到达目标部位TG时的参照部位的假定位置信息。也就是，针对与手部5的检测部位SP不同的参照部位进行探索处理，将参照部位到达目标部位TG时的参照部位的位置信息使用作为参照位置信息。

[0078] 在上述实施形态中，在检测手部5的扭曲变形时，将为手部5的梢端部且以夹着手部中心线C的方式被规定在一方的第1检测部位SP1、与被规定在另一方的第2检测部位SP2，分别作为检测部位、参照部位。然后，藉由比较检测部位SP到达目标部位TG时的该检测部位SP的Z方向的假定位置、与参照部位到达目标部位TG时的该参照部位的Z方向的假定位置，以变形检测装置8检测手部5的扭曲变形。

[0079] 此外，在上述实施形态中，在检测手部5的挠曲变形时，将检测部位与参照部位中的一方设为被规定在手部5的梢端部的第1检测部位SP1，将另一方设为被规定在手部5的基座部的第3检测部位SP3。然后，藉由比较检测部位SP到达目标部位TG时的该检测部位SP的Z方向的假定位置、与参照部位到达目标部位TG时的该参照部位的Z方向的假定位置，以变形检测装置8检测手部5的挠曲变形。

[0080] 进一步地，在上述实施形态中，在检测手部5的旋转变形时，将检测部位与参照部位中的一方设为被规定在手部5的基座部的第3检测部位SP3，将另一方设为被规定在手部5的梢端部或基座部与梢端部之间的第4检测部位SP4。然后，藉由比较检测部位SP到达目标部位TG时的该检测部位SP的X-Y平面内的假定位置、与参照部位到达目标部位TG时的该参照部位的X-Y平面内的假定位置，以变形检测装置8检测手部5的旋转变形。

[0081] 根据如上述的机械手系统1及末端执行器的变形检测方法，由于针对手部5的2个检测部位SP（检测部位与参照部位）的各个进行探索处理并比较所获得的位置信息，因此能够在不受靶销9的目标位置TG的变形或位置偏移等的影响下，检测末端执行器的变形。

[0082] 以上虽已说明了本发明的较佳的实施形态，但上述的机械手系统1的构成可如以下般进行变更。

[0083] 例如，上述实施形态的末端执行器，虽为晶圆搬送用的叉子形状的手部5，但末端执行器并不限定在此。例如，末端执行器，也可为具备多个把持爪的泛用手部、吸附手部、螺帽紧固具、熔接枪、喷雾枪中任一者。

[0084] 此外，在上述实施形态的探索处理中，虽使手部5以在Z方向延伸的第3轴L3为中心而转动（摆动），但末端执行器的摆动方向并不限定在此。

[0085] 例如，在机器手臂为垂直多关节型机械手的情形时，在探索处理中，也可使末端执行器以在X方向或Y方向延伸的转动轴为中心而转动。在该情形，靶销9，以靶销9的延伸方向成为与末端执行器的转动轴的延伸方向平行的方式配设。

[0086] 例如，也可在探索处理中几乎不使末端执行器转动，而使其往Z方向位移。上述实施形态的机械手系统1由于是为晶圆搬送机械手，因此必须藉由极力地避免手部5与靶销9的擦伤以防止微粒（particle）产生。但是，在不限制靶销9与末端执行器的接触或擦伤的情况下，也可藉由不使末端执行器转动而使检测部位SP一边接触靶销9一边往Z方向位移，而进行目标部位TG的探索。

[0087] 此外，上述实施形态的参照位置信息，虽为藉由利用设定在手部5的其他检测部位SP（参照部位）进行探索处理所得到的Z方向位置信息，但参照位置信息并不限定在此。

[0088] 例如，参照位置信息，也可为：藉由变形检测装置8，控制机器手臂4使末端执行器的未变形的检测部位SP接触靶销9以对目标部位TG进行探索，根据目标部位TG的表示功能检测出未变形的检测部位SP到达目标部位TG时的未变形的检测部位SP的位置信息。也就是，参照位置信息，也可为藉由利用未变形的末端执行器上的检测部位SP进行探索处理所获得的目标部位TG的位置信息。若使用像这样的参照位置信息，能够藉由比较以变形前后的检测部位SP探索的目标部位TG的位置信息，检测手部5的变形。

[0089] 例如，参照位置信息，也可为靶销9的目标部位TG的位置信息。但是，该情形的靶销9，以在机械手系统1具有的坐标系中事先正确地定位，且无靶销9的变形或移动的情况为条件。

[0090] 此外，上述实施形态的靶销9，虽第1同径部91与变径部92的边界线95成为目标部位TG，第1同径部91与变径部92的外径的局部变化构成表示功能，但靶销9的形状并不限定在此。靶销9，只要具有在使末端执行器一边接触靶销9一边沿着靶销9往Z方向移动的情形时，末端执行器相对靶销9的接触位置局部地变化的形状即可。

[0091] 例如，也可为：将靶销9的变径部92与第2同径部93的边界线96作为目标部位TG，且变径部92与第2同径部93的外形的X-Y位置的局部变化构成表示功能。在该情形，如图9所示，在探索处理中，将末端执行器的检测部位SP的初始开始位置设于靶销9’的第2同径部93的周围，在使末端执行器从第2同径部93朝向变径部92在Z方向移动的多个位置中，重复一连串的接触位置取得动作（步骤S13 S15）。~

[0092] 例如，也可为：靶销9为直径固定的圆柱状，将靶销9的上端缘设为目标部位TG，且靶销9的外形的X-Y位置的局部变化构成表示功能。在该情形，能够藉由末端执行器的检测部位SP成为不与靶销9接触的情况，检测检测部位SP到达目标部位TG。

[0093] 另外，在本实施形态中，虽藉由靶销9的形状实现目标部位TG的表示功能，但表示功能也可藉由其他手段实现。例如，也可为：靶销9为直径固定的圆柱形状，在靶销9周围的目标部位TG设有接触传感器，藉由该接触传感器构成表示功能。

[0094] 此外，在上述实施形态中，变形检测装置8，虽依序进行手部5的扭曲变形、挠曲变形、及旋转变形的评价处理（步骤S2 S4），但也可选择性地进行这些的变形的评价处理中至~少一个以上。例如，手部5的扭曲变形、挠曲变形、及旋转变形的评价处理中，也可仅进行扭曲变形的评价处理。在该情形，无需第3检测部位SP3与第4检测部位SP4的各检测部位SP中的探索处理。此外，各变形的评价处理（步骤S2 S4）的顺序并不限定在上述实施形态，也可~
适当地变换顺序。

[0095] 对本领域技术人员而言，可根据以上说明而知悉本发明的众多改良或其他实施形态。因此，上述说明，应被解释为仅作为例示，且是以对本领域技术人员教示实行本发明的最佳实施形态的目的而提供。在不脱离本发明的精神下，可实质性地变更其构造及/或功能的细节。

[0096] 符号说明

[0097] 1：机械手系统

[0098] 6：控制装置

[0099] 4：机器手臂

[0100] 5：机械手手部（末端执行器）

[0101] 8：变形检测装置

[0102] 9：靶销

[0103] 21：基台

[0104] 30：控制器

[0105] 40：升降轴

[0106] 41 44：第1 第4连杆~ ~

[0107] 60 64：驱动装置~

[0108] 81：探索部

[0109] 82：位置信息存放部

[0110] 83：变形检测部

[0111] 84：变形修正部

[0112] 91：第1同径部

[0113] 92：变径部

[0114] 93：第2同径部

[0115] 95、96：边界线

[0116] A0 A4：伺服放大器~

[0117] C：手部中心线

[0118] D0 D4：动力传递机构~

[0119] E0 E4：位置检测器~

[0120] J1 J4：第1 第4关节~ ~

[0121] L1 L4：第1 第4轴~ ~

[0122] M0 M4：伺服马达~

[0123] SP：检测部位

[0124] TG：目标部位。