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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024140895
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】ロボットおよびロボットの制御方法
(51)【国際特許分類】
B25J 9/10 20060101AFI20241003BHJP
【ＦＩ】
B25J9/10 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023052260
(22)【出願日】2023-03-28
(71)【出願人】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104433
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 博一
(74)【代理人】
【識別番号】100202728
【弁理士】
【氏名又は名称】三森 智裕
(72)【発明者】
【氏名】芝田 武士
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS25
3C707BS15
3C707CT05
3C707CV07
3C707CW07
3C707CX03
3C707HS27
3C707HT24
3C707KS10
3C707LT13
3C707NS13
(57)【要約】
【課題】ロボットアームを駆動させるための駆動機構において、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアが配置されている場合にも、位置決め精度の低下を抑制可能なロボットおよびロボットの制御方法を提供する。
【解決手段】ロボット１００は、ロボットアーム１０と、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアを含み、ロボットアームを駆動する駆動機構と、ロボットアーム１０の温度に基づいて、ロボットアーム１０と駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正する制御部３０と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】ロボット１００は、ロボットアーム１０と、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアを含み、ロボットアームを駆動する駆動機構と、ロボットアーム１０の温度に基づいて、ロボットアーム１０と駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正する制御部３０と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボットアームと、
回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアを含み、前記ロボットアームを駆動する駆動機構と、
前記ロボットアームと前記駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、前記傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正する制御部と、を備える、ロボット。
回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアを含み、前記ロボットアームを駆動する駆動機構と、
前記ロボットアームと前記駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、前記傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正する制御部と、を備える、ロボット。
【請求項2】
前記駆動機構は、前記傾斜ギアが取り付けられる回転軸部を含み、
前記制御部は、前記回転軸部の熱膨張による前記軸方向ずれに起因する前記ロボットアームの回転方向における回転方向ずれを、前記軸方向ずれに起因する影響として補正する、請求項１に記載のロボット。
前記制御部は、前記回転軸部の熱膨張による前記軸方向ずれに起因する前記ロボットアームの回転方向における回転方向ずれを、前記軸方向ずれに起因する影響として補正する、請求項１に記載のロボット。
【請求項3】
前記傾斜ギアは、互いに噛み合う第１傾斜ギアおよび第２傾斜ギアを含み、
前記回転軸部は、前記第１傾斜ギアが取り付けられる第１回転軸部と、前記第２傾斜ギアが取り付けられる第２回転軸部とを含み、
前記制御部は、前記第１回転軸部と前記第２回転軸部との各々の回転軸方向の熱膨張の差異による前記第１傾斜ギアおよび前記第２傾斜ギアの前記軸方向ずれに起因する前記ロボットアームの前記回転方向ずれを補正する、請求項２に記載のロボット。
前記回転軸部は、前記第１傾斜ギアが取り付けられる第１回転軸部と、前記第２傾斜ギアが取り付けられる第２回転軸部とを含み、
前記制御部は、前記第１回転軸部と前記第２回転軸部との各々の回転軸方向の熱膨張の差異による前記第１傾斜ギアおよび前記第２傾斜ギアの前記軸方向ずれに起因する前記ロボットアームの前記回転方向ずれを補正する、請求項２に記載のロボット。
【請求項4】
前記制御部は、前記軸方向ずれに起因する前記傾斜ギアの回転位置の変化による前記ロボットアームの前記回転方向ずれを補正するように、前記駆動機構による前記ロボットアームの動作を補正する、請求項２または３に記載のロボット。
【請求項5】
前記制御部は、前記駆動機構を含む前記ロボットアームの温度を表す測定値を取得するとともに、取得された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、請求項１～３のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項6】
前記駆動機構を含む前記ロボットアームの温度を測定するための温度センサをさらに備え、
前記制御部は、
前記温度センサによる測定に基づいて、前記測定値を取得するとともに、
取得された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、請求項５に記載のロボット。
前記制御部は、
前記温度センサによる測定に基づいて、前記測定値を取得するとともに、
取得された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、請求項５に記載のロボット。
【請求項7】
前記駆動機構は、前記駆動機構における駆動力の駆動源となるモータと、前記モータの回転を検出するエンコーダとを含み、
前記温度センサは、前記エンコーダに配置されたエンコーダ温度センサを含み、
前記制御部は、前記エンコーダ温度センサの測定結果により推定された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、請求項６に記載のロボット。
前記温度センサは、前記エンコーダに配置されたエンコーダ温度センサを含み、
前記制御部は、前記エンコーダ温度センサの測定結果により推定された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、請求項６に記載のロボット。
【請求項8】
前記温度センサは、前記エンコーダ温度センサと、前記ロボットアームの外気温を測定する外気温センサとを含み、
前記制御部は、前記エンコーダ温度センサの測定結果と前記外気温センサの測定結果との各々により推定された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、請求項７に記載のロボット。
前記制御部は、前記エンコーダ温度センサの測定結果と前記外気温センサの測定結果との各々により推定された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、請求項７に記載のロボット。
【請求項9】
前記制御部は、熱膨張による前記ロボットアームの長さの変化と、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する前記ロボットアームの前記回転方向ずれとを補正する、請求項２または３に記載のロボット。
【請求項10】
前記ロボットアームの先端に配置される基板保持ハンドをさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項11】
クリーンルームに配置されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項12】
真空環境下に配置されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のロボット。
【請求項13】
回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアを含む駆動機構により駆動されるロボットアームの温度を表す測定値を取得することと、
取得された前記測定値に基づいて、前記ロボットアームと前記駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、前記傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正することと、を備える、ロボットの制御方法。
取得された前記測定値に基づいて、前記ロボットアームと前記駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、前記傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正することと、を備える、ロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この開示は、ロボットおよびロボットの制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ロボットアームを備えるロボットが知られている。たとえば、特許文献１には、複数のリンクを含むロボットアームを備えるロボットが開示されている。このロボットでは、ロボットアームを動作させると、モータおよび歯車減速装置が発熱する。上記特許文献１に記載のロボットは、モータおよび歯車減速装置の発熱に起因するリンクの長さの変化を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６３９８２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、上記特許文献１には記載されていないが、ロボットアームを駆動させるための駆動機構において、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する斜歯歯車などの傾斜ギアが配置されている場合において、熱膨張による傾斜ギアの回転軸方向におけるずれが生じた場合には、径方向から見て、歯部が回転軸方向に対して傾いているため傾斜ギアの回転位置が変化する。しかしながら、上記特許文献１に記載されたロボットでは、温度変化によるロボットアームのリンクの熱膨張に起因する長さの変化が補正されているだけである。そのため、傾斜ギアの回転位置の変化が補正されないため、熱膨張に起因する影響が十分に補正されない。したがって、ロボットアームを駆動させるための駆動機構において、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアが配置されている場合には、位置決め精度が低下する。
【0005】
この開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ロボットアームを駆動させるための駆動機構において、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアが配置されている場合にも、位置決め精度の低下を抑制可能なロボットおよびロボットの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この開示の第１の局面によるロボットは、ロボットアームと、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアを含み、ロボットアームを駆動する駆動機構と、ロボットアームと駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正する制御部と、を備える。
【0007】
この開示の第１の局面によるロボットは、上記のように、ロボットアームと駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正する制御部を備える。これにより、熱膨張による傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正できるため、ロボットアームを駆動させるための駆動機構において、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアが配置されている場合にも、位置決め精度の低下を抑制できる。
【0008】
この開示の第２の局面によるロボットの制御方法は、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアを含む駆動機構により駆動されるロボットアームの温度を表す測定値を取得することと、取得された測定値に基づいて、ロボットアームと駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正することと、を備える。
【0009】
この開示の第２の局面によるロボットの制御方法は、上記のように、取得された測定値に基づいて、ロボットアームと駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正する。これにより、熱膨張による傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正できるため、ロボットアームを駆動させるための駆動機構において、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアが配置されている場合にも、位置決め精度の低下を抑制可能なロボットの制御方法を提供できる。
【発明の効果】
【0010】
ロボットアームを駆動させるための駆動機構において、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアが配置されている場合にも、位置決め精度の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】一実施形態によるロボットの構成を示す図である。
【図2】一実施形態によるロボットの構成を示すブロック図である。
【図3】一実施形態による駆動機構の構成を示す図である。
【図4】熱膨張による影響を説明するための図である。
【図5】ギアの回転軸方向における熱膨張に起因するロボットアームの回転方向におけるずれを説明するための図である。
【図6】基板の位置ずれの補正を説明するための図である。
【図7】一実施形態によるロボットの熱膨張による影響の補正における制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図8】一実施形態によるロボットの比較例との比較を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【0013】
（ロボットの構成）
図１から図６までを参照して、一実施形態によるロボット１００の構成について説明する。図１に示すように、ロボット１００は、基板搬送ロボットである。ロボット１００は、クリーンルーム２００に配置されている。また、ロボット１００は、真空環境下に配置されている。具体的には、ロボット１００は、真空室２０１内に配置されている。
図１から図６までを参照して、一実施形態によるロボット１００の構成について説明する。図１に示すように、ロボット１００は、基板搬送ロボットである。ロボット１００は、クリーンルーム２００に配置されている。また、ロボット１００は、真空環境下に配置されている。具体的には、ロボット１００は、真空室２０１内に配置されている。
【0014】
ロボット１００は、ロボットアーム１０と、ロボットアーム１０の先端に配置される基板保持ハンド２０と、制御部３０とを備える。基板保持ハンド２０は、基板Ｗを保持する。具体的には、基板保持ハンド２０は、摩擦力により基板Ｗを保持するパッシブハンドである。基板Ｗは、たとえば、半導体ウェハである。半導体ウェハは、処理室２０２において所定の処理が行われる。
【0015】
ロボットアーム１０は、水平多関節ロボットアームである。ロボットアーム１０は、第１アーム部１１と、第２アーム部１２とを含む。第１アーム部１１の一方端部は、第１関節ＪＴ１を介してベース部１３に接続されている。第２アーム部１２の一方端部は、第２関節ＪＴ２を介して第１アーム部１１の他方端部に接続されている。第２アーム部１２の他方端部には、第３関節ＪＴ３を介して基板保持ハンド２０が接続されている。
【0016】
第１関節ＪＴ１は、ベース部１３に対して第１アーム部１１を、上下方向に延びる第１回転軸線Ａ１周りに回転させる。第２関節ＪＴ２は、第１アーム部１１に対して第２アーム部１２を、上下方向に延びる第２回転軸線Ａ２周りに回転させる。第３関節ＪＴ３は、第２アーム部１２に対して基板保持ハンド２０を、上下方向に延びる第３回転軸線Ａ３周りに回転させる。
【0017】
第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２および第３関節ＪＴ３の各関節には、図２に示すように、ロボットアーム１０を駆動する駆動機構４０が配置されている。第１関節ＪＴ１の駆動機構４０は、第１アーム部１１に配置され、第２関節ＪＴ２の駆動機構４０は、第１アーム部１１に配置され、第３関節ＪＴ３の駆動機構４０は、第２アーム部１２に配置されている。なお、駆動機構４０の配置はこれに限定されない。
【0018】
駆動機構４０は、モータ４１、エンコーダ４２、および、動力伝達部４３を含む。モータ４１は、駆動機構４０における駆動力の駆動源となる。モータ４１は、たとえば、サーボモータである。エンコーダ４２は、モータ４１の回転を検出する。具体的には、エンコーダ４２は、モータ４１の出力軸４１ａの回転位置を検出する。動力伝達部４３は、モータ４１の駆動力を伝達する。駆動機構４０は、モータ４１の駆動力を伝達することによって、第１アーム部１１、第２アーム部１２および基板保持ハンド２０などの駆動対象を回転させる。
【0019】
図３に示すように、動力伝達部４３は、ギア４４ａ、ギア４４ｂ、ギア４４ｃ、ギア４４ｄ、回転軸部４５、および、回転軸部４６を含む。ギア４４ａおよびギア４４ｂ同士と、ギア４４ｃおよびギア４４ｄ同士との各々は、互いに噛み合いながら回転する。ギア４４ａおよびギア４４ｂの各々は、たとえば、互いの回転軸が直交するベベルギアである。また、本実施形態では、ギア４４ｃおよびギア４４ｄの各々は、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する。ギア４４ｃおよび４４ｄは、たとえば、らせん状の歯筋を有するヘリカルギアである。ヘリカルギアは、斜歯歯車とも言われる。なお、ギア４４ｃは、傾斜ギアおよび第１傾斜ギアの一例である。ギア４４ｄは、傾斜ギアおよび第２傾斜ギアの一例である。回転軸部４５は、回転軸部および第１回転軸部の一例である。回転軸部４６は、回転軸部および第２回転軸部の一例である。
【0020】
ギア４４ａは、モータ４１の出力軸４１ａに取り付けられている。ギア４４ｂは、回転軸部４５に取り付けられている。ギア４４ｃは、回転軸部４５に取り付けられている。ギア４４ｄは、回転軸部４６に取り付けられている。モータ４１の駆動力は、出力軸４１ａ、ギア４４ａ、および、ギア４４ｂを介して、回転軸部４５に伝達される。そして、回転軸部４５に伝達されたモータ４１の駆動力は、回転軸部４５が回転することによって、ギア４４ｃおよびギア４４ｄを介して回転軸部４６に伝達される。回転軸部４６は、出力側が第２アーム部１２、基板保持ハンド２０、および、ベース部１３などの駆動対象に接続されている。回転軸部４６に対してモータ４１からの駆動力が伝達されることによって、駆動対象が回転する。たとえば、第１関節ＪＴ１に配置されている駆動機構４０では、回転軸部４６は、ベース部１３に接続されている。回転軸部４６にモータ４１からの駆動力が伝達されることによって、ロボットアーム１０は、第１関節ＪＴ１を第１回転軸線Ａ１周りに回転させる。なお、動力伝達部４３は、図３の構成に限定されない。また、動力伝達部４３は、たとえば、ベアリングなどの軸受けを含む。
【0021】
なお、ロボットアーム１０は、ギア４４ｃ、ギア４４ｄ、回転軸部４５、および、回転軸部４６とは異なる熱膨張係数を有する材料により形成されている。ロボットアーム１０の第１アーム部１１と第２アーム部１２とは、アルミニウムにより形成されている。ギア４４ｃ、ギア４４ｄ、回転軸部４５、および、回転軸部４６は、鉄により形成されている。また、アルミニウムの熱膨張係数は、鉄の熱膨張係数よりも大きい。
【0022】
制御部３０は、所定のプログラムを実行することにより、ロボットアーム１０の動作を制御する。制御部３０は、第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２および第３関節ＪＴ３の各関節に配置されたモータ４１に供給する電力を制御することにより、ロボットアーム１０の動作を制御する。制御部３０は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置、および、フラッシュメモリなどの記憶装置を有するコンピュータである。制御部３０は、ロボットアーム１０の動作を制御することによって、予め教示された制御量に基づいて、予め設定された所定の位置に対して基板Ｗを搬送する搬送動作の制御処理を実行する。予め教示された制御量は、記憶装置に記憶されている。
【0023】
また、図２に示すように、ロボット１００は、駆動機構４０を含むロボットアーム１０の温度を測定するための温度センサ５０を備えている。温度センサ５０は、外気温センサ５１と、エンコーダ温度センサ５２とを含む。外気温センサ５１は、ロボットアーム１０の外気温を測定する。外気温センサ５１は、ロボット１００の外表面に配置されている。たとえば、外気温センサ５１は、ロボットアーム１０の第１アーム部１１の外表面に配置されている。エンコーダ温度センサ５２は、駆動機構４０のエンコーダ４２に配置されている。エンコーダ温度センサ５２は、第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２、および、第３関節ＪＴ３の各々における駆動機構４０のエンコーダ４２に配置されている。温度センサ５０は、たとえば、熱電対である。温度センサ５０は、測定された温度を示す測定結果を制御部３０に対して出力する。
【0024】
〈熱膨張に起因する影響の補正〉
ここで、図４に示すように、ロボットアーム１０を動作させていると、モータ４１からの発熱、または、外気温の変化などによるロボットアーム１０および駆動機構４０の少なくとも一方における熱膨張による影響が生じる。熱膨張による影響として、基板Ｗの搬送動作において、目標位置に対する位置ずれが生じる。なお、図４では、同様の教示位置である目標位置にロボットアーム１０が制御された場合におけるロボットアーム１０の温度変化に起因する位置ずれを表している。図４では、温度Ｔ℃におけるロボットアーム１０の位置が模式的な位置を示す実線と共に図示されている。そして、図４において、温度がＴ＋ΔＴ℃の場合におけるロボットアーム１０の模式的な位置が点線によって図示されている。本実施形態では、制御部３０は、熱膨張による影響を補正する処理を実行する。
ここで、図４に示すように、ロボットアーム１０を動作させていると、モータ４１からの発熱、または、外気温の変化などによるロボットアーム１０および駆動機構４０の少なくとも一方における熱膨張による影響が生じる。熱膨張による影響として、基板Ｗの搬送動作において、目標位置に対する位置ずれが生じる。なお、図４では、同様の教示位置である目標位置にロボットアーム１０が制御された場合におけるロボットアーム１０の温度変化に起因する位置ずれを表している。図４では、温度Ｔ℃におけるロボットアーム１０の位置が模式的な位置を示す実線と共に図示されている。そして、図４において、温度がＴ＋ΔＴ℃の場合におけるロボットアーム１０の模式的な位置が点線によって図示されている。本実施形態では、制御部３０は、熱膨張による影響を補正する処理を実行する。
【0025】
図５に示すように、熱膨張による影響として、第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２、および、第３関節ＪＴ３の各々において、熱膨張に起因するロボットアーム１０の回転方向におけるずれである回転方向ずれが発生する。たとえば、モータ４１側である駆動側のギア４４ｃと、出力側である従動側のギア４４ｄとの間において、回転軸部４５と回転軸部４６との各々の回転軸方向の熱膨張の差異によって、回転軸方向におけるずれが生じる。ギア４４ｃおよびギア４４ｄが互いに斜めに傾いた歯筋を有するため、回転軸方向におけるずれに起因して、回転方向におけるずれが生じる。
【0026】
具体的には、ギア４４ｃが取り付けられている回転軸部４５の基準温度における長さをＬａ、熱膨張率をＫａとし、ギア４４ｄが取り付けられている回転軸部４６の基準温度における長さをＬｓ、熱膨張率をＫｓとすると、基準温度からΔＴ℃の温度変化があった場合には、回転軸部４５および回転軸部４６の各々の回転軸方向の熱膨張の差異である回転軸方向のずれとして、シフト量δｚが次の式（１）によって表される。
そして、ギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転軸方向に対する歯部の傾きをαとすると、回転軸方向のシフト量δｚに起因するギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転方向におけるずれを表すシフト量δｌが次の式（２）によって表される。
この回転方向におけるシフト量δｌは、回転方向におけるずれの大きさを表している。したがって、従動側のギア４４ｄの半径をｒｓ、熱膨張による回転軸方向のずれのシフト量δｚに起因するギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転方向のずれの回転角をδθとした場合には、ｒｓ・δθ＝δｌが成立するため、次の式（３）が成立する。
【数1】
【数2】
【数3】
【0027】
ここで、ＫＴは、回転軸方向の熱膨張に起因する回転方向のずれの回転角を算出するための比例定数となる。すなわち、温度変化の大きさに比例してギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転角にずれが生じる。上記のギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転方向のずれの回転角であるδθが、熱膨張によるロボットアーム１０の回転方向におけるずれの回転角となる。言い換えると、熱膨張によるギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転軸方向におけるずれに起因する影響として、ロボットアーム１０の回転方向におけるずれが生じる。このδθにより表されるロボットアーム１０の回転方向のずれの回転角により、ロボットアーム１０の駆動において、目標位置に対する位置ずれが発生する。
【0028】
また、図４に示すように、熱膨張による影響として、ロボットアーム１０の回転方向におけるずれに加えて、ロボットアーム１０の長さの変化が生じる。ロボットアーム１０および基板保持ハンド２０は、温度変化による熱膨張に起因して、一端から他端までの長さが変化する。たとえば、温度がＴ℃である場合において、第１アーム部１１の第１関節ＪＴ１から第２関節ＪＴ２までの長さをＬ１、第２アーム部１２の第２関節ＪＴ２から第３関節ＪＴ３までの長さをＬ２、基板保持ハンド２０の第３関節ＪＴ３から基板保持ハンド２０の中心位置までの長さをＬＨとする。この場合に、温度がＴ℃からＴ＋ΔＴ℃に変化した場合には、熱膨張によって、Ｌ１、Ｌ２、および、ＬＨが、それぞれ、Ｌ１＋δＬ１、Ｌ２＋δＬ２、および、ＬＨ＋δＬＨに変化する。すなわち、δＬ１、δＬ２、および、δＬＨは、ΔＴ℃の温度変化による熱膨張によるロボットアーム１０の長さの変化の大きさを表している。δＬ１、δＬ２、および、δＬＨは、それぞれ、第１アーム部１１、第２アーム部１２、および、基板保持ハンド２０の長さの変化を表している。ロボットアーム１０および基板保持ハンド２０の長さの変化に起因して、ロボットアーム１０の動作における目標位置に対する誤差である位置ずれが生じる。δＬ１、δＬ２、および、δＬＨの大きさは、たとえば、温度変化のΔＴに比例する。
【0029】
これらのような熱膨張による影響に対して、本実施形態では、制御部３０は、ロボットアーム１０の温度に基づいて、熱膨張によるロボットアーム１０の長さの変化と、熱膨張による軸方向のずれに起因するロボットアーム１０の回転方向のずれとを補正する。すなわち、制御部３０は、駆動機構４０を含むロボットアーム１０の温度に基づいて、熱膨張によるロボットアーム１０の長さの変化を補正するとともに、回転軸部４５と回転軸部４６との各々の回転軸方向の熱膨張の差異によるギア４４ｃおよびギア４４ｄの軸方向のずれであるシフト量δｚに起因する、ロボットアーム１０の回転方向のずれの回転角であるδθを補正する。
【0030】
詳細には、図４に示すように、ロボットアーム１０の温度がＴ℃である場合における基板保持ハンド２０に保持された基板Ｗの位置座標を（Ｘ，Ｙ）とすると、以下の式（４）のように表される。
θＬ１、θＬ２、および、θＬＨは、それぞれ、Ｘ方向に対する第１アーム部１１の傾き、第２アーム部１２の傾き、および、基板保持ハンド２０の傾きを表している。なお、基板Ｗの位置は、基板保持ハンド２０の中心位置であるとする。
【数4】
【0031】
一方で、温度がＴ℃からＴ＋ΔＴ℃に変化した場合における基板保持ハンド２０に保持された基板Ｗの位置座標を（ＸＴ＋ΔＴ，ＹＴ＋ΔＴ）とすると、以下の式（５）のように表される。
なお、δθＬ１、δθＬ２、および、δθＬＨは、それぞれ、第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２、および、第３関節ＪＴ３におけるロボットアーム１０の回転方向のずれの回転角を表すδθである。また、温度変化ΔＴによる熱膨張に起因する位置ずれが、以下の式（６）のように表される。
δＸは、Ｘ方向における位置ずれの大きさを表しており、δＹは、Ｙ方向における位置ずれの大きさを表している。
【数5】
【数6】
【0032】
本実施形態では、制御部３０は、δＸおよびδＹにより表される基板Ｗの搬送動作における目標位置に対する位置ずれを補正することによって、熱膨張による影響を補正する。具体的には、制御部３０は、回転軸部４５と回転軸部４６との各々の回転軸方向のずれである軸方向ずれに起因するギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転位置の変化によるロボットアーム１の回転方向ずれを補正するように、駆動機構４０によるロボットアーム１０の動作を補正する。言い換えれば、熱膨張による位置ずれであるδＸおよびδＹに基づいて、制御部３０は、搬送動作における目標位置を補正する。熱膨張による影響を補正するために、制御部３０は、温度センサ５０による測定に基づいて、ロボットアーム１０の温度を表す測定値取得する。具体的には、制御部３０は、外気温センサ５１の測定結果とエンコーダ温度センサ５２の測定結果との各々によりロボットアーム１０の温度を表す測定値を推定する。制御部３０は、たとえば、ロボットアーム１０の温度を表す測定値を算出するためのパラメータおよびプログラムを予め記憶している。制御部３０は、外気温センサ５１およびエンコーダ温度センサ５２の各々による測定結果に基づいて、ロボットアーム１０および駆動機構４０における温度分布を推定する。たとえば、制御部３０は、ロボットアーム１０と、駆動機構４０の各部との各々における構造、比熱などにより推定されたロボットアーム１０および駆動機構４０の温度分布に基づいて、熱膨張に起因する影響を補正するためのロボットアーム１０の温度を表す測定値を取得する。ここで言うロボットアーム１０の温度は、駆動機構４０の各部における温度を含む。たとえば、制御部３０は、第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２、および、第３関節ＪＴ３の各々における駆動機構４０における回転軸部４５および回転軸部４６の温度を、膨張に起因する影響を補正するためのロボットアーム１０の温度として温度を表す測定値を取得する。
【0033】
制御部３０は、取得されたロボットアーム１０の温度を表す測定値に基づいて、熱膨張に起因するロボットアーム１０の長さの変化であるδＬ１、δＬ２、および、δＬＨと、熱膨張に起因するロボットアーム１０の回転方向のずれの回転角であるδθＬ１、δθＬ２、および、δθＬＨとを補正する。取得されたロボットアーム１０の温度を表す測定値に基づいて、制御部３０は、上記の式（４）、式（５）、および、式（６）により算出される位置ずれの大きさであるδＸおよびδＹが含まれる場合にも、目標位置に対する搬送動作における位置ずれが生じないように、制御量を補正してθＬ１、θＬ２、および、θＬＨを補正することによって、熱膨張によるロボットアーム１０の長さの変化と、熱膨張による軸方向ずれに起因するロボットアーム１０の回転方向におけるずれとを補正する。
【0034】
制御部３０は、ロボットアーム１０の長さの変化であるδＬ１、δＬ２、および、δＬＨの各々を算出するための比例定数などのパラメータおよび演算処理のプログラムを予め記憶している。また、制御部３０は、第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２、および、第３関節ＪＴ３の各々における上記式（３）における比例定数ＫＴを予め記憶している。そして、制御部３０は、温度センサ５０により取得されたロボットアーム１０の温度を表す測定値に基づいて、上記式（５）におけるθＬ１、θＬ２、および、θＬＨの値を補正することによって駆動機構４０によるロボットアーム１０の動作を補正して、熱膨張による影響を補正する。すなわち、制御部３０は、予め設定されている第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２、および、第３関節ＪＴ３の各々における回転角を示すθＬ１、θＬ２、および、θＬＨの値を、上記式（５）に基づいて補正することによって、熱膨張に起因する目標位置に対する位置ずれであるδＸおよびδＹを補正する。制御部３０による補正の演算処理を行うための各種パラメータは、たとえば、複数回に渡る試行によって取得される。
【0035】
〈基板の位置ずれ補正〉
また、図６に示すように、基板Ｗの基板保持ハンド２０における位置が搬送中などに基板保持ハンド２０の中心位置からずれる場合がある。基板Ｗの搬送中における位置ずれは、基板保持ハンド２０が摩擦力だけで基板Ｗを保持するパッシブハンドの場合に発生しやすい。このため、処理室２０２の近傍に、位置ずれ検出装置６０が配置されている。
また、図６に示すように、基板Ｗの基板保持ハンド２０における位置が搬送中などに基板保持ハンド２０の中心位置からずれる場合がある。基板Ｗの搬送中における位置ずれは、基板保持ハンド２０が摩擦力だけで基板Ｗを保持するパッシブハンドの場合に発生しやすい。このため、処理室２０２の近傍に、位置ずれ検出装置６０が配置されている。
【0036】
位置ずれ検出装置６０は、第１センサ６１と、第２センサ６２とを備える。第１センサ６１および第２センサ６２は、非接触式のセンサである。第１センサ６１および第２センサ６２は、たとえば、反射型センサまたは透過型センサなどの光電センサである。第１センサ６１および第２センサ６２は、基板Ｗが処理室２０２へ搬送される途中において、基板Ｗの外縁の通過を検出する。第１センサ６１および第２センサ６２の検出結果は、制御部３０に入力される。制御部３０は、第１センサ６１および第２センサ６２からの検出結果に基づいて、基板保持ハンド２０における基板Ｗの位置ずれの大きさを算出する。
【0037】
たとえば、制御部３０は、第１センサ６１および第２センサ６２が基板Ｗの外縁の通過を検出したタイミングにおける基板保持ハンド２０の中心位置を、各関節のエンコーダ４２によって取得する。制御部３０は、基板保持ハンド２０の中心位置を中心として、基板Ｗの直径と等しい直径の仮想円Ｃ１およびＣ２を算出する。制御部３０は、仮想円Ｃ１およびＣ２の交点と、第１センサ６１の位置とのずれを表す平面ベクトルを取得する。この平面ベクトルは、図６の右図に白抜き矢印で示されている。この平面ベクトルにより表されるずれが、基板保持ハンド２０の中心位置と、基板Ｗの中心との位置ずれと等しいと考えられる。なお、第２センサ６２による基板Ｗの位置ずれの検出は、第１センサ６１の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。制御部３０は、第１センサ６１の検出結果から得られた平面ベクトルと、第２センサ６２の検出結果から得られた平面ベクトルとの平均値を取得し、取得した平均値を、基板Ｗの基板保持ハンド２０での位置ずれの補正量として、基板Ｗの基板保持ハンド２０での位置ずれを補正する。平均値の取得により、基板保持ハンド２０に対する基板Ｗの位置ずれを精度良く取得できる。
【0038】
ここで、基板Ｗの基板保持ハンド２０における位置ずれの補正を行う場合にも、熱膨張に起因する影響が生じる。このため、制御部３０は、目標位置における熱膨張に起因する影響だけでなく、基板Ｗの基板保持ハンド２０における位置ずれの補正量に含まれる熱膨張に起因する影響についても補正する。
【0039】
すなわち、制御部３０は、ロボットアーム１０が、基板Ｗの基板保持ハンド２０での位置ずれ補正時における検出時の姿勢の状態である場合、および、教示位置である目標位置での姿勢の状態である場合の各々において、上記の熱膨張による影響の補正の演算処理を行う。言い換えれば、制御部３０は、ロボットアーム１０が所定のアクセス先にアクセスする場合において、ロボットアーム１０の姿勢ごとに、熱膨張による影響を補正する。したがって、制御部３０は、目標位置での熱膨張に起因する影響と、基板Ｗの基板保持ハンド２０での位置ずれの補正量に含まれる熱膨張に起因する影響とを補正可能である。なお、制御部３０は、基板保持ハンド２０がパッシブハンド以外のハンドの場合など、基板Ｗの基板保持ハンド２０での位置ずれを考慮する必要がない場合には、目標位置での熱膨張に起因する影響のみを補正する。
【0040】
（ロボットの制御方法）
次に、図７を参照して、本実施形態のロボット１００による熱膨張の影響の補正処理を行うロボットの制御方法をフローチャートに基づいて説明する。なお、ステップＳ１０１からステップＳ１０３までの制御処理は、制御部３０により実行される。
次に、図７を参照して、本実施形態のロボット１００による熱膨張の影響の補正処理を行うロボットの制御方法をフローチャートに基づいて説明する。なお、ステップＳ１０１からステップＳ１０３までの制御処理は、制御部３０により実行される。
【0041】
ステップＳ１０１において、駆動機構４０を含むロボットアーム１０の温度を表す測定値が取得される。具体的には、外気温センサ５１の測定結果とエンコーダ温度センサ５２の測定結果とに基づいて、ロボットアーム１０の温度を表す測定値が推定される。そして、ステップＳ１０２において、ロボットアーム１０の温度を表す測定値に基づいて、熱膨張の影響の補正量が取得される。そして、ステップＳ１０３において、ギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転位置の変化によるロボットアーム１０の回転方向におけるずれである回転方向ずれを補正するように、駆動機構４０によるロボットアーム１０の動作が補正される。具体的には、熱膨張の影響の補正量に基づいて、熱膨張による駆動機構４０におけるギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転軸方向におけるずれである軸方向ずれに起因する影響が補正される。
【0042】
〈比較例〉
次に、図８を参照して、熱膨張に起因する影響を補正しない場合と、ロボットアーム１０の回転角を補正せずに、ロボットアーム１０の長さの変化のみを補正する場合と、ロボットアーム１０の回転角と長さの変化との両方を補正する場合との比較について説明する。
次に、図８を参照して、熱膨張に起因する影響を補正しない場合と、ロボットアーム１０の回転角を補正せずに、ロボットアーム１０の長さの変化のみを補正する場合と、ロボットアーム１０の回転角と長さの変化との両方を補正する場合との比較について説明する。
【0043】
図８では、所定の教示位置に基板保持ハンド２０を移動する制御を繰り返し行った場合における位置ずれの大きさを、互いに直交するＸ方向とＹ方向との２方向において検出した値をプロットしたグラフが示されている。図８の上部では、横軸をＸ方向における位置ずれの大きさとし、縦軸をＹ方向における位置ズレの大きさとしたグラフが示されている。また、図８の下部では、横軸を測定回数とし、縦軸を位置ずれの大きさとしたグラフが示されている。図８に示す例では、所定の教示位置に対する移動を繰り返し行った場合の値が取得されているため、図８の下部に示されたグラフは、横軸を時間経過と考えることができる。
【0044】
補正を行わない場合には、熱膨張に起因して、Ｘ方向、および、Ｙ方向における位置ずれが比較的大きくなる。ロボットアーム１０の回転角の補正を行わずに、ロボットアーム１０の長さの変化のみを補正した場合には、補正を行わない場合に比べると位置ずれは小さくなっているものの、位置ずれの値は比較的大きい。特に、補正を行わない場合、および、回転角の補正を行わずに長さの変化の補正のみを行う場合では、測定回数の小さい範囲において位置ずれの値が比較的大きく変化する。これは、起動開始から、繰り返しの駆動に伴ってモータ４１の発熱により温度が徐々に上昇することに起因していると考えられる。
【0045】
そして、本実施形態によるロボット１００のように、ロボットアーム１０の回転角の補正と、ロボットアーム１０の長さの変化の補正との両方の補正を行う場合には、Ｘ方向における位置ずれ、および、Ｙ方向における位置ずれの両方が比較的小さくなる。
【0046】
［本実施形態の効果］
本実施形態では、上記のように、ロボット１００は、ロボットアーム１０と駆動機構４０との少なくとも一方における熱膨張による、傾斜ギアとしてのギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正する制御部３０を備える。これにより、熱膨張によるギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正できるため、ロボットアーム１０を駆動させるための駆動機構４０において、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有するギア４４ｃおよびギア４４ｄが配置されている場合にも、位置決め精度の低下を抑制できる。
本実施形態では、上記のように、ロボット１００は、ロボットアーム１０と駆動機構４０との少なくとも一方における熱膨張による、傾斜ギアとしてのギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正する制御部３０を備える。これにより、熱膨張によるギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正できるため、ロボットアーム１０を駆動させるための駆動機構４０において、回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有するギア４４ｃおよびギア４４ｄが配置されている場合にも、位置決め精度の低下を抑制できる。
【0047】
また、本実施形態では、上記のように、駆動機構４０は、傾斜ギアとしてのギア４４ｃおよびギア４４ｄが取り付けられる回転軸部４５および回転軸部４６を含む。制御部３０は、回転軸部４５および回転軸部４６の熱膨張による軸方向ずれに起因するロボットアーム１０の回転方向における回転方向ずれを、軸方向ずれに起因する影響として補正する。これにより、回転軸部４５および回転軸部４６の回転軸方向における熱膨張に起因して、ロボットアーム１０の回転方向におけるずれが発生した場合にも、ロボットアーム１０の回転方向におけるずれを補正できるので、温度変化に対する位置決め精度の低下を容易に抑制できる。
【0048】
また、本実施形態では、上記のように、ロボット１００の駆動機構４０は、互いに噛み合う第１傾斜ギアとしてのギア４４ｃおよび第２傾斜ギアとしてのギア４４ｄを含む。また、駆動機構４０は、ギア４４ｃが取り付けられる第１回転軸部としての回転軸部４５と、ギア４４ｄが取り付けられる第２回転軸部としての回転軸部４６とを含む。制御部３０は、回転軸部４５と回転軸部４６との各々の回転軸方向の熱膨張の差異によるギア４４ｃおよびギア４４ｄの軸方向ずれに起因するロボットアーム１０の回転方向ずれを補正する。これにより、回転軸部４５と回転軸部４６との各々の部材における熱膨張係数の差、または、回転軸部４５と回転軸部４６との間の温度分布の差などによって、回転軸部４５と回転軸部４６との熱膨張の程度が異なることに起因して、ギア４４ｃとギア４４ｄとの回転位置が変化する場合にも、ギア４４ｃおよびギア４４ｄの軸方向ずれに起因するロボットアーム１０の回転方向ずれを補正することにより、ロボットアーム１０の回転のずれ量を容易に補正できる。
【0049】
また、本実施形態では、上記のように、制御部３０は、軸方向ずれに起因する傾斜ギアとしてのギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転位置の変化によるロボットアーム１０の回転方向ずれを補正するように、駆動機構４０によるロボットアーム１０の動作を補正する。これにより、軸方向ずれに起因する影響の補正として、駆動機構４０によるロボットアーム１０の動作を補正することができる。そのため、ロボットアーム１０の動作を補正することによって、ロボットアーム１０の駆動による位置決めを容易に補正することができるので、位置決め精度の低下を容易に抑制できる。
【0050】
また、本実施形態では、上記のように、制御部３０は、駆動機構４０を含むロボットアーム１０の温度を表す測定値を取得するとともに、取得された測定値に基づいて、熱膨張による軸方向ずれに起因する影響を補正する。これにより、温度を表す測定値を取得することによって、駆動機構４０を含むロボットアーム１０の温度変化を容易に取得することができる。そのため、温度変化と熱膨張との間には相関関係があるため、温度を表す測定値に基づいて、膨張による軸方向ずれに起因する影響を精度よく補正できる。その結果、温度を表す測定値を取得することによって、位置決め精度の低下を精度よく抑制できる。
【0051】
また、本実施形態では、上記のように、ロボット１００は、駆動機構４０を含むロボットアーム１０の温度を測定するための温度センサ５０を備えている。制御部３０は、温度センサ５０による測定に基づいて、測定値を取得するとともに、取得された測定値に基づいて、熱膨張による軸方向ずれに起因する影響を補正する。これにより、温度センサ５０による測定に基づいて、ロボットアーム１０の温度を表す測定値を容易に取得できる。その結果、取得されたロボットアーム１０の温度を表す測定値に基づいて、ロボットアーム１０の位置決め精度の低下を容易に抑制できる。
【0052】
また、本実施形態では、上記のように、駆動機構４０は、駆動機構４０における駆動力の駆動源となるモータ４１と、モータ４１の回転を検出するエンコーダ４２とを含む。温度センサ５０は、エンコーダ４２に配置されたエンコーダ温度センサ５２を含む。制御部３０は、エンコーダ温度センサ５２の測定結果により推定された測定値に基づいて、熱膨張による軸方向ずれに起因する影響を補正する。これにより、モータ４１の回転を検出するエンコーダ４２に配置されたエンコーダ温度センサ５２の測定結果に基づいて、ロボットアーム１０の温度を表す測定値を推定できるので、温度を測定するためのセンサをロボットアーム１０の内部に配置することなく、熱膨張に起因する影響を補正するための測定値を取得できる。そのため、温度を測定するためのセンサをロボットアーム１０の内部に配置する場合に比べて、ロボットアーム１０の内部の構造の複雑化を抑制できる。
【0053】
また、本実施形態では、上記のように、温度センサ５０は、エンコーダ温度センサ５２と、ロボットアーム１０の外気温を測定する外気温センサ５１とを含む。制御部３０は、エンコーダ温度センサ５２の測定結果と外気温センサ５１の測定結果との各々により推定された測定値に基づいて、熱膨張による軸方向ずれに起因する影響を補正する。これにより、エンコーダ温度センサ５２の測定結果に加えて、外気温センサ５１の測定結果を取得することによって、ロボットアーム１０の温度を表す測定値をより正確に推定できる。そのため、温度を測定するためのセンサをロボットアーム１０の内部に配置することなく、ロボットアーム１０の内部の構造の複雑化を抑制できるとともに、測定値に基づいて熱膨張による軸方向ずれに起因する影響をより精度よく補正できる。
【0054】
また、本実施形態では、上記のように、制御部３０は、熱膨張によるロボットアーム１０の長さの変化と、熱膨張による軸方向ずれである回転軸方向におけるずれに起因するロボットアーム１０の回転方向におけるずれとを補正する。これにより、傾斜ギアとしてのギア４４ｃおよびギア４４ｄの回転軸方向における熱膨張による影響に加えて、熱膨張によるロボットアーム１０の長さの変化に起因する影響をも補正できる。その結果、ロボットアーム１０の位置決め精度の低下をより抑制できる。
【0055】
また、本実施形態では、上記のように、ロボット１００は、ロボットアーム１０の先端に配置される基板保持ハンド２０を備える。これにより、比較的高い位置決め精度が要求される、基板保持ハンド２０により基板Ｗを搬送するロボット１００において、ロボットアーム１０の位置決め精度の低下を効果的に抑制できる。
【0056】
また、本実施形態では、上記のように、ロボット１００は、クリーンルーム２００に配置されている。これにより、繰り返しの動作を多く行う場合がある、クリーンルーム２００に配置されたロボット１００において、温度変化に起因する位置決め精度の低下を効果的に抑制できる。すなわち、温度変化に対して安定した繰り返し精度を確保することができる。
【0057】
また、本実施形態では、上記のように、ロボット１００は、真空環境下に配置されている。これにより、放熱が発生しにくく、温度上昇が発生しやすい真空環境下で使用されるロボット１００において、熱膨張に起因する影響を補正することができるので、ロボットアーム１０の位置決め精度の低下を効果的に抑制できる。
【0058】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【0059】
たとえば、上記実施形態では、基板保持ハンド２０がパッシブハンドである例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、基板保持ハンドがパッシブハンド以外のハンドであってもよい。たとえば、基板保持ハンドは、基板を吸着させるバキュームハンドであってもよい。また、基板保持ハンドは、基板を固定するエッジグリップハンドであってもよい。なお、基板保持ハンドがパッシブハンド、または、バキュームハンドである場合には、熱膨張に起因する影響のうち、基板保持ハンドの長さの変化、および、基板保持ハンドの回転方向におけるずれを考慮しなくともよい。すなわち、上記実施形態の式（５）におけるδＬＨ、および、δθＬＨが除かれた状態で補正の演算処理を行うようにしてもよい。基板保持ハンドがパッシブハンド、または、バキュームハンドである場合には、基板保持ハンドにおいて熱膨張による長さの変化および回転方向におけるずれの影響が生じている場合にも、基板の保持を開始した時点から、基板の保持を終了する時点までの温度変化は非常に小さい。そのため、基板保持ハンドにおける熱膨張による長さの変化、および、回転方向におけるずれによる位置ずれが生じている場合においても、位置ずれが生じたまま保持を開始するとともに、位置ずれが生じたまま保持を終了するため、搬送における影響を無視することができる。一方で、基板保持ハンドにおいて基板の位置を固定するエッジグリップハンドでは、上記実施形態の式（５）においてδＬＨ、および、δθＬＨが含まれた状態で、補正の演算を行うほうが好ましい。
【0060】
また、上記実施形態では、制御部３０が、回転軸部４５および回転軸部４６の熱膨張による回転軸方向のずれに起因するロボットアーム１０の回転方向におけるずれを補正する例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ロボットアームと駆動機構との少なくとも一方における熱膨張に起因するロボットアームの回転方向におけるずれを補正するようにしてもよい。すなわち、駆動機構における回転軸部以外の部材における熱膨張に起因する影響を補正してもよいし、ロボットアームの熱膨張に起因する影響を補正するようにしてもよい。
【0061】
また、上記実施形態では、熱膨張によるロボットアーム１０の長さの変化と、熱膨張によるロボットアーム１０の回転方向におけるずれとを補正する例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、熱膨張によるロボットアームの長さの変化を補正せずに、熱膨張によるロボットアームの回転方向におけるずれを補正するようにしてもよい。すなわち、熱膨張によるロボットアームの長さの変化を考慮せずに、ロボットアームの回転方向におけるずれのみを補正するようにしてもよい。
【0062】
また、上記実施形態では、ロボット１００がクリーンルーム２００において真空環境下に配置される例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ロボットがクリーンルーム以外に配置されてもよい。また、ロボットが大気環境下に配置される大気ロボットであってもよい。
【0063】
また、上記実施形態では、予め記憶された比例定数ＫＴに基づいて、熱膨張によるロボットアーム１０の回転方向におけるずれを補正する演算処理が行われる例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、熱膨張により傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれの要因となる構造物の長さ、熱膨張係数、および、傾斜ギアの歯筋の傾きなどのパラメータを予め記憶するとともに、予め記憶された熱膨張係数などのパラメータを用いることによって、熱膨張によるロボットアームの回転方向におけるずれを算出して、熱膨張による影響を補正するようにしてもよい。
【0064】
また、上記実施形態では、制御部３０が、ロボットアーム１０に配置された外気温センサ５１と、エンコーダ４２に配置されたエンコーダ温度センサ５２との測定結果に基づいて、熱膨張に起因する影響を補正する例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、外気温センサは、ベース部などのロボットアーム以外のロボットの外表面に配置されていてもよい。また、外気温センサを、真空室内のロボットアーム以外の部分に配置するようにしてもよい。制御部が、ロボットの外部からロボットアームの温度を測定した測定結果を取得することによって、駆動機構を含むロボットアームの温度を表す測定値を取得するようにしてもよい。また、制御部が、ロボットアームの内部に配置された温度センサからの測定結果に基づいて、熱膨張による影響を補正してもよい。また、温度センサは、熱電対以外のサーミスタ、測温抵抗体などの接触式温度センサであってもよいし、放射温度センサおよび色温度センサなどの非接触式の温度センサであってもよい。また、外気温センサを配置せずに、エンコーダ温度センサの測定結果に基づいて温度を表す測定値を推定するようにしてもよい。また、制御部を、連続運転時間、モータ電流値、または、ロボットアームの動作速度などを表す測定値に基づいて、間接的に温度の測定値を取得するようにしてもよい。すなわち、連続運転時間、モータ電流値、または、ロボットアームの動作速度などを表す測定値を、駆動機構を含むロボットアームの温度を表す測定値として取得するとともに、連続運転時間、モータ電流値、または、ロボットアームの動作速度などの測定値に基づいて、温度自体を算出せずに、熱膨張に起因する影響を補正するようにしてもよい。
【0065】
また、上記実施形態では、駆動機構４０における動力伝達部４３が、ギア４４ａおよびギア４４ｂと、傾斜ギアとしてのギア４４ｃおよびギア４４ｄとの４つのギアを有するギア動力伝達部である例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、駆動機構における動力伝達部が、傾斜ギアとしてのプーリと、プーリに巻き掛けられた歯付きベルトとを含むベルトプーリ動力伝達部であってもよい。この場合にも、プーリおよび歯付きベルトに、プーリの回転軸方向に対して傾斜した方向に沿う歯部が配置されている場合には、熱膨張による軸方向ずれに起因する影響が生じるため、熱膨張による影響を補正することによって位置決め精度の低下を抑制できる。また、上記実施形態では、傾斜ギアが、ヘリカルギアである例を示したが、本開示では、傾斜ギアは、斜歯の傘歯車であるスパイラルベベルギアであってもよい。また、傾斜ギアは、内歯の斜歯歯車であってもよい。また、駆動機構におけるギアの個数は、４つ以外であってもよい。
【0066】
また、上記実施形態では、ロボットアーム１０が、傾斜ギアとしてのギア４４ｃ、ギア４４ｄ、回転軸部４５、および、回転軸部４６とは異なる熱膨張係数を有する材料により形成されている例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ロボットアームと傾斜ギアおよび回転軸部とが、互いに同じ熱膨張係数を有する材料により形成されていてもよい。また、能動側の傾斜ギアおよび回転軸部と、従動側の傾斜ギアおよび回転軸部とが、互いに異なる膨張係数を有する材料により形成されていてもよい。
【0067】
また、上記実施形態では、ロボットアーム１０がアルミニウムにより形成され、傾斜ギアとしてのギア４４ｃ、ギア４４ｄ、回転軸部４５、および、回転軸部４６が鉄により形成される例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ロボットアームと傾斜ギアおよび回転軸部とはどのような材料で形成されてもよい。
【0068】
また、上記実施形態では、ロボット１００が、１つのロボットアーム１０に１つ基板保持ハンド２０が配置されている水平多関節ロボットアームである例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ロボットアームの先端に基板保持ハンドが２つ以上配置されてもよい。また、ロボットアームの先端に基板保持ハンド以外のハンドまたはエンドエフェクタが配置されていてもよい。また、複数のロボットアームが備えられていてもよい。また、ロボットアームが垂直多関節ロボットアームであってもよい。
【0069】
また、上記実施形態では、第１センサ６１および第２センサ６２を含む位置ずれ検出装置６０からの検出結果に基づいて、制御部３０が、基板Ｗの基板保持ハンド２０での位置ずれの補正を行うとともに、基板Ｗの基板保持ハンド２０での位置ずれの補正における補正量に含まれる熱膨張に起因する影響を補正する例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、制御部を、基板の基板保持ハンドでの位置ずれの補正量に含まれる熱膨張に起因する影響を補正しないようにしてもよい。また、制御部を、基板の基板保持ハンドでの位置ずれの補正を行わないようにしてもよい。また、位置ずれ検出装置において、第１センサおよび第２センサのいずれか一方のみを用いて基板保持ハンドにおける基板を検出するようにしてもよい。
【0070】
また、上記実施形態では、ロボットアーム１０の駆動の制御と、ロボットアーム１０の温度を表す測定値の取得と、ロボットアーム１０の温度を表す測定値に基づく熱膨張による影響の補正との制御処理が、共通の制御部３０において実行される例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ロボットアームの駆動の制御と、ロボットアームの温度を表す測定値の取得と、ロボットアームの温度を表す測定値に基づく熱膨張による影響の補正との各々の制御処理が、異なる制御装置において実行されるようにしてもよい。
【0071】
本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、従来の回路、および／または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。
【0072】
［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【0073】
（項目１）
ロボットアームと、
回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアを含み、前記ロボットアームを駆動する駆動機構と、
前記ロボットアームと前記駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、前記傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正する制御部と、を備える、ロボット。
ロボットアームと、
回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアを含み、前記ロボットアームを駆動する駆動機構と、
前記ロボットアームと前記駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、前記傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正する制御部と、を備える、ロボット。
【0074】
（項目２）
前記駆動機構は、前記傾斜ギアが取り付けられる回転軸部を含み、
前記制御部は、前記回転軸部の熱膨張による前記軸方向ずれに起因する前記ロボットアームの回転方向における回転方向ずれを、前記軸方向ずれに起因する影響として補正する、項目１に記載のロボット。
前記駆動機構は、前記傾斜ギアが取り付けられる回転軸部を含み、
前記制御部は、前記回転軸部の熱膨張による前記軸方向ずれに起因する前記ロボットアームの回転方向における回転方向ずれを、前記軸方向ずれに起因する影響として補正する、項目１に記載のロボット。
【0075】
（項目３）
前記傾斜ギアは、互いに噛み合う第１傾斜ギアおよび第２傾斜ギアを含み、
前記回転軸部は、前記第１傾斜ギアが取り付けられる第１回転軸部と、前記第２傾斜ギアが取り付けられる第２回転軸部とを含み、
前記制御部は、前記第１回転軸部と前記第２回転軸部との各々の回転軸方向の熱膨張の差異による前記第１傾斜ギアおよび前記第２傾斜ギアの前記軸方向ずれに起因する前記ロボットアームの前記回転方向ずれを補正する、項目２に記載のロボット。
前記傾斜ギアは、互いに噛み合う第１傾斜ギアおよび第２傾斜ギアを含み、
前記回転軸部は、前記第１傾斜ギアが取り付けられる第１回転軸部と、前記第２傾斜ギアが取り付けられる第２回転軸部とを含み、
前記制御部は、前記第１回転軸部と前記第２回転軸部との各々の回転軸方向の熱膨張の差異による前記第１傾斜ギアおよび前記第２傾斜ギアの前記軸方向ずれに起因する前記ロボットアームの前記回転方向ずれを補正する、項目２に記載のロボット。
【0076】
（項目４）
前記制御部は、前記軸方向ずれに起因する前記傾斜ギアの回転位置の変化による前記ロボットアームの前記回転方向ずれを補正するように、前記駆動機構による前記ロボットアームの動作を補正する、項目２または３に記載のロボット。
前記制御部は、前記軸方向ずれに起因する前記傾斜ギアの回転位置の変化による前記ロボットアームの前記回転方向ずれを補正するように、前記駆動機構による前記ロボットアームの動作を補正する、項目２または３に記載のロボット。
【0077】
（項目５）
前記制御部は、前記駆動機構を含む前記ロボットアームの温度を表す測定値を取得するとともに、取得された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、項目１～３のいずれか１項に記載のロボット。
前記制御部は、前記駆動機構を含む前記ロボットアームの温度を表す測定値を取得するとともに、取得された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、項目１～３のいずれか１項に記載のロボット。
【0078】
（項目６）
前記駆動機構を含む前記ロボットアームの温度を測定するための温度センサをさらに備え、
前記制御部は、
前記温度センサによる測定に基づいて、前記測定値を取得するとともに、
取得された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、項目５に記載のロボット。
前記駆動機構を含む前記ロボットアームの温度を測定するための温度センサをさらに備え、
前記制御部は、
前記温度センサによる測定に基づいて、前記測定値を取得するとともに、
取得された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、項目５に記載のロボット。
【0079】
（項目７）
前記駆動機構は、前記駆動機構における駆動力の駆動源となるモータと、前記モータの回転を検出するエンコーダとを含み、
前記温度センサは、前記エンコーダに配置されたエンコーダ温度センサを含み、
前記制御部は、前記エンコーダ温度センサの測定結果により推定された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、項目６に記載のロボット。
前記駆動機構は、前記駆動機構における駆動力の駆動源となるモータと、前記モータの回転を検出するエンコーダとを含み、
前記温度センサは、前記エンコーダに配置されたエンコーダ温度センサを含み、
前記制御部は、前記エンコーダ温度センサの測定結果により推定された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、項目６に記載のロボット。
【0080】
（項目８）
前記温度センサは、前記エンコーダ温度センサと、前記ロボットアームの外気温を測定する外気温センサとを含み、
前記制御部は、前記エンコーダ温度センサの測定結果と前記外気温センサの測定結果との各々により推定された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、項目７に記載のロボット。
前記温度センサは、前記エンコーダ温度センサと、前記ロボットアームの外気温を測定する外気温センサとを含み、
前記制御部は、前記エンコーダ温度センサの測定結果と前記外気温センサの測定結果との各々により推定された前記測定値に基づいて、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する影響を補正する、項目７に記載のロボット。
【0081】
（項目９）
前記制御部は、熱膨張による前記ロボットアームの長さの変化と、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する前記ロボットアームの前記回転方向ずれとを補正する、項目２～４のいずれか１項に記載のロボット。
前記制御部は、熱膨張による前記ロボットアームの長さの変化と、熱膨張による前記軸方向ずれに起因する前記ロボットアームの前記回転方向ずれとを補正する、項目２～４のいずれか１項に記載のロボット。
【0082】
（項目１０）
前記ロボットアームの先端に配置される基板保持ハンドをさらに備える、項目１～９のいずれか１項に記載のロボット。
前記ロボットアームの先端に配置される基板保持ハンドをさらに備える、項目１～９のいずれか１項に記載のロボット。
【0083】
（項目１１）
クリーンルームに配置されている、項目１～１０のいずれか１項に記載のロボット。
クリーンルームに配置されている、項目１～１０のいずれか１項に記載のロボット。
【0084】
（項目１２）
真空環境下に配置されている、項目１～１１のいずれか１項に記載のロボット。
真空環境下に配置されている、項目１～１１のいずれか１項に記載のロボット。
【0085】
（項目１３）
回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアを含む駆動機構により駆動されるロボットアームの温度を表す測定値を取得することと、
取得された前記測定値に基づいて、前記ロボットアームと前記駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、前記傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正することと、を備える、ロボットの制御方法。
回転の径方向から見て、回転の回転軸方向に対して傾いた方向に沿って延びる歯部を有する傾斜ギアを含む駆動機構により駆動されるロボットアームの温度を表す測定値を取得することと、
取得された前記測定値に基づいて、前記ロボットアームと前記駆動機構との少なくとも一方における熱膨張による、前記傾斜ギアの回転軸方向における軸方向ずれに起因する影響を補正することと、を備える、ロボットの制御方法。
【符号の説明】
【0086】
１０ ロボットアーム
２０ 基板保持ハンド
３０ 制御部
４０ 駆動機構
４１ モータ
４２ エンコーダ
４４ｃ ギア（傾斜ギア、第１傾斜ギア）
４４ｄ ギア（傾斜ギア、第２傾斜ギア）
４５ 回転軸部（回転軸部、第１回転軸部）
４６ 回転軸部（回転軸部、第２回転軸部）
５０ 温度センサ
５１ 外気温センサ
５２ エンコーダ温度センサ
１００ ロボット
２００ クリーンルーム
２０ 基板保持ハンド
３０ 制御部
４０ 駆動機構
４１ モータ
４２ エンコーダ
４４ｃ ギア（傾斜ギア、第１傾斜ギア）
４４ｄ ギア（傾斜ギア、第２傾斜ギア）
４５ 回転軸部（回転軸部、第１回転軸部）
４６ 回転軸部（回転軸部、第２回転軸部）
５０ 温度センサ
５１ 外気温センサ
５２ エンコーダ温度センサ
１００ ロボット
２００ クリーンルーム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】