JP2010064232A - Failure detecting method of transport system and failure detecting device - Google Patents

Failure detecting method of transport system and failure detecting device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a failure detecting method and device for a transport device using a transmission system such as a speed reducer, which solves such a problem that failure cannot be detected accurately in a mechanism in which the condition on the load side is difficult to be reflected in a motor encoder, for example, a horizontal articulated robot with a belt or pulley interposed in the secondary side of the speed reducer. <P>SOLUTION: A failure in the transmission system is detected through such procedures as determining the motor part feedback acceleration 412 from the rotating angle obtained by the encoder 202, determining the end effector part feedback acceleration 414 from an acceleration sensor mounted in the end effector part, and determining the end effector part acceleration command 408 from the position command 407 of the end effector, and using the differences between them, so that the failure is detected. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、減速機、ベルト、プーリ等の伝達系を介してアームなどの負荷にモータトルクを伝達する搬送システムにおいて、これら伝達系の異常を検出する異常検出装置および方法に関する。   The present invention relates to an abnormality detection apparatus and method for detecting an abnormality in a transmission system in a conveyance system that transmits motor torque to a load such as an arm via a transmission system such as a speed reducer, a belt, and a pulley.

半導体製造装置に限ったことではないが、半導体製造における稼働率低下を避けるため、ＭＴＴＲ（ＭｅａｎＴｉｍｅＴｏＲｅｐａｉｒ）のような指標に代表されるダウンタイムを極力小さくすることが求められる。このために、装置が故障する前に予め計画的ダウンタイムを取得し、装置メンテナンスを行うことが重要であるが、装置自身が自己の劣化状態を認識し、異常と認識すればそれを通知するということが求められている。そのために、従来の異常検出方法は、モータへの指令とモータエンコーダからのフィードバック速度やトルクとを比較することで異常かどうかの判定をしている（例えば、特許文献１参照）。
図１０が従来の異常判定装置及びその周辺の機器のブロック図である。図１０において、減速機２０３は、負荷２０６を駆動するモータ２０１と負荷２０６との間に設けられ、モータ２０１の回転数を落とすことによりトルクを強めてモータ２０１の回転駆動力を負荷２０６に伝達する。モータ２０１には、モータの回転動作を検出する検出器であるエンコーダ２０２が備えられていて、エンコーダ２０２の出力するフィードバック信号に基づいてモータ２０１の制御をする制御器３０４を有している。
この装置において、モータ２０１に加えるトルクをモニタしたトルク信号は、モータ２０１の加速時及び減速時には大きく緩やかに変化をするが、定常速度の状態では、あまり大きくは変化しない。そして、モータ２０１に接続された減速機２０３に異常があると、トルク信号に振動成分が重畳する。そのため、定常速度の状態のときのトルク信号を観察することにより、モータ２０１に接続された減速機２０３の異常を検出することができる。
このように、トルク信号においては、定常速度のとき、減速機２０３固有の振動成分が観察される。そして、減速機２０３が異常をきたすと、その振動成分が極端に大きくなるので、予め設定されたトルク上限閾値または、トルク下限閾値を超えた場合、または予め設定されたトルク変動幅を超えた場合に減速機２０３を異常と見なすことができる。動作監視部３０６は減速機２０３を異常と判定した場合、外部へアラームを出力する。
このように、従来の異常検出方法では、モータへの指令とモータエンコーダからのフィードバック速度やトルクのみを使用して異常かどうかの判定をする、という手順がとられていた。
特開２００６−１０２８８９号公報 Although not limited to a semiconductor manufacturing apparatus, in order to avoid a reduction in operating rate in semiconductor manufacturing, it is required to minimize downtime represented by an index such as MTTR (MeanTimeToRepair). For this reason, it is important to acquire planned downtime in advance and perform device maintenance before the device breaks down, but the device itself recognizes its own deterioration state and notifies it when it recognizes an abnormality. That is required. Therefore, in the conventional abnormality detection method, it is determined whether or not there is an abnormality by comparing the command to the motor with the feedback speed and torque from the motor encoder (see, for example, Patent Document 1).
FIG. 10 is a block diagram of a conventional abnormality determination device and peripheral devices. In FIG. 10, the speed reducer 203 is provided between the motor 201 that drives the load 206 and the load 206, and increases the torque by reducing the rotational speed of the motor 201 to transmit the rotational driving force of the motor 201 to the load 206. To do. The motor 201 is provided with an encoder 202 that is a detector that detects the rotational operation of the motor, and has a controller 304 that controls the motor 201 based on a feedback signal output from the encoder 202.
In this apparatus, the torque signal obtained by monitoring the torque applied to the motor 201 changes greatly and gently when the motor 201 is accelerated and decelerated, but does not change much when the motor 201 is in a steady speed state. If there is an abnormality in the speed reducer 203 connected to the motor 201, a vibration component is superimposed on the torque signal. Therefore, by observing the torque signal in the steady speed state, it is possible to detect an abnormality in the speed reducer 203 connected to the motor 201.
Thus, in the torque signal, the vibration component unique to the speed reducer 203 is observed at the steady speed. When the speed reducer 203 becomes abnormal, the vibration component becomes extremely large. Therefore, when a preset torque upper limit threshold or torque lower limit threshold is exceeded, or when a preset torque fluctuation range is exceeded. The speed reducer 203 can be regarded as abnormal. When the operation monitoring unit 306 determines that the speed reducer 203 is abnormal, the operation monitoring unit 306 outputs an alarm to the outside.
As described above, in the conventional abnormality detection method, a procedure for determining whether there is an abnormality using only the command to the motor and the feedback speed and torque from the motor encoder has been taken.
JP 2006-102889 A

従来の異常検出方法では、モータエンコーダからのフィードバックによって異常かどうか判定するという手順をとっているので、減速機の２次側にベルトやプーリを介すロボットのように、負荷側の状態がモータエンコーダに反映されにくいような機構においては精度よく異常検出ができないという問題があった。また、加速、減速のときには異常検出ができないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、減速機の２次側にベルトやプーリを介すロボットのように、負荷側の状態がモータエンコーダに反映されにくいような機構においても精度よく減速機、ベルト、プーリ、および軸受けの伝達系の異常検出する方法を提供することを目的とする。 In the conventional abnormality detection method, the procedure of determining whether there is an abnormality by feedback from the motor encoder is taken, so the load side state is the motor like a robot with a belt or pulley on the secondary side of the reducer. In a mechanism that is difficult to be reflected in the encoder, there is a problem that an abnormality cannot be detected accurately. There is also a problem that abnormality cannot be detected during acceleration and deceleration.
The present invention has been made in view of such problems, and in a mechanism in which the load-side state is not easily reflected in the motor encoder, such as a robot having a belt or pulley on the secondary side of the speed reducer. Another object of the present invention is to provide a method for accurately detecting an abnormality in a transmission system of a reduction gear, a belt, a pulley, and a bearing.

上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、モータと、前記モータの回転を伝達する伝達系と、前記伝達系を介して駆動されるアームと、前記アームに設けられてワークを搭載可能なエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタを予め決められた位置へ制御するよう前記モータを駆動するコントローラと、からなるロボットシステムにおいて前記伝達系の異常を予め検出する異常検出方法であって、前記モータのエンコーダから得られる前記モータの回転角度から前記エンドエフェクタのモータ部フィードバック加速度を求め、前記エンドエフェクタ部に搭載された加速度センサの加速度データからエンドエフェクタ部フィードバック加速度を求め、前記エンドエフェクタの位置指令からエンドエフェクタ部加速度指令を求め、前記モータ部フィードバック加速度、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度、前記エンドエフェクタ部加速度指令の差分を用いることによって、前記伝達系の異常を検出することを特徴とするロボットシステムの異常検出方法とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記伝達系の異常検出において、前記モータ部フィードバック加速度と、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度の差分を監視して、前記差分の値が予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記伝達系のガタおよびすべりが大きくなったと判断することを特徴とする請求項１記載のロボットシステムの異常検出方法とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記伝達系の異常検出において、前記エンドエフェクタ部加速度指令と、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度の差分の絶対値を、前記エンドエフェクタ部加速度指令の加速指令区間において積分し、前記積分値が予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記伝達系の摩擦が大きくなったと判断することを特徴とする請求項１記載のロボットシステムの異常検出方法とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記伝達系の異常検出において、前記エンドエフェクタ部加速度指令と、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度の差分の絶対値が、予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記エンドエフェクタ部が外界と衝突したと検出することを特徴とする請求項１記載のロボットシステムの異常検出方法とするものである。
また、請求項５乃至８に記載の発明は、上記請求項１乃至４の異常検出方法を適用したロボットシステムとするものである。
また、請求項９乃至１２に記載の発明は、上記請求項１乃至４の異常検出方法をステージシステムに適用したものである。
また、請求項１３乃至１６に記載の発明は、上記請求項９乃至１２の異常検出方法を適用したステージシステムとするものである。
また、請求項１７に記載の発明は、請求項５乃至８いずれかに記載のロボットシステムを備えたことを特徴とする半導体製造装置とするものである。
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１３乃至１６いずれかに記載のステージシステムを備えたことを特徴とする半導体製造装置とするものである。 In order to solve the above problem, the present invention is as follows.
The invention according to claim 1 is a motor, a transmission system that transmits the rotation of the motor, an arm that is driven via the transmission system, an end effector that is provided on the arm and can mount a work, An abnormality detection method for detecting in advance an abnormality in the transmission system in a robot system comprising a controller that drives the motor to control the end effector to a predetermined position, the abnormality detection method being obtained from an encoder of the motor The motor feedback angle of the end effector is obtained from the rotation angle of the motor, the end effector feedback acceleration is obtained from the acceleration data of the acceleration sensor mounted on the end effector, and the end effector acceleration command is obtained from the end effector position command. The motor unit feedback addition Every time, the end effector unit feedback acceleration, by using the difference of the end effector portion acceleration command, it is an anomaly detection method of a robot system and detecting an abnormality of the transmission system.
According to a second aspect of the present invention, in the abnormality detection of the transmission system, a difference between the motor unit feedback acceleration and the end effector unit feedback acceleration is monitored, and a value of the difference is determined from a preset threshold value. 2. The robot system abnormality detection method according to claim 1, wherein it is determined that the backlash and slip of the transmission system have increased when the value of the robot system also increases.
According to a third aspect of the present invention, in the abnormality detection of the transmission system, an absolute value of a difference between the end effector unit acceleration command and the end effector unit feedback acceleration is calculated as an acceleration command section of the end effector unit acceleration command. 2. The robot system abnormality detection method according to claim 1, further comprising: determining that the friction of the transmission system has increased when the integration value is greater than a preset threshold value. It is.
In the invention according to claim 4, the absolute value of the difference between the end effector unit acceleration command and the end effector unit feedback acceleration is greater than a preset threshold value in detecting the abnormality of the transmission system. 2. The robot system abnormality detection method according to claim 1, wherein the end effector unit detects that the end effector has collided with the outside world.
The invention described in claims 5 to 8 is a robot system to which the abnormality detection method of claims 1 to 4 is applied.
The inventions according to claims 9 to 12 apply the abnormality detection method according to claims 1 to 4 to a stage system.
Further, the invention described in claims 13 to 16 is a stage system to which the abnormality detection method described in claims 9 to 12 is applied.
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing apparatus comprising the robot system according to any one of the fifth to eighth aspects.
An eighteenth aspect of the present invention is a semiconductor manufacturing apparatus including the stage system according to any of the thirteenth to sixteenth aspects.

請求項１〜３に記載の発明によると、エンコーダから得られた回転角度からモータ部フィードバック加速度を求め、さらに前記エンドエフェクタ部に搭載された加速度センサからエンドエフェクタ部フィードバック加速度を求め、さらに前記エンドエフェクタの位置指令からエンドエフェクタ部加速度指令を求め、モータ部フィードバック加速度と、エンドエフェクタ部フィードバック加速度の差分を監視して伝達系のガタ、およびすべりがおおきくなったことを検出することができ、エンドエフェクタ部加速度指令とエンドエフェクタ部フィードバック加速度の加速度の差分の絶対値の加速指令区間での積分値を監視することで、伝達系の摩擦の増大を検出することができる。つまり、減速機の２次側にベルトやプーリを介す水平多関節ロボットのように、負荷側の状態がモータエンコーダに反映されにくいような機構においても精度よく減速機、ベルト、プーリ、および軸受けの伝達系の異常を検出することができ、かつ、加速、減速のときにも異常を検出することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、エンドエフェクタ部加速度指令と、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度の差分の絶対値を監視することで、エンドエフェクタ部が外界と衝突したことを検出することが同時に可能である。
また、請求項５乃至８に記載の発明によると請求項１乃至４の効果を実現するロボットシステムが構築可能である。
また、請求項９乃至１６に記載の発明によると、請求項１乃至８記載と同様の効果をステージシステムにても得ることができる。
また、請求項１７または１８に記載の発明によると、搬送システムの異常を予め検知して装置のダウンタイムを小さくすることができる半導体製造装置とすることができる。 According to the first to third aspects of the present invention, the motor part feedback acceleration is obtained from the rotation angle obtained from the encoder, the end effector part feedback acceleration is obtained from the acceleration sensor mounted on the end effector part, and the end The end effector part acceleration command is obtained from the position command of the effector, and the difference between the motor part feedback acceleration and the end effector part feedback acceleration is monitored to detect that the backlash and slip of the transmission system have increased. By monitoring the integral value in the acceleration command section of the absolute value of the difference between the accelerations of the effector unit acceleration command and the end effector unit feedback acceleration, it is possible to detect an increase in the friction of the transmission system. In other words, even in a mechanism where the load-side state is difficult to be reflected in the motor encoder, such as a horizontal articulated robot with a belt or pulley on the secondary side of the speed reducer, the speed reducer, belt, pulley, and bearing are accurate. The transmission system abnormality can be detected, and the abnormality can also be detected during acceleration and deceleration.
According to the invention described in claim 4, it is possible to detect that the end effector unit collides with the outside world by monitoring the absolute value of the difference between the end effector unit acceleration command and the end effector feedback acceleration. It is possible at the same time.
Further, according to the fifth to eighth aspects of the invention, it is possible to construct a robot system that realizes the effects of the first to fourth aspects.
According to the invention described in claims 9 to 16, the same effects as in claims 1 to 8 can be obtained in the stage system.
In addition, according to the invention described in claim 17 or 18, it is possible to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of detecting an abnormality in the transport system in advance and reducing the downtime of the apparatus.

以下、本発明の具体的実施例について、図に基づいて説明する。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明が適用される水平多関節ロボット１の図である。図１（ａ）はロボットの外観を示す斜視図であり、図１（ｂ）はロボットの上面図である。図１において水平多関節ロボット１は図示しない半導体製造装置の基台などにベース１０１によって固定されている。水平多関節ロボット１は、ベース１０１からフレーム１０２が鉛直方向に昇降可能に固定されており、その上に第１アーム１０３、さらに第１アーム１０３の先端上に第２アーム１０４が固定されている。第２アーム１０４の先端上にはエンドエフェクタ１０５が固定されている。
水平多関節ロボット１は、第１アーム１０３をフレーム１０２に対して回転させ、また第２アーム１０４を第１アーム１０３に対して回転させ、またエンドエフェクタ１０５を第２アーム１０４に対して回転させることによって、エンドエフェクタ１０５の位置を制御する。エンドエフェクタ１０５にはウェハＷや液晶基板などのワークが搭載されて、これが所望の位置へ搬送される。
さらに本実施例では、このエンドエフェクタ１０５に加速度センサ１０６が搭載されている。この加速度センサ１０６は少なくとも図中ＸＹ方向の加速度を計測できるものであり、加速度センサ１０６によってエンドエフェクタ１０５のＸＹ方向の加速度を直接的に計測することができる。 FIG. 1 is a diagram of a horizontal articulated robot 1 to which the present invention is applied. FIG. 1A is a perspective view showing the appearance of the robot, and FIG. 1B is a top view of the robot. In FIG. 1, a horizontal articulated robot 1 is fixed by a base 101 to a base of a semiconductor manufacturing apparatus (not shown). In the horizontal articulated robot 1, a frame 102 is fixed so as to be vertically movable from a base 101, a first arm 103 is fixed on the frame 102, and a second arm 104 is fixed on the tip of the first arm 103. . An end effector 105 is fixed on the tip of the second arm 104.
The horizontal articulated robot 1 rotates the first arm 103 relative to the frame 102, rotates the second arm 104 relative to the first arm 103, and rotates the end effector 105 relative to the second arm 104. Thus, the position of the end effector 105 is controlled. A work such as a wafer W or a liquid crystal substrate is mounted on the end effector 105, and this is transferred to a desired position.
Furthermore, in this embodiment, an acceleration sensor 106 is mounted on the end effector 105. The acceleration sensor 106 can measure at least acceleration in the X and Y directions in the drawing, and can directly measure the acceleration in the X and Y directions of the end effector 105 by the acceleration sensor 106.

図２は水平多関節ロボット１の駆動部構成を示す概念図であり、ここでは例えば第１アーム１０３の駆動部構成を示す。フレーム１０２内に納められたモータ２０１にはエンコーダ２０２が搭載されており、モータ２０１の回転角度を検出することが可能である。モータ２０１には減速機２０３が接続され、モータ２０１の回転が減速されてプーリを介してベルト２０４に伝達される。ベルト２０４の駆動により、プーリ２０５が駆動され、プーリ２０５と接続された第１アーム１０３が駆動される。同様の構成により第２アーム１０４も駆動される。
本発明では、これらの減速機２０３、ベルト２０４、プーリ２０５の経年変化、および故障を、エンドエフェクタ１０５に搭載された加速度センサ１０６によって検出する方法を示す。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the drive unit of the horizontal articulated robot 1. Here, for example, the configuration of the drive unit of the first arm 103 is shown. An encoder 202 is mounted on the motor 201 housed in the frame 102, and the rotation angle of the motor 201 can be detected. A reduction gear 203 is connected to the motor 201, and the rotation of the motor 201 is decelerated and transmitted to the belt 204 via a pulley. By driving the belt 204, the pulley 205 is driven, and the first arm 103 connected to the pulley 205 is driven. The second arm 104 is also driven by the same configuration.
In the present invention, a method of detecting the secular change and failure of the speed reducer 203, the belt 204, and the pulley 205 by the acceleration sensor 106 mounted on the end effector 105 is shown.

図３、図４は水平多関節ロボット１を駆動するシステムにおける、コントローラ３と水平多関節ロボット１の機能ブロック図である。これらの動作指令部３０１，モーション生成部３０２，指令払い出し部３０３，制御器３０４，フィードバック情報取得部３０５，動作監視部３０６は、コントローラ３に設けられた図示しないＣＰＵなどの演算装置内に記述されたソフトウエアによって実行されることが多い。
動作指令部３０１によって、水平多関節ロボット１がある動作を行うような命令が発動されると、モーション生成部３０２にてエンドエフェクタ１０５が予め定められた軌道を、予め決められた加速度、速度にて通るようにエンドエフェクタ部位置指令（ＸＹ座標）４０７が演算される。ＸＹ座標は制御点であるエンドエフェクタ１０５が動作する空間の座標である。この結果が指令払い出し部３０３に伝達され、指令払い出し部３０３が座標変換部４０３によってモータ部位置指令（モータ座標）４０９を生成し、制御器３０４に指令として伝達する。モータ座標は各アームを駆動する各モータ自身の回転角の座標である。制御器３０４ではモータ２０１が指令どおり動作するようにフィードバック制御が行われ、エンコーダ２０２から得られる位置情報を元にモータ２０１の電流を制御するものである。 3 and 4 are functional block diagrams of the controller 3 and the horizontal articulated robot 1 in the system for driving the horizontal articulated robot 1. These operation command unit 301, motion generation unit 302, command issue unit 303, controller 304, feedback information acquisition unit 305, and operation monitoring unit 306 are described in an arithmetic device such as a CPU (not shown) provided in the controller 3. It is often executed by software.
When a command that causes the horizontal articulated robot 1 to perform a certain motion is issued by the motion command unit 301, the end effector 105 moves from a predetermined trajectory to a predetermined acceleration and speed by the motion generation unit 302. An end effector position command (XY coordinate) 407 is calculated so as to pass through. The XY coordinates are the coordinates of the space where the end effector 105, which is a control point, operates. This result is transmitted to the command paying unit 303, and the command paying unit 303 generates a motor unit position command (motor coordinates) 409 by the coordinate conversion unit 403 and transmits it to the controller 304 as a command. The motor coordinates are coordinates of the rotation angle of each motor driving each arm. The controller 304 performs feedback control so that the motor 201 operates as instructed, and controls the current of the motor 201 based on the position information obtained from the encoder 202.

本発明においては、モーション生成部３０２内における指令加速度演算部４０２ においてエンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８を演算し、動作監視部３０６へ伝達する。指令加速度演算部４０２での演算は、エンドエフェクタ部位置指令（ＸＹ座標）を差分してエンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８を求める方法などが良く知られた方法である。
また、指令払い出し部３０３においてはモータ部位置指令（モータ座標）４０９からモータ部速度指令（モータ座標）４１０を演算し、同様に動作監視部３０６へ伝達する。
さらにフィードバック情報取得部３０５においては、第１アーム１０３，第２アーム１０４を駆動するそれぞれのモータ２０１に設置されたエンコーダ２０２から位置情報を取得し、モータフィードバック加速度演算部４０５においてモータ部フィードバック加速度（モータ座標）４１１を演算する。同時にモータフィードバック加速度演算部 ４０５においてはモータ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１２をエンコーダ２０２から得られた位置情報を基に演算する。この場合の演算にはエンコーダ２０２から得られた位置情報を運動学における順変換を行った後に、差分演算するなどしてモータ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１２を求める必要がある。
さらに、指令払い出し部３０３においては加速度センサフィードバック加速度演算部 ４０６において、エンドエフェクタ１０５に設けられた加速度センサ１０６からのエンドエフェクタ部加速度センサ入力（ＸＹ座標）４１３を変換し、エンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４を求める。これば例えばエンドエフェクタ部加速度センサ入力（ＸＹ座標）４１３がアナログ電圧を示す信号などであり、物理的に意味のある信号へ加速度センサフィードバック加速度演算部４０６が変換する処理である。
これらの複数の処理によって得られたモータ部速度指令（モータ座標）４１０、モータ部フィードバック加速度（モータ座標）４１１、モータ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１２、エンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８、エンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４を用いて、以下のように動作監視部３０６にて伝達機構の経年変化、故障、および水平多関節ロボット１の外界との衝突を検出する。 In the present invention, the command acceleration calculation unit 402 in the motion generation unit 302 calculates an end effector unit acceleration command (XY coordinates) 408 and transmits it to the motion monitoring unit 306. The calculation by the command acceleration calculation unit 402 is a well-known method such as a method of obtaining the end effector unit acceleration command (XY coordinate) 408 by subtracting the end effector unit position command (XY coordinate).
In addition, the command payout unit 303 calculates a motor unit speed command (motor coordinates) 410 from the motor unit position command (motor coordinates) 409 and similarly transmits it to the operation monitoring unit 306.
Further, the feedback information acquisition unit 305 acquires position information from the encoders 202 installed in the respective motors 201 that drive the first arm 103 and the second arm 104, and the motor feedback acceleration calculation unit 405 acquires the motor unit feedback acceleration ( Motor coordinates) 411 is calculated. At the same time, the motor feedback acceleration calculation unit 405 calculates the motor unit feedback acceleration (XY coordinate) 412 based on the position information obtained from the encoder 202. For the calculation in this case, it is necessary to obtain the motor unit feedback acceleration (XY coordinate) 412 by performing a difference calculation after performing forward conversion in the kinematics on the position information obtained from the encoder 202.
Further, in the command payout unit 303, the acceleration sensor feedback acceleration calculation unit 406 converts the end effector unit acceleration sensor input (XY coordinates) 413 from the acceleration sensor 106 provided in the end effector 105, and the end effector unit feedback acceleration ( XY coordinates) 414 is obtained. In this case, for example, the end effector unit acceleration sensor input (XY coordinate) 413 is a signal indicating an analog voltage or the like, and the acceleration sensor feedback acceleration calculation unit 406 converts the signal into a physically meaningful signal.
Motor section speed command (motor coordinates) 410, motor section feedback acceleration (motor coordinates) 411, motor section feedback acceleration (XY coordinates) 412, end effector section acceleration commands (XY coordinates) 408, obtained by the plurality of processes. Using the end effector unit feedback acceleration (XY coordinates) 414, the operation monitoring unit 306 detects the secular change and failure of the transmission mechanism and the collision with the external world of the horizontal articulated robot 1 as described below.

図５から図９を用いて動作監視部３０６にて行う異常判断について説明する。
まず、モータ部速度指令（モータ座標）４１０およびモータ部フィードバック加速度（モータ座標）４１１を用いて、減速機２０３の異常を減速機異常判断部５０２において判断する。図６は、減速機異常判断部５０２の処理手順を示すグラフである。
すなわち、減速機異常判断部５０２において、モータ部速度指令（モータ座標）４１０およびモータ部フィードバック加速度（モータ座標）４１１を用い、モータ部速度指令（モータ座標）４１０の定速区間６０１においてモータ部フィードバック加速度（モータ座標）４１１を観察し、それが定速時加速度変動幅６０４の定速時加速度上限６０２または定速時加速度下限６０３をこえた場合に減速機が異常であると判断する。 The abnormality determination performed by the operation monitoring unit 306 will be described with reference to FIGS.
First, using the motor unit speed command (motor coordinates) 410 and the motor unit feedback acceleration (motor coordinates) 411, the speed reducer abnormality determining unit 502 determines whether the speed reducer 203 is abnormal. FIG. 6 is a graph showing a processing procedure of the speed reducer abnormality determination unit 502.
That is, the speed reducer abnormality determination unit 502 uses the motor unit speed command (motor coordinates) 410 and the motor unit feedback acceleration (motor coordinates) 411, and uses the motor unit feedback in the constant speed section 601 of the motor unit speed command (motor coordinates) 410. The acceleration (motor coordinates) 411 is observed, and when it exceeds the constant speed acceleration upper limit 602 or constant speed acceleration lower limit 603 of the constant speed acceleration fluctuation range 604, it is determined that the speed reducer is abnormal.

次に第１伝達機構異常判断部５０３においてモータ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１２、およびエンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４から伝達系の異常を検出する方法について説明する。減速機２０３、ベルト２０４、プーリ２０５などの伝達系統のガタや、ベルト２０４の伸び、すべりが生じてくると、動作の伝達の元であるモータ２０１での加速度と、伝達先であるエンドエフェクタ１０５での加速度に時間差が生じる。この時間差は図７に示すように、加速度の差となってそのまま現れる。図７は第１伝達機構異常判断部５０３の判断方法を示すグラフである。
したがって、第１アーム１０３、第２アーム１０４のそれぞれのエンコーダ２０２から得られた位置情報から演算されたモータ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１２と、エンドエフェクタ１０５での加速度であるエンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４の差がある設定された閾値よりも大きくなれば、伝達元の加速度と伝達先の加速度の時間遅れがある値よりも大きくなったということを意味し、減速機２０３、ベルト２０４、プーリ２０５などの伝達系統のガタ、もしくは、ベルト２０４の伸び、すべりなどを検出できる。
すなわち、
（モータ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１２）−（エンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４） ＜ （フィードバック加速度差下限７０２）
または、
（モータ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１２）−（エンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４） ＞ （フィードバック加速度差上限７０１）
ならば、減速機２０３、ベルト２０４、プーリ２０５のガタが大きい、またはベルト２０４の伸び、すべりが大きいと判断する。これによって、減速機２０３、ベルト２０４、プーリ２０５の劣化が検出可能となるのである。 Next, a method for detecting an abnormality in the transmission system from the motor unit feedback acceleration (XY coordinate) 412 and the end effector unit feedback acceleration (XY coordinate) 414 in the first transmission mechanism abnormality determination unit 503 will be described. When backlash of the transmission system such as the speed reducer 203, the belt 204, the pulley 205, or the extension or slip of the belt 204 occurs, the acceleration in the motor 201 that is the source of the operation and the end effector 105 that is the destination of transmission are generated. There is a time difference in acceleration at This time difference appears as it is as a difference in acceleration, as shown in FIG. FIG. 7 is a graph illustrating a determination method of the first transmission mechanism abnormality determination unit 503.
Therefore, the motor unit feedback acceleration (XY coordinate) 412 calculated from the position information obtained from the encoder 202 of each of the first arm 103 and the second arm 104 and the end effector unit feedback acceleration which is the acceleration at the end effector 105. If the difference between the (XY coordinates) 414 is greater than a certain threshold value, it means that the time delay between the transmission source acceleration and the transmission destination acceleration is greater than a certain value, and the speed reducer 203, belt 204, backlash of the transmission system such as the pulley 205, or elongation or slip of the belt 204 can be detected.
That is,
(Motor unit feedback acceleration (XY coordinate) 412) − (End effector unit feedback acceleration (XY coordinate) 414) <(Feedback acceleration difference lower limit 702)
Or
(Motor unit feedback acceleration (XY coordinate) 412) − (End effector unit feedback acceleration (XY coordinate) 414)> (Feedback acceleration difference upper limit 701)
If so, it is determined that the backlash of the speed reducer 203, the belt 204, and the pulley 205 is large, or that the belt 204 is largely stretched and slipped. As a result, deterioration of the speed reducer 203, the belt 204, and the pulley 205 can be detected.

次に、衝突検出部５０４において水平多関節ロボット１のエンドエフェクタ１０５部と外界との衝突が発生したことを検出する方法を説明する。従来、衝突時の検出はエンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４がある設定された値よりも大きくなった場合に衝突を検出しており、この方法では、エンドエフェクタ１０５が加速または減速されている場合にこの加減速を誤って検出しないように閾値の設定を十分に大きく取るか、加減速中には衝突検出を行わないようにするなどの対策をとる必要があった。
図８は動作監視部３０６における衝突検出部５０４の判断方法を示すグラフである。なお、図８はエンドエフェクタが動作している方向について衝突した場合のグラフを示しているが、実際に衝突した場合にはエンドエフェクタ１０５部にてエンドエフェクタが動作していない方向にも加速度が発生することが多い。
衝突時には、エンドエフェクタ１０５部に明らかにエンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８とは異なる加速度が発生する。したがって本発明では、エンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８とエンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４の差がある設定された値よりも大きくなったことを検出することで、エンドエフェクタ１０５部の外界との衝突を容易に検出することを可能にしている。ただし、エンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８とエンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４に時間差が生じることは電気的、機械的に当然のことである。したがって、衝突検出部５０４内ではエンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８を予め定められただけ時間を遅らせてエンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４と比較するものとする。これを図５に時間遅れ補正部５０１として示している。
すなわち、
（エンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８）−（エンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４） ＜ （指令−フィードバック加速度差下限８０２）
または、
（エンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８）−（エンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４） ＞ （指令−フィードバック加速度差上限８０１）
ならば、エンドエフェクタ１０５部が外界と衝突したということが検出可能となるのである。 Next, a method for detecting a collision between the end effector 105 of the horizontal articulated robot 1 and the outside world in the collision detection unit 504 will be described. Conventionally, the collision detection is detected when the end effector feedback acceleration (XY coordinate) 414 is larger than a set value. In this method, the end effector 105 is accelerated or decelerated. In such a case, it is necessary to take a measure such that the threshold value is set sufficiently large so that the acceleration / deceleration is not erroneously detected or the collision detection is not performed during the acceleration / deceleration.
FIG. 8 is a graph illustrating a determination method of the collision detection unit 504 in the operation monitoring unit 306. FIG. 8 shows a graph when the end effector is colliding in the direction in which the end effector is operating. Often occurs.
At the time of collision, an acceleration different from the end effector unit acceleration command (XY coordinate) 408 is clearly generated in the end effector 105 unit. Therefore, in the present invention, by detecting that the difference between the end effector unit acceleration command (XY coordinate) 408 and the end effector unit feedback acceleration (XY coordinate) 414 is larger than a set value, the end effector unit 105 is detected. It is possible to easily detect a collision with the outside world. However, it is a matter of course electrically and mechanically that a time difference occurs between the end effector unit acceleration command (XY coordinate) 408 and the end effector unit feedback acceleration (XY coordinate) 414. Therefore, in the collision detection unit 504, the end effector unit acceleration command (XY coordinate) 408 is compared with the end effector unit feedback acceleration (XY coordinate) 414 by delaying the time by a predetermined time. This is shown as a time delay correction unit 501 in FIG.
That is,
(End effector section acceleration command (XY coordinate) 408)-(End effector section feedback acceleration (XY coordinate) 414) <(Command-feedback acceleration difference lower limit 802)
Or
(End effector unit acceleration command (XY coordinate) 408)-(End effector unit feedback acceleration (XY coordinate) 414)> (Command-feedback acceleration difference upper limit 801)
Then, it becomes possible to detect that the end effector 105 has collided with the outside world.

次に、第２伝達機構異常判断部５０５において、モータ２０１や、減速機２０３、プーリ２０５に組み込まれた軸受けの潤滑切れや経年変化により、摩擦が増大してきたことを検出する方法を説明する。
図９は第２伝達機構異常判断部５０５の判断方法を示すグラフである。摩擦が増大してくると、図９のようにエンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８とエンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４の間に差が生じるか、或いは、エンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８とエンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４の関係が、図７のモータ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１２とエンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４の関係のように時間差が生じてくる。しかしながら、いずれの場合にも伝達系の破損でない限りはこの変動はわずかなものである。
本発明ではこれを検出するため、加速区間９０１のみでのエンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８とエンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４の差の積分値を使用する。これによって、時間的な差がなくてエンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８とエンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４に差が生じた場合であっても、時間差を持った場合であっても加速区間９０１のみでの差を評価し、かつ積分を利用することによって、わずかな変化を検出可能である。なお、図９には記載していないが、減速区間においても同様の検出を行うことは当然のことである。
すなわち、
Σ｛（エンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）４０８）−（エンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）４１４）｝＾２ ＞ 積分値上限
ならば、軸受け摩擦が増大しているということを検出できるのである。 Next, a method for detecting that the friction has increased due to the lack of lubrication or aging of the bearings incorporated in the motor 201, the speed reducer 203, and the pulley 205 in the second transmission mechanism abnormality determination unit 505 will be described.
FIG. 9 is a graph illustrating a determination method of the second transmission mechanism abnormality determination unit 505. When the friction increases, as shown in FIG. 9, there is a difference between the end effector unit acceleration command (XY coordinate) 408 and the end effector unit feedback acceleration (XY coordinate) 414, or the end effector unit acceleration command ( (XY coordinates) 408 and the end effector feedback acceleration (XY coordinates) 414 have a time difference such as the relationship between the motor feedback acceleration (XY coordinates) 412 and the end effector feedback acceleration (XY coordinates) 414 in FIG. Come. However, in any case, this variation is slight unless the transmission system is broken.
In the present invention, in order to detect this, an integral value of a difference between the end effector unit acceleration command (XY coordinate) 408 and the end effector unit feedback acceleration (XY coordinate) 414 only in the acceleration section 901 is used. As a result, even if there is a time difference and there is a difference between the end effector unit acceleration command (XY coordinate) 408 and the end effector unit feedback acceleration (XY coordinate) 414, there is a time difference. In addition, a slight change can be detected by evaluating the difference only in the acceleration section 901 and using the integration. Although not shown in FIG. 9, it is natural to perform the same detection in the deceleration zone.
That is,
Σ {(End effector section acceleration command (XY coordinates) 408) − (End effector section feedback acceleration (XY coordinates) 414)} ^ 2> Integral value upper limit If it is detected that the bearing friction has increased, is there.

このように、本発明ではエンドエフェクタ１０５部に取付けられた加速度センサにて得られた加速度を使用し、かつ、指令加速度や、伝達元であるモータ位置での加速度との差を取るという手順をとるので、減速機の２次側にベルトやプーリを介すロボットのような負荷側の状態がモータエンコーダに反映されにくいような機構においても精度よく異常検出することが可能となる。
また、加速度センサの値を直接的に使用するのではなく、参照信号となる指令加速度や、モータ位置での加速度との差を取るという手順を取るために、加減速中の信号を利用しても精度よく異常を検出することが可能となる。 As described above, in the present invention, the procedure of using the acceleration obtained by the acceleration sensor attached to the end effector 105 unit and taking the difference between the commanded acceleration and the acceleration at the motor position that is the transmission source is used. Therefore, it is possible to detect an abnormality with high accuracy even in a mechanism in which a load side state such as a robot via a belt or pulley on the secondary side of the speed reducer is not easily reflected in the motor encoder.
Also, instead of using the value of the acceleration sensor directly, use the signal during acceleration / deceleration to take the procedure of taking the difference between the command acceleration that becomes the reference signal and the acceleration at the motor position. It is possible to detect an abnormality with high accuracy.

なお、エンドエフェクタ部に取付けられた加速度センサを、本発明で説明した目的のほかに、動作性能の向上のために兼用しても良いことはもちろんのことである。
また、本実施例ではアームは第１アームおよび第２アームについての場合についてのみ説明したが、本発明がアームの数によらず有効であることはもちろんのことであり、アームが単数の場合であっても、多数の場合であっても適用可能であることは言うまでもない。
さらに、本発明では加速度センサをエンドエフェクタ部にのみ搭載して、モータからエンドエフェクタまでの途中の伝達系についての異常を検出する説明を行ったが、複数の加速度センサを使用してそれぞれにおいて計算される加速度フィードバック、加速度指令から同様の異常検出を行っても同様の結果が得られる。 Needless to say, the acceleration sensor attached to the end effector unit may be used for the purpose of improving the operation performance in addition to the object described in the present invention.
In this embodiment, only the first arm and the second arm have been described. However, the present invention is effective regardless of the number of arms. Needless to say, the present invention can be applied to a large number of cases.
Furthermore, in the present invention, an explanation was given of detecting an abnormality in the transmission system on the way from the motor to the end effector by mounting the acceleration sensor only on the end effector unit. The same result can be obtained even if similar abnormality detection is performed from the acceleration feedback and acceleration command.

本発明では、ＸＹ座標における指令加速度、フィードバックから得られたＸＹ座標での加速度、およびエンドエフェクタ部に設置された加速度センサから得られたＸＹ座標での加速度を比較し異常を検出するという手順をとるため、実施例のような水平多関節ロボット以外にもボールネジやリニアモータを用いたステージ装置のような直動機構において、可動テーブルに設置された加速度センサからＸＹ座標での加速度を取得し、設定された閾値との比較を上記実施例と同様に行うことによって、ボールネジ部分のガタやリニアガイド部の摩擦の増大を検出できるため、このような直動機構における加速度センサを用いた異常検出という用途にも適用できる。この場合にも同様に、可動テーブルが単数であっても、多段に積層された場合であっても、同様の効果が得られることはもちろんのことである。
つまり、本実施例では、複数のアームを有するロボットに本発明を適用しているが、半導体製造装置に使用されるステージシステムに適用しても良い。ステージシステムは、ベースと、ベースに敷設されたリニアガイドによって直動案内されるテーブルと、テーブルを駆動するモータを制御するコントローラとで構成され、テーブルの位置が制御されることでテーブル上に搭載したワークを搬送する。ステージシステムは、ボールネジによる伝達系でモータ回転力を伝達してステージを駆動する。そして、上記実施例のようにテーブルに加速度センサを搭載する。このテーブルを予め決められた動作通りに駆動するために、テーブルを駆動するモータに電流を与えて駆動し、かつモータに設置されたエンコーダにて回転角度を検出し、フィードバック制御を行う。そして、上記実施例と同様にエンコーダから得られた回転角度からモータ部フィードバック加速度を求め、さらにテーブルに搭載された加速度センサからテーブル部のフィードバック加速度を求め、さらにテーブル部の加速度指令を求め、モータ部フィードバック加速度、テーブル部フィードバック加速度、テーブル部加速度指令の差分を用いることによって、前記伝達系の異常を検出することができる。 In the present invention, the procedure of detecting an abnormality by comparing the command acceleration in the XY coordinates, the acceleration in the XY coordinates obtained from the feedback, and the acceleration in the XY coordinates obtained from the acceleration sensor installed in the end effector unit. Therefore, in addition to the horizontal articulated robot as in the embodiment, in a linear motion mechanism such as a stage device using a ball screw or a linear motor, acceleration in XY coordinates is acquired from an acceleration sensor installed on a movable table, By performing comparison with the set threshold value in the same manner as in the above embodiment, it is possible to detect an increase in the play of the ball screw part and friction of the linear guide part. Therefore, this is called abnormality detection using an acceleration sensor in such a linear motion mechanism. It can also be applied to applications. In this case as well, the same effect can be obtained regardless of whether the movable table is singular or stacked in multiple stages.
That is, in the present embodiment, the present invention is applied to a robot having a plurality of arms, but may be applied to a stage system used in a semiconductor manufacturing apparatus. The stage system is composed of a base, a table that is linearly guided by a linear guide laid on the base, and a controller that controls a motor that drives the table, and is mounted on the table by controlling the position of the table. Transport the workpiece. The stage system drives a stage by transmitting a motor rotational force by a transmission system using a ball screw. Then, the acceleration sensor is mounted on the table as in the above embodiment. In order to drive the table according to a predetermined operation, it is driven by applying a current to the motor that drives the table, and the rotation angle is detected by an encoder installed in the motor, and feedback control is performed. As in the above embodiment, the motor unit feedback acceleration is obtained from the rotation angle obtained from the encoder, the table unit feedback acceleration is obtained from the acceleration sensor mounted on the table, and the table unit acceleration command is obtained. By using the difference between the part feedback acceleration, the table part feedback acceleration, and the table part acceleration command, the abnormality of the transmission system can be detected.

本発明を適用する水平多関節ロボット１の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the horizontal articulated robot 1 to which this invention is applied. 本発明を適用する水平多関節ロボット１の駆動構成を示す概念図The conceptual diagram which shows the drive structure of the horizontal articulated robot 1 to which this invention is applied. 本発明を適用する水平多関節ロボット１を制御するコントローラ３の機能ブロック図Functional block diagram of the controller 3 for controlling the horizontal articulated robot 1 to which the present invention is applied 本発明を説明するコントローラ３の詳細機能図Detailed functional diagram of controller 3 illustrating the present invention 本発明のコントローラ３の動作監視部３０６における処理を示す図The figure which shows the process in the operation | movement monitoring part 306 of the controller 3 of this invention. 本発明の減速機異常判断部５０２の処理手順を示すグラフThe graph which shows the process sequence of the reduction gear abnormality determination part 502 of this invention 本発明の第１伝達機構異常判断部５０３の判断方法を示すグラフThe graph which shows the judgment method of the 1st transmission mechanism abnormality judgment part 503 of this invention 本発明の衝突検出部５０４の判断方法を示すグラフThe graph which shows the judgment method of the collision detection part 504 of this invention 本発明の第２伝達機構異常判断部５０５の判断方法を示すグラフThe graph which shows the judgment method of the 2nd transmission mechanism abnormality judgment part 505 of this invention 従来の異常判定装置及びそのブロック図Conventional abnormality determination device and its block diagram

符号の説明Explanation of symbols

１ 水平多関節ロボット
１０１ ベース
１０２ フレーム
１０３ 第１アーム
１０４ 第２アーム
１０５ エンドエフェクタ
１０６ 加速度センサ
２０１ モータ
２０２ エンコーダ
２０３ 減速機
２０４ ベルト
２０５ プーリ
２０６ アーム
３０１ 動作指令部
３０２ モーション生成部
３０３ 指令払い出し部
３０４ 制御器
３０５ フィードバック情報取得部
３０６ 動作監視部
３０７ 負荷
４０１ 動作軌道生成部
４０２ 指令加速度演算部
４０３ 座標変換部
４０４ 指令速度演算部
４０５ モータフィードバック加速度演算部
４０６ 加速度センサフィードバック加速度演算部２
４０７ エンドエフェクタ部位置指令（ＸＹ座標）
４０８ エンドエフェクタ部加速度指令（ＸＹ座標）
４０９ モータ部位置指令（モータ座標）
４１０ モータ部速度指令（モータ座標）
４１１ モータ部フィードバック加速度（モータ座標）
４１２ モータ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）
４１３ エンドエフェクタ部加速度センサ入力（ＸＹ座標）
４１４ エンドエフェクタ部フィードバック加速度（ＸＹ座標）
５０１ 時間遅れ補正部
５０２ 減速機異常判断部
５０３ 第１伝達機構異常判断部
５０４ 衝突検出部
５０５ 第２伝達機構異常判断部
６０１ 定速区間
６０２ 定速時加速度上限
６０３ 定速時加速度下限
６０４ 定速時加速度変動幅
７０１ フィードバック加速度差上限
７０２ フィードバック加速度差下限
８０１ 指令−フィードバック加速度差上限
８０２ 指令−フィードバック加速度差下限
９０１ 加速区間
９０２ 指令−フィードバック加速度の加速区間積分値
９０３ 指令−フィードバック加速度の加速区間積分値上限 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Horizontal articulated robot 101 Base 102 Frame 103 1st arm 104 2nd arm 105 End effector 106 Acceleration sensor 201 Motor 202 Encoder 203 Reducer 204 Belt 205 Pulley 206 Arm 301 Operation command part 302 Motion generation part 303 Command payout part 304 Control 305 Feedback information acquisition unit 306 Motion monitoring unit 307 Load 401 Motion trajectory generation unit 402 Command acceleration calculation unit 403 Coordinate conversion unit 404 Command speed calculation unit 405 Motor feedback acceleration calculation unit 406 Acceleration sensor feedback acceleration calculation unit 2
407 End effector position command (XY coordinates)
408 End effector acceleration command (XY coordinates)
409 Motor unit position command (motor coordinates)
410 Motor unit speed command (motor coordinates)
411 Motor unit feedback acceleration (motor coordinates)
412 Motor unit feedback acceleration (XY coordinates)
413 End effector acceleration sensor input (XY coordinates)
414 End effector feedback acceleration (XY coordinates)
501 Time delay correction unit 502 Reducer abnormality determination unit 503 First transmission mechanism abnormality determination unit 504 Collision detection unit 505 Second transmission mechanism abnormality determination unit 601 Constant speed section 602 Constant speed acceleration upper limit 603 Constant speed acceleration lower limit 604 Constant speed Acceleration fluctuation range 701 Feedback acceleration difference upper limit 702 Feedback acceleration difference lower limit 801 Command-feedback acceleration difference upper limit 802 Command-feedback acceleration difference lower limit 901 Acceleration section 902 Command-acceleration section acceleration integration value 903 Command-feedback acceleration section integration Upper limit

Claims (18)

モータと、前記モータの回転を伝達する伝達系と、前記伝達系を介して駆動されるアームと、前記アームに設けられてワークを搭載可能なエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタを予め決められた位置へ制御するよう前記モータを駆動するコントローラと、からなるロボットシステムにおいて前記伝達系の異常を予め検出する異常検出方法であって、
前記モータのエンコーダから得られる前記モータの回転角度から前記エンドエフェクタのモータ部フィードバック加速度を求め、
前記エンドエフェクタ部に搭載された加速度センサの加速度データからエンドエフェクタ部フィードバック加速度を求め、
前記エンドエフェクタの位置指令からエンドエフェクタ部加速度指令を求め、
前記モータ部フィードバック加速度、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度、前記エンドエフェクタ部加速度指令の差分を用いることによって、前記伝達系の異常を検出することを特徴とするロボットシステムの異常検出方法。 A motor, a transmission system for transmitting rotation of the motor, an arm driven via the transmission system, an end effector provided on the arm and capable of mounting a work, and a predetermined position of the end effector An abnormality detection method for detecting in advance an abnormality in the transmission system in a robot system comprising a controller that drives the motor to control
Obtaining the motor part feedback acceleration of the end effector from the rotation angle of the motor obtained from the encoder of the motor,
Obtain end effector feedback acceleration from acceleration data of an acceleration sensor mounted on the end effector,
Obtain an end effector acceleration command from the position command of the end effector,
An abnormality detection method for a robot system, wherein an abnormality in the transmission system is detected by using a difference between the motor unit feedback acceleration, the end effector unit feedback acceleration, and the end effector unit acceleration command. 前記伝達系の異常検出において、前記モータ部フィードバック加速度と、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度の差分を監視して、前記差分の値が予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記伝達系のガタおよびすべりが大きくなったと判断することを特徴とする請求項１記載のロボットシステムの異常検出方法。   In detecting an abnormality in the transmission system, the difference between the motor unit feedback acceleration and the end effector unit feedback acceleration is monitored, and if the difference value becomes larger than a preset threshold value, the transmission system has a backlash. 2. The robot system abnormality detection method according to claim 1, wherein it is determined that slip has increased. 前記伝達系の異常検出において、前記エンドエフェクタ部加速度指令と、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度の差分の絶対値を、前記エンドエフェクタ部加速度指令の加速指令区間において積分し、前記積分値が予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記伝達系の摩擦が大きくなったと判断することを特徴とする請求項１記載のロボットシステムの異常検出方法。   In detecting the abnormality of the transmission system, the absolute value of the difference between the end effector unit acceleration command and the end effector unit feedback acceleration is integrated in the acceleration command section of the end effector unit acceleration command, and the integrated value is preset. The robot system abnormality detection method according to claim 1, wherein it is determined that the friction of the transmission system has increased when the threshold value exceeds a threshold value. 前記伝達系の異常検出において、前記エンドエフェクタ部加速度指令と、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度の差分の絶対値が、予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記エンドエフェクタ部が外界と衝突したと検出することを特徴とする請求項１記載のロボットシステムの異常検出方法。   In the detection of the abnormality in the transmission system, the end effector unit collides with the outside world when the absolute value of the difference between the end effector unit acceleration command and the end effector feedback acceleration becomes larger than a preset threshold value. The abnormality detection method for a robot system according to claim 1, wherein: モータと、前記モータの回転を伝達する伝達系と、前記伝達系を介して駆動されるアームと、前記アームに設けられてワークを搭載可能なエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタを予め決められた位置へ制御するよう前記モータを駆動するコントローラと、を有し、前記伝達系の異常を予め検出するロボットシステムにおいて、
前記コントローラが、
前記エンドエフェクタ部の位置指令から前記エンドエフェクタ部加速度指令を求めるモーション生成部と、
前記モータのエンコーダから得られる前記モータの回転角度から前記エンドエフェクタのモータ部フィードバック加速度を求めるとともに、前記エンドエフェクタ部に搭載された加速度センサから得られる加速度データからエンドエフェクタ部フィードバック加速度を求めるフィードバック情報取得部と、を備え、
前記エンドエフェクタ部加速度指令と、前記モータ部フィードバック加速度と、前記エンドエフェクタ部加速度から前記伝達系の異常を検出する動作監視部を備えたことを特徴とするロボットシステム。 A motor, a transmission system for transmitting rotation of the motor, an arm driven via the transmission system, an end effector provided on the arm and capable of mounting a work, and a predetermined position of the end effector A controller for driving the motor to control the transmission system, and detecting in advance a malfunction of the transmission system,
The controller is
A motion generation unit for obtaining the end effector unit acceleration command from the position command of the end effector unit;
Feedback information for obtaining the end effector feedback acceleration from the acceleration data obtained from the acceleration sensor mounted on the end effector while obtaining the motor feedback acceleration of the end effector from the rotation angle of the motor obtained from the encoder of the motor An acquisition unit,
A robot system comprising: an operation monitoring unit that detects an abnormality of the transmission system from the end effector unit acceleration command, the motor unit feedback acceleration, and the end effector unit acceleration. 前記動作監視部が、前記モータ部フィードバック加速度と、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度の差分を監視して、前記差分の値が予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記伝達系のガタおよびすべりが大きくなったと判断することを特徴とする請求項５記載のロボットシステム。   The motion monitoring unit monitors a difference between the motor unit feedback acceleration and the end effector unit feedback acceleration, and when the difference value becomes larger than a preset threshold value, the transmission system has a backlash and a slip. 6. The robot system according to claim 5, wherein it is determined that has become larger. 前記動作監視部が、前記エンドエフェクタ部加速度指令と、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度の差分の絶対値を、前記エンドエフェクタ部加速度指令の加速指令区間において積分し、前記積分値が予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記伝達系の摩擦が大きくなったと判断することを特徴とする請求項５記載のロボットシステム。   The motion monitoring unit integrates an absolute value of a difference between the end effector unit acceleration command and the end effector unit feedback acceleration in an acceleration command section of the end effector unit acceleration command, and the integrated value is a preset threshold value. 6. The robot system according to claim 5, wherein it is determined that the friction of the transmission system has increased when the transmission system becomes larger than the above. 前記動作監視部が、前記エンドエフェクタ部加速度指令と、前記エンドエフェクタ部フィードバック加速度の差分の絶対値が、予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記エンドエフェクタ部が外界と衝突したと検出することを特徴とする請求項５記載のロボットシステム。   The motion monitoring unit detects that the end effector unit has collided with the outside world when the absolute value of the difference between the end effector unit acceleration command and the end effector feedback acceleration is greater than a preset threshold value. The robot system according to claim 5, wherein: モータと、前記モータの回転を伝達する伝達系と、前記伝達系を介して駆動され、ワークを搭載可能なテーブル部と、前記テーブル部を移動可能に支持するベースと、前記テーブル部を前記ベースに対して予め決められた位置へ制御するよう前記モータを駆動するコントローラと、からなるステージシステムにおいて前記伝達系の異常を予め検出する異常検出方法であって、
前記モータのエンコーダから得られる前記モータの回転角度から前記テーブル部のモータ部フィードバック加速度を求め、
前記テーブル部に搭載された加速度センサの加速度データからテーブル部フィードバック加速度を求め、
前記テーブル部の位置指令からテーブル部加速度指令を求め、
前記モータ部フィードバック加速度、前記テーブル部フィードバック加速度、前記テーブル部加速度指令の差分を用いることによって、前記伝達系の異常を検出することを特徴とするステージシステムの異常検出方法。 A motor; a transmission system that transmits rotation of the motor; a table unit that is driven through the transmission system and on which a work can be mounted; a base that supports the table unit in a movable manner; An abnormality detection method for detecting in advance an abnormality of the transmission system in a stage system comprising a controller that drives the motor to control to a predetermined position with respect to
Obtaining the motor unit feedback acceleration of the table unit from the rotation angle of the motor obtained from the encoder of the motor,
The table part feedback acceleration is obtained from the acceleration data of the acceleration sensor mounted on the table part,
Obtain a table portion acceleration command from the table portion position command,
An abnormality detection method for a stage system, wherein an abnormality of the transmission system is detected by using a difference between the motor unit feedback acceleration, the table unit feedback acceleration, and the table unit acceleration command. 前記伝達系の異常検出において、前記モータ部フィードバック加速度と、前記ステージ部フィードバック加速度の差分を監視して、前記差分の値が予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記伝達系のガタ、およびすべりが大きくなったと判断することを特徴とする請求項９記載のステージシステムの異常検出方法。   In the abnormality detection of the transmission system, the difference between the motor unit feedback acceleration and the stage unit feedback acceleration is monitored, and when the value of the difference becomes larger than a preset threshold value, 10. The stage system abnormality detection method according to claim 9, wherein it is determined that slip has increased. 前記伝達系の異常検出において、前記ステージ部加速度指令と、前記ステージ部フィードバック加速度の差分の絶対値を、前記ステージ部加速度指令の加速指令区間において積分し、前記積分値が予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記伝達系の摩擦が大きくなったと判断することを特徴とする請求項９記載のステージシステムの異常検出方法。   In detecting the abnormality of the transmission system, the absolute value of the difference between the stage unit acceleration command and the stage unit feedback acceleration is integrated in the acceleration command section of the stage unit acceleration command, and the integrated value is determined from a preset threshold value. The stage system abnormality detection method according to claim 9, wherein it is determined that the friction of the transmission system has increased when the value of also increases. 前記伝達系の異常検出において、前記ステージ部加速度指令と、前記ステージ部フィードバック加速度の差分の絶対値が、予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記ステージ部が外界と衝突したと判断することを特徴とする請求項９記載のステージシステムの異常検出方法。   In the transmission system abnormality detection, when the absolute value of the difference between the stage unit acceleration command and the stage unit feedback acceleration is larger than a preset threshold value, it is determined that the stage unit has collided with the outside world. The stage system abnormality detection method according to claim 9. モータと、前記モータの回転を伝達する伝達系と、前記伝達系を介して駆動され、ワークを搭載可能なテーブル部と、前記テーブル部を移動可能に支持するベースと、前記テーブル部を前記ベースに対して予め決められた位置へ制御するよう前記モータを駆動するコントローラと、を有し、前記伝達系の異常を予め検出するステージシステムにおいて、
前記コントローラが、
前記テーブル部の位置指令から前記テーブル部加速度指令を求めるモーション生成部と、
前記モータのエンコーダから得られる前記モータの回転角度から前記テーブル部のモータ部フィードバック加速度を求めるとともに、前記テーブル部に搭載された加速度センサから得られる加速度データからテーブル部フィードバック加速度を求めるフィードバック情報取得部と、を備え、
前記テーブル部加速度指令と、前記モータ部フィードバック加速度と、前記テーブル部加速度から前記伝達系の異常を検出する動作監視部を備えたことを特徴とするステージシステム。 A motor; a transmission system that transmits rotation of the motor; a table unit that is driven through the transmission system and on which a work can be mounted; a base that supports the table unit in a movable manner; A controller for driving the motor to control to a predetermined position with respect to the stage system for detecting in advance an abnormality of the transmission system,
The controller is
A motion generation unit for obtaining the table unit acceleration command from the position command of the table unit;
A feedback information acquisition unit that obtains the motor unit feedback acceleration of the table unit from the rotation angle of the motor obtained from the encoder of the motor and obtains the table unit feedback acceleration from the acceleration data obtained from the acceleration sensor mounted on the table unit And comprising
A stage system comprising: an operation monitoring unit that detects an abnormality of the transmission system from the table unit acceleration command, the motor unit feedback acceleration, and the table unit acceleration. 前記動作監視部が、前記モータ部フィードバック加速度と、前記テーブル部フィードバック加速度の差分を監視して、前記差分の値が予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記伝達系のガタおよびすべりが大きくなったと判断することを特徴とする請求項１３記載のステージシステム。   The operation monitoring unit monitors a difference between the motor unit feedback acceleration and the table unit feedback acceleration, and when the difference value becomes larger than a preset threshold value, the transmission system has a backlash and slippage. The stage system according to claim 13, wherein the stage system is determined to be larger. 前記動作監視部が、前記テーブル部加速度指令と、前記テーブル部フィードバック加速度の差分の絶対値を、前記テーブル部加速度指令の加速指令区間において積分し、前記積分値が予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記伝達系の摩擦が大きくなったと判断することを特徴とする請求項１３記載のステージシステム。   The motion monitoring unit integrates an absolute value of a difference between the table unit acceleration command and the table unit feedback acceleration in an acceleration command section of the table unit acceleration command, and the integrated value is larger than a preset threshold value. The stage system according to claim 13, wherein the stage system determines that the friction of the transmission system has increased. 前記動作監視部が、前記テーブル部加速度指令と、前記テーブル部フィードバック加速度の差分の絶対値が、予め設定された閾値よりも大きくなった場合に前記テーブル部が外界と衝突したと検出することを特徴とする請求項１３記載のステージシステム。   The operation monitoring unit detects that the table unit has collided with the outside world when an absolute value of a difference between the table unit acceleration command and the table unit feedback acceleration is larger than a preset threshold value. The stage system according to claim 13, wherein: 請求項５乃至８いずれかに記載のロボットシステムを備えたことを特徴とする半導体製造装置。   A semiconductor manufacturing apparatus comprising the robot system according to claim 5. 請求項１３乃至１６いずれかに記載のステージシステムを備えたことを特徴とする半導体製造装置。   A semiconductor manufacturing apparatus comprising the stage system according to claim 13.
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