CN1925126A - 升降机构及搬送装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够适用于重物升降的升降机构,其是能够缩小各构造零件,进行小型化的升降机构。升降作为重物的搬送单元(501)的升降机构(502)包括:支撑搬送单元(501)并使其升降的升降台(550)、使升降台(550)升降的升降驱动部(560)、抵抗作用在升降驱动部(560)上的所述搬送单元的负荷并产生向上作用的辅助力的辅助机构(570)。
Description
技术领域
本发明涉及升降重物的升降机构及采用其的搬送装置。作为这种升降机构,可以列举出安装于平板显示器(FPD)用大型玻璃基板的处理装置上的搬送装置中所使用的升降机构。
背景技术
在代表液晶显示器(LCD)的平板显示器(FPD)的制造过程中,使用具有多个在真空下对基板实施蚀刻、退火、成膜等特定处理的真空处理装置的、即多腔室型真空处理系统。
这种真空处理系统包括:设置有搬送基板的搬送装置的搬送室、和设置在其周围的多个加工腔室,通过搬送室内的搬送臂,将被处理基板搬入各加工腔室内,同时,将处理完成的基板从各真空处理装置的加工腔室中搬出。此外,在搬送室上连接有负载锁定室,在进行大气侧的基板搬入搬出时,在将处理腔室以及搬送室维持在真空状态下,可以处理多个基板。这种多腔室型处理系统,例如在专利文献1中有所揭示。
但是,最近对LCD玻璃基板的大型化的要求逐渐增高,甚至出现一边超过2m的这样的巨大的基板,与其相对应,装置也变得大型化,其所使用的各种构成要素也变得大型化。特别是,对于搬送室所使用的搬送装置来说,例如包括:具有由含有作为进行基板传递的基板支撑部材即拾取器(pick)的多层搬送臂构成的进退机构以及旋转该进退机构的旋转机构的搬送单元和使这种搬送单元升降的升降单元,伴随基板的大型化,作为升降机构升降对象的搬送单元成为重量极大的装置,升降机构的各构造零件为了应对负荷增大,需要提高尺寸,在零件的处置方面以及成本方面等产生问题。另外,即使基板大型化,也有要尽力小型化处理装置自身的要求。因此,要求尽量小型化上述升降机构。
专利文献1:日本特开平9-223727号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的,是适用于重物升降的升降机构,其目的在于提供一种能够缩小各构造零件,进行小型化的升降机构。
此外,其目的在于提供一种适用这种升降机构的搬送装置。
为了解决上述课题,本发明提供一种升降重物的升降机构,其特征在于,包括:支撑上述重物并使其升降的升降台、使上述升降台升降的升降驱动部、和抵抗作用到上述升降驱动部上的上述重物的负荷并产生向上作用的辅助力的辅助机构。
在上述升降机构中,作为上述辅助机构,可以具有弹簧,使上述弹簧的弹力作为辅助力作用在上述升降驱动部上。此时,作为上述弹簧可以使用螺旋弹簧,在上述升降台位于最低位置时上述螺旋弹簧成为收缩最大的状态,其弹力达到最大。
此外,上述升降驱动部可以作成这样的构造:其具有螺合上述升降台的滚珠丝杠和使滚珠丝杠旋转的驱动机构。
此外,本发明提供一种搬送装置,其包括支撑上述搬送物并进行搬送的搬送单元和使上述搬送单元升降并调整上述搬送单元的高度位置的升降机构,其特征在于,上述升降机构包括:支撑上述搬送单元并使其升降的升降台、使上述升降台升降的升降驱动部、和抵抗作用到上述升降驱动部上的上述搬送单元的负荷并产生向上作用的辅助力的辅助机构。
在上述搬送装置中,作为上述辅助机构,可以具有弹簧,使上述弹簧的弹力作为辅助力作用在上述升降驱动部上。此时,作为上述弹簧可以采用螺旋弹簧,在上述升降台位于最低位置时上述螺旋弹簧达到收缩最大状态,其弹力达到最大。
此外,上述升降驱动部可以作成这样的构造:具有螺合上述升降台的滚珠丝杠和使滚珠丝杠旋转的驱动机构。
作为上述搬送单元,可以采用这样的构造,包括:具有在水平方向上移动被搬送物的伸缩臂的搬送机构部和使上述搬送机构部旋转的旋转驱动部。此外,作为上述搬送机构部还具有基座,上述伸缩臂可以使用这样的构造,即,具有在上述基座上直进运动的臂和在上述臂上直进运动并支撑被搬送物的拾取器。而且,上述搬送单元可以作成这样的构造,即,在上下具有两个上述搬送机构部。而且,作为上述搬送单元可以作成这样的构造,即,被配置在真空室内部。而且,作为上述被搬送物,可以采用LCD玻璃基板等大型玻璃基板。
根据本发明,在升降重物的升降机构中,因为设置有抵抗作用到升降驱动部上的上述重物的负荷并产生向上作用的辅助力的辅助机构,所以,通过辅助机构产生的辅助力,使作用到升降驱动部的负荷减轻,所以,能够缩小升降机构的构造零件,特别能够缩小升降驱动部,从而使得小型化升降机构自身成为可能。
此外,通过将这种升降机构适用于用于搬送例如大型基板的搬送装置中,其结果,能够小型化搬送装置。因此,通过将这种搬送装置用于大型基板的处理装置,能够使处理装置整体小型化。
附图说明
图1是概略地表示本发明一实施方式的升降机构适用于搬送装置的等离子处理装置的立体图。
图2是图1的等离子处理装置的水平截面图。
图3是表示控制部的概略构造的方块图。
图4是表示具有设置在图1等离子处理装置中的搬送室内的本发明一实施方式的升降机构的搬送装置的垂直截面图。
图5是表示图4的搬送装置的搬送单元的立体图。
图6是用于说明本发明一实施方式的升降机构中的辅助机构的辅助力的图。
图7是表示本发明一实施方式的升降机构中的旋转轴、滚珠丝杠、辅助机构的平面配置位置图。
图8是表示本发明一实施方式的升降机构中的升降板的高度位置和辅助机构的辅助力以及马达的负荷之间的关系图。
符号说明:
1:等离子处理装置
10a、10b、10c:加工腔室
20:搬送室
30:负载锁定室(load lock chamber)
50:搬送装置
60:控制部
501:搬送单元
502:升降机构
510:上段搬送机构部
520:下段搬送机构部
530:盒状支撑部
540:圆筒旋转轴
541:驱动部
550:升降台
551:支撑板
552:旋转轴(shaft)
553:升降板
560:球形螺旋机构
561:滚珠丝杠(ball screw)
562:马达
566:引导旋转轴
570:辅助(assist)机构
572:螺旋弹簧(coil spring)
具体实施方式
下面,参照附图,对本发明的优选实施方式进行说明。这里,对将本发明的升降机构用于对FPD用玻璃基板S(以下,仅称为“基板”)进行等离子处理的多腔室型等离子处理装置的搬送装置中的例子进行说明。在此,作为FPD,例示有液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、电致发光(Electro Luminescence:EL)显示器、荧光显示管(Vacuum Fluorescent Display,VFD)、以及等离子显示板(PDP)等。
图1是概略地表示本发明一实施方式的升降机构适用于搬送装置的等离子处理装置中的立体图,图2是概略地表示其内部的水平截面图。
对于该等离子处理装置1来说,在其中央部连接设置有搬送室20和负载锁定室30。在搬送室20的周围配设有三个加工腔室10a、10b、10c。
在连通搬送容器20和负载锁定室30之间、搬送容器20和各加工腔室10a、10b、10c之间以及负载锁定室30和外侧的大气环境的开口部,分别插入密封它们之间的空隙并且可开闭地构造的闸阀22。
在负载锁定室30的外侧设置有两个盒式分配器41,在其上面分别载置有收容基板S的盒体40。这些盒体40的一个之中例如可以收容未处理基板,在另一个之中收容已处理基板。这些盒体40可以通过升降机构42进行升降。
在这些两个盒体40之间,在支撑台44上设置有基板搬送装置43,该基板搬送装置43具备设置在上下两层的拾取器45、46以及可一体地使它们进出退避及旋转地支撑它们的基座47。
对于上述加工腔室10a、10b、10c来说,其内部空间能够保持在特定的减压环境,在其内部进行等离子处理,例如蚀刻处理或者退火处理等。这样,由于具有三个加工腔室,因此,例如可以将其中两个加工腔室作为蚀刻处理室的构造,将剩下的一个加工腔室作为退火处理室的构造,或者,将三个加工腔室全部作为进行同一处理的蚀刻处理室或者退火处理室的构造。另外,加工腔室的数量不限于三个,也可以是四个以上。
对于搬送室20来说。其与真空处理室相同,能够保持在特定的减压环境,如图2所示,在其内部配设有搬送装置50。另外,通过该搬送装置50,在负载锁定室30及三个加工腔室10a、10b、10c之间搬送基板S。关于搬送装置50,在后面详细说明。
负载锁定室30和各加工腔室10以及搬送室20相同,能够保持在特定的减压环境。此外,负载锁定室30用于在处于大气环境中的盒体40和减压环境的加工腔室10a、10b、10c之间进行基板S的传递,在重复大气环境和减压环境的关系上,尽力缩小其内部容器来构造。负载锁定室30设置有上下两层基板收容部31(图2仅图示上层),在各基板收容部31设置有支撑基板S的多个缓冲台32,在这些缓冲台32之间,形成搬送臂的退避槽32a。此外,在负载锁定室30内,在矩形状的基板S的互相相对的角部附近,设置有进行位置调整的定位器33。
对于等离子处理装置1的各构造部来说,其与控制部60连接而成为被控制的构造(图1中省略图示)。图3中表示控制部60的简要说明。控制部60包括具有CPU的加工控制器61,该加工控制器61连接有工艺管理者为了管理等离子处理装置1而进行指令的输入操作等的键盘或者由可视化显示等离子处理装置1的工作情况的显示器等构成的用户界面62。
此外,控制部60具有存储记录用于通过加工控制器61的控制实现等离子处理装置1实行的各种处理的控制程序(软件)或者处理条件数据等的处理程序的存储部63,该存储部63连接在加工控制器61上。
此外,根据需要,通过从用户界面62发出的指示等从存储部63调出任意的处理程序,使加工控制器61实行,这样,在加工控制器61的控制下,进行等离子处理装置1上的期望的处理。
上述控制程序或者处理条件数据等处理程序,可以利用存储在计算机可读取存储媒体例如CD-ROM、硬盘、磁盘、闪存等的状态的数据,或者,利用从其他装置,例如通过专用线路随时传送进行在线利用。
下面,对具有本实施方式的升降机构的搬送室20的搬送装置50,详细地进行说明。
图4表示该搬送装置50的垂直截面图,图5是表示该搬送单元的立体图。该搬送装置50具有进行搬送动作的搬送单元501和升降搬送单元501的升降机构502。
搬送单元501是这样的类型:设置两层滑动拾取器,分别独立地进行基板的搬入搬出,具有上层搬送机构部510和下层搬送机构部520。
上层搬送机构部510包括:基座部511、可滑动地设置在基座部511上的滑动臂512、和作为支撑可滑动地设置在该滑动臂512上的基板的支撑台的滑动拾取器513。此外,在滑动臂512的侧臂上,设置有用于相对滑动臂512使滑动拾取器513滑动的导轨515以及用于相对基座部511使滑动臂512进行滑动的导轨516。另外,在拾取器513上,设置有沿导轨515滑动的滑块517,在基座部511上,设置有沿导轨516滑动的滑块518。
下段搬送机构部520包括:基座部521、可滑动地设置在基座部521的滑动臂522、和作为支撑可滑动地设置在该滑动臂522上的基板的支撑台的滑动拾取器523。另外,在滑动臂522的侧臂上,设置有用于相对滑动臂522使滑动拾取器523进行滑动的导轨525以及用于相对基座部521使滑动臂522进行滑动的导轨526。另外,在拾取器523上,设置有沿导轨525滑动的滑块527,在基座部521上,设置有沿导轨526滑动的滑块528。
基座部511和基座部521通过连结部531及532连结,通过基座部511、521、连结部531、532构成盒状支撑部530,该盒状支撑部530可旋转地设置在后述的支撑板551上,通过盒状支撑部530进行旋转,上部搬送机构部510及下部搬送机构部520进行旋转。同轴状配置的三条圆筒旋转轴540从盒状支撑部530的下部向搬送室20的基座板201的下方延伸,在其下端连接着驱动部541。在驱动部541中,内置有驱动上段搬送机构510的滑动臂512及滑动拾取器513的驱动机构、驱动下段搬送机构520的滑动臂522及滑动拾取器523的驱动机构、以及使盒状支撑部530旋转的旋转驱动机构(都未图示),这些驱动机构的驱动力通过三条圆筒旋转轴540传向各部分。其中,驱动部541配置在后述的升降板553的正下位置。从圆筒旋转轴540的基座板201以下部分的周围设置有作为密封机构的波纹管(未图示)。
在下段搬送机构520中,从驱动机构发出的动力通过内置于滑动臂522的多个滑轮及卷挂在其上的带等传递,据此,滑动臂522以及滑动拾取器523直线地进行滑动。此时,通过调整滑轮的直径比,对于滑动臂522的移动冲程,能够扩大滑动拾取器523的移动冲程,变得容易应对大型基板。
在上部搬送机构510中,从驱动机构发出的动力通过由内置于基座部521、连结部531、基座部511的滑轮及带等构成的动力传递机构传递,而且,通过内置于滑动臂512的多个滑轮及卷挂在其上的带等传递,据此,滑动臂512及滑动拾取器513直线地进行滑动。和下段搬送机构520相同,通过调整滑轮的直径比,对于滑动臂512的移动冲程,能够扩大滑动拾取器513的移动冲程。
升降机构502包括:可升降地支撑搬送单元501的升降台550、设置在搬送室20的基座板201的下方,通过升降台330升降搬送单元501的球形螺旋机构560、和利用球形螺旋机构560通过升降台550使搬送单元501上升时带来向上辅助力的辅助机构570。
球形螺旋机构560具有从基座板201的下面向下方延伸的三条(图示仅两条)滚珠丝杠561和四条引导旋转轴566(图示仅两条)。基座板201的下方为框架构造,在最下部设置有基座框架202,滚珠丝杠561的下端贯通该基座框架202而设置。在基座框架202上设置有用于旋转滚珠丝杠561的马达562。该马达562的轴向下方延伸,轴的末端安装在滑轮563上。另外,在各滚珠丝杠561的下端上设置有滑轮564,在马达562的滑轮563和各滚珠丝杠561的滑轮564上卷挂有带565,通过马达562的驱动,各滚珠丝杠561进行旋转。
升降台550具有支撑盒状支撑部530的支撑板551、向支撑板551的下方延伸的四条旋转轴552、和支撑旋转轴552的下端并螺合在上述三条各滚珠丝杠561上进行升降的升降板553。另外,通过马达562使各滚珠丝杠561旋转,这样,升降板553通过滑块567被引导旋转轴566引导进行升降,与之相伴,支撑板551上的搬送单元501进行升降,在升降板553位于图4的实线位置时,搬送单元501位于最上部,在升降板553位于两点虚线时,搬送单元501位于最下部。另外,在基座板201和升降板553之间的旋转轴552的周围,设置有作为密封机构的波纹管554。
辅助机构570包括:上端安装在搬送室20的基座板201上,吊挂在下方的四条旋转轴571、沿旋转轴571设置的螺旋弹簧572、将螺旋弹簧572的上端部固定在上述升降板553上的固定部材573、和设置在旋转轴571的下端,停止固定螺旋弹簧572的下端的挡块574。
图6是用于说明辅助机构570的辅助力的图。图中左侧表示使升降板553位于最上部的状态,图中右侧表示使升降板553位于最下部的状态。在本实施方式中,辅助机构570的辅助力通过螺旋弹簧572的弹力产生在使左侧的升降板553位于最上部的状态下,螺旋弹簧572为最长延伸的状态,其弹力达到最小,辅助力也达到最小,在使右侧的升降板553位于最下部的状态下,螺旋弹簧572为收缩最大的状态,其弹力达到最大,辅助力也达到最大。
其中,升降机构502中的旋转轴552、滚珠丝杠561、引导旋转轴566、辅助机构570的平面配置位置例如为图7示意的那样。此外,图7中也示意出圆筒旋转轴540及其周围的波纹管543、旋转轴552周围的波纹管544。
下面,对如上述构造的等离子处理装置1的动作进行说明。
首先,进退驱动搬送机构43的两片拾取器45、46,从收容未处理基板的一盒体40中将两片基板S搬入负载锁定室30的上下两层的基板收容部31。
在拾取器45、46退避之后,关闭负载锁定室30的大气侧的闸阀22。然后,排出负载锁定室30内的气体,将内部减压到特定的真空度。在抽真空结束后,通过用定位器33押压基板,进行基板S的位置调整。
如上述那样位置调整后,打开搬送室20和负载锁定室30之间的闸阀22,通过搬送室20内的搬送装置50,接受收容在负载锁定室30的基板收容部31的基板S,搬入任一个加工腔室10a、10b、10c。另外,在加工腔室10a、10b、10c处理的基板S通过搬送装置50搬出,经过负载锁定室30,通过搬送机构43收容在盒体40中。此时,既可以返回到原来的盒体40中,也可以收容在另外的盒体40中。
另外,在从负载锁定室30取出基板S时,将搬送装置50中的上段搬送机构部510的滑动拾取器513及/或下段半送机构部520的滑动拾取器523插入负载锁定室30,通过滑动拾取器513及/或滑动拾取器523接受基板S。滑动拾取器513及/或523将接受到的基板S搬入任一个加工腔室10a、10b、10c中。此时,在要搬入基板S的加工腔室内存在处理完成的基板S的情况下,可以用一个滑动拾取器搬出该基板S之后,将载于另一滑动拾取器上的基板S插入加工腔室内。处理完成的基板S通过滑动拾取器513及/或523被接受后,被传递给负载锁定室30。
通过搬送室20内的搬送装置50进行以上的搬送时,利用旋转驱动机构,通过盒状支撑部530使上段搬送机构部510或下段搬送机构部520旋转,进行它们的位置调整。另外,在具有上下两层搬送机构部510、520的关系上,通过由搬送装置50的升降单元502进行的搬送单元501的升降动作,调整滑动拾取器的高度位置。
在如上述那样进行位置调整的阶段,通过使滑动臂512、522、滑动拾取器513、523推出或退入,进行基板S的搬送。
在升降机构502中,利用马达562通过带565使各滚珠丝杠561旋转,通过这样,使升降板553进行升降,通过旋转轴552使支撑板551上的搬送单元501升降。
此时,伴随基板的大型化,搬送装置50也变得非常大,重量也增大,作为升降机构502的升降对象的搬送单元501也变得极其重,因此,对升降机构502施加较大的负荷。特别是,球形螺旋机构560,在其内部对于马达562,搬送单元501的荷重直接成为负荷,为了做成能够承受这种负荷的构造,目前,不得不更加大型化升降机构502的各构造要素,特别是马达562,以提高耐久力。
与此相反,本实施方式中,设置具有螺旋弹簧572的辅助机构570,通过将螺旋弹簧572的弹力作为辅助力利用,能够减轻对升降机构502施加的负荷,特别是在球形螺旋机构560之中对于马达562的负荷。
具体地说,在升降板553位于最下部时,即搬送单元501位于最下部时,辅助机构570的螺旋弹簧572收缩最大,螺旋弹簧572的弹力达到最大,因此,辅助力也达到最大。即,由于螺旋弹簧572的弹力向上发挥作用,因此,通过该辅助力,使得对球形螺旋机构560的马达562施加的负荷被减轻。
若通过球形螺旋机构560使搬送单元501上升,则螺旋弹簧572慢慢地伸开,其弹力慢慢地降低,辅助力也慢慢地降低。因此,对球形螺旋机构560的马达562施加的负荷上升。
此时的升降板553的高度位置(即搬送单元的高度位置)和辅助机构570的辅助力及马达562的负荷之间的关系表示在图8中。如该图所示,随着升降板553的高度位置增大,辅助机构570的辅助力直线地减少,对马达562施加的负荷直线地增加。
此时,可以考虑对马达562施加的负荷,任意地设定发挥辅助力的螺旋弹簧572的弹力。例如,可以设定螺旋弹簧572的弹簧常数等,使辅助力达到最大(最低位置)9800N(1000kgf)、最小(最高位置)达到其50%。这样,搬送单元501在最低位置可以使对马达562施加的负荷几乎为0,即使在最高位置,负荷也被大大减轻。
此外,关于负荷和辅助力的平衡位置,例如,可以设为搬送单元501的升降冲程的约一半的位置。但是,平衡位置根据螺旋弹簧572的弹簧常数等,参照使用条件及设置空间等,能够进行任意改变。
这样,通过辅助机构570产生的辅助力,使得对升降机构502施加的负荷、特别是对马达562施加的负荷减轻,因此,可以缩小升降机构502的构造零件,特别是马达562,使得能够小型化升降机构自身。此外,辅助机构570从基座板201上吊下旋转轴571,成为沿旋转轴571设置旋转弹簧572的构造,另外其自身也成为构造零件少的小型构造。而且,通过辅助机构570能够取得负荷和辅助力(弹力)的平衡,因此,在马达562或带565等破损时,能够获得防止搬送单元501急速降落这样的效果。
其中,本发明不限于上述实施方式,可以进行种种变形。例如,在上述实施方式中,作为搬送机构,对上下两层地设置直动式的搬送机构部的情况进行了说明,但是,不限于两层,也可以是三层以上,不限于直动式,例如也可是是多关节型的构造。另外,在上述实施方式中,对在升降机构上采用球形螺旋机构的方式进行了说明,但是不限于此,也可以采用汽缸等其他机构。另外,作为辅助机构,对适用螺旋弹簧的方式进行了说明,但是,如果能够给予辅助力,不限于螺旋弹簧,也可以采用汽缸等。
此外,在上述实施方式中,对将本发明的升降机构适用于在真空环境(减压环境)中处理被处理体的搬送装置的升降的方式进行了说明,但是,并不限于在真空中。另外,不限于搬送装置,可以适用于全部的重物升降。
Claims (13)
1.一种升降重物的升降机构,其特征在于,包括:
支撑所述重物并使其升降的升降台;
使所述升降台升降的升降驱动部;和
抵抗作用到所述升降驱动部上的所述重物的负荷,并产生向上作用的辅助力的辅助机构。
2.如权利要求1所述的升降机构,其特征在于:
所述辅助机构具有弹簧,使所述弹簧的弹力作为辅助力作用在所述升降驱动部上。
3.如权利要求2所述的升降机构,其特征在于:
所述弹簧为螺旋弹簧,在所述升降台位于最低位置时,所述螺旋弹簧成为收缩最大的状态,其弹力达到最大。
4.如权利要求1~3中任一项所述的升降机构,其特征在于:
所述升降驱动部具有螺合所述升降台的滚珠丝杠和使滚珠丝杠旋转的驱动机构。
5.一种搬送装置,其特征在于:
其是具有支撑所述搬送物进行搬送的搬送单元和使所述搬送单元升降以调整所述搬送单元的高度位置的升降机构,其中,
所述升降机构包括:
支撑所述搬送单元并使其升降的升降台;
使所述升降台升降的升降驱动部;和
抵抗作用到所述升降驱动部上的所述搬送单元的负荷,并产生向上作用的辅助力的辅助机构。
6.如权利要求5所述的搬送装置,其特征在于:
所述辅助机构具有弹簧,使所述弹簧的弹力作为辅助力作用在所述升降驱动部上。
7.如权利要求6所述的搬送装置,其特征在于:
所述弹簧为螺旋弹簧,在所述升降台位于最低位置时,所述螺旋弹簧达到收缩最大的状态,其弹力达到最大。
8.如权利要求5~7中任一项所述的搬送装置,其特征在于:
所述升降驱动部具有螺合所述升降台的滚珠丝杠和使滚珠丝杠旋转的驱动机构。
9.如权利要求5~8中任一项所述的搬送装置,其特征在于:
所述搬送单元包括具有在水平方向上移动被搬送物的伸缩臂的搬送机构部和使所述搬送机构部旋转的旋转驱动部。
10.如权利要求9所述的搬送装置,其特征在于:
所述搬送机构部还具有基座,所述伸缩臂具有在所述基座上直进运动的臂和在所述臂上直进运动并支撑被搬送物的拾取器。
11.如权利要求10所述的搬送装置,其特征在于:
所述搬送单元在上下具有两个所述搬送机构部。
12.如权利要求5~11中任一项所述的搬送装置,其特征在于:
所述搬送单元被配置在真空室内部。
13.如权利要求5~12中任一项所述的搬送装置,其特征在于:
所述被搬送物为大型玻璃基板。
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