JP2007021590A - ワーク位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成によって、位置調整テーブルを円滑かつ正確に位置調整することができるようにする。
【解決手段】 基板１が設置された支持台１６と位置調整テーブル１０との間に設けられる調整手段２０は、支持台１６に設けたガイドレール２１に沿って移動可能なカムブロック２２を有し、その溝カム２３には位置調整テーブル１０に連結したカムフォロアローラ２５，２６が転動する。位置調整テーブル１０の１辺側に設けた調整手段２０Ａについては、Ｙ軸に沿って＋ｙ方向または−ｙ方向に移動するようになし、またこれに対向する辺側に設けた２組の調整手段２０Ｂ及び２０Ｃのうち、調整手段２０ＢはＹ軸に沿って＋ｙ方向または−ｙ方向に、また調整手段２０ＣはＸ軸に沿って＋ｘ方向または−ｘ方向に移動させるように設定する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、作業テーブル上に設置したワークに対して所定の操作や処理等を行うために、このワークを位置決めするためのワーク位置決め装置に関するものである。

例えば、液晶ディスプレイを構成する液晶セルは、２枚のガラス基板を積層させ、その間に液晶を封入したものである。ＴＦＴ型の液晶ディスプレイを例に取ると、前述した２枚のガラス基板のうち、一方は薄膜トランジスタを形成したＴＦＴ基板であり、他方のガラス基板はカラーフィルタである。両基板はシール材を介して貼り合わされるが、このときに基板相互間を正確にアライメントしなければならない。このアライメントを行うために、両基板にはアライメントマークが形成されており、これらのアライメントマークを画像認識手段により両基板間に位置ずれがあるか否かが検出され、位置ずれがある場合には位置調整、つまりアライメントが行われる。両基板のアライメントは、一方の基板を基準として他方の基板の位置を調整する場合と、両基板の位置を調整する場合とがある。

基板の位置ずれの成分としては、水平面内にＸ，Ｙ直交２軸を設定したときに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と、の水平面での回転方向（θ方向）とに分解することができる。従って、アライメントを行う場合には、Ｘ軸，Ｙ軸及びθ方向の調整が必要となる。そして、両基板のうち、一方の基板でこれら３方向の位置調整を行うように構成したものが、特許文献１に示されている。

この特許文献１による位置調整機構は、上下に重ね合わされる２枚の基板のうち、上部側に位置する基板を保持する部材に設けられている。即ち、基板を支持する上テーブルが板バネを介して枠に装着されており、この枠はスラストベアリングを介して天板にＸ，Ｙ軸方向及びθ方向に位置調整可能に支持されている。そして、枠に対しては横方向に２組の１軸直進駆動機構が装着されており、また縦方向には１組の１軸直進駆動機構が設けられている。従って、これら各１軸直進駆動機構のいずれか１または２組、さらに３組全てを駆動することによって、上テーブルをＸ，Ｙ軸方向及びθ方向に位置調整できるようになっている。
特開平４−２７０１５１号公報

ところで、前述した１軸直進駆動機構はねじ軸から構成され、このねじ軸の先端で枠を押動するものである。従って、この１軸直進駆動機構は枠を押動する方向には位置調整可能であるが、戻し方向、つまりねじ軸に圧接する方向に力が及ばない。このために、特許文献１には記載されていないが、枠の他の２辺には枠を各ねじ軸に押圧するためのばね等の部材を設ける必要がある。

このように、ねじ軸の押動方向とは反対方向への枠の保持をばねにより行わせる構成とした場合には、上テーブルを保持する枠の固定性及び安定性が損なわれることになる。勿論、ばねの付勢力を大きくすれば、上テーブルの安定性が増すことになるが、そうすると位置調整を行う際における各１軸直進駆動機構のトルクが大きくなる等の不都合が生じることになる。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、簡単な構成によって、位置調整テーブルを円滑かつ正確に位置調整することができるようにすることにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、ワークが着脱可能に装着される位置調整テーブルと、この位置調整テーブルを水平面で直交２軸方向及び回転方向の位置を調整する調整手段とを備えたワーク位置決め装置であって、前記調整手段は、前記位置調整テーブルの１辺部に接続して設けた第１の調整手段と、他の１辺部に接続して設けた第２及び第３の調整手段とからなり、これら各調整手段は、ガイドに沿って移動可能な溝カム部材と、この溝カム部材に形成され、前記ガイドに対して斜め方向に形成したカム溝と、このカム面に対して転動するカムフォロアローラとから構成され、前記位置調整テーブルには前記カムフォロアローラが設けられ、前記溝カム部材は前記位置調整テーブルを水平方向に移動可能に支持する支持部材に設け、前記第１の調整手段のカム溝は、前記第２の調整手段のカム溝と平行であり、前記第３の調整手段のカム溝と交差する方向に設ける構成としたことを特徴としている。

位置調整テーブルにおいて、第１の調整手段を設けた辺と、第２，第３の調整手段を設けた辺とは、相隣接する辺であっても良く、また相対向する辺であっても良い。位置調整テーブルの相対向する２辺にこれらの調整手段を配置する構成とした場合、カム溝が平行な方向に設けられる第１，第２の調整手段は相互に対向する位置かまたはそれからある程度ずらせた位置に配置することができる。そして、第３の調整手段のカム溝は第２の調整手段のカム溝に対して交差する方向とするが、斜め方向であっても、また直交する方向としても良い。ただし、カム溝の位置調整テーブルの側面に対する傾斜角を浅くすることによって、微細な調整が可能となる。溝カム部材はそのカム溝の両側にカム面が形成され、位置調整テーブル側に設けたカムフォロアローラが両側のカム面に転動するように構成することもできるが、そうすると組み付け誤差等に起因して、カムフォロアローラとカム面との間に隙間が生じることがある。これを避けるには、カムフォロアローラを上下に２個設け、これら２個のカムフォロアローラをそれぞれ異なるカム面に転動可能な構成とすれば良い。

以上のように構成することによって、簡単な構成で、位置調整テーブルを円滑かつ正確に位置調整することができ、しかも調整した位置に極めて安定的に保持することができる等の効果を奏する。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１に位置決めされるワークの一例が示されている。図中に示したように、ワークは薄い四角形状のガラス板からなり、液晶ディスプレイを構成する液晶セルの透明基板である。基板１には、少なくとも２箇所にアライメントマークＭ１，Ｍ２が形成されており、これらアライメントマークＭ１，Ｍ２を画像認識手段で検出して、その位置ずれの有無を検出して、位置ずれがある場合には、どの方向にどれだけ動かせば、所定の基準位置に位置決めできるかが演算される。このために、基板１の表面を水平に保持し、この水平面において、直交２軸、つまりＸ軸及びＹ軸方向に位置調整を可能となし、また水平面での回転方向、つまりθ方向の位置も調整できるように設置される。

このように、基板１の位置調整を行うのは、例えば図２に示した液晶セルの重ね合せ装置において、この基板１に積層されるもう１枚の基板２との間での位置調整を行うためである。基板１は位置調整テーブル１０上に真空吸着により固定されており、基板２は上定盤１１の下面に設けた吸着プレート１２に吸着保持されている。上定盤１１は４箇所設けたスライドガイド１３をガイドロッド１３ａに挿通させることにより昇降可能となっており、かつ取付板１４に装着した昇降駆動手段（モータ，シリンダ等）１５により昇降駆動されるようになっている。

位置調整テーブル１０は支持台１６上に水平方向に位置調整可能に設置されている。このために、位置調整テーブル１０は支持台１６に複数箇所でベアリング１７を介して支持されて、水平方向に任意の位置に変位可能となっている。そして、支持台１６と位置調整テーブル１０との間には、図３に示したように、第１〜第３の調整手段２０Ａ〜２０Ｃ（以下において、調整手段を総称する場合には符号２０を用いる）が設けられている。これら３つの調整手段２０Ａ〜２０Ｃにより位置調整テーブル１０は支持台１６に対してＸ，Ｙ直交２軸方向及びθ方向に移動させることができるようになる。

図４及び図５に調整手段２０の概略構成を示す。支持台１６には一対のガイドレール２１，２１が直交する方向または平行な方向に設けられており、このガイドレール２１，２１上にはカムブロック２２が摺動可能に装着されている。カムブロック２２には溝カム２３が形成されている。この溝カム２３はガイドレール２１に対して所定角度傾いており、この溝カム２３の傾き角によって位置調整テーブル１０の調整精度が異なってくる。

位置調整テーブル１０には軸２４が垂設されており、この軸２４の下端部には一対のカムフォロアローラ２５，２６が装着されている。溝カム２３は、その両側面がカム面２３Ｒ，２３Ｌとなっている。軸２４に装着した一対のカムフォロアローラ２５，２６のうち、上部側に位置するカムフォロアローラ２５はカム面２３Ｌに対して転動するものであり、カム面２３Ｒとは非接触状態に保たれる。また、下部側のカムフォロアローラ２６はカム面２３Ｒに対して転動し、カム面２３Ｌに対しては非接触状態に保持される。

カムブロック２２はガイドレール２１に沿って移動可能となっており、このカムブロック２２を移動させる手段としては、例えばステッピングモータ等からなる電動モータ２７と、この電動モータ２７により回転駆動されるねじ軸２８とから構成される。ねじ軸２８はカムブロック２２に連結して設けたナット２９に螺挿されており、これによってねじ軸２８を回転させると、その回転方向に応じて、カムブロック２２はガイドレール２１に沿って前進または後退する。

電動モータ２７を作動させて、ねじ軸２８を回転駆動することによって、カムブロック２２がガイドレール２１に沿って移動する。その結果、軸２４に装着したカムフォロアローラ２５または２６が溝カム２３に沿って転動する。溝カム２３は斜め方向に延在されているので、軸２４は図３の矢印に移動することになる。従って、軸２４に連結した位置調整テーブル１０をこの矢印方向に変位させることができる。そして、軸２４の移動方向がＸ軸方向またはＹ軸方向とすることによって、位置調整テーブル１０の位置をＸ軸方向またはＹ軸方向に変位させて、その位置調整を行うことができるようになる。

そこで、図３に示したように、位置調整テーブル１０の１辺側に設けた調整手段２０Ａについては、Ｙ軸に沿って＋ｙ方向または−ｙ方向に移動するようになし、またこれに対向する辺側に設けた２組の調整手段２０Ｂ及び２０Ｃのうち、調整手段２０ＢはＹ軸に沿って＋ｙ方向または−ｙ方向に、また調整手段２０ＣはＸ軸に沿って＋ｘ方向または−ｘ方向に移動させるように設定する。

位置調整テーブル１０の表面には複数箇所において、基板１を真空吸着する吸着孔３０が開口されており、ロボット等の移載手段によって、基板１を位置調整テーブル１０上に載置することによって、吸着孔３０からの真空吸引力で位置調整テーブル１０上に基板１が固定される。そして、この移載手段による基板１の位置調整テーブル１０への載置の際に、基板１が予め一定の位置となるように粗位置決めするのが望ましい。そして、調整手段２０Ａ〜２０Ｃによって基板１の位置を調整するが、直接基板１を位置調整するのではなく、基板１が固定的に載置されている位置調整テーブル１０を駆動することによって、基板１の位置調整が行われることになる。

そこで、図示しない画像認識手段によって、基板１に設けたアライメントマークＭ１，Ｍ２の位置を検出して、その位置ずれ方向とずれ量とを演算により求める。ここで、位置ずれ方向はＸ軸方向とＹ軸方向及びθ方向となり、位置調整はどの順に行っても良いが、好ましくはまずθ方向のずれを補正し、次いでＸ軸方向及びＹ軸方向のずれを補正するように位置調整が行われる。なお、Ｘ軸方向の補正とＹ軸方向の補正とはいずれを先に行っても良い。

まず、θ方向の位置調整を行うには、調整手段２０Ｂと調整手段２０Ｃとを作動させる。例えば、調整手段２０Ｂを＋ｙ方向に、また調整手段２０Ｃを−ｘ方向に駆動すると、位置調整テーブル１０は左回りに回転する。一方、調整手段２０Ｂを−ｙ方向に、調整手段２０Ｃを＋ｘ方向に駆動すると、位置調整テーブル１０は右回りに回転する。そして、このときには、調整手段２０Ａのカムブロック２２が動かされるが、その電動モータ２７を自由状態、つまりロックされない状態とすることによって、この電動モータ２７が強制的に回転されることになる。

また、Ｙ軸方向の位置調整を行う際には、調整手段２０Ａと調整手段２０Ｂとを同じ方向に作動させる。これによって、位置調整テーブル１０は＋ｙ方向または−ｙ方向に位置調整される。このときには、調整手段２０Ｃは、前述と同様に、強制的に作動することになる。さらに、Ｘ軸方向の位置調整を行う際には、調整手段２０Ｃを作動させる。そして、このときには調整手段２０Ａ及び２０Ｂが強制的に作動することになる。

以上のようにして、位置調整テーブル１０をθ方向，Ｙ軸方向及びＸ軸方向に位置調整を行った後に、調整手段２０Ａ，２０Ｂ及び２０Ｃにおける電動モータ２７をロック状態にする。その結果、位置調整テーブル１０は調整された位置に安定的に固定される。ここで、カムブロック２２は両側部にカム面２３Ｒ，２３Ｌを形成した溝カム２３で構成されているが、軸２４にはカム面２３Ｌに当接するカムフォロアローラ２５と、カム面２３Ｒに当接するカムフォロアローラ２６とが設けられ、作動時には、少なくともいずれか１箇所の調整手段２０Ａ〜２０Ｃが非作動状態に保持されるが、電動モータ２７の静止時に作用するトルクに抗して強制的に動くことになる。従って、この負荷によりカムフォロアローラ２５または２６がカム面２３Ｌまたは２３Ｒに押し付けられた状態で転動することになるので、位置調整を終了した後、各調整手段２０Ａ〜２０Ｃの電動モータ２７をロック状態にすることによって、位置調整テーブル１０は微動もすることがなく、正確に位置決めされることになる。
以上のようにして位置調整テーブル１０の位置調整を行うことができるが、この調整精度は溝カム２３の角度と長さに依存する。基板１を位置調整テーブル１０にセットする際には、粗位置決めが行われているので、この基板１のずれ量は極めて微細なものである。即ち、溝カム２３の角度を浅くし、かつその長さを十分長く取るようにすることによって、基板１を微細に位置調整することができる。従って、液晶セルを形成するに当って、基板１と基板２とを重ね合せるために用いる場合のように、極めて微細な位置調整が必要であり、しかも重ね合せ時に基板１，２間に大きな加圧力が作用する等のように、外力の作用下で使用される位置決め装置として極めて有効に用いることができる。

本発明の位置決め装置が適用されるワークの一例を示す平面図である。 本発明の位置決め装置を液晶セルの重ね合せ装置として適用した場合の要部正面図である。 本発明の実施の一形態を示す位置調整テーブルの平面図である。 図３の位置調整テーブルを作動させる調整手段の平面図である。 図４のＸ−Ｘ断面図である。

符号の説明

１，２ 基板 １０ 位置調整テーブル
１６ 支持台 １７ ベアリング
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 調整手段
２１ ガイドレール ２２ カムブロック
２３ 溝カム ２３Ｒ，２３Ｌ カム面
２４ 軸 ２５，２６ カムフォロアローラ
２７ 電動モータ ２８ ねじ軸
２９ ナット

Claims (3)

1. ワークが着脱可能に装着される位置調整テーブルと、この位置調整テーブルを水平面で直交２軸方向及び回転方向の位置を調整する調整手段とを備えたワーク位置決め装置において、
   前記調整手段は、前記位置調整テーブルの１辺部に接続して設けた第１の調整手段と、他の１辺部に接続して設けた第２及び第３の調整手段とからなり、
   これら各調整手段は、ガイドに沿って移動可能な溝カム部材と、この溝カム部材に形成され、前記ガイドに対して斜め方向に形成したカム溝と、このカム面に対して転動するカムフォロアローラとから構成され、
   前記位置調整テーブルには前記カムフォロアローラが設けられ、前記溝カム部材は前記位置調整テーブルを水平方向に移動可能に支持する支持部材に設け、
   前記第１の調整手段のカム溝は、前記第２の調整手段のカム溝と平行であり、前記第３の調整手段のカム溝と交差する方向に設ける
   構成としたことを特徴とするワーク位置決め装置。
2. 前記カム溝の両側にカム面が形成されており、また前記カムフォロアローラは軸に上下に２個設けられており、これら２個のカムフォロアローラはそれぞれ異なるカム面に転動可能な構成としたことを特徴とする請求項１記載のワーク位置決め装置。
3. 前記第１の調整手段と、前記第２及び第３の調整手段は、前記位置調整テーブルの相対向する辺に設けられ、かつ前記第１の調整手段と前記第２の調整手段とは相互に対向する位置に配置する構成としたことを特徴とする請求項１記載のワーク位置決め装置。

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