JP2009164517A - 駆動装置及び基板搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】被駆動対象の受力部が位置ずれしていても、被駆動対象に駆動力を確実に伝えることのできる駆動装置及びこれを用いた基板搬送システムを提供する。
【解決手段】近接して停止した被駆動対象の受力部に外部から回動駆動力を供給する駆動装置２０であって、前記受力部に係合可能な係合部と、該係合部に連結された調芯部と、前記被駆動対象に向けて前記係合部と前記調芯部とを進退させる進退部と、前記係合部と前記調芯部とを進退方向に平行な軸周りに回動可能な回動部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、駆動装置及び基板搬送システムに関するものである。

一般に、薄膜太陽電池等の製造工程において、ガラス基板にシリコンの成膜処理が行われており、複数のガラス基板を所定の間隔を空けて垂直に保持する基板搬送装置が使用されている。また、この基板搬送装置を用いて、ガラス基板の成膜処理の自動化を図った基板搬送システムが用いられている。

従来、このような基板搬送システムとして、特許文献１に開示されたような構成のものが知られている。この基板搬送システムに用いられる基板搬送装置は、取り外し自在な板状の基板保持部を複数備えるものであって、各基板保持部が鉛直方向に平行となるようにキャリアに搭載されたものである。この基板保持部は、四角形状の外枠の左右に平行に固定されたガイドバーと、このガイドバーに両端が固定された支持板に基板上部クランプ用のクリップを取り付けた上部クランプ部と、前記ガイドバーに両端が移動可能に取り付けられた支持板に基板下部クランプ用のクリップを取り付けた下部クランプ部とを有する基板着脱機構を備えており、この基板着脱機構の上部クリップ部が基板の上端を、下部クリップ部が下端をクランプして、基板を保持するようになっている。

また、この基板搬送装置への基板の着脱は、自動基板着脱装置によりなされており、キャリアから取り出した基板保持部を水平にした状態で、センサにより上部クランプ部及び下部クランプ部の位置を検出し、この検出位置にシリンダ装置を移動させて上部から各クリップを押すことによりクリップを開けて基板を解放し、シリンダ装置が各クリップから離れることによりクリップを閉じさせて基板が保持されるようになっている。そして、基板が解放された状態で吸着パッドが基板を搬送して、処理済の基板と処理前の基板の交換が行われるようになっている。
このように、成膜処理の工程において高温・真空の処理装置と常温の大気中とを繰返し通過する基板搬送装置は、基板着脱機構の駆動源を基板搬送装置に直接搭載させると不正常な動作をする恐れがあり、外部の自動基板着脱装置により基板の着脱がなされている。
特許第３２４３０４４号公報

ところで、上記のように基板保持部を取り出して、自動基板着脱装置により基板の着脱を行うのは、生産工程が煩雑になると共に基板搬送システムが複雑化・大形化してしまうため、基板着脱機構を外部から供給された駆動力で基板の保持及び解放が可能なように構成し、その一部に外部の駆動装置から駆動力を受ける受力部を設けることが考えられる。
しかし、各基板搬送装置は、組み立て時に発生する誤差や基板着脱時に発生する位置決め誤差、加熱処理による熱膨張により受力部の位置が一様なものとならないので、駆動装置が受力部に係合することができず、基板着脱装置に最適に駆動力を伝えるのが困難であるという問題がある。

この発明は、上記に鑑み提案されたもので、被駆動対象の受力部が位置ずれしていても、被駆動対象に駆動力を確実に伝えることのできる駆動装置及びこれを用いた基板搬送システムを提供することを目的とするものである。

本発明に係る駆動装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明に係る駆動装置は、近接して停止した被駆動対象の受力部に外部から回動駆動力を供給する駆動装置であって、前記受力部に係合可能な係合部と、該係合部に連結された調芯部と、前記被駆動対象に向けて前記係合部と前記調芯部とを進退させる進退部と、前記係合部と前記調芯部とを進退方向に平行な軸周りに回動可能な回動部と、を備えることを特徴とする。

これにより、被駆動対象の受力部が係合部に対して位置ずれしていても、これが調芯されて受力部に係合する。

また、前記調芯部が、前記係合部が前記受力部に係合することにより、前記係合部を前記進退部による進退方向と異なる方向に移動させて前記受力部の回転軸に対して前記係合部の回転軸を一致させることを特徴とする。

また、本発明に係る基板搬送システムでは、基板を保持して搬送すると共に、外部から供給された回動駆動力により前記基板の解放がなされる基板着脱機構を備える基板搬送装置と、前記基板搬送装置の搬送路近傍に配置されると共に、前記基板着脱機構に対して外部から回動駆動力を供給する駆動装置と、を備える基板搬送システムにおいて、前記駆動装置として、請求項１又は２に記載の駆動装置を用いることを特徴とする。

これにより、基板着脱機構に対して駆動装置の係合部が調芯されて係合すると共に回動する。

前記基板搬送装置は、前記基板着脱機構が前記基板の主面の法線方向に所定の間隔で配置され、前記駆動装置は、前記基板着脱機構のそれぞれの端部に配置された受力部の位置に対応するように前記所定の間隔と同一の間隔で複数配置されていることを特徴とする。

これにより、複数の基板をコンパクトに搭載して搬送可能になると共に、各基板着脱装置の駆動が確実になされる。

本発明に係る駆動装置によれば、進退部が係合部を被駆動対象に向けて移動させて、係合部が被駆動対象の受力部と調芯された上で係合すると共に回動するので、被駆動対象に駆動力を確実に伝えることができる。また、不完全に係合した状態で回動されることがないので、受力部に負荷が発生するのを防止して受力部の破損を防止することができる。

また、係合部を被駆動対象に向けて移動させて受力部と係合することにより、係合部と受力部とが調芯されるので、簡易な構成で確実に調芯を行うことができる。

また、基板着脱機構の受力部に対して各駆動装置の係合部が調芯されて係合するので、基板着脱機構に基板の着脱のための駆動力を確実に供給することができる。

また、複数の基板をコンパクトに搭載して搬送可能になると共に、各基板着脱装置の駆動が確実になされるので、複数の基板を同時かつ自動的に処理することが可能となり、生産性を向上させることができる。

以下、本発明に係る駆動装置及び基板搬送システムの実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る基板搬送装置１の概略構成図である。
なお、図において、基板搬送装置の搬送方向をＸ方向、基板保持部の配列方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向とする。

図１に示すように、基板搬送装置１は、車輪２ａを有する台車２を備えており、製造ラインに沿って敷設されたレール上を滑動することができる。この基板搬送装置１は、基板搬送システムＡを構成するものであって、基板搭載位置で搭載した複数の基板Ｐを成膜処理装置内部に移送し、基板Ｐにシリコン薄膜が形成された後、基板取り出し位置まで搬送するものである。

基板搬送装置１は、６つの基板保持部１０を備えており、この基板保持部１０は、台車２上において搬送方向（Ｘ方向）に対して直交方向（Ｙ方向）に所定の間隔を有するように鉛直方向（Ｚ方向）に平行に配列されている。

図２は、基板保持部１０を示す斜視図である。
図２に示すように、基板保持部１０は、保持フレーム１１に基板Ｐを保持して搬送を行うものであって、保持フレーム１１に回動可能に支持されたクランプ軸１３と、このクランプ軸１３に取り付けられて基板Ｐの周縁を押圧保持するクランプアーム１４と、クランプ軸１３を基板押圧方向にバネ付勢するコイルバネ１５とから成る基板着脱機構１６を備えている。

図３は、基板着脱機構１６の要部を示す図である。
保持フレーム１１は、基板Ｐより少し小さい開口部１１ａを有しており、開口部１１ａの周縁に沿ってクランプ軸１３が配設されている。また、保持フレーム１１の開口部１１ａの下端には、基板Ｐを載置するための載置パッド１２が配設されている。

クランプ軸１３は、保持フレーム１１に固定された支持腕１７によって回動自在に支持されている。また、互いに直交するクランプ軸１３は、２本ずつ端部に取り付けられた傘歯車１８によって噛み合っている。

更に、鉛直に取り付けられたクランプ軸１３は、その下端が保持フレーム１１の下まで延設されており、受力部１３Ａとなっている。
受力部１３Ａは、基板搬送装置１が基板Ｐの搭載位置又は取り出し位置に在る場合に、外部から駆動装置２０（後述する）によって回動操作されるものであり、下面には外部の空間と連通する薄板状の空間１３ａが形成されており、Ｙ方向に対向する一組の内壁面がテーパ状に形成されて下面から上側に進むにつれて狭くなるようになっている。

クランプアーム１４は、Ｕ字状の部材であり、クランプ軸１３に所定の間隔で固定されている。なお、クランプアーム１４の先端部には、基板Ｐの傷付防止のためにゴム・樹脂等からなるリング状の部材が設けられている。

コイルバネ１５は、基板Ｐを押圧する方向にクランプアーム１４をバネ付勢するものであり、初期ねじり角が与えられた状態で、一端が保持フレーム１１に固定され、他端がクランプ軸１３に固定されている。コイルバネ１５は、常時クランプアーム１４がクランプ軸１３を中心として開口部１１ａに向かう方向に付勢している。
本実施の形態では、コイルバネ１５は一つのクランプ軸１３に２個取り付けられている。また、受力部１３Ａは、約１８０度回転する。

このような構成により、基板着脱機構１６は、受力部１３Ａを回動操作することにより、クランプアーム１４の開閉が行えるようになっている。すなわち、戴置台１２に設置された基板Ｐをクランプアーム１４が保持フレーム１１に押し付けるように押圧して基板Ｐを保持するようになっており、受力部１３Ａを外部の駆動装置２０により回動させるとクランプアーム１４がバネ力に抗して開放されて、基板Ｐの取り出しができるようになっている。

図４は、基板搬送システムＡを構成する基板着脱装置１９を示す図であり、図５は、図４におけるＩ−Ｉ断面図である。なお、駆動装置２０の中心軸をＯとする。
図４に示すように、基板着脱装置１９は、基板搭載位置及び基板取り出し位置に設けられたものであり、基板搬送装置１が上方に停止すると、各基板保持部１０の基板着脱機構１６に対して回動駆動力を供給して、基板Ｐの着脱を行うものである。この基板着脱装置１９は、Ｘ方向における各側面に駆動ユニット２０Ｕを備えている。
駆動ユニット２０Ｕは、箱型のケーシング２０Ｋに６つの駆動装置２０を収容したものである。

図５に示すように、駆動装置２０は、予め決められた位置に停止した基板搬送装置１が備える６つの受力部１３Ａの位置にほぼ対応するように配列されている。
この駆動装置２０は、受力部１３Ａと調芯及び係合可能な駆動力伝達部２０ａと、Ｚ方向に伸縮可能及びＺ軸と平行な中心軸Ｏ周りに回動可能なエアシリンダ２０ｂとを備えている。

図６は、駆動力伝達部２０ａを示す図であって、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は右側面図であり、図７は、駆動力伝達部２０ａの組み立て構成図である。なお、係合部３２の回転軸をＯａとする
駆動力伝達部２０ａは、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能な第一部材２１と、Ｙ方向に移動可能な第二部材２２と、エアシリンダ２０ｂ（詳しくはロッド４０）に固定連結される第三部材２３とを備えるものであって、第一部材２１と第二部材２２との間に設けられた第一スライダユニット２５と、第一部材２１と第二部材２２との間に第二スライダユニット２６とが備えられている。また、第一部材２１と、第三部材２３にそれぞれ二つずつ取り付けられたスプリングプランジャ２７とを備えている。

第一部材２１は、駆動力伝達部２０ａの上部に備えられたものであって、円板形の部材をＹ方向において中心軸Ｏと直交する中心線を基準として線対称的に四箇所を略円弧状に切り取ったかのような基台部３１と、基台部３１の主面３１ａからＺ方向に突出する係合部３２とが一体成型されたものである。

基台部３１は、Ｘ方向において背向する両側面からＸ方向に突出する取付板３１ｂを有しており、この取付板３１ｂにはＹ方向に貫通する円孔が形成されている。
係合部３２は、上端がテーパ状に形成された平板状のものであり、この係合部３２と取付板３１ｂとは同一のＸＺ平面に沿うようにして形成されている。この係合部３２の上部は、受力部１３Ａに形成された空間１３ａの上側と係合することが可能である。

第二部材２２は、第一部材２１と第三部材２３に挟まれるように備えられたものであって、略円板形状の基台部３３と、この基台部３３の両端面のそれぞれにおいてＺ方向に突出するように周縁に形成された二つの力受柱３３ａとが一体成型されたものである。
力受柱３３ａは、ＸＹ平面上の断面が四半のものであって、基台部３３の両端面における中心軸０を基準として点対称的に形成されており、一方の端面の力受柱３３ａは、他方の端面の力受柱３３ａと９０度ずらしたようにして形成されている。

第三部材２３は、駆動力伝達部２０ａの下部に備えられたものであって、基台部３１とほぼ同様の基台部３４と、基台部３４の裏面３４ａからＺ方向に突出する円柱形の固定部３５とが一体成型されたものである。
基台部３４は、Ｙ方向において背向する両側面からＹ方向に突出する取付板３４ｂを有しており、この取付板３４ｂにはＸ方向に貫通する円孔が形成されている。

第一スライダユニット２５は、スライダ２５ｓとレール２５ｒとから構成されており、スライダ２５ｓが第一部材２１の裏面（−Ｚ方向）に、レール２５ｒが第二部材２２の上側の端面（＋Ｚ方向）にそれぞれ固定されて、第一部材２１が第二部材２２に対してＹ方向に相対移動することが可能となっている。

第二スライダユニット２６は、スライダ２６ｓとレール２６ｒとから構成されており、スライダ２６ｓが第二部材２２の下側端面（−Ｚ方向）に、レール２６ｒが第三部材２３の主面（＋Ｚ方向）にそれぞれ固定されている。このような構成により、第二部材２２が第三部材２３に対してＸ方向に相対移動することが可能となっている。

すなわち、第一部材２１は、第三部材２３に対してＸＹ方向に移動することが可能であり、第一部材２１の基台部３１と、第一スライダユニット２５と、第二部材２２と、第二スライダユニット２６と、第三部材２３とが係合部３２の調芯部３６として機能する。

スプリングプランジャ２７は、中空のボルトの内部にスプリングが設けられて、このボルトの内部に挿入されて一端がスプリングと固定された棒状部材２７ａの他端が外部に露出するように構成されたものである。このスプリングプランジャ２７は、第一部材２１の取付板２８ｂと第三部材２３の取付板３１ｂに形成された各貫通孔にそれぞれ固定されて、各棒状部材２７ａの一端が力受柱３３ａにそれぞれ当接している。

このような構成により、第一部材２１が第二部材２２に対してＹ方向に移動すると、第一部材２１の取付板２８ｂに固定された一方のスプリングプランジャ２７の反力を受け、第二部材２２が第三部材２３に対してＸ方向に移動すると第三部材２３の取付板３１ｂに固定された一方のスプリングプランジャ２７の反力を受けることとなる。

図４に戻って、エアシリンダ２０ｂは、ロッド４０とシリンダ４１と下部に配置された回動部４３とを備えている。
ロッド４０は、シリンダ４１に収容された状態からＺ方向に伸縮可能であり、ロッド４０の先端には駆動力伝達部２０ａにおける第三部材２３の固定部３５が固定されている。すなわち、ロッド４０は、駆動力伝達部２０ａをＺ方向に進退させることが可能である。

回動部４３は、シリンダ４１の下部に配置されると共に、ケーシング２０Ｋに固定されたものである。この回動部４３は、ロッド４０とシリンダ４１を中心軸Ｏ周りに回転させることが可能である。すなわち、回動部４３は、係合部３２を回転軸Ｏａ周りに回転させることができる。

次に、以上のような構成を備える駆動装置２０及び基板搬送システムＡの作用について、駆動力伝達部２０ａの動作説明図である図８を用いて説明する。
まず、基板搬送装置１は、基板着脱機構１６に基板Ｐを搭載するべく基板搭載位置の予め決められた位置に位置決めされる。この際、基板搬送装置１は基板着脱装置１９の上方に位置すると共に、駆動ユニット２０Ｕの各駆動装置２０にほぼ対応した位置に受力部１３Ａが位置する。

次に、駆動装置ユニット２０Ｕの各駆動装置２０は、ロッド４０を伸長させて駆動力伝達部２０ａを上方に位置する受力部１３Ａに向けて進行させる。ここで、受力部１３Ａの回転軸Ｏｊと係合部３２の回転軸Ｏａとは、位置決め誤差によりＸ方向及びＹ方向にずれているとする。

係合部３２のＺ軸方向の進行により、テーパ部から受ける反力のＸ方向の成分が係合部３２等を介して第二スライダユニット２６に作用することにより、スライダ２６ｓがレール２６ｒをＸ方向に滑動して、これに連結された係合部３２がＸ方向に移動する。
すなわち、係合部３２における回転軸Ｏａは、係合部３２が受力部１３Ａに係合して生じる抵抗によりＸ方向に移動する。
また、係合部３２のＺ軸方向の進行により、係合部３２のテーパ部から受ける反力のＹ方向の成分が第一スライダユニット２５に作用することにより、スライダ２５ｓがレール２５ｒをＹ方向に滑動して、これに連結された係合部３２がＹ方向に移動する。すなわち、係合部３２における回転軸ＯａがＹ方向に移動する。

つまり、係合部３２が進行するにつれて、係合部３２の回転軸Ｏａが受力部１３Ａの回転軸Ｏｊに対して調芯されて、係合部３２の上側が受力部１３Ａの内部空間１３ａの上側と係合する。

この状態で、回動部４３を駆動し、受力部１３Ａに確実に回動駆動力を供給して、シャフト軸１３を回動させる。シャフト軸１３が回動すると、クランプアーム１４が開放された状態となり、この状態で不図示のハンドリング装置により基板Ｐが戴置パッド１２に戴置される。

その後、回動部４３を逆回転させることにより、クランプアーム１４を閉じさせ、基板Ｐを基板着脱機構１６に保持させる。このとき、回動部４３を逆回転させなくてもロッド４０を縮小させ、付勢力によりクランプアーム１４を閉じさせることも可能である。このようにして基板Ｐが保持される。

そして、ロッド４０を縮小させて受力部１３Ａと係合部３２との係合が解消されると、スプリングプランジャ２７が力受柱３３ａから受ける反力によって、係合部３２が、係合部３２の回転軸Ｏａが中心軸Ｏと重なる基準の位置に戻される。

ロッド４０の縮小後、基板搬送装置１は、製造ラインに沿って保持している基板Ｐに成膜処理が行われ、この後に基板取り出し位置まで搬送された後に、基板搭載位置と同様の処理が行われて不図示のハンドリング装置により基板Ｐが取り出される。

上述したように、駆動装置２０によれば、エアシリンダ部が係合部３２を受力部１３Ａに向けて移動させて、係合部３２が受力部１３Ａと調芯された上で係合すると共に回動するので、基板着脱機構１６に駆動力を確実に伝えることができる。また、不完全に駆動力が伝わることが無いので、受力部１３Ａに負荷が発生するのを防止することができる。

また、係合部３２を基板搬送装置１に向けて移動させて受力部１３Ａと係合することにより、係合部３２と受力部１３Ａとが調芯されるので、調芯部３６及び駆動装置２０のような簡易なかつ軽量な構成で駆動力を確実に伝えることができる。

また、複数の基板着脱機構１６の受力部１３Ａに対して各駆動装置２０の係合部３２が調芯されて係合するので、基板着脱機構１６に基板Ｐの着脱のための駆動力を確実に供給することができる。

また、複数の基板がコンパクトに搭載されて搬送されると共に、各基板着脱装置の駆動が確実になされるので、複数の基板を同時かつ自動的に処理することが可能となり、生産性を向上させることができる。

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や材質、その組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、本実施形態では、基板搭載位置と基板取り出し位置の両方に基板着脱装置１９を設けたが、これを可動式に構成すると共に製造ラインをコの字型に構成すれば、一つの基板着脱装置１９で基板の着脱を行うことができる。

また、係合部の形状は、受力部の形状に合わせて、上面より見て（＋Ｚ方向から−Ｚ方向に見て）十字とした構造など適宜変更が可能である。
また、上述した実施の形態では、エアシリンダ２０ｂを用いて回動部と進退部とを一体的に構成したがこれを別々に用いてもよい。

本発明の実施形態に係る駆動装置１の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る基板保持部１１を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る基板着脱機構１６の要部を示す図である。 本発明の実施形態に係る基板着脱装置１９を示す図である。 本発明の実施形態に係る図４におけるＩ−Ｉ断面図である。 本発明の実施形態に係る駆動力伝達部２０ａを示す図であって、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は右側面図である。 本発明の実施形態に係る駆動力伝達部２０ａの組み立て構成図である。 本発明の実施形態に係る駆動力伝達部２０ａの動作説明図である。

符号の説明

１…基板搬送装置
１３Ａ…受力部
１６…基板着脱機構
２０…駆動装置
３１ａ…主面
３１ｂ…取付板
３２…係合部
３６…調芯部
４０…ロッド（進退部）
４３…回動部
Ｐ…基板
Ｏａ…回転軸
Ｏｊ…回転軸

Claims (4)

1. 近接して停止した被駆動対象の受力部に外部から回動駆動力を供給する駆動装置であって、
   前記受力部に係合可能な係合部と、
   該係合部に連結された調芯部と、
   前記被駆動対象に向けて前記係合部と前記調芯部とを進退させる進退部と、
   前記係合部と前記調芯部とを進退方向に平行な軸周りに回動可能な回動部と、
   を備えることを特徴とする駆動装置。
2. 前記調芯部は、前記係合部が前記受力部に係合することにより、前記係合部を前記進退部による進退方向と異なる方向に移動させて前記受力部の回転軸に対して前記係合部の回転軸を一致させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 基板を保持して搬送すると共に、外部から供給された回動駆動力により前記基板の解放がなされる基板着脱機構を備える基板搬送装置と、前記基板搬送装置の搬送路近傍に配置されると共に、前記基板着脱機構に対して外部から回動駆動力を供給する駆動装置と、を備える基板搬送システムにおいて、
   前記駆動装置として、請求項１又は２に記載の駆動装置を用いることを特徴とする基板搬送システム。
4. 前記基板搬送装置は、前記基板着脱機構が前記基板の主面の法線方向に所定の間隔で配置され、
   前記駆動装置は、前記基板着脱機構のそれぞれの端部に配置された受力部の位置に対応するように前記所定の間隔と同一の間隔で複数配置されていることを特徴とする請求項３に記載の基板搬送システム。

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