JP2009274813A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト安で、保持機構の保持／保持解除を自動でさせることが可能な基板搬送装置を提供する。
【解決手段】基板保持枠１１と、基板保持枠１１との間でガラス基板を保持する保持機構２０とを有して、ガラス基板の搬送を行う基板搬送装置１であって、搬送経路２上に設けられたラック６０と噛合するピニオン３０と、ピニオン３０の回転に応じて保持機構２０の保持／保持解除をさせるように、ピニオン３０と保持機構２０とを連結する連結機構とを有するという構成を採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板搬送装置に関するものである。

薄膜太陽電池等の製造工程において、ガラス基板を保持する保持機構を有して、保持したガラス基板を次工程まで搬送する基板搬送装置を用いることがなされている。このような、基板を保持する保持機構として例えば、特許文献１には、四角形状の外枠の上辺及び下辺にクリップを設けて、当該クリップにより基板の両端をクランプするものが開示されている。
特許第３２４３０４４号公報

ところで、基板搬送装置に基板を搭載するには、人手あるいは、ロボットアーム等を用いて基板を自動で保持機構に保持させることがなされている。ロボットアーム等によって基板を基板搬送装置に搭載させる場合には、例えば、保持機構用にモータ等の駆動装置を設けて、当該駆動装置の駆動により保持機構の保持／保持解除を自動でさせる構成が必要となる。
しかしながら、当該構成では、基板搬送装置の移動用の駆動装置とは別に保持機構用の駆動装置を追加して設けなければならずコスト高の問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、コスト安で、保持機構の保持／保持解除を自動でさせることが可能な基板搬送装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、基板保持枠と、上記基板保持枠との間で基板を保持する保持機構とを有して、上記基板の搬送を行う基板搬送装置であって、上記搬送の経路上に設けられたラックと噛合するピニオンと、上記ピニオンの回転に応じて上記保持機構の保持／保持解除をさせるように、上記ピニオンと上記保持機構とを連結する連結機構とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、搬送経路上のラックと、基板搬送装置のピニオンとを歯合させ、基板搬送装置の移動する動力を利用することでピニオンを回転させて保持機構の保持／保持解除を自動でさせることが可能となる。

また、本発明では、上記保持機構は、上記基板保持枠に沿った軸周りに回転自在な回転軸及び、上記回転軸に設けられ、上記基板と当接可能な保持部を有する回転保持部と、上記回転軸を、上記保持部が上記基板に当接する回転方向に付勢する付勢装置とを有し、上記連結機構は、上記ピニオンの回転に連動して上記回転軸を回転させるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、回転軸を軸周りに回転させることで、保持機構の保持／保持解除をさせることが可能となる。また、付勢装置により回転軸が、保持部が基板に当接する回転方向に付勢されるため、モータ等の電気的動力を用いずに基板を保持できる。

また、本発明では、上記回転保持部は、複数設けられており、上記複数の回転保持部は、互いに連動可能に連結され、上記連結機構は、上記複数の回転保持部の内の特定の一つに設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、基板を複数方向でクランプすることが可能となり、基板をより確実に保持できる共に、特定の一つの回転保持部を保持／保持解除状態とすることで、他の複数の回転保持部をその動作と連動させて保持／保持解除状態とさせることが可能となる。

また、本発明では、上記回転軸の上記回転方向の回転を規制する規制モードと、上記回転軸の上記回転方向の回転の規制を解除する規制解除モードとを切り替える切替装置を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、付勢装置の付勢力によって保持機構が自動に保持状態に移行してしまうことを防止できるため、基板の受け取りや、受け渡しを円滑にすることが可能となる。

また、本発明では、上記切替装置は、上記基板が基板保持枠に保持される保持位置に位置するときに、上記規制モードと上記規制解除モードとを切り替えるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、基板が保持位置に位置したときに、規制モードと規制解除モードとを切り替えることで、付勢力によって回転軸を回転させ、基板を自動で保持することが可能となる。

本発明によれば、基板保持枠と、上記基板保持枠との間で基板を保持する保持機構とを有して、上記基板の搬送を行う基板搬送装置であって、上記搬送の経路上に設けられたラックと噛合するピニオンと、上記ピニオンの回転に応じて上記保持機構の保持／保持解除をさせるように、上記ピニオンと上記保持機構とを連結する連結機構とを有するという構成を採用することによって、搬送経路上のラックと、基板搬送装置のピニオンとを歯合させ、基板搬送装置の移動する動力を利用することでピニオンを回転させて保持機構の保持／保持解除を自動でさせることが可能となる。
したがって、本発明では、保持機構用の駆動装置を設けることなく、コスト安で、保持機構の保持／保持解除を自動でさせることができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本発明の実施形態における基板搬送装置１を示す斜視図である。
図２は、本発明の実施形態における基板搬送装置１を示す正面図である。
図３は、本発明の実施形態における基板搬送装置１の要部拡大正面図である。
図４は、本発明の実施形態における基板搬送装置１の要部拡大側面図である。
図５は、本発明の実施形態における基板搬送装置１に設けられたラッチ機構（切替装置）５０の概略構成図である。

基板搬送装置１は、例えば、薄膜太陽電池を製造するためのガラス基板を複数枚、同時に搬送するものであり、図１に示すように、ガラス基板を搭載可能な基板搭載部１０を複数有する構成となっている。また、基板搬送装置１は、底部に車輪１ａが設けられており、搬送経路２に沿って移動自在な構成となっている。また、基板搬送装置１の搬送経路２上の特定箇所には、基板受取部３や、不図示の基板受渡部等が設けられ、当該特定箇所に対応する場所の搬送経路２上にラック６０が設けられている。

基板搭載部１０は、図２に示すように、基板保持枠１１と、保持機構２０と、ピニオン３０と、ラッチ機構５０とを有し、また、図４に示すように連結機構４０を有する構成となっている。
基板保持枠１１は、保持機構２０と協働してガラス基板を支持するものであり、図２に示すように、ガラス基板の形状に対応して形成された開口部１１ａを有している。開口部１１ａは、ガラス基板より僅かながら小さく設計された矩形状を有している。このような開口部１１ａを設けることによって、表面に処理を施したガラス基板であっても、当該表面に触れずに保持することが可能となる。なお、以下の説明で、ガラス基板が基板保持枠１１に保持される位置を保持位置と称して説明することがある。

保持機構２０は、クランプ軸（回転軸）２１及びクランプアーム（保持部）２２を備える回転保持部２３と、コイルバネ（付勢装置）２４とを有する。
クランプ軸２１は、開口部１１ａに沿って配設され、基板保持枠１１に固定された複数の支持腕１２によって基板保持枠１１に沿った軸周りに回転自在に支持されている。
クランプアーム２２は、クランプ軸２１に設けられ、ガラス基板と当接可能な構成となっている。より詳しくは、クランプアーム２２は、略Ｕ字形状を有すると共に、クランプ軸２１の軸方向と直交する方向に突出して設けられており、また、クランプ軸２１の軸方向において所定距離を空けて複数設けられる。

このような構成の回転保持部２３を有する保持機構２０は、クランプ軸２１を回転させることで、クランプアーム２２を内側に閉じてガラス基板を保持する保持状態と、クランプアーム２２を外側に開いてガラス基板を保持解除する保持解除状態とに移行させることができる。
また、回転保持部２３は、開口部１１ａの４辺の各々に対応するように４つ設けられており、それらは、各クランプ軸２１の端部に設けられたベベルギア２１ａによって、互いに連動可能に連結される構成となっている。したがって、例えば、特定の一つの回転保持部２３を保持状態に移行させると、それと連動して他の回転保持部２３も保持状態に移行させることが可能となる。また、逆も同様に、特定の一つの回転保持部２３を保持解除状態に移行させると、それと連動して他の回転保持部２３も保持解除状態に移行させることが可能となる。

コイルバネ２４は、常態でクランプ軸２１を、クランプアーム２２がガラス基板に当接する回転方向に付勢するように取り付けられる。従って、複数の回転保持部２３は、常態で、コイルバネ２４の付勢力により保持状態にある。

ピニオン３０は、基板保持枠１１の底部であって、コイルバネ２４が設けられるクランプ軸２１の端部近傍に設けられる。より詳しくは、ピニオン３０は、図３及び図４に示すように、搬送経路２上に設けられたラック６０と噛合可能な高さであって、搬送方向と略直交する方向に延びる軸周りに回転自在に取り付けられる。
ピニオン３０とクランプ軸２１とは、図４に示すように連結機構４０で連結されている。連結機構４０は、ピニオン３０の回転軸の端部に設けられるベベルギア４１と、ベベルギア４１と噛合すると共に、クランプ軸２１の端部に設けられるベベルギア４２とから構成される。すなわち、連結機構４０により、クランプ軸２１は、ピニオン３０の回転に連動して回転することが可能となる。

ラッチ機構５０は、図２に示すように、基板保持枠１１の保持位置に設けられて、クランプ軸２１のクランプアーム２２が閉じる回転方向の回転を規制する規制モードと、クランプ軸２１のクランプアーム２２が閉じる回転方向の回転の規制を解除する規制解除モードとに切り替える構成となっている。
ラッチ機構５０は、本実施形態では、例えば、図５に示すような構造を有しており、クランプ軸２１に接続されたツメ車５１と、ツメ車５１と当接するツメ部５２と、ツメ部５２をツメ車５１に対して近接離間させるリンク部５３及びガラス基板搭載部５４とを有する。

ガラス基板搭載部５４には、鉛直下方に延びるガイド溝５４Ｂに沿って移動可能なガイド部５４ｂが設けられている。
ガラス基板搭載部５４は、ガラス基板が保持位置にあるとき、その上部に載置されるガラス基板により下方に押進され、ガイド部５４ｂが押下位置（ガイド溝５４Ｂの下端）に位置し、また、ガラス基板が保持位置にないとき、バネ５４ａの付勢力によりガイド部５４ｂが通常位置（ガイド溝５４Ｂの上端）に戻るように移動する構成となっている。

リンク部５３は、ガラス基板搭載部５４と接続されると共に、ツメ部５２と接続され、ガラス基板搭載部５４が通常位置にあるとき、ツメ部５２をツメ車５１に当接させる当接位置に位置させ、対して、ガラス基板搭載部５４が押下位置にあるとき、ツメ部５２をツメ車５１から離間させる離間位置に位置させる構成となっている。リンク部５３は、一端部５３ａが固定端とされ、遊端となる他端部５３ｂにはツメ車５１に向かう方向に延びるガイド溝５３Ｂに沿って移動可能なガイド部５３ｃが設けられている。また、リンク部５３は、ガラス基板搭載部５４が接続される中央部において、該中央部を中心に一端部５３ａ側と他端部５３ｂ側とが相対的に回転自在な構成となっている。

ツメ部５２は、ツメ車５１と当接するツメ５２ａと、ツメ５２ａを内部に収容可能であると共に、リンク部５３の他端部５３ｂと接続されるケース部５２ｂと、ツメ５２ａと接続されツメ車５１に向かう方向にツメ５２ａを付勢するバネ５２ｃとを有する。ツメ５２ａには、ケース部５２ｂに設けられたガイド溝５２ｂ１に沿って移動可能なガイド部５２ａ１が設けられる。

したがって、上記構成のラッチ機構５０においては、ガラス基板搭載部５４が通常位置にあるとき、ツメ５２ａとツメ車５１とが当接して、クランプ軸２１のクランプアーム２２が閉じる回転方向の回転を規制する規制モードとなり、対して、ガラス基板搭載部５４が押下位置にあるとき、ツメ５２ａとツメ車５１とが離間して、クランプ軸２１のクランプアーム２２が閉じる回転方向の回転の規制を解除する規制解除モードとなる構成となっている。

続いて、上記構成の基板搬送装置１の動作について、図６〜図９を参照して説明する。
図６は、本発明の実施形態における基板搬送装置１の基板受取部３における動作を説明する図である。
図７は、本発明の実施形態における基板搬送装置１の基板受取部３における動作を説明する図である。
図８は、本発明の実施形態における基板搬送装置１の基板受渡部における動作を説明する図である。
図９は、本発明の実施形態における基板搬送装置１の基板受渡部における動作を説明する図である。

先ず、基板搬送装置１の基板受取部３（図１参照）における、ガラス基板の受け取り動作について説明する。
基板搬送装置１は、搬送経路２に沿って基板受取部３が設けられる位置まで移動する（図６（ａ）参照）。なお、このとき、基板搬送装置１にはガラス基板が搭載されておらず、保持機構２０は保持状態にあり、ラッチ機構５０は規制モードにある。

基板搬送装置１は、図６（ｂ）に示すように、基板受取部３が設けられる位置においてピニオン３０を、搬送経路２上に設けられたラック６０と噛合させながら（図３参照）、ラック６０上を通過させる。
このとき、ピニオン３０は、ラック６０と噛合することにより軸周りに回転する。ピニオン３０が回転すると、図４に示す連結機構４０の作用により、ピニオン３０の回転に連動してクランプ軸２１が回転する。さらに、クランプ軸２１の端部に設けられたベベルギア２１ａの作用により、各クランプ軸２１が連動して回転してクランプアーム２２を外側に開き、保持機構２０を保持解除状態とさせる。
また、このとき、ラッチ機構５０は、規制モードにあるため、ツメ５２ａとツメ車５１とが当接して、クランプ軸２１のクランプアーム２２が閉じる回転方向の回転を規制し、コイルバネ２４の付勢力により保持機構２０が保持解除状態から保持状態となることを防止する。

保持機構２０が保持解除状態となった後、図７（ａ）に示すように、不図示のロボットアームは、ガラス基板を基板保持枠１１の保持位置に移載する。
ガラス基板が保持位置に位置されると、図５の矢印で示すようにガラス基板搭載部５４がガラス基板により押進されて押下位置に位置することとなり、ラッチ機構５０は、ツメ５２ａとツメ車５１とが離間して、クランプ軸２１のクランプアーム２２が閉じる回転方向の回転の規制を解除する規制解除モードとなる。
ラッチ機構５０が規制解除モードとなると、保持機構２０は、図７（ｂ）に示すように、コイルバネ２４の付勢力によりクランプ軸２１が回転し、クランプアーム２２を内側に閉じてガラス基板を保持する保持状態となる。
そして、基板搬送装置１は、ガラス基板を基板保持枠１１と保持機構２０との間で保持すると共に、次工程の基板受渡部に搬送することとなる。

次に、基板搬送装置１の基板受渡部における、ガラス基板の受け渡し動作について説明する。
図８（ａ）に示すように、基板搬送装置１は、ガラス基板を保持しつつ搬送経路２に沿って基板受渡部が設けられる位置まで移動する。基板受渡部には、基板搬送装置１からガラス基板を受け取るロボットアームＲが設けられており、所定位置で予め待機している。なお、ロボットアームＲは、複数の基板吸着パッドＲ１により、ガラス基板を支持する構成となっている。
このとき、基板搬送装置１にはガラス基板が搭載されているため、保持機構２０は保持状態にあり、ラッチ機構５０は規制解除モードにある。

先ず、ロボットアームＲは、基板保持枠１１と保持機構２０との間で保持されているガラス基板を基板吸着パッドＲ１により吸着し、ガラス基板を支持する。
次に、基板搬送装置１は、図８（ｂ）に示すように、基板受取部３が設けられる位置においてピニオン３０を、搬送経路２上に設けられたラック６０と噛合させながら、ラック６０上の所定位置まで移動させる。このとき、ガラス基板を支持しているロボットアームＲも基板搬送装置１の移動に追従して移動させるのが好ましい。

そして、ピニオン３０は、ラック６０と噛合することにより軸周りに回転し、保持機構２０を保持解除状態とさせる。なお、このとき、ラッチ機構５０は、規制解除モードにあるため、コイルバネ２４の付勢力によりクランプアーム２２が内側に閉じるような力がクランプ軸２１に加わるが、図８（ｂ）に示すように、基板搬送装置１がピニオン３０とラック６０との噛合状態を維持しつつ所定位置で停止することで、保持機構２０が保持解除状態から保持状態となることを防止する。

保持機構２０が保持解除状態となった後、図９に示すように、ロボットアームＲは、ガラス基板を基板保持枠１１の保持位置から基板受渡部に移載する。
そして、ガラス基板が基板受渡部に移載された後、基板搬送装置１は、ラック６０上を通過して、再び基板受取部３に移動することとなる。

したがって、上述の本実施形態によれば、基板保持枠１１と、基板保持枠１１との間でガラス基板を保持する保持機構２０とを有して、ガラス基板の搬送を行う基板搬送装置１であって、搬送経路２上に設けられたラック６０と噛合するピニオン３０と、ピニオン３０の回転に応じて保持機構２０の保持／保持解除をさせるように、ピニオン３０と保持機構２０とを連結する連結機構４０とを有するという構成を採用することによって、搬送経路２上のラック６０と、基板搬送装置１のピニオン３０とを歯合させ、基板搬送装置１の移動する動力を利用することでピニオン３０を回転させて保持機構２０の保持／保持解除を自動でさせることが可能となる。
したがって、本実施形態では、保持機構２０用の駆動装置を設ける必要がなく、コスト安で、保持機構２０の保持／保持解除を自動でさせることができる効果がある。

また、本実施形態では、保持機構２０は、基板保持枠１１に沿った軸周りに回転自在なクランプ軸２１及び、クランプ軸２１に設けられ、ガラス基板と当接可能なクランプアーム２２を有する回転保持部２３と、クランプ軸２１を、クランプアーム２２がガラス基板に当接する回転方向に付勢するコイルバネ２４とを有し、連結機構４０は、ピニオン３０の回転に連動してクランプ軸２１を回転させるという構成を採用することによって、クランプ軸２１を軸周りに回転させることで、保持機構２０の保持／保持解除をさせることが可能となる。また、コイルバネ２４によりクランプ軸２１が、クランプアーム２２がガラス基板に当接する回転方向に付勢されるため、モータ等の電気的動力を用いずにガラス基板を保持できる。

また、本実施形態では、回転保持部２３は、複数設けられており、複数の回転保持部２３は、互いに連動可能に連結され、連結機構４０は、複数の回転保持部２３の内の特定の一つに設けられているという構成を採用することによって、ガラス基板を複数方向でクランプすることが可能となりガラス基板をより確実に保持できる共に、特定の一つの回転保持部２３を保持／保持解除状態とすることで、他の複数の回転保持部２３をその動作と連動させて保持／保持解除状態とさせることが可能となる。

また、本実施形態では、クランプ軸２１の上記回転方向の回転を規制する規制モードと、クランプ軸２１の上記回転方向の回転の規制を解除する規制解除モードとを切り替えるラッチ機構５０を有するという構成を採用することによって、コイルバネ２４の付勢力によって保持機構２０が自動に保持状態に移行してしまうことを防止できるため、ガラス基板の受け取りや、受け渡しを円滑にすることが可能となる。

また、本実施形態では、ラッチ機構５０は、ガラス基板が基板保持枠１１に保持される保持位置に位置するときに、規制モードと規制解除モードとを切り替えるという構成を採用することによって、基板が保持位置に位置したときに、規制モードと規制解除モードとを切り替えることで、付勢力によってクランプ軸２１を回転させ、ガラス基板を自動で保持することが可能となる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や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、付勢装置として、コイルバネ２４を用いたが、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、例えば、他の種類のバネ部材あるいは、ゴム部材等の弾性力によりクランプ軸２１を付勢するものあるいは、それらの組合せの構成のものであっても良い。

本発明の実施の形態における基板搬送装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における基板搬送装置を示す正面図である。 本発明の実施の形態における基板搬送装置の要部拡大正面図である。 本発明の実施の形態における基板搬送装置の要部拡大側面図である。 本発明の実施の形態における基板搬送装置に設けられたラッチ機構の概略構成図である。 本発明の実施の形態における基板搬送装置の基板受取部における動作を説明する図である。 本発明の実施の形態における基板搬送装置の基板受取部における動作を説明する図である。 本発明の実施の形態における基板搬送装置の基板受渡部における動作を説明する図である。 本発明の実施の形態における基板搬送装置の基板受渡部における動作を説明する図である。

符号の説明

１…基板搬送装置、２…搬送経路、１１…基板保持枠、２０…保持機構、２１…クランプ軸（回転軸）、２２…クランプアーム（保持部）、２３…回転保持部、２４…コイルバネ（付勢装置）、３０…ピニオン、４０…連結機構、５０…ラッチ機構（切替装置）、６０…ラック

Claims (5)

1. 基板保持枠と、前記基板保持枠との間で基板を保持する保持機構とを有して、前記基板の搬送を行う基板搬送装置であって、
   前記搬送の経路上に設けられたラックと噛合するピニオンと、
   前記ピニオンの回転に応じて前記保持機構の保持／保持解除をさせるように、前記ピニオンと前記保持機構とを連結する連結機構とを有することを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記保持機構は、前記基板保持枠に沿った軸周りに回転自在な回転軸及び、前記回転軸に設けられ、前記基板と当接可能な保持部を有する回転保持部と、
   前記回転軸を、前記保持部が前記基板に当接する回転方向に付勢する付勢装置とを有し、
   前記連結機構は、前記ピニオンの回転に連動して前記回転軸を回転させることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記回転保持部は、複数設けられており、
   前記複数の回転保持部は、互いに連動可能に連結され、
   前記連結機構は、前記複数の回転保持部の内の特定の一つに設けられていることを特徴とする請求項２に記載の基板搬送装置。
4. 前記回転軸の前記回転方向の回転を規制する規制モードと、
   前記回転軸の前記回転方向の回転の規制を解除する規制解除モードとを切り替える切替装置を有することを特徴とする請求項２または３に記載の基板搬送装置。
5. 前記切替装置は、前記基板が基板保持枠に保持される保持位置に位置するときに、前記規制モードと前記規制解除モードとを切り替えることを特徴とする請求項４に記載の基板搬送装置。

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