JP2011011869A - 基板バッファ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタ、プリント基板、ガラス基板及び工程途中のガラス基板を一時的に収納、保管するための、ファースト・イン・ファースト・アウト（ＦＩＦＯ）が可能で、且つ、高い収納効率と小スペースな基板バッファ装置を提供する。
【解決手段】基板搬送ライン上を一方向に搬送される工程途中の基板を、前記基板搬送ラインの回収位置から基板支持部上に一枚ずつ回収し、回収した支持部上の基板を一枚づつ複数枚収納し、収納した基板支持部上の基板を一枚づつ前記基板搬送ライン上の排出位置に再投入する基板バッファ装置であって、前記基板支持部が、前記回収位置と前記排出位置を通る経路で周回型に復動することで、前記回収動作と、前記再投入動作が同時に行なわれ、且つ、収納後に最初に回収された基板から順にラインに再投入される機構を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モバイル用の液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタ、ガラス基板、プリント基板及び工程途中の基板を一時的に収納、保管、供給するための基板バッファ装置に関する。

基板バッファ装置とは、ライン上で基板を一時的に置いておく場所のことを言い、一般に多段の構造となっており、ラインをロスなく運用するために、効果的な機構である。基本的に基板バッファ装置の使用目的としては２点ある。その（１）は、ラインが止まった場合の基板の退避場所としての機能であり、その（２）は、条件出し基板等の特定基板などを、検査機等に投入する場合の待機場所としての機能である。

カラーフィルタ基板等のガラス基板やプリント基板の製造において、製造ラインの各工程は自動化されており、製造ラインの各工程では、ガラス基板及び工程途中のガラス基板等を工程内に設置された基板バッファ装置から製造ラインの各工程に効率よく供給したり、処理の終わったガラス基板を工程内に設置された基板バッファ装置に効率よく収納することが行われている。この工程内に設置された基板バッファ装置を用いることにより、人手を介さずに、ガラス基板及び工程途中のガラス基板等の各工程間移動をスムーズに行うことが出来るようになっている。

現在一般的に用いられている工程内基板バッファ装置には、クロスバー（棚式）タイプ、バックサポート（片持ち）タイプ及びワイヤーカセットタイプの３種類のバッファカセットが使われている。これらバッファカセットに共通して求められる必要な機能の一つとして、基板バッファ装置内にどれだけ多く基板を収納できるかといった収納効率が大事な要素となっている。

ワイヤーカセットタイプは、ワイヤーのような線を平行に並べて、その上部に基板を載せ使用するもので、多段の構造になっている。ワイヤーカセットタイプの特徴としては、上下のカセット間にロボットが入るわけではないので、上下の基板支持部材間隔は狭い。ワイヤー撓み、カセット寸法誤差などに機構上必要なクリアランスを付加しただけの間隔で良く、段ピッチを狭くすることができ、収納効率が高い。その特性から、主にストッカー内の基板の回収管理などに使われているが、ライン上に配置し基板バッファ装置として使用することも可能である。

ワイヤーカセットタイプのバッファカセットでは、基板へのアクセスは、一般にロボットではなくコンベア搬送となる。コンベア搬送でバッファカセット内にガラス基板を収納する際は、例えば一基のカセットを基板搬送コンベアの位置まで上昇させて、コンベア上にあるガラス基板をワイヤーカセットのワイヤーに載せて、そのまま上昇してガラス基板を収納し、また次のカセットを上昇させてガラス基板を収納することを繰り返し行う。反対にガラス基板を排出する際は収納の逆動作となり、一枚目に収納したガラス基板が最後に排出され、所謂ファースト・イン・ラスト・アウト（以下、ＦＩＬＯと称する）となる。

また、バックサポートタイプとクロスバータイプのカセットは、ロボットを使った基板バッファ装置として使われている。上流から流れてきた基板をロボットで基板バッファ装置のカセットに収納する。これらのタイプのカセットは、基板バッファ装置ではロボットによるアクセスのため、基板を基板バッファ装置の任意の位置の段のカセットにも出し入
れできる、ランダムアクセスが可能という特徴がある。この場合、基板バッファ装置に加えて、ロボットの設置・稼動スペースと制御機構が必要である。

基板サイズが大きくなるとバックサポートタイプは基板支持部材の強度の問題から、撓みを考慮して段ピッチを広くする必要があり、収納効率が悪くなるため、クロスバータイプのカセットがよく使用されている。しかしながら、ガラス基板等が小型で基板支持部材の基板質量による撓みが少ない場合、ロボットアームをバッファカセットにアクセスする際、ロボットアームのアクセス可能エリアは、バックサポートタイプの場合、支持部材の厚みと支持ピンの長さを合計した範囲であるのに対し、クロスバータイプの場合、その形状により基板支持ピンの長さのみの範囲でロボットをアクセスする必要がある。そのため、支持部材の厚み分だけ収納効率が悪くなり、クロスバータイプのバッファカセットを使用すると、バックサポートタイプのバッファカセットと比較して同じ枚数のガラスを保管する場合、バッファカセットサイズが大きくなることになる。

また、上記した基板の収納効率に加えて、基板の処理順序の問題がある。基板を処理する過程で、処理工程間の基板搬送時間が等しいほうが、安定して同レベルの品質を得ることが出来る。このことから、基板バッファ装置内の基板の滞留時間のムラは、安定した品質で製造する上で好ましくない。どの基板も滞留時間が同程度になるようにファースト・イン・ファースト・アウト（以下ＦＩＦＯと呼称する）で搬送することが理想的である。

前述したように、従来のワイヤーカセットによるバッファ装置への収納と搬出は、上記のＦＩＦＯではなく、ＦＩＬＯといわれる最初にバッファ装置に入った基板が最後に出て行くという構造になっている。これでは、バッファ装置内の基板の滞留時間にムラがあり、品質上好ましくない。また、他の方法として、ロボットとバックサポートタイプ、もしくはロボットとクロスバータイプのカセットを使って収納する方法がある。この構成は、前述したように、ロボットによるランダムアクセスが可能なためＦＩＦＯを可能としている。しかし、ロボットアームの出し入れを行うための最低限の高さ範囲（ストローク）を確保する必要があり、その制約により、基板を収納するカセットの段数が少なくなってしまう（収納効率が悪い）という問題がある。

特許文献１には、それぞれが搬送ラインの一部として機能する複数段の基板載置台を有する昇降可能な棚部からなる基板バッファ装置が開示されており、棚部全体を制御機構で昇降させることで、いずれかの基板載置台を搬送ラインに進出させて、先行して退避させた基板から順にラインに再進出させる技術が提案されている。この方法では、基板載置台自体に搬送機能を持たせる点で機構が複雑であり、基板載置台を積重した棚部全体を上下に動かすための空間スペースが必要であり、昇降制御が複雑で、且つ、動力負荷が大きい問題がある。

また、特許文献２には、ガラス基板を効率よく、かつランダムに収納できるバッファ装置として、ガラス基板収納トレイにロボットがアクセスするガラス基板アクセスユニットと、ガラス基板が収納されたトレイを保管するためのガラス基板保管ユニットから構成されるバッファ装置が開示されている。しかし、このバッファ装置では、ガラス基板アクセスユニットの空間・面積が別に必要で、アクセス用ロボット以外に、ガラス基板が収納されたトレイをガラス基板アクセスユニットとガラス基板保管ユニット間で移動し、かつガラス基板保管ユニット内での位置を制御する機構が必要であった。

特開平２００７−２５０６７１号公報 特開２００８−２０４９９６号公報

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、カラーフィルタ、プリント基板、ガラス基板及び工程途中のガラス基板を一時的に収納、保管するための、ファースト・イン・ファースト・アウト（ＦＩＦＯ）が可能で、且つ、高い収納効率と小スペースな基板バッファ装置を提供することを課題としている。

本発明の請求項１に係る発明は、基板搬送ライン上を一方向に搬送される工程途中の基板を、前記基板搬送ラインの回収位置から基板支持部上に一枚ずつ回収し、回収した支持部上の基板を一枚づつ複数枚収納し、収納した基板支持部上の基板を一枚づつ前記基板搬送ライン上の排出位置に再投入する基板バッファ装置であって、前記基板支持部が、前記回収位置と前記排出位置を通る経路で周回型に復動することで、前記回収動作と、前記再投入動作が同時に行なわれ、且つ、収納後に最初に回収された基板から順にラインに再投入される機構を有することを特徴とする基板バッファ装置である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記基板支持部が前記基板搬送ラインの前記回収位置を上昇することで基板の回収動作が行われ、前記基板支持部が前記基板搬送ラインの前記排出位置を下降することで基板の再投入動作が行われる機構を有することを特徴とする請求項１に記載する基板バッファ装置である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、前記基板支持部が、上部に所定の間隔で設けられた基板保持突起を有する棒状の基板支持部材の複数本を一組として構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載する基板バッファ装置である。

また、本発明の請求項４に係る発明は、前記基板支持部材が、基板支持部材受け具に担持されて上昇する基板回収・収納部と、基板支持部材把持器具に掴まれて水平移動する上部基板受け渡し部と、基板支持部材受け具に担持されて下降する基板収納・排出部と、基板支持部材支持器具に担持されて基板回収部側に水平移動する下部受け渡し部との間を、この順序で受け渡されることで、前記基板支持部が周回復動する機構を有することを特徴とする請求項３に記載する基板バッファ装置である。

本発明の基板バッファ装置は、基板を載置する複数の基板支持部を周回型に復動させて運搬する機構を有しているため、ファースト・イン・ファースト・アウト（ＦＩＦＯ）が可能である。また、ロボット等を用いずに、基板支持部が、基板搬送ラインの回収位置を上昇して基板回収し、基板支持部が、基板搬送ラインの排出位置を下降することで基板の再投入動作が行われ、かつ、複数の基板支持部自身が基板の収納部となる機構を有することで、従来のロボットでアクセスするバッファ装置と比較して収納効率が良く、且つ少ないスペースで設置可能である。また、基板支持部が、その上部に所定の間隔で設けられた基板保持突起を有する脱着可能な棒状の基板支持部材の複数本を一組として構成されているため、基板寸法の変更に対応可能であり、メンテナンスが容易である。

本発明の基板バッファ装置の、一実施形態での基板の流れの概略説明図。 本発明の基板バッファ装置の、一実施形態を斜視で説明する概略図。 本発明に係る、基板支持部を構成する基板支持部材の一例の概略図。 本発明に係る、基板の流れと基板支持部材の周回型復動による搬送を説明する概略図。 本発明に係る、基板支持部材のアーム部への受け渡しを説明する部分概略図。

以下、本発明の基板バッファ装置について、一実施形態に基づいて説明する。

図１は本発明の基板バッファ装置の、一実施形態での基板の流れを説明する概略図で、（ａ）は側面から見た概略図、（ｂ）は上部から見た概略図である。また、図２は、本発明の基板バッファ装置の、一実施形態での基板支持部材で構成される基板支持部による基板の回収から再投入の流れを斜視で説明する概略図であり、図１（ａ）の機構を斜めから見て、基板がどのように基板支持部に乗って運ばれているのかを一部抜粋して示している。また、図３は、本発明に係る、基板支持部３０を構成する基板支持部材３の一例の概略図で、金属製の棒状アームに、ガラス基板が滑りにくい素材で出来た合成樹脂製の基板保持用突起４が所定の間隔で設けられている。１枚の基板に対して、基板支持部材３が複数本ある構造となっている。また、それらの基板支持部材３の複数本を、基板１枚分だけ組にして基板支持部３０として同時に動作させる機構となっている。基板１は図１（ａ）の矢印１０に示すような動きをして、バッファリングされラインに復帰する。

まず、本発明の基板バッファ装置の、基本的なフローを説明する。基板搬送ライン２０のロールコンベア２上を一方向に搬送された基板１が回収位置１１に着くと、基板を流しているロールコンベア２が停止する。すると、本発明の基板バッファ装置が動き出し、一組の基板支持部材３からなる基板支持部３０が上昇することで、いわば掬い取るかたちで、基板１が基板支持部３０上に載り、基板が回収される。基板を載せている基板支持部３０は上昇して基板を収納する。引き続いて、基板支持部３０が上昇を続け、基板回収・収納部１２の最上部に達すると、基板支持部３０は基板を載せたまま水平に移動して、基板収納・排出部１３の最上部に移動する。

基板収納・排出部１３の最上部に移動した基板を載せている基板支持部３０は、基板収納・排出部１３を下降することで、基板搬送ライン２０の停止しているロールコンベアの回収位置１４を通過する。その際、ロールコンベア２上に基板が乗り、基板１を乗せたロールコンベア２が動き出すことで基板１が基板搬送ライン２０に再投入され復帰する。基板を排出した基板支持部３０は下降を続け、基板収納・排出部１３の最下部で、今度は基板と反対に水平移動して、元の基板回収・収納部１２の最下部に移動する。

次に、図４を用いて、本発明に係る基板の流れと基板支持部材の周回型復動による搬送機構をより詳細に説明する。図４（ａ）の横断面方向で見るように、本発明の基板バッファ装置は、基板搬送ライン２０のロールコンベア２を上下から囲う形で、基板回収・収納部１２と、上部基板受け渡し部（Ａ）と、基板収納・排出部１３と、下部基材支持部材受け渡し部（Ｂ）と、図示しない駆動・制御部から基本的に構成される。

基板回収・収納部１２と、基板収納・排出部１３とには、基板支持部材３を片端又は両端で担持する基板支持部材受け具５が固定された、それぞれ複数列の、図４（ｂ）に示すような、ギア８等で回転し周回するベルト５０からなる昇降機構（Ｃ）、（Ｄ）がロールコンベア２の片側又は両側に備えられている。図４（ｃ）は、基板支持部材３を片端又は両端で担持する基板支持部材受け具５が固定されたベルト５０の一例の部分を示す。上部
基板受け渡し部（Ａ）には、基板支持部材３の片端又は両端を把持するアーム部６が垂設されている周回型の上部搬送レール６０がロールコンベア２の上部片側又は両側に備えられている。また、下部基材支持部材受け渡し部（Ｂ）には、基板支持部材３の片端又は両端を担持する基板支持部材支持器具７が持設される周回型の下部搬送レール７０がロールコンベア２の下部片側又は両側に備えられている。

前述したように、基板搬送ライン２０のロールコンベア２上を一方向に搬送された基板１が回収位置１１に着くと、基板を流しているロールコンベアが停止する。すると、昇降機構（Ｃ）の複数列のベルト５０が駆動して基板支持部材３を担持した基板支持部材受け具５が上昇して、１組の基板支持部材３からなる基板支持部３０が、図４で（イ）の位置の基板１を回収する。回収され収納された基板１が載置された基板支持部材３を担持した基板支持部材受け具５が、順次、さらに上昇して、基板回収・収納部１２の最上部の図４で（ロ）の位置に達するとベルトは一時停止する。

ここで、図５に示すように、上部基板受け渡し部（Ａ）の上部搬送レール６０に垂設されたアーム部６が、基板を載せている基板支持部材３０の位置まで移動し、基板支持部材３０を構成する一組の基板支持部材３全てを掴む。アーム部６は、基板支持部材を掴むために伸びて、掴んだら縮み把持する機構等を有するものが使用できる。上部搬送レール６０の下の、図４で（ハ）の位置を経由して、基板支持部材３全てを掴んだまま基板収納・排出部１３の最上部の図４で（ニ）の位置に移動する。なお、基板支持部材３を渡した空の基板支持部材受け具５は、図４（ｂ）に示すように、ベルト５０が再度駆動回転して、図４の（チ）の部分の位置で、周回復動してきた基板支持部材３を再び受け取ることになる。

基板収納・排出部１３の最上部の図４で（ニ）の位置まできた、基板支持部材３を掴んだアーム部分６は、そこで、基板収納・排出部１３の昇降機構（Ｄ）の複数列のベルト５０に固定された基板支持部材受け具５に基板１を載せた一組の基板支持部材３からなる基板支持部３０を渡し、基板収納・排出部１３に基板が収納されることになる。基板支持部材３を担持した基板支持部材受け具５が、順次、さらに下降して、基板収納・排出部１３の図４で（ホ）の位置のロールコンベア部分で、基板をロールコンベア上に排出する。

基板を排出した基板支持部材３を担持した基板支持部材受け具５はそのまま下降し、図４で（ヘ）の位置で、基板支持部材支持器具７に基板支持部材を渡す。基板支持部材支持器具７は下部搬送レール７０の図４で（ト）の位置を経由して、基板支持部材３を担持したまま、基板回収・収納部１２の最下部の図４で（チ）の位置に移動する。（チ）の位置に来た基板支持部材支持器具７は、前述したように、基板回収・収納部１２の昇降機構（Ｃ）の複数列のベルト５０に固定された基板支持部材受け具５に一組の基板支持部材３からなる基板支持部３０を渡す。そして、再度、昇降機構（Ｃ）の複数列のベルト５０が駆動して基板支持部材３を担持した基板支持部材受け具５が上昇して、１組の基板支持部材３からなる基板支持部３０が図４で（イ）の位置の基板１を回収することを繰り返すことになる。

１・・・基板 １０・・・基板の流れ ２・・・ロールコンベア
２０・・・基板搬送ライン ３・・・基板支持部材 ３０・・・基板支持部
３３・・・基板支持部材の流れ ４・・・基板保持用突起
５・・・基板支持部材受け具 ５０・・・ベルト
５５・・・基板支持部材受け具の流れ ６・・・アーム部
６０・・・上部搬送レール ６６・・・アーム部の動き
７・・・基板支持部材支持器具 ７０・・・下部搬送レール ８・・・ギア

Claims (4)

1. 基板搬送ライン上を一方向に搬送される工程途中の基板を、前記基板搬送ラインの回収位置から基板支持部上に一枚ずつ回収し、回収した支持部上の基板を一枚づつ複数枚収納し、収納した基板支持部上の基板を一枚づつ前記基板搬送ライン上の排出位置に再投入する基板バッファ装置であって、
   前記基板支持部が、前記回収位置と前記排出位置を通る経路で周回型に復動することで、前記回収動作と、前記再投入動作が同時に行なわれ、且つ、収納後に最初に回収された基板から順にラインに再投入される機構を有することを特徴とする基板バッファ装置。
2. 前記基板支持部が前記基板搬送ラインの前記回収位置を上昇することで基板の回収動作が行われ、前記基板支持部が前記基板搬送ラインの前記排出位置を下降することで基板の再投入動作が行われる機構を有することを特徴とする請求項１に記載する基板バッファ装置。
3. 前記基板支持部が、上部に所定の間隔で設けられた基板保持突起を有する棒状の基板支持部材の複数本を一組として構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載する基板バッファ装置。
4. 前記基板支持部材が、基板支持部材受け具に担持されて上昇する基板回収・収納部と、基板支持部材把持器具に掴まれて水平移動する上部基板受け渡し部と、基板支持部材受け具に担持されて下降する基板収納・排出部と、基板支持部材支持器具に担持されて基板排出部側から基板回収部側に戻る下部受け渡し部との間を、この順序で着脱・受け渡されることで、前記基板支持部が周回復動する機構を有することを特徴とする請求項３に記載する基板バッファ装置。