JP4984075B2

JP4984075B2 - 基板の搬送装置及び搬送方法

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Publication number: JP4984075B2
Application number: JP2007524613A
Authority: JP
Inventors: 岳久保; 正次田畑
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-07-06
Also published as: TW200740676A; WO2007007642A1; JPWO2007007642A1; KR20080016546A; TWI320393B; KR100995260B1

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ用等の薄板ガラス基板を作業者によって搬送するための基板の搬送装置及び基板の搬送方法に関する。

液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ用の薄板ガラス基板の製造方法の一つとして、フロート法と称される成形法を用いた製造方法が知られている。この製造方法は、前記フロート法により溶融ガラスを板状に成形し、その後研磨装置によってガラス板の表面の微小な凹凸やうねりを研磨して除去することにより、厚さ０．５〜１．１ｍｍの薄板状にする方法である。

前記ガラス基板は、最近のディスプレイの大画面化によりサイズが大型化する傾向にある。そのため、大型の薄板ガラス基板（例えば一辺が１５００ｍｍを超えるようなもの）をガラス基板製造工場や液晶ディスプレイ組立工場にて作業者が把持して搬送することは、ガラス基板が重く、余計な外力を加えると薄板ガラス基板が容易に破損するため困難であった。そこで、薄板状のガラス基板を搬送する基板の搬送装置として、例えば特許文献１に示された装置が知られている。

特許文献１には、搬送ロボットに使用される基板搬送アームが開示され、基板搬送アームの先端には複数の真空吸着部が設けられている。この搬送ロボットによれば、基板搬送アームを基板の受け取り位置に移動させ、ここで真空吸着部により基板を真空吸着し保持する。この後、基板搬送アームを所定の軌道に従って移動させ、基板を受け渡し位置に搬送する。
特開２０００−１３３６９４号

真空吸着部による基板の搬送は、基板に余計な外力を加えることなく搬送可能である点で大型基板の搬送に好適であるが、特許文献１に記載されたロボットによる搬送装置では軌道を制限されるため、基板を適宜所定の位置に搬送するには不向きであるという欠点があった。

一方で、把手の付いたフレームに複数の吸着パッドが設けられるとともに、これらの吸着パッドが真空ポンプにホースを介して連結されてなる搬送装置が知られている。この搬送装置は、吸着パッドに真空吸着された基板を、把手を把持した作業者により適宜所定の位置に搬送することができるという利点があるが、搬送時にホース及び真空ポンプの電源コードを引き回す必要があるため、搬送範囲が制限されるとともに作業性が悪いという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、作業性よく基板を搬送するための搬送装置及び搬送方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、本体に複数の吸着パッドが取り付けられ、これらの吸着パッドによって基板を真空吸着し保持することにより、該基板を搬送する基板の搬送装置において、前記本体は複数本のフレームによって構成され、これらのフレームは中空のフレームを有し、前記吸着パッドには第１のバルブを介して前記中空のフレームからなる真空チャンバが設けられており、該真空チャンバは第２のバルブと連結部を介して真空ポンプに脱着可能に取り付けられ、前記吸着パッドによって前記基板を複数回繰り返して保持することができる真空が得られる容積を有していることを特徴とする基板の搬送装置を提供する。

本発明の好ましい実施形態では、前記基板の搬送装置は前記真空ポンプが前記連結部において前記真空チャンバから切り離されて使用される。

また、本発明は、中空のフレームを含む複数本のフレームからなる本体に複数の吸着パッドが取り付けられ、これらの吸着パッドによって基板を真空吸着し保持することにより、該基板を搬送する基板の搬送方法であって、前記中空のフレームからなり、前記吸着パッドによって前記基板を複数回繰り返して保持することができる真空が得られる容積を有する真空チャンバに、前記吸着パッドを第１のバルブを介して接続し、該真空チャンバに第２のバルブと連結部を介して真空ポンプを脱着可能に取り付けし、まず、基板の吸着前に、第１のバルブを閉じるとともに第２のバルブを開放し、真空チャンバを真空ポンプによって真空状態にし、次に、第２のバルブを閉じるとともに、真空チャンバから真空ポンプを連結部において切り離し、次いで、搬送装置の吸着パッドを基板に当接し、基板に対して吸着パッドを位置決めした後、第１のバルブを開放し、基板を吸着パッドによって真空吸着し、この後、搬送装置を搬送することにより、基板を所定の位置に搬送することを特徴とする基板の搬送方法を提供する。

上記の本発明によれば、基板の吸着前に、第１のバルブを閉じるとともに第２のバルブを開放し、真空チャンバを真空ポンプによって真空状態にする。この後、第２のバルブを閉じ、真空ポンプを真空チャンバから連結部において切り離す。次に、搬送装置の吸着パッドを基板に当接し、基板に対して吸着パッドを位置決めした後、第１のバルブを開放し、基板を吸着パッドによって真空吸着する。以上により、基板が基板の搬送装置に保持される。この後、搬送装置を作業者が運搬することによって搬送装置に保持された基板を適宜所定の位置に搬送する。したがって、真空ポンプ、真空ポンプのホース、及び真空ポンプの電源コードを引き回すことなく基板を搬送できるので、基板搬送の作業性が大きく改善される。

さらに本発明の好ましい実施形態では、前記本体は複数本のフレームによって構成され、これらのフレームは中空のフレームを有しており、該中空のフレームが前記真空チャンバとして兼用される。

このように本体を構成するフレームの少なくとも一部を中空のフレームにし、この中空のフレームを真空チャンバとして兼用したので、部品点数を削減することができる。例えば、本体のフレームは、市販されている剛性の高いアルミニウム製のパイプを格子状に連結し、これに吸着パッドを取り付けるとともに、前記格子状のフレームに中空の角パイプをたすき掛け状に設けることにより構成される。そして、この中空の角パイプを真空チャンバとして兼用することにより、部品数が少なくても剛性の高い搬送装置を提供できる。

本発明の他の好ましい実施形態では、前記真空チャンバは、前記吸着パッドによって前記基板を複数回繰り返して保持することができる真空が得られる容積を有している。

このように真空チャンバは、基板を複数回繰り返して保持可能な真空を確保できる容積を有しているため、１回の搬送毎に真空チャンバを真空ポンプで真空引き（ｅｖａｃｕａｔｅ）する必要がなくなる。これにより、真空ポンプでの真空引きの回数を減らすことができるので、作業性が更に向上する。

本発明に係る基板の搬送装置及びその搬送方法によれば、本体に設けた吸着パッドに第１のバルブを介して真空チャンバを設け、この真空チャンバに第２のバルブと連結部を介して真空ポンプを脱着可能に取り付けているので、基板の搬送時には真空ポンプを真空チャンバから連結部で切り離すことが可能となり、真空ポンプ、真空ポンプのホース、及び真空ポンプの電源コードを引き回すことなく基板を搬送できる。よって、基板搬送の作業性を大きく改善することができる。

本発明の基板の搬送装置の使用例を示す斜視図である。図１の基板の搬送装置の全体構成を示す平面図である。図２の基板の搬送装置の側面図である。真空チャンバから真空ポンプを切り離した状態における搬送装置の側面図である。薄板ガラス基板から搬送装置を取り外した状態における搬送装置の側面図である。

符号の説明

Ｇ：薄板ガラス基板
１０：基板の搬送装置
１２：フレーム
１４：本体
１６：吸着パッド
１８：真空チャンバ（中空の角パイプ）
２０：作業者
２２：把手
２４：ホース
２６：３ポートバルブ（第１のバルブに相当）
２８：開閉バルブ（第２のバルブに相当）
３０：カプラ（連結部に相当）
３２：カプラ（連結部に相当）
３４：ホース
３６：真空ポンプ
３８：電源コード
４０：圧力ゲージ
４２：ホース
４４：圧力ゲージ

以下、添付図面に従って本発明に係る基板の搬送装置及びその搬送方法の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、液晶ディスプレイに使用される薄板ガラス基板Ｇを搬送する搬送装置１０の使用例を示した斜視図である。この薄板ガラス基板Ｇは、約０．５〜１．１ｍｍの板厚に成形されたフロート板ガラスを研磨装置によって表面の微小な凹凸やうねりを研磨除去することにより製造された、一辺が１５００ｍｍを超える大型のものである。本発明はこのような薄い大型基板の搬送に適しているが、基板の大きさや厚さは限定されない。また、本発明に適用される基板は、液晶ディスプレイ用の薄板ガラス基板Ｇに限定されるものではなく、プラズマディスプレイ用に使用されるガラス基板でもよく、太陽電池用に使用されるガラス基板等でもよい。

図１に示す搬送装置１０は、市販されている剛性の高いアルミニウム製のパイプ１２、１２…を格子状に組み付けることにより構成された本体１４と、本体１４の全域に所定の間隔をもって多数設けられたゴム製の吸着パッド１６、１６…と、本体１４にたすき掛け状に設けられた中空の角パイプ１８、１８等から構成されている。この角パイプ１８、１８は本体１４の一部を構成しているが、本発明の搬送装置では角パイプ１８、１８の内部空間を真空室として使用するものである。すなわち、角パイプ１８、１８は真空チャンバとして兼用されている。搬送装置１０において、アルミニウム製のパイプ１２、１２…は中実であってもよく、材質もアルミニウム以外のフレーム材が使用できる。また中空の角パイプ１８、１８も中空のフレームであれば、その形体は適宜決めることができる。以下、角パイプ１８を真空チャンバ１８と言い換えて説明する。

上記搬送装置１０において、本体１４の左右の二辺には、作業者２０、２０が把持する把手２２、２２がフレーム１２の端部から側方に突出して設けられているが、この把手２２は本体１４の二辺に限らず四辺に設けてもよい。また、図示はされていないが、本体１４を床面等に立てた状態で置くための脚部を本体１４の把手２２、２２が設けられていない辺に設けてもよい。

上記搬送装置１０の吸着パッド１６、１６…は、図２の如く吸着パッド１６の個数分だけ分岐形成されたホース２４を介して連通されており、このホース２４は、３ポートバルブ（第１のバルブに相当）２６を介して真空チャンバ１８に連結されている。また、真空チャンバ１８は、開閉バルブ（第２のバルブに相当）２８を介してカプラ（連結部に相当）３０に接続され、このカプラ３０にはカプラ（連結部に相当）３２が脱着可能に連結される。そして、カプラ３２にはホース３４を介して真空ポンプ３６が接続されている。したがって、真空ポンプ３６は、カプラ３０及び３２を介して真空チャンバ１８に着脱可能となっている。３ポートバルブ２６、開閉バルブ２８、及びカプラ３０は本体１４に取り付けられ、作業者２０によって手動操作及び着脱操作される。

なお、図２上で符号３８は真空ポンプ３６の電源コードである。本発明の搬送装置１０では、搬送中において電源コード３８を引き回す必要がないため、電源コード３８はリールに回巻された長めのものではなく、数メートル程度の短めのものが使用されている。図３において符号４０は、真空チャンバ１８の真空度を測定する圧力ゲージであり、真空チャンバ１８と３ポートバルブ２６を接続するホース４２に設けられている。また、符号４４はホース２４の真空度、すなわち各々の吸着パッド１２の真空度を測定する圧力ゲージである。作業者２０は、これらの圧力ゲージ４０、４４に示された減圧度を目視確認することによって、搬送装置１０の現在の真空度や吸着時のリーク等を把握することができる。これにより、大型の薄板ガラス基板Ｇを高い安全度で搬送できる。

次に、前記の如く構成された基板の搬送装置１０の作用について図面を参照して説明する。

図３に示すように、薄板ガラス基板Ｇの吸着前に、３ポートバルブ２６を閉ポート２６Ａに切り換えて３ポートバルブ２６を閉じるとともに、開閉バルブ２８を開放する。次に、カプラ３０、３２同士を連結させて真空チャンバ１８と真空ポンプ３６とを接続する。次いで、真空ポンプ３６を駆動し、真空チャンバ１８が真空状態に到達したことを測定ゲージ４０によって確認した後、真空ポンプ３６を停止する。これにより、搬送装置１０による薄板ガラス基板Ｇの吸着保持の準備が完了する。

次に、開閉バルブ２８を閉じて真空チャンバ１８と真空ポンプ３６とを遮断した後、図４の如くカプラ３０からカプラ３２を取り外すことにより、真空チャンバ１８から真空ポンプ３６を切り離す。

次に、作業者２０が搬送装置１０を薄板ガラス基板Ｇの受け取り位置まで移動させた後、作業者２０によって搬送装置１０の吸着パッド１６、１６…を薄板ガラス基板Ｇに当接させる。そして、薄板ガラス基板Ｇに対して吸着パッド１６、１６…を位置決めした後、３ポートバルブ２６を開ポート２６Ｂに切り換えて３ポートバルブ２６を開放することにより、薄板ガラス基板Ｇを吸着パッド１６、１６…によって真空吸着する。以上の動作により、薄板ガラス基板Ｇが搬送装置１０に保持される。

この後、図１の如く搬送装置１０に保持された薄板ガラス基板Ｇは、本体１４を作業者２０、２０が運ぶことによって適宜所定の受け渡し位置に搬送される。したがって、この搬送中において、真空ポンプ３６、真空ポンプ３６のホース３４、及び真空ポンプ３６の電源コード３８を引き回すことなく薄板ガラス基板Ｇを搬送できるので、基板搬送の作業性が大きく改善される。そして、薄板ガラス基板Ｇを受け渡し位置に搬送すると、図５の如く３ポートバルブ２６を閉ポート２６Ａに切り換え、閉ポート２６Ａを通じて吸着パッド１６、１６…を大気開放する。これにより、吸着パッド１６、１６…の吸着力が失われるので、薄板ガラス基板Ｇから搬送装置１０の本体１４を切り離すことができる。

この後、２枚目の薄板ガラス基板Ｇを搬送する場合には、図４に示したように本体１４を薄板ガラス基板Ｇの受け取り位置まで再移動させた後、吸着パッド１６、１６…を薄板ガラス基板Ｇに当接させて３ポートバルブ２６を開放し、薄板ガラス基板Ｇを吸着パッド１６、１６…に真空吸着させる。この後、前述したように薄板ガラス基板Ｇを搬送装置１０を利用して搬送すればよい。

本例の搬送装置１０では、前記したように本体１４を構成するパイプのうち中空のフレームを構成する角パイプ１８、１８を真空チャンバ１８として兼用しているので、部品点数を削減することができる。すなわち、角パイプ１８、１８が本体１４の構成部材として機能しているので、本体１４の構成部材をその分だけ削減することができ、また角パイプ１８、１８が真空チャンバを兼ねているので、真空チャンネルを別個に設けなくて済むという大きな利点が得られる。

また、上記搬送装置１０において、真空チャンバ１８は、吸着パッド系内を薄板ガラス基板Ｇを保持可能な減圧度に維持し、吸着パッド１６、１６…で薄板ガラス基板Ｇを複数回（例えば５回）繰り返して保持することができる真空が得られる容積を有している。このため、１回の搬送毎に真空チャンバ１８を真空ポンプ２８で真空引きする必要がなく、真空ポンプ２８での真空引きの回数を減らすことができる。この点からも作業性が更に向上する。

以下、薄板ガラス基板Ｇを吸着パッド１６によって真空引きすることなく複数回吸着保持するための真空チャンバ１８系の体積Ｖ_１、吸着パッド１６系の体積Ｖ_２、吸着パッド１６の最低保持圧力Ｐ_ｍｉｎの関係について説明する。

真空チャンバ１８系（３ポートバルブ２６から真空チャンバ１８内部までの系）の体積をＶ₁、吸着パッド１６系（３ポートバルブ２６から全吸着パッド１６内部までの系）の体積をＶ₂、系全体（真空チャンバ１８系及び吸着パッド１６系）の体積をＶ₁＋Ｖ₂、真空チャンバ１８系に存在する気体の物質量（単位：モル）をｎ_１、吸着パッド１６系に存在する気体の物質量（単位：モル）をｎ_２、気体定数をＲ、熱力学温度（単位：Ｋ）をＴ、真空チャンバ１８の初期内部圧力をＰ_１、吸着パッド１６の初期内部圧力をＰ_２とした場合、
Ｐ_１Ｖ_１＝ｎ_１ＲＴ、Ｐ_２Ｖ_２＝ｎ_２ＲＴ
である（ただし、Ｐ_２の初期値は大気圧）。
仮に絶対圧力下でＰ_１＝０ｋＰａとすると、初期の状態では
Ｐ_１＝０、
Ｐ_２Ｖ_２＝ｎ_２ＲＴ…（Ｉ）である。
そして、３ポートバルブ２６を開ポート２６Ｂに切り換えて薄板ガラス基板Ｇが吸着パッド１６によって吸着されると、真空チャンバ１８の内部圧力Ｐ_１’は、Ｐ_１’（Ｖ_１＋Ｖ_２）＝ｎ_２ＲＴ＝Ｐ_２Ｖ_２で表される（Ｐ_１’は吸着パッド１６によって薄板ガラス基板Ｇを吸着した後の真空チャンバ１８の内部圧力）。

したがって、Ｐ_１’＝Ｐ_２Ｖ_２／（Ｖ_１＋Ｖ_２）となる。なお、このとき、体積がＶ_１＋Ｖ_２である系全体（真空チャンバ１８系及び吸着パッド１６系）には、物質量ｎ_２（モル）の気体が存在する。

次に、３ポートバルブ２６を閉ポート２６Ａに切り換えて吸着パッド１６、１６…を大気開放し、吸着パッド１６系の圧力が大気圧になると、
Ｐ_１’Ｖ_１＝｛ｎ_２Ｖ_１／（Ｖ_１＋Ｖ_２）｝ＲＴ
となる。さらに、３ポートバルブ２６を開ポート２６Ｂに再度切り換えて薄板ガラス基板Ｇが吸着パッド１６によって再吸着されると、真空チャンバ１８の内部圧力Ｐ_１’’は、
Ｐ_１’’（Ｖ_１＋Ｖ_２）＝〔ｎ_２＋｛ｎ_２Ｖ_１／（Ｖ_１＋Ｖ_２）｝〕ＲＴ
なる関係になる（Ｐ_１’’は吸着パッド１６によって薄板ガラス基板Ｇを吸着した後に一度開放し、さらに再び吸着パッド１６によって薄板ガラス基板Ｇを吸着した後の真空チャンバ１８の内部圧力）。つまり、
Ｐ_１’’＝〔ｎ_２＋｛ｎ_２Ｖ_１／（Ｖ_１＋Ｖ_２）｝〕ＲＴ／（Ｖ_１＋Ｖ_２）
＝｛ｎ_２／（Ｖ_１＋Ｖ_２）＋ｎ_２Ｖ_１／（Ｖ_１＋Ｖ_２）^２｝ＲＴ…（II）
となる。
一方（Ｉ）式により、ＲＴ＝Ｐ_２Ｖ_２／ｎ_２であるので、断熱変化と仮定し計算を簡略した場合、（II）式は、
Ｐ_１’’＝｛ｎ_２／（Ｖ_１＋Ｖ_２）＋ｎ_２Ｖ_１／（Ｖ_１＋Ｖ_２）^２｝Ｐ_２Ｖ_２／ｎ_２…（III）
となり、（III）式は、
Ｐ_１’’＝｛１／（Ｖ_１＋Ｖ_２）＋Ｖ_１／（Ｖ_１＋Ｖ_２）^２｝Ｐ_２Ｖ_２…（IV）
となる（このときＰ_２は大気圧である）。

以上のように、体積Ｖ_１、Ｖ_２を決定し、吸着パッド１６の最低保持圧力Ｐ_ｍｉｎを決定することによってＰ_１’’＜Ｐ_ｍｉｎなる関係を保持する限り、本発明の搬送装置は薄板ガラス基板Ｇを何度でも吸着、開放することができる。

なお、本例の搬送装置１０では、本体の一部を構成する角パイプ１８、１８が真空チャンバを兼ねているが、真空チャンバは真空室だけを目的として本体に別個に設けてもよい。

本発明は、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ用基板のように薄くて大型のガラス基板の搬送に有用である。

なお、２００５年７月８日に出願された日本特許出願２００５−２０００５１号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims

本体に複数の吸着パッドが取り付けられ、これらの吸着パッドによって基板を真空吸着し保持することにより、該基板を搬送する基板の搬送装置において、
前記本体は複数本のフレームによって構成され、これらのフレームは中空のフレームを有し、
前記吸着パッドには第１のバルブを介して前記中空のフレームからなる真空チャンバが設けられており、該真空チャンバは第２のバルブと連結部を介して真空ポンプに脱着可能に取り付けられ、前記吸着パッドによって前記基板を複数回繰り返して保持することができる真空が得られる容積を有していることを特徴とする基板の搬送装置。
前記基板の搬送装置は、前記真空ポンプが前記連結部において前記真空チャンバから切り離されて使用される請求項１に記載の基板の搬送装置。
前記本体は複数本のパイプを格子状に組み付けし、さらに中空のパイプをたすき状に設けて構成されており、該中空のパイプが前記真空チャンバとして兼用されている請求項１又は２に記載の基板の搬送装置。
前記基板は、板厚が０．５〜１．１ｍｍ、一辺が１５００ｍｍを超えるガラス基板である請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板の搬送装置。
前記フレームの材質がアルミニウムである請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板の搬送装置。
前記本体に、真空チャンバの真空度を測定する圧力ゲージと吸着パッドの真空度を測定する圧力ゲージが設けられている請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板の搬送装置。
中空のフレームを含む複数本のフレームからなる本体に複数の吸着パッドが取り付けられ、これらの吸着パッドによって基板を真空吸着し保持することにより、該基板を搬送する基板の搬送方法であって、
前記中空のフレームからなり、前記吸着パッドによって前記基板を複数回繰り返して保持することができる真空が得られる容積を有する真空チャンバに、前記吸着パッドを第１のバルブを介して接続し、該真空チャンバに第２のバルブと連結部を介して真空ポンプを脱着可能に取り付けし、
まず、基板の吸着前に、第１のバルブを閉じるとともに第２のバルブを開放し、真空チャンバを真空ポンプによって真空状態にし、
次に、第２のバルブを閉じるとともに、真空チャンバから真空ポンプを連結部において切り離し、
次いで、搬送装置の吸着パッドを基板に当接し、基板に対して吸着パッドを位置決めした後、第１のバルブを開放し、基板を吸着パッドによって真空吸着し、
この後、搬送装置を搬送することにより、基板を所定の位置に搬送することを特徴とする基板の搬送方法。