JP6083106B2 - 基板保持用枠体の搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、剛性であり撓み性を有する矩形状（四角形状）の基板を、同じく矩形状の基板保持用枠体の内周に設けた基板支持板に１枚ずつ載せ、該基板を載せた状態の基板保持用枠体を多段に積み重ねして保管・搬送する用途の基板保持用枠体と基板保持用枠体の搬送方法に関するものである。
基板の例としては薄板ガラス基板があり、特には、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、液晶表示装置用のカラーフィルター基板、それらの中間製品、その他の各種基板等を挙げることができる。これらの大型の基板は撓みやすく、四周縁辺部のみを支持した場合には、下方にやや湾曲した状態になるが、多段積みした際に基板の相互間が接触しないようにし、かつ高い密度に積層する必要がある。さらに、搬送時や保管時の振動による破損や割れから基板を保護する必要があり、塵埃の混入や汚染を防止する必要もある。

上述した基板の搬送・保管には、基板保持用枠体と共に、多段に積み重ねした基板保持用枠体全体の下面を受けるインナーパレット、最下段に用いる防振パレットが用いられ、さらには、基板保持用枠体の上面や周囲を保護する上蓋やカバー等が必要となる。
本発明はこれらの搬送・保管装置のうち基板保持用枠体に関するものであり、特に、基板保持用枠体を従来のように、枠体の左右に張り出した手掛け部や係合部を把持する方法によらずに搬送可能にすることを考慮した基板保持用枠体とその搬送方法に関するものである。

液晶表示ディスプレイ、プラズマ表示ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ用のカラーフィルター等に用いられる基板は、損傷したり、汚したりすることなく搬送及び保管することが重要である。このような板状物を搬送等する際は、基板同士が接触しないように所定間隔で並列収納する必要がある。
しかし、これら液晶表示ディスプレイ、プラズマ表示ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイ製品は、表示装置自体が大型化していること、小サイズ物であっても多面付けの状態で製造されること等のため、用いられる基板やその中間製品等は大サイズ化しており、１メートル角程度のサイズにもなると、０．７ｍｍ厚のガラス基板でも対向する２辺または４辺を支持した場合は、中間部が１００ｍｍ以上も下方（重力方向）に湾曲した状態になるのを避けられない。基板はさらに２メートル角以上の大サイズ化が求められており、保管スペースや取り扱い装置の問題からこのような基板を高密度で安全に保管し、取り扱いできるようにする必要がある。

特許文献１は、ディスプレイ用ガラス基板等の基板を輸送するため等に使用される基板収納用トレイに関し、段落（００５７）に記載されている（枠本体部１２ｃには、上面係合部１２ｄとほぼ同じ高さ位置にて、上面係合部１２ｄとは反対側である外方に突出したフランジ部１２ｆが長手方向枠部１２ａおよび幅方向枠部１２ｂの全体にわたって設けられている。このフランジ部１２ｆは、基板収納用トレイ１０を水平状態で搬送する際に、チャッキング装置等によるチャッキング、爪部が係合するため等に使用される。）ように枠体のハンドリングの為に枠部の周辺外側に突出した係合部を設けている。

特許文献２は、ディスプレイ用ガラス基板等の基板を輸送するため等に使用される基板収納用トレイで段落（００３６）に記載されているように、左右の外側面には係合鍔部３,３が突設されている。該係合鍔部３，３でトレイのハンドリング、保持を行う。

特許文献３は段落(００５１）に記載されているように、Ｆはフレーム枠２四辺２Ａ,２Ｂ,２Ｃ,２Ｄの外側に突設された外鍔であり、この外鍔Ｆは例えばトレイＴを製造ラインのコンベア上に移載したり、トレイＴを運搬、保管する場合に積み重ねる場合に、の係止爪体を係止するのに使用される。
上記の様に従来は枠体の外側に突出して係合部を設けて、枠体にハンドリングを行うのが一般的であった。

特許第４２１５６２２号公報 特開２０１０−１３７９３３号公報 特開２０１０−１２０６９０号公報

先行文献に記載されるものではないが、本願出願前の関係技術について説明する。
図１７は、従来の基板保持用枠体の一般的形態である。基板保持用枠体１０は、断面が矩形状の中空構造である金属枠を組み立てして、左右の辺１１ａ、１１ｂと前後の辺１１ｃ、１１ｄからなる平面視矩形状の金属枠部１１に構成されている。金属枠部１１の４隅は、コーナーピース１６により接合されている。枠体の全体を平面にする場合もあるが、前後の辺１１ｃ、１１ｄの中央部が下方に湾曲する場合が多い。

四周の金属枠部１１から内側に向かって、基板支持板１３が延設されており、薄板基板はこの基板支持板１３の面に周縁がかかるように載せられる。基板支持板１３で囲まれる領域Ｋは、何もない空間域である。金属枠部１１と基板支持板１３の間には、上下の枠体を位置合わせするための嵌合部１２が形成されている。嵌合部１２は枠体の表裏面に形成される。図１７では、表面側の嵌合部（第１嵌合部１２ａ）のみが図示されている。
左右の辺（一般に基板の長辺側を載せる辺）には、手掛部１５が形成され、基板保持用枠体をロッボットで搬送する際の把持部にされている。

図１８は、従来の基板保持用枠体の梱包状態を示す図である。
基板を基板保持用枠体１０に載せて、１００〜１５０段の多段積み重ね体１００にし、上面に上蓋２１を被せ、下段にインナーパレット３０をあてがい、ベルト２３で結束し、さらに防振パレット４０に乗せた梱包状態にして搬送するのが一般的である。

図１６は、従来の基板保持用枠体の搬送方法を示す図である。搬送装置の一方側のみを図示しているが他方側にも一対の機構があり同様に動作するものである。また、基板Ａ１，Ａ２・Ａ３を載せた状態を示しているが、基板を載せない場合も同様である。
まず、図１６Ａ、Ｂのように、枠体移送装置５０の懸垂機構であるシリンダ５１が下降する。次に、図１６Ｃのように、シリンダ５１の引き掛け部５２を枠体１０の手掛部１５の下面に差し込みする。この状態で、シリンダ５１が上昇すれば、引き掛け部５２と手掛部１５が係合しその状態（図１６Ｄ）で、基板保持用枠体１０を搬送できる。

液晶表示ディスプレイ、プラズマ表示ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイに代表される各種フラットパネルディスプレイに用いられる基板は、第６世代（１８５０＊１５００ｍｍ）、第７世代（２２００＊１９００ｍｍ）、第８世代（２５００＊２２００ｍｍ）と大型化しこれに伴い基板１枚の付加価値が高くなってきている。
従って、製造工程における基板の取扱いは勿論、工程間における基板の搬送及び保管についても異物や傷などが付かない様に取り扱うことが今まで以上に重要になってきた。
カラーフィルター層などの機能層が形成されていないガラスだけの基板の搬送では、基板同士が直接接触しないように基板の間に間紙や発泡材などを入れ積み重ねて梱包されるが、ガラス基板に機能層を付加したカラーフィルターなど高付加価値製品の基板の搬送及び保管については、機能層の面への傷や不純物汚染を防ぐ為、間紙や発泡材を極力接触させないことが望まれ、搬送時の衝撃や振動による基板の破損を防止するため一枚ごとに強度をもつ枠体に基板を載置し、上下の基板が接触しない状態で基板を載置した枠体を積層して搬送する方式が一般的である。

このように基板を載置した枠体を積層して搬送する方式では、基板を載置し多段に積み重ねた枠体を、一枚ずつ取り出す際は、ロボットハンドが枠体の両側面から枠体を掴み、枠体を保持し移動させる。基板を載置する枠体の両側面には、このロボットハンドが掴み保持する手掛部１５が枠体から外方向に突出して取り付けられている。
基板の積載効率を上げる為、枠体は、高密度に重ねる工夫がなされ、Ｇ６（第６世代）サイズの基板で積層する枠体の間隔は、１０ｍｍ程度まで狭くすることも可能となり、これに伴い外周に突出した手掛部１５の間隔も同じように狭くなる。
従って、ロボットハンドが積層された枠体の両側面の突出した手掛部１５を掴む裕度が狭くなり、手掛部１５のわずかな変形も把持不良となる。
ロボットハンドが把持する手掛部１５は、外周枠から外側に延出している為、搬送時の接触により、変形が生じる事があり、これによりロボットハンドによる把持不良が発生する事がある。本発明は、このような把持不良を解決しようとするものである。

別の課題として基板の大型化に伴い基板保持用枠体も大型化及び高重量化になり、枠体の積み重ねや取り出し操作時に使用するロボット、保管装置、開梱装置、梱包装置も大型となり設備場所の観点から省スペース化の要求がある。
又積層した梱包物をトラック輸送や海上輸送などに用いるコンテナへの収納の観点からも枠体幅サイズの縮小は、重要な課題となってきている。
基板の輸送形態は、基板を保持した高重量物の枠体を載置できる十分な強度を有するパレット上に枠体を積み重ね一番上に蓋を載せベルトなどで固定した積層物を輸送中の振動を和らげる防振台に載置したものをカバーで全体を覆った状態である。

Ｇ６サイズの基板を例にとると基板サイズは、１８５０＊１５００ｍｍに対して基板を載置する枠体サイズは、１９７０＊１６７０ｍｍで、上面に載せる蓋サイズは、１９７９＊１６７０ｍｍで、積層された枠体を乗せるパレットサイズは、１９９８＊１６９８ｍｍで、これらすべてを載せる防振台サイズは、 ２００８＊１７０８ｍｍとなり基板サイズに対して水平方向で２００ｍｍ程度大きくなる。

一方輸送に使われるコンテナは、海上輸送用のコンテナは、世界中の港での効率的な荷役を実現させるためにISO(国際標準化機構)規格でサイズが決められており、世界的には、２０フィート、４０フィート、４５フィートコンテナが用いられているが、日本では、４５フィートコンテナは大きすぎてトレーラーに積載されない為、４０フィートコンテナが一般的に用いられる。
４０フィートコンテナは、長さ（１２．２ｍ）×幅８ｆｔ（２．４３８ｍ）となる。
一般的なコンテナにおいて、幅方向における外寸は２，４３８ｍｍ（８フィート）であり、幅方向における内寸は約２，３４６〜２，３５２ｍｍである。
基板サイズは、Ｇ７サイズで２２００＊１９００ｍｍ、Ｇ８サイズで２５００＊２２００ｍｍと大きくなり、これらの梱包体のパレットサイズは、幅方向が２１００ｍｍ以上で２４００ｍｍを超えることも推察され、４０フィートコンテナの内寸幅方向で収納が難しい状態となる。
本発明は、このような荷扱いの課題についても解決しようとするものである。

本発明の請求項１に係る発明は、基板保持用枠体の搬送方法であって、前記基板保持用枠体は、断面が矩形状の中空構造である平坦な左右の金属枠と中央部が下方に湾曲した前後の金属枠とで構成された平面視矩形状の金属枠部と、該金属枠部に沿って枠内側に延設した基板支持板と、前記金属枠部と前記基板支持板の境界部に形成されている嵌合部と、を有し、対向する２辺の金属枠であって、前記平坦な左右の金属枠のそれぞれの上面に、該基板保持用枠体を懸垂するための複数の開口部を有しており、前記複数の開口部は、前記平坦な左右の金属枠の長さ方向に沿って、対称位置または平行移動位置に配置されており、前記基板保持用枠体の前記開口部から前記金属枠内に、縮小した状態では前記開口部に嵌め込み可能な形状であって嵌め込み後に圧縮エアーにより水平方向に拡大する係合部を先端に備えた引き掛け部を、前記係合部が縮小した状態で挿入し、前記係合部の全体が前記開口部を天側に有する前記金属枠内で拡大して前記開口部から垂直方向上方に脱出できない係合状態にした後、懸垂機構が上昇して、該係合状態を維持して前記基板保持用枠体を移動することを特徴とする基板保持用枠体の搬送方法である。

本請求項において、懸垂とは、基板保持用枠体がシリンダの先端部で係合した状態で上方向に引き上げる動作である。また、懸垂機構とは、枠体移送装置のロボットハンド及び該ロボットハンドに取り付けられたシリンダ及び該シリンダ先端部の引き掛け部を含めた装置である。

従来、ロボットハンドが把持する手掛部１５は、金属枠部から外側に延出している為、搬送時の接触により、変形が生じる事があり、これによりロボットハンドによる把持不良が発生する事があった。しかし、本願のように、中空構造の金属枠部の上面に開口部を設けたことにより、金属枠体から外側に延出する手掛け部を設ける必要がない為、搬送時の接触による基板保持用枠体の変形は生じ難く、また基板保持用枠体の上面から枠体移送装置の懸垂機構が下降して、引き掛け部が金属枠部内に挿入した後に、基板保持用枠体と係合して懸垂して基板保持用枠体を搬送するため、ロボットハンドによる枠体の把持不良の発生を防止できる。

基板保持用枠体を示す平面図である。 基板保持用枠体の開口部配置関係と懸垂部を示す全体図である。 枠体移送装置が多段に積層された基板保持用枠体を懸垂する動作を示す図である。 基板保持用枠体を懸垂する動作を示す断面図である。 基板保持用枠体の第１の係合する動作を示す図である。 基板保持用枠体の第１の搬送形態の開口部と引き掛け部との係合を示す図である。 基板保持用枠体の第２の搬送形態の開口部と引き掛け部との係合を示す図である。 基板保持用枠体の第２の搬送形態のロボットハンドの動作を示す図である。 枠体移送装置が多段に積層された基板保持用枠体をシリンダが幅方向に移動して 係合する第２の搬送形態で懸垂する動作を示す図である。 枠体移送装置が多段に積層された基板保持用枠体をシリンダが長さ方向に移動 して係合する第２の搬送形態で懸垂する動作を示す図である。 基板保持用枠体の第２の搬送形態の開口部の形状の具体例を示す図である。 基板保持用枠体の第３の搬送形態を示す図である。 基板保持用枠体の第３の搬送形態の係合方法を示す図である。 基板保持用枠体の第３の搬送形態の係合のその他の方法を示す図である。 湾曲した基板保持用枠体の搬送形態を示すである。 従来の基板保持用枠体の搬送形態を示す図である。 従来の基板保持用枠体の一般的形態を示す図である。 従来の基板保持用枠体の梱包状態を示す図である。

以下、まず、基板保持用枠体１０について、図面を参照して説明する。
図１に示すように基板保持用枠体１０は、断面が矩形状の中空構造である金属枠部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを、それぞれコーナーピース１６で連結し、平面視矩形状に組み立てした金属枠部１１が、該金属枠部１１に沿って枠内側に延設した基板支持板１３と、金属枠部１１と基板支持板１３の境界部に形成されている嵌合部１２と、を有する構成にされている。ここまでの形状は、図１７を参照して説明した従来の基板保持用枠体と同様である。

本発明の基板保持用枠体１０の特徴は、１段の枠体の高さが、１０〜２０ｍｍ、好ましくは、１０〜１５ｍｍの高さ範囲に形成されていることと、該基板保持用枠体１０の少なくとも対向する２辺の金属枠部１１のそれぞれの上面に、該基板保持用枠体１０を懸垂するための複数の開口部１７を備えていることである。複数とは、１の辺に２個乃至５個の範囲である。
基板保持用枠体１０を低い高さに形成する理由は、枠体の多段積み重ね体の基板積載密度を高めるためであり、開口部１７を備えるのは、前記のように梱包体の体積を小さくするために手掛部１５を備えないようにした枠体１０を搬送可能にするためである。

基板保持用枠体の基本的形態には、第１形態と第２形態との２種がある。
基板保持用枠体１０の第１の形態（請求項１）は、前後左右の四辺の金属枠部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが平坦な形状のものであり、基板保持用枠体１０の第２の形態（請求項２）は、左右の金属枠部１１ａ、１１ｂは平坦であるが、前後の金属枠部１１ｃ、１１ｄは、中央部が下方に湾曲した形状のものである。
いずれの形態も対抗する２辺の金属枠部１１に、枠体１０を懸垂するための開口部１７を有している。図２Ａに示すように開口部は、金属枠部１１の１辺の中央部に１箇所と中央部から等間隔で両側に２箇所とに配置する。中央部に配置するのは、金属枠部１１は、懸垂された時に中央部の撓みを減らすためである。又大型基板対応で懸垂の時に撓みのある場合は、更に開口部を補間して配置することも可能である。又異なる開口部の配置として図２Ｂに示すように金属枠部１１の１辺の中央部に配置しないで１辺の両端付近に２箇所配置して、必要により内側に更に２箇所配置することも可能である。

基板保持用枠体１０の第１の形態及び第２の形態には、枠体移送装置５０の懸垂機構であるシリンダ５１先端の引き掛け部５２との係合方法の違いによる３種類の搬送形態に対応した開口部形状を限定規定するそれぞれ３種類の形態がある。
シリンダ５１は、シリンダ５１とシリンダ５１の先端の引き掛け部５２を含めたものである。
その第１の搬送形態に対応する基板保持用枠体１０は、開口部１７の形状が引き掛け部５２を有するシリンダ５１先端を通す開口であって、該開口の水平方向開口幅が少なくとも直交する２方向で異なり、該中空の金属枠部１１の内側上面には引き掛け部５２と係合する構造を有するものである。
その第２の搬送形態に対応する基板保持用枠体１０は、開口部１７の形状が引き掛け部５２を有するシリンダ５１先端を通すことが可能な広幅部分と、懸垂装置を上昇する際に、前記引き掛け部５２が、金属枠部１１の開口部１７の内部において金属枠上面と係合する狭幅部分とを有するものである。
その第３の搬送形態に対応する基板保持用枠体１０は、開口部１７の形状が上記第１の搬送形態に対応する開口形状ないし第２の搬送形態に対応する開口形状または引き掛け部５２を有するシリンダ５１先端を通すことが可能な正方形状、円形状のいずれかであるものである。

次に、本発明の基板保持用枠体の搬送形態について説明する。
最初に、図４を参照して、基板保持用枠体の基本的な搬送方法について説明する。
まず、図４Ａのように、枠体１０の金属枠部１１に形成した開口部１７の上方に、枠体移送装置の懸垂機構であるシリンダ５１の先端が待機する。シリンダ５１先端には、引き掛け部５２が取り付けられている。次に、図４Ｂのように、シリンダ５１を下降させて引き掛け部５２を開口部１７内に挿入する。その後、図４Ｃのように、開口部１７内で、シリンダ５１を回転するか、引き掛け部５２を水平移動するか、引き掛け部５２を拡大するかして、引き掛け部５２が開口部から垂直方向上方に脱出できない係合状態にする。
その状態で、図４Ｄのように、シリンダ５１を上昇すると、この係合状態を維持した状態で基板保持用枠体１０が、移送装置の移動の伴い搬送されることになる。

図３は、枠体移送装置が多段に積層された基板保持用枠体を懸垂する動作を示す図である。図４と同様の動作を行うものである。図４が片側の懸垂動作を示したのに対し、図３は両側の動作を示している。当然のことであるが、左右は並行して動作するものである。
以下、基板保持用枠体１０を枠体移送装置が懸垂する為のそれぞれの形態について、具体的な開口部１７形状と係合方法とを合わせて、順次説明する。
なお以下の、第１の搬送形態は、シリンダ先端の引き掛け部が水平に回転して係合する形態であり、第２の搬送形態は、引き掛け部が枠体の長さ方向に水平移動して係合する形態であり、第３の搬送形態は、引き掛け部が開口内で拡大して係合する形態である。

本発明の第１の搬送形態において
図１に示すように前記基板保持用枠体１０の対向する金属枠部１１ａと１１ｂとに開口部１７がそれぞれの金属枠部の中央部１か所と中央部から均等間隔で両端方向にそれぞれ１箇所以上備えられる。図１に示されているのは、金属枠部１１ａと１１ｂにそれぞれ開口部１７が３箇所であるが５箇所以上にすることも出来る。
図２は、金属枠部１１に懸垂機構の先端に引き掛け部５２が備えられたシリンダ５１が金属枠部１１の開口部１７に係合している概念図である。該開口部１７は、枠体移送装置５０の懸垂機構であるシリンダ５１の先端の引き掛け部５２を通す開口形状である。
図７に示すように該開口部１７の形状は、水平方向開口幅は少なくとも直交する２方向で異なり、開口部周辺の該中空の金属枠部の内上面には前記引き掛け部５２と係合する構造を有する。

次に図５、図６を参照して枠体移送装置５０による前記基板保持用枠体１０を懸垂する工程及び枠体移送装置５０が保持している前記基板保持用枠体１０を分離する工程について説明する。図５は、基板保持用枠体の第１の係合する動作を示す図、図６は、基板保持用枠体の第１の搬送形態の開口部と引き掛け部との係合を示す図で、枠体上面からの平面視した図を示している。
図５のように、枠体移送装置５０は、基板保持用枠体１０の金属枠部１１上を上昇、下降できるシリンダ５１及び該シリンダ５１の先端に取り付けられている引き掛け部５２を有しており、シリンダ５１は引き掛け部５２と一体で回転できる機能を有する。

なお、本明細書における懸垂する工程または懸垂工程とは、該懸垂機構で基板保持用枠体を懸垂する動作手順であり、分離とは、基板保持用枠体を懸垂機構のシリンダ先端部との係合状態から係合を外した状態にして、基板保持用枠体と懸垂機構とを離す動作であり、分離する工程または分離工程とは、基板保持用枠体を分離する動作手順である。

基板保持用枠体１０の開口部１７は、開口形状の幅が直交する２方向で異なり、枠体移送装置５０の先端に引き掛け部５２を備えたシリンダ５１が下降し基板保持用枠体１０の開口部１７に挿入する際は図５Ａに示すようにシリンダ５１の回転方向の位置は、引き掛け部５２が通過できる位置にシリンダが固定され、図５Ｂに示すように引き掛け部５２が通過した後に停止し、図５Ｃに示すように引き掛け部５２が金属枠部と係合する位置まで回転する。図５Ｄに示すように引き掛け部５２が９０度回転して停止する。
シリンダ５１の上昇に伴い引き掛け部５２が基板保持用枠体１０の開口部１７の内上面と図６Ｂに示すｋｅの部分で係合し、シリンダ５１の上昇と共に基板保持用枠体も上昇する。

金属枠体１１の開口部１７の縦横の長さとシリンダ５１先端の引き掛け部５２の縦横の長さの関係について図６を用いて説明する。開口部１７の長辺の長さｋ２は引き掛け部５２の長辺ｈ１より長く、開口部１７の短辺の長さｋ１は引き掛け部５２の短辺の長さｈ２より長い、且つ引き掛け部５２の長辺の長さｈ１は、開口部１７の短辺の長さｋ１より長いことまた開口部１７の短辺の長さｋ１は、引き掛け部５２の短辺の長さｈ２より長いことが必要である。図６Ａは、開口部１７に引き掛け部５２が通過する時の位置関係を示す。図６Ｂは、開口部１７と引き掛け部５２が係合する時の位置関係を示す図であり、ｋｅは、金属枠部の上内面と引き掛け部５２の係合部を示す。

図４は、基板保持用枠体を懸垂する動作を示す断面図である。
図４Ａは、断面が矩形状の中空構造である金属枠を、平面視矩形状に組み立てした金属枠部１１が、該金属枠部１１に沿って枠内側に延設した基板支持板１３と、金属枠部と基板支持板の境界部に形成されている嵌合部１２と、を有する構成にされている基板保持用枠体１０に対して、金属枠部１１に設けた開口部１７上で枠体移送装置のロボットハンド５５に取り付けられた先端に引き掛け部５２を備えたシリンダ５１が待機しているところを示す図である。図４Ｂは、先端に引き掛け部５２を備えたシリンダ５１が開口部１７内に先端の引き掛け部５２を挿入するところを示す図である。図４Ｃは、シリンダ５１の先端の引き掛け部５２が係合する位置まで回転するところを示す図である。図４Ｄは、シリンダ５１が金属枠部１７の内上面と係合し基板保持用枠体１０を懸垂するところを示す図である。

枠体移送装置５０は、保持された基板保持用枠体１０を所定の位置に移動した所でシリンダ５１が所定の位置まで下降し停止する。下降停止位置は、シリンダ５１先端の引き掛け部５２が基板保持用枠体１０との係合が外れる位置まで下降し停止する。係合が外れた状態で９０度回転してシリンダ５１の先端の引き掛け部５２が基板保持用枠体１０の開口部１７を通過できる位置となり、シリンダ５１が上昇し基板保持用枠体１０を分離する。

上記第１の搬送形態では、基板保持用枠体１０の中空構造の金属枠部１１の上面に開口部１７を設け、該開口部１７に枠体移送装置５０に取り付けられたシリンダ５１の先端の引き掛け部５２の回転動作で保持し懸垂また分離することにより、基板保持用枠体１０を搬送する。

従来の搬送形態は、図１６に示すように枠体移送装置に備えられたチャッキング部が基板保持用枠体１０の外側の側面から基板保持用枠体１０を係合し、基板保持用枠体１０のハンドリングおよび搬送を行うため、図１７に示すような基板保持用枠体１０の側面の外側に突出した手掛け部１５を備える必要があった。これに対して本発明は、上述したように金属枠体１１から外側に突出した手掛け部１５を無くし、金属枠体１１の上面の開口部１７を利用して金属枠部上部から、基板保持用枠体の係合を行うため、搬送時の接触による基板保持用枠体の周辺部の変形は生じ難く、また輸送時の接触により基板保持用枠体の側面に変形が生じても基板保持用枠体の上面から枠体移送装置の懸垂機構が下降して、引き掛け部を挿入した後に、基板保持用枠体を保持または分離して基板保持用枠体を搬送するため、ロボットハンドによる枠体の保持不良の発生を減少できる。

次に本発明の第２の搬送形態について説明する。
第２の搬送形態では、基板保持用枠体１０の前記開口部１７は、該中空の金属枠部１１の長さ方向に沿って、対称位置または平行移動位置に配置された一対の形状であって、開口部１７の形状は、前記シリンダ５１先端の引き掛け部５２を所定の位置で通すことが可能な広幅部分と、懸垂装置を上昇する際に、前記引き掛け部５２が、金属枠部１１の開口部１７の内部において金属枠部１１上面と係合する狭幅部分とを有する特徴がある。
該開口部１７の形状は、具体的には、図１１に示すように３角形状、台形状、Ｔ字型形状、幅が異なる変形楕円形状または鍵穴型などがある。

第２の搬送形態の金属枠部１１の開口部１７とシリンダ５１先端の引き掛け部５２とが係合する状態及び分離する状態を図７で説明する。図７Ａは、開口形状が三角形であり、図７Ｂは、開口形状が台形であり、図７Ｃは、開口形状がＴ字型形状である。
図７Ａないし図７Ｃは、いずれも金属枠部１１の長さ方向に開口幅が異なる形状であり、図７Ｄは、開口形状がＴ字型形状で金属枠部１１の幅方向に開口幅が異なる形状である。該開口部１７のＰ１の位置（該シリンダ５１先端の引き掛け部５２を通すことが可能な広幅部分）に挿入され金属枠部１１の内側でＰ２の位置（前記引き掛け部５２が、金属枠部１１の開口部１７の内部において金属枠部１１上面と係合する狭幅部分）に移動し、係合する。

図８は、基板保持用枠体の第２の搬送形態のロボットハンドの動作を示す図であって、枠体移送装置５０が基板保持用枠体１０を１枚ずつハンドリングするロボットハンド５５の機能を示す詳細図である。図８Ａに示すように該ロボットハンド５５は、基板保持用枠体１０の金属枠部１１上で上昇、下降できるシリンダｂ５４と該シリンダｂ５４の先端に取り付けられている引き掛け部５２と該シリンダｂ５４を金属枠部１１の長さ方向または幅方向に水平移動できるシリンダａ５３とを有している。図８Ｂは、シリンダａ５３、シリンダｂ５４及び引き掛け部５２の拡大図である。

図８Ｃは、先端に引き掛け部５２を備えたシリンダｂ５４が水平方向に移動するシリンダａ５３の動作を示す図である。

図８Ｄは、先端に引き掛け部５２を備えたシリンダｂ５４が上下方向に移動する動作を示す図である。

開口部１７がＴ字形状の基板保持用枠体１０を懸垂する工程について図７及び図９を用いて説明する。図９は、枠体移送装置が多段に積層された基板保持用枠体をシリンダが幅方向に移動して係合する第２の搬送形態で懸垂する動作を示す図である。
図９Ａは、ロボットハンド５５のシリンダａ５３がシリンダｂ５４先端の引き掛け部５２を通すことが可能な広幅部の位置（図７ＤのＰ１の位置）に移動したところを示す図である。図９Ｂは、金属枠体１１のＴ字開口部１７にシリンダｂ５４で引き掛け部５２が下降して、該引き掛け部５２が開口部１７内に挿入したところを示す図である。

図９Ｃはシリンダａ５３により該引き掛け部５２が金属枠部１１の幅方向に該Ｔ字開口部１１の幅狭の部分（図７ＤのＰ２の位置）に水平移動して、引き掛け部５２が垂直方向上方に脱出できない係合状態の位置に移動したところを示す図である。図９Ｄはシリンダｂ５４が上昇して、該係合状態を維持して基板保持用枠体１０を懸垂移動するところを示す図である。

上述した図７Ｄに示すように開口形状がＴ字型形状で金属枠体１１の幅方向に開口幅が異なる開口形状の基板保持用枠体１０の懸垂する工程を説明したが、図７Ａないし図７Ｃのような金属枠体１１の長さ方向に開口幅が異なる形状の基板保持用枠体の懸垂する工程は、前記シリンダａ５３がシリンダｂ５４及び先端の引き掛け部５２を金属枠体１１の幅方向ではなく、金属枠体１１の長さ方向に移動することで可能となる。

図７Ｃ及び図１０を用いて積み重ねられた基板保持用枠体１０の積層体から１枚ずつ基板保持用枠体１０を第２の搬送形態において、シリンダｂ５４の先端の引き掛け部５２をシリンダａ５３が金属枠体１１の長さ方向に移動し金属枠体１１と係合し、懸垂する工程を説明する。

図１０Ａは、ロボットハンド５５の引き掛け部５２が金属枠部１１の開口部上の位置（図７のＰ１）に位置するところを示す図である。図１０Ｂは、ロボットハンド５５が金属枠部１１に向かい下降しているところを示す図である。ロボットハンド５５は、シリンダ先端の引き掛け部５２が金属枠部１１面の上部で接触しない高さで停止する。図１０Ｃは、ロボットハンドが金属枠部近くの高さで停止した状態でシリンダｂ５４のシリンダが伸びシリンダｂ５４の先端の引き掛け部５２が開口部１７を通過し金属枠部１１内に挿入するところを示す図である。

図１０Ｄはシリンダａ５３が開口部を金属枠部の長さ方向に伸び引き掛け部５２が金属枠部１１と係合する位置（図７ＣのＰ２）まで移動するところを示す図である。

ここで図示してないが図１０Ｄに示すように引き掛け部５２が金属枠体１１の係合する位置に移動したのちシリンダｂ５４のシリンダが縮み、引き掛け部５２が金属枠体１１と係合した状態となり、基板保持用枠体を懸垂する。
図１０Ｅは、引き掛け部５２が金属枠体１１と係合した状態でロボットハンド５５が上昇し、基板保持用枠体１１を懸垂しているところを示す図である。

次に基板保持用枠体１０の分離工程について説明する。
枠体移送装置５０のロボットハンド５５は、保持された基板保持用枠体１０を所定の位置に移動した所でシリンダｂ５４が所定の位置まで下降し停止する。下降停止位置は、シリンダ先端の引き掛け部５２が基板保持用枠体１０との係合が外れる位置まで下降し停止する。係合が外れた状態で、シリンダｂ５４の先端に取り付けられている引き掛け部５２がシリンダａ５３により水平移動して、Ｔ字開口部１７の幅狭部分（図７のＰ２の位置）より幅広の部分（図７のＰ１の位置）で停止する。シリンダｂ５４の先端の引き掛け部５２が基板保持用枠体１０の開口部１７を通過できる位置となり、シリンダｂ５４が上昇し基板保持用枠体１０を分離することができる。

基板保持用枠体１０の開口部１７の内上面とシリンダ５１先端の引き掛け部５２とが係合して、高重量の基板保持用枠体を懸垂するためには、該係合部の強度が必要となる。また係合する部分の面積も大きくして単位面積当たりの重量の負荷を小さくすることも必要であり、なるべく開口部の面積を小さくし、引き掛け部の面積を大きくすることにより、係合部の面積が拡大することにより、単位面積にかかる負荷は、減少する。

第１の搬送形態では、引き掛け部５２は、中空の金属枠体１１の内側で水平方向に９０度の回転動作が必要であり、引き掛け部５２の長辺の長さは、図６に示すように金属枠体１１の幅方向の内側の長さｋ０よりは、長くすること出来ない。この事は、係合部の面積の拡大に対して大きな制約となる。これに対して第２の搬送形態の引き掛け部５２は、金属枠体１１の開口部１７を通過する形状であれば、金属枠体１１の長さ方向へ移動により係合することも可能なため、図１１に示すように係合部の面積を拡大するため様々な形状が適用できる。図１１は、三角形、台形および曲線を含む形状を組み合わせた開口形状の例を示す。

次に本発明の第３の搬送形態について説明する。
基板保持用枠体１０の開口部１７に、枠体移送装置５０の懸垂機構のシリンダ５１の先端の引き掛け部５２が当初は該開口部１７に嵌め込み可能な形状であって、嵌め込み後に水平方向に拡大または変形し、基板保持用枠体の開口部１７の内上面に該引き掛け部５２が係合する。枠体移送装置５０の懸垂機引き掛け部５２が前記開口部１７から垂直方向上方に脱出できない係合状態にした後、懸垂機構が上昇して、該係合状態を維持して基板保持用枠体を移動することができる。
前記搬送方法は、開口部１７が、先端に引き掛け部を有する枠体移送装置の懸垂機構であるシリンダ先端を通すことが可能な正方形状、円形状の形状も含めた基板保持用枠体１０にも対応できる。

正方形状の開口部１７を有する基板保持用枠体１０の搬送方法を図１２を参照して説明する。
図１２Ａに示すように枠体移送装置５０のロボットハンド５５は、基板保持用枠体１０の金属枠部１１上で上昇、下降できるシリンダ５１及び該シリンダ５１の先端に取り付けられている引き掛け部５２を有している。図１２Ｂは、シリンダ５１が下降して、該引き掛け部５２を正方形状開口部１７に挿入したところを示す図である。次に該引き掛け部５２が該開口部１７内で折れ曲がり、正方形状開口部の内上面に引き掛け部５２が垂直方向上方に脱出できない係合状態にしたところを図１２Ｃに示す。図１２Ｄは、シリンダが上昇して、該係合状態を維持したのちにロボットハンドが上昇して基板保持用枠体１０が懸垂して移動するところを示す図である。

第３の搬送形態のおける引き掛け部５２の動作について図１３を用いて説明する。
シリンダ５１の先端の引き掛け部５２が金属枠部１１の開口部を通過する時の形状を図１３Ａ１、図１３Ｂ１、図１３Ｃ１に示す。引き掛け部５２は、係合部５８と駆動ロッド５６または駆動ワイヤ５７とを有し、係合部５８は、開口部１７を通過する時は、垂直方向に長く、水平断面は、金属枠部１１の開口部面積より小さい形状で、開口部を通過したあとで、該係合部５８と繋がっている駆動ロッド５６または駆動ワイヤ５７が係合部５８を押す動作または引っ張る動作で係合部５８を水平方向に拡げる形状になり、金属枠部１１の開口部１７と係合することが可能となる。

第３の搬送形態のおける引き掛け部５２のその他形態について図１４に示す。
図１４Ａは、圧縮エアーを利用し係合部５８を拡大、縮小して係合するものであり、図１４Ｂは、くの字の鍵型形状の動きを利用し係合するものである。

次に第３の搬送形態における基板保持用枠体１０の分離工程を説明する。枠体移送装置５０は、保持された基板保持用枠体１０を所定の位置に移動した所でシリンダ５１が所定の位置まで下降し停止する。下降停止位置は、シリンダ５１先端の引き掛け部５２が基板保持用枠体１０との係合が外れる位置まで下降し停止する。係合が外れた状態で、シリンダ５１の先端に取り付けられている引き掛け部５２が金属枠部１１の開口部を通過できる大きさに縮小し、正方形状開口部より脱出できる。シリンダ５１の先端の引き掛け部５２が基板保持用枠体１０の開口部１７を通過できる大きさとなり、シリンダ５１が上昇し基板保持用枠体１０を分離することができる。

第１および第２の搬送形態では、開口部１７の形状は、直交する直線距離が異なる制約や金属枠体の長さ方向で開口部の幅が異なるなどの制約があるが、該第３の搬送形態では、基板保持用枠体１０の開口部１７の形状は、このような制約が無く、懸垂機構の先端の引き掛け部５２が縮小した時の水平方向のサイズより大きく、引き掛け部５２が拡大した時の水平方向のサイズより小さい形状であれば円形や正方形また不定形などの様態が可能である。また引き掛け部５２が、開口部１７を通過したのちに拡大するため、開口部を小さくすることが可能となり、金属枠部の水平方向の幅を短縮することによる枠体外形寸法を小さくできる。

次に断面が矩形状の中空構造である金属枠を、平面視矩形状に組み立てした金属枠部が、中央部が下方に湾曲した前後の金属枠部と該金属枠部に沿って枠内側に延設した基板支持板と、平坦な左右の金属枠部と該金属枠部に沿って枠内側に延設した基板支持板と、金属枠部と基板支持板の境界部に形成されている嵌合部と、を有する構成にされている基板保持用枠体であって、少なくとも対向する２辺の金属枠部のそれぞれの上面に、該基板保持用枠体を懸垂するための複数の開口部を有する基板保持用枠体の搬送形態を図１、図６及び図１５を用いて説明する。

図１５は、湾曲した基板保持用枠体の搬送形態を示すである。
このような湾曲した基板保持用枠体は、第６世代基板（１８５０＊１５００ｍｍ ０．７ｍｍｔ）以上の大型基板を高密度に積層し保管や輸送などに用いられる。これらの形態の基板保持用枠体の搬送においても本発明の第１ないし第３のいずれかの搬送形態が可能である。
該平坦な左右の金属枠部１１の上面に開口部を複数設け、その開口部内において金属枠部１１の上面と懸垂機構を有するシリンダ５１の先端の引き掛け部５２とが係合することにより、基板搬送枠体１０の搬送を行うことができる。

上記湾曲した第６世代基板（１８５０＊１５００ｍｍ ０．７ｍｍｔ）を収納する基板保持用枠体の第１の搬送形態について以下説明する。

図１に示すように前記基板保持用枠体１０の対向する平坦な左右の金属枠部１１ａと１１ｂとに開口部１７がそれぞれの金属枠部の中央部１か所と中央部から均等間隔で両端方向にそれぞれ１か所以上備えられる。図１に示されているのは、金属枠部１１ａと１１ｂにそれぞれ開口部１７が３箇所であるが５箇所にすることも出来る。また前記開口部は、該中空の金属枠部１１の長さ方向に沿って、対称位置または平行移動位置に配置された一対の形状であれば、前述した箇所以外の形状にすることもできる。該開口部１７は、枠体移送装置５０の懸垂機構であるシリンダ５１の先端の引き掛け部５２を通過する開口形状であり、図６に示すように該開口部１７の形状は、水平方向の直線距離は少なくても直交する２方向で異なり、開口部周辺の該中空の金属枠部１１の内上面には前記引き掛け部５２と係合する構造を有する。

次に図１５を参照して枠体移送装置５０による前記基板保持用枠体１０を懸垂する工程及び懸垂した基板保持用枠体１０の分離工程について説明する。
枠体移送装置５０は、基板保持用枠体１０の金属枠部１１上で上下できるシリンダ５１及び該シリンダ５１の先端に取り付けられている引き掛け部５２を有しており、シリンダ５１は引き掛け部５２と一体で回転できる機能を有する。
図６に示すように基板保持用枠体１０の開口部１７は、開口形状が直交する２方向で異なり、枠体移送装置５０の先端に引き掛け部５２を備えたシリンダ５１が下降し基板保持用枠体１０の開口部１７に挿入する際はシリンダ５１の回転方向の位置は、引き掛け部５２が通過できる位置にシリンダ５１が固定され、引き掛け部５２が通過した後に停止し、９０度回転した後に上昇する。引き掛け部が９０度回転したことにより、
シリンダ５１の上昇に伴い引き掛け部５２が基板保持用枠体１０の開口部１７の周辺と係合し、シリンダ５１の上昇と共に基板保持用枠体１０も上昇する。

次に基板保持用枠体の枠体移送装置５０は、保持された基板保持用枠体１０を所定の位置に移動した所でシリンダ５１が所定の位置まで下降し停止する。下降停止位置は、シリンダ５１先端の引き掛け部５２が基板保持用枠体１０との係合が外れる位置まで下降し停止する。係合が外れた状態で９０度回転してシリンダ５１の先端の引き掛け部５２が基板保持用枠体１０の開口部１７を通過できる位置となり、シリンダ５１が上昇し基板保持用枠体１０を分離する。

上記第１の搬送形態では、基板保持用枠体１０の中空構造の金属枠部１１の上面に開口部１７を設け、該開口部１７にロボット搬送装置に取り付けられたシリンダ５１の先端の引き掛け部５２の回転動作で保持し懸垂また分離することにより、基板保持用枠体１０を搬送する。従って、金属枠体から外側に延出しない為、搬送時の接触による基板保持用枠体の変形は生じ難く、また基板保持用枠体の上面から枠体移送装置の懸垂機構が下降して、引き掛け部を挿入した後に、基板保持用枠体を保持または分離して基板保持用枠体を搬送するため、ロボットハンドによる枠体の保持不良の発生を減少できる。

特に第６世代基板以上の大型基板の保管および搬送は、撓みの大きな基板を搬送による振動に対して強度を有した基板保持用枠体に１枚ずつ載置し、また保管および搬送の効率を高めるために多層に積み重ねた大型で高重量の梱包体とし、フォークリフトなどでコンテナに格納し、トラックや船などに積載され輸送される。このような搬送の取り扱いでの接触による変形を、基板保持用枠体１０の側面にあった手掛部１５を無くして、ロボットハンドとの係合部を基板保持用枠体１０の上面に設けることにより少なく出来、より安全に搬送ができる。

基板保持用枠体の幅方向が湾曲した金属枠体と基板保持用枠体をロボットハンドで懸垂または保持する金属枠体の側面の引き掛け部を無くし、基板保持用枠体の懸垂または保持を金属枠体の上面の開口部で可能にすることにより基板保持用枠体を含めた梱包体の幅方向の寸法を短縮でき、設備の設置面積を削減でき、更に大型基板の輸送効率を高めることが可能となった。
対向する１対の金属枠部が湾曲した基板保持用枠体は、振動による基板の上下動が少ないので金属枠部の厚みを薄くし、基板間間隔を接近させられるので、枠体に収納された高密度の基板集積体を実現できる。
従来 第６世代のガラス基板１５００ｍｍ＊１８５０ｍｍ ０．７ｍｍｔは基板の撓みの為、基板を積層する際、基板同士が接触しない為には、３０ｍｍ程度の間隔が必要であり、輸送手段のコンテナの高さ制限の為、積層は６０段に積み上げるのが限界であったが、１０ｍｍ〜２０ｍｍの間隔が可能となり、１５ｍｍで１００段まで積層でき、１０ｍｍでは、１５０段まで積層した梱包が可能となった。
このことは、基板の保管スペースの節減、輸送効率の向上と共に、製造装置の小型化、効率化にも寄与するものである。

上記に対向する２辺が湾曲した基板保持用枠体１０の第１の搬送形態について説明したが、第２及び第３の搬送形態においても前述した方法で同様の効果があることは、あきらかである。

次に、基板の梱包体について説明する。
図１８は、基板を載せた基板保持用枠体１０を多段に重ね、インナーパレット３０、防振パレット４０を用いて梱包した状態の図である。
すなわち、各１枚の基板を載せた状態の基板保持用枠体１０を、金属枠体１１の嵌合部１２の嵌め合わせにより多段に積み重ねし、最上段の基板保持用枠体１０の嵌合部に上蓋２０の嵌合部を嵌め合わせして封じ、かつ上蓋２０が基板に接触しないように表面板２１を挿入し、最下段の基板保持用枠体の嵌合部に、基板の湾曲形状に合わせた状態で基板に接触しない形状にされたパレット（インナーパレット）３０の嵌合部を嵌め合わせて封じ、かつ上蓋とインナーパレット間を、結束機構２２と結束ベルト２３で結束し、さらに防振パレット４０に載せる。輸送、保管の際は、全体を異物の付着を防ぐためカバー（不図示）で覆い、フォークリフト搬送や貨物としてトラック輸送、又は梱包体をコンテナに収納し貨物としてトラック輸送や船積みして海上輸送されるのが通常である。

基板保持用枠体及び搬送方法に関する本発明により、上述したように基板の大型化に伴い基板保持用枠体も大型化及び高重量化になり、枠体の積み重ねや取り出し操作時に使用するロボット、保管装置、開梱装置、梱包装置も大型となり設備場所の観点から省スペース化に対して、枠体周辺部の延出部を削除でき、またロボットハンドの横から枠体を掴む動作もなくなるため、装置のスペースも削減できる。

更に基板サイズは、Ｇ７サイズで２２００＊１９００ｍｍ、Ｇ８サイズで２５００＊２２００ｍｍと大きくなり、これらの梱包体のパレットサイズは、幅方向が２１００ｍｍ以上で２４００ｍｍを超えることも推察され、４０フィートコンテナの内寸幅方向で収納が難しい状態となるが基板保持用枠体が湾曲したことにより、基板が安定して保持でき、且幅方向の長さが短縮可能となり、外側に延出する手掛け部を削除することのよりＧ８サイズでの基板も４０フィートコンテナでの輸送が可能となる。

１０ 基板保持用枠体
１１ 金属枠部
１１ａと１１ｂ 左右の金属枠部
１１ｃと１１ｄ 前後の金属枠部
１２ａ 第１嵌合部
１２ｂ 第２嵌合部
１３ 基板支持板
１５ 手掛部
１６ コーナーピース
１７ 開口部
２０ 上蓋
２１ 表面板
２２ 結束機構
２３ 結束ベルト
３０ インナーパレット
４０ 防振パレット
５０ 枠体移送装置
５１ シリンダ
５２ 引き掛け部
５３ シリンダａ
５４ シリンダｂ
５５ ロボットハンド
５６ 駆動ロッド
５７ 駆動ワイヤ
５８ 係合部
１００ 枠体の多段積み重ね体
Ａ 基板
Ｋ 基板保持用枠体 空間域
ｋ０ 金属枠体内の幅方向の長さ
ｋ１ 開口部 金属枠体の幅方向の長さ
ｋ２ 開口部 金属枠体の長さ方向の長さ
ｋｅ 金属枠体と引き掛け部の係合部長さ
ｈ１ 引き掛け部の長辺の長さ
ｈ２ 引き掛け部の短辺の長さ

Claims (1)

1. 基板保持用枠体の搬送方法であって、
   前記基板保持用枠体は、断面が矩形状の中空構造である平坦な左右の金属枠と中央部が下方に湾曲した前後の金属枠とで構成された平面視矩形状の金属枠部と、該金属枠部に沿って枠内側に延設した基板支持板と、前記金属枠部と前記基板支持板の境界部に形成されている嵌合部と、を有し、対向する２辺の金属枠であって、前記平坦な左右の金属枠のそれぞれの上面に、該基板保持用枠体を懸垂するための複数の開口部を有しており、
   前記複数の開口部は、前記平坦な左右の金属枠の長さ方向に沿って、対称位置または平行移動位置に配置されており、
   前記基板保持用枠体の前記開口部から前記金属枠内に、縮小した状態では前記開口部に嵌め込み可能な形状であって嵌め込み後に圧縮エアーにより水平方向に拡大する係合部を先端に備えた引き掛け部を、前記係合部が縮小した状態で挿入し、
   前記係合部の全体が前記開口部を天側に有する前記金属枠内で拡大して前記開口部から垂直方向上方に脱出できない係合状態にした後、懸垂機構が上昇して、該係合状態を維持して前記基板保持用枠体を移動することを特徴とする基板保持用枠体の搬送方法。

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