JP6445803B2 - 定盤ユニット - Google Patents

Description

本発明は、加工を行う薄状基板を載置する定盤を備えた定盤ユニットに関し、特に、薄状基板の定盤に対する搬入及び搬出を円滑に行う定盤ユニットに関する。

液晶パネルに用いられるガラス基板などの薄状基板は、製品の製造過程において研磨、加熱等の各種加工が行われる。これらの加工は均一に行うことが求められることから、通常、表面が平坦な定盤に載置して行われる。
薄状基板を定盤上で加工を行う際、一般には、薄状基板をロボット等で把持し定盤上まで搬送して載置部にセッティングされる。また、加工が行われた薄状基板もロボット等を用いて定盤から搬出される。
ガラス基板を搬入・搬出する方法として、ロボットアーム先端に設けた吸引部で吸引して行う方法や、ロボットフォーク上に載せて行う方法及びロボットハンドで把持して行う方法等がある。
ガラス基板が薄い場合、吸引する方法によるとガラス基板の吸引された部分が変形してしまうことから、ロボットフォーク又はロボットハンドを用いることが多い。

ガラス基板をロボットフォーク上に載せて搬入する場合、定盤上でガラス基板を浮かせてからロボットフォークだけを引き抜くことにより載置部にガラス基板をセッティングするようにしている。また、ロボットハンドを用いてガラス基板を搬出する場合、ガラス基板を定盤から浮かせた状態にしなければガラス基板の周縁を把持することができない。
そこで、薄状基板の搬入・搬出に際し薄状基板を定盤上で浮かせる技術として、特許文献１に開示されているリフトピンを用いた方法が知られている。
この方法では、ガラス基板をロボットフォークに載せて定盤上に搬入する際、リフトピンを、ロボットフォークと重ならない位置で定盤から突出させるようにしている。このようにすると、ガラス基板だけが持ち上げられて、ロボットフォークとガラス基板との間に隙間が形成できるので、ロボットフォークだけを引き抜くことができる。
また、加工が行われたガラス基板に対しては、定盤からリフトピンを突出させることで、ガラス基板と定盤との間に隙間が形成できるので、ガラス基板の周縁をロボットハンドにより把持することができる。

特開２０１４−９９５４２号公報

しかしながら、定盤から突出するピンは、先端の面積が小さいため、ガラス基板とピンが当接する際の相対速度を速くすると当接時の衝撃によりガラス基板に孔があいたり割れたりする問題があった。このため、ガラス基板の定盤への搬入・搬出の際には一連の作業をガラス基板が損傷しないようにゆっくり行う必要があった。
ピンに代えて、複数の線状材をガラス基板の下に配置して持ち上げる方法も考えられる。この方法によれば、ガラス基板と線状材との接触が線接触であることから、ガラス基板の定盤への搬入・搬出の際の一連の作業を高速で行っても複数本の線状材全体に衝撃が分散されて上記問題を生じない。また、ガラス基板のたわみと線状材のたわみが同化するため、線状材を高速で上下させてもガラス基板に無理な力がかからず損傷しにくい。
ところが、この方法では、線状材が定盤の載置部に露出するため、ガラス基板を定盤の載置部にセッティングすると、ガラス基板と載置部の間に線状材が介在することになる。
このため、この状態のままガラス基板に対し研磨等の加工を行うと、線状材と接触箇所に過度の圧力がかかって基板を破損したり、均一な加工処理が施せなくなるなど、載置部においてガラス基板を適切に加工できないといった問題を生じる。

本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、薄状基板の定盤への搬入及び搬出の際に、線状材を定盤上方において上下動させることにより、薄状基板の定盤上への搬入及び搬出を円滑に行えるようにするとともに、定盤内に線状材を収容可能に配設し、薄状基板の加工時に線状材が邪魔とならないようにした定盤ユニットの提供を目的とする。

本発明に係る定盤ユニットは、加工される薄状基板が載置される載置部を有する定盤と、前記定盤の対向する側方にそれぞれフレームが位置し、これらフレームに複数本の線状材の端部をそれぞれ支持する支持部材と、前記支持部材を上下動させることによって前記複数本の線状材を同期して上下動させ、前記載置部に対する前記薄状基板の搬入及び搬出を行う昇降装置と、を備え、前記薄状基板を前記載置部に載置したときに、前記線状材が前記薄状基板と当たらないようにするため、前記定盤に、前記線状材の収容部を設けるようにしてある。

本発明によれば、定盤に対する薄状基板の搬入及び搬出を円滑に行うことができるとともに、薄状基板に対する加工を円滑に行うことができる。

本発明の実施形態に係る定盤ユニットを示す図であり、(ａ)は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は左側面図である。 本発明の実施形態に係る定盤ユニットにおける線状材の上下動作を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る定盤ユニットにおいて収容部に収容された線状材の様子を示す図である。 （ａ）は図１及び図３のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は、図３のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の実施形態に係る支持部材を示す図である。 ガラス基板の搬入方法を説明するための図である。 ガラス基板の搬出方法を説明するための図である。

以下、本発明の定盤ユニットの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る定盤ユニットを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は左側面図である。
図２は、本発明の実施形態に係る定盤ユニットにおける線状材の上下動作を説明するための図である。
これらの図に示すように、本実施形態の定盤ユニットは、ガラス基板１０（薄状基板）を載置するための定盤１１を備える。
定盤１１は、コンクリート等の基礎構造物に固定された複数のポール部材１４により水平に支持され、上面に矩形状の載置部１２を有する。
載置部１２は、定盤１１上面のほぼ中央部に形成されたガラス基板１０を載置する領域であり、平坦状に形成されている。
ガラス基板１０は、載置部１２に載置された状態で、研磨等の加工が行われる。

また、載置部１２には、線状材の収容が可能な収容部が形成されている。
具体的には、後記の支持部材１８によって載置部１２上に架設されたワイヤー１７（線状材）を、載置面より露出せずに収容することができる溝１６を収容部として形成する。
溝１６を設けることで、ワイヤー１７を載置部１２上に架設しつつも、載置部１２にセッティングしたガラス基板１０と載置部１２との間にワイヤー１７が介在することを防止することができる。
これにより、ガラス基板１０の加工の際にワイヤー１７が邪魔にならないため、ワイヤー１７との接触によりガラス基板１０が破損したり均一な加工ができないといった問題を生じなくすることができる。
溝１６は、線状材の収容部として機能すべく、ワイヤー１７の直径より大きい幅及び深さで形成される。
また、溝１６は、少なくとも、架設されるワイヤー１７の本数に対応した数の溝１６を備える。
本実施形態の定盤ユニットでは、４本のワイヤー１７が架設され、これに対応した４つの溝１６が形成されている。

図３は、本発明の実施形態に係る定盤ユニットにおいて収容部に収容された線状材の様子を示す図であり、定盤を上方向からみたときの模式図である。
図４（ａ）は図１及び図３のＡ−Ａ断面図、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図、図４（ｃ）は図３のＣ−Ｃ断面図である。
線状材は、例えば、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの直径のスチール製のワイヤー１７を用いることができる。
線状材をこのような太さとしたのは、直径が０．２ｍｍ未満では、強度が不足して断線するおそれがあり、他方、直径が０．５ｍｍを超えると、ガラス基板１０との接触面が大きくなって、接触の際にゴミが発生し易いことから、このような問題を回避するためである。
また、溝１６は、線状材への溝内塵埃の接触を避けるため、線状材の径より大きめとし、例えば、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍの幅及び深さに形成することが好ましい。
このような線状材と溝１６との関係によれば、ワイヤー１７を、定盤１１の載置面から露出しない態様で、溝１６内に収容することができ、載置部１２に載置されたガラス基板１０を複数本のワイヤー１７により持ち上げることが可能となる。

線状材は、図１及び図３（ａ）に示すように、すべての本数について、金属部分が露出したスチール製のワイヤー１７をそのまま用いることができる。
また、図３（ａ），（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、全部又は一部の本数（内側の２本）についてワイヤー１７の表面に樹脂１７１をコーティングした線状材を用いることもできる。
このように、表面が樹脂１７１によりコーティングされたワイヤー１７を線状材として用いることによって、ワイヤー１７がガラス基板１０を持ち上げる際の衝撃を樹脂１７１により吸収させることができる。
これにより、ワイヤー１７との接触によりガラス基板１０が傷付けられることを防ぐことができる。
樹脂１７１によるコーティングの厚みは、０．１ｍｍ程度となる。また、コーティングには、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）を用いることもでき、この場合のコーティングの厚みは０．００３ｍｍ程度となる。

また、図３（ｃ），（ｄ）及び図４（ｃ）に示すように、基本的には、全部又は一部の本数（内側の２本）について表面全体が樹脂１７１によりコーティングされているが、一部がコーティングされておらずワイヤー１７の金属部分（導体部分）が露出した線状材を用いることもできる。
ワイヤー１７の一部において樹脂コーティングされていない線状材を用いるのは、樹脂素材が、ガラス基板１０を傷付けにくいメリットがある反面、定盤１１等との摩擦により静電気が帯電し易いためである。
すなわち、ワイヤー１７の樹脂表面において静電気が帯電すると、ガラス基板１０に触れたときに放電が起こり、ガラス基板１０に実装された電子回路に意図しない高い電圧の電流が流れて、故障を及ぼすことがあるからである。
この点、一部に樹脂コーティングされていないワイヤー１７を用い、樹脂コーティングされていないワイヤー１７の露出部分（導体部分）に接地線を接続できるようにしておけば、樹脂表面に生じた静電気を逃がすことができ、これによりガラス基板１０に実装された電子部品を保護することができる。例えば、ワイヤー１７が溝１６に収容されたときにワイヤー１７の導体部分と接地線が接触するように、予め接地線の端子を溝１６内に設置しておくことにより可能となる。

載置部１２の対向する側方（平面視左方及び右方）には、長尺板状のフレーム１３を配置してある。
フレーム１３の上面には、ワイヤー１７を定盤１１上に架設するための支持部材１８が取り付けられてある。
支持部材１８（１８ａ，１８ｂ）は、左右のフレーム１３の対向する位置にそれぞれ取り付けられ、ワイヤー１７の端部を各支持部材１８によりそれぞれ支持させることでワイヤー１７を定盤１１（載置部１２）上に架設するようにしている。
以下、支持部材１８（１８ａ，１８ｂ）を用いたワイヤー１７の具体的な架設方法について説明する。

図５は、本発明の実施形態に係る支持部材を示す図である。
図５に示すように、支持部材１８は、ワイヤー１７の端部を固定するためのボルト１８３等の固定部材と、この固定部材にワイヤー１７を案内する滑車１８２とが、Ｌ字状の取付金具１８１の起立した面の上部及び下部に取り付けられて構成される。
なお、図５（ａ）は、支持部材１８ａが、左方のフレーム１３上に取り付けられ、図５（ｂ）は、支持部材１８ｂが、右方のフレーム１３上に取り付けられた例について図示している（図１，２参照）。
ただし、このような態様に限らず、支持部材１８ａが右方に取り付けられ、支持部材１８ｂが左方に取り付けられてもよく、支持部材１８ｂが両方に取り付けられる態様であってもよい。

ワイヤー１７の架設に当たり、まず、支持部材１８ｂにおいて、ボルト頭部外周に貫通孔１８７が施されたボルト１８３を取付金具１８１下部のボルト穴（図示省略）に挿入し、これをナット（図示省略）により裏側から締め付けて固定（仮固定）する。
次いで、貫通孔１８７より大きいカシメ部材１８６により端部処理が施されたワイヤー１７を、その開放端側から貫通孔１８７に挿通し、取付金具１８１上部の滑車１８２を介して対向する支持部材１８ａに向けて配設する。
続いて、支持部材１８ａにおいて、取付金具１８１上部の滑車１８２を介して案内されたワイヤー１７の端部を、取付金具１８１下部の座金付きナット１８４で挟みつつボルト１８３により固定する。
これにより、対向する支持部材１８ａと支持部材１８ｂとの間にワイヤー１７を架設することができる。

また、支持部材１８ｂにおいて、ボルト１８３のボルト頭部外周におけるワイヤー１７の巻きを増すことによって、ワイヤー１７の張力を調整することができる。
具体的には、ボルト１８３を時計回りに回すことによって、ワイヤー１７の張力を強めることができ、ボルト１８３を反時計回りに回すことによって、ワイヤー１７の張力を弱めることができる。
すなわち、支持部材１８ｂは、ワイヤー１７の張力を調整する張力調整部材としても機能する。
支持部材１８ｂは、ワイヤー１７ごとに設けているため、複数本のワイヤー１７を架設するに当たり、ワイヤー１７間に張力差が生じないように１本ずつ調整しつつ保持させることが可能となっている。
従って、ガラス基板１０をワイヤー１７により持ち上げた際、複数本のワイヤー１７間における張力差のためにガラス基板１０に歪みが生じて破損することを防ぐことができる。
支持部材１８により架設されたワイヤー１７は、昇降装置２０によって上下動させることができる。

昇降装置２０は、フレーム１３の下側に設置されている。
具体的には、昇降装置２０は、電動シリンダ２１と、ロッドなどの伸縮部材２２と、ガイド部材２３と、筐体２４によって構成される。
電動シリンダ２１は、モーターを内蔵し、このモーターの回転に応じ伸縮部材２２が上下方向に伸縮する。電動シリンダ２１は、床面に設置された筐体２４に固定するとともに、伸縮部材２２の先端部が、フレーム１３の下面に固定してある。
ガイド部材２３は、フレーム１３を上下方向に案内するため、床面に対し垂直方向に延びるフレーム１３の側面と対応する筐体２４の側面に取り付けてある。
このようにすると、電動シリンダ２１を作動させ、伸縮部材２２を伸ばすことでフレーム１３を上方に移動させることができ、これに応じて、フレーム１３上に取り付けた支持部材１８を上方に移動させることができる。また、伸縮部材２２を縮めることでフレーム１３を下方に移動させることができ、これに応じて、フレーム１３上に取り付けた支持部材１８を下方に移動させることができる（図２参照）。

このような構成の昇降装置２０によれば、電動シリンダ２１の駆動により支持部材１８を上下動させることができ、これにより、支持部材１８により架設された複数本のワイヤー１７を同期して上下動させることができる。これにより、載置部１２に載置したガラス基板１０を、複数本のワイヤー１７を用いて上下動させることができる。
このとき、ガラス基板１０は、複数本のワイヤー１７がそれぞれ線接触させた状態で支持される。また、このようにガラス基板１０がワイヤー１７により支持されている状態においては、ワイヤー１７のたわみとガラス基板１０のたわみが同化される。
これにより、衝撃による破損を防ぎつつガラス基板１０を上下動させることができる。
また、昇降装置２０においては、伸縮部材２２の伸縮動作を速め、フレーム１３に支持されたワイヤー１７の移動を高速化することができる。
このため、ガラス基板１０を、無理な力が加わることなく高速に上下動させることができる。

以上のような構成からなる定盤ユニットによれば、定盤１１内にワイヤー１７を収容可能に配設し、ガラス基板１０の加工時にワイヤー１７が邪魔とならないように載置部１２にセッティングすることができ、また、セッティングされたガラス基板１０を、複数本のワイヤー１７を上下動させることによって安全かつ高速に上下動させることができる。
ガラス基板１０の定盤１１に対する搬入及び搬出は、このような複数本のワイヤー１７の上下動に同期したガラス基板１０の上下動を利用して行う。
以下、ガラス基板１０の搬入方法及び搬出方法について説明する。

まず、ガラス基板の搬入方法について説明する。
図６は、ガラス基板の搬入方法を説明するための図である。
図６（ａ）に示すように、初期状態において、定盤１１（載置部１２）にはガラス基板１０が載置されておらず、かつ、複数本のワイヤー１７が各溝１６に収容されている。
ここで、ガラス基板１０の搬入は、複数本のフォークがほぼ平行に延びるロボットフォーク３０を用いて行う。
具体的には、まず、ガラス基板１０が配置されたロボットフォーク３０を、定盤１１（載置部１２）上にセットしてガラス基板１０を搬入する（ｂ）。なお、各フォークは、いずれも載置部１２上の溝１６、すなわち、ワイヤー１７とは重ならない領域に配置する。

次に、ワイヤー１７を上昇させる（ｃ）。具体的には、昇降装置２０によりフレーム１３（支持部材１８）を上昇させることによって、架設状態のワイヤー１７を上昇させる。これにより、ガラス基板１０は、複数本のワイヤー１７により持ち上げられ、ロボットフォーク３０との間に隙間が形成される。
続いて、ロボットフォーク３０を引き抜く（ｄ）。前工程（ｃ）において、ガラス基板１０とロボットフォーク３０との間に隙間が形成されているため、ロボットフォーク３０だけを引き抜くことができる。
そして、ワイヤー１７を下げる（ｅ）。これにより、ワイヤー１７が溝１６に収容されるとともに、ガラス基板１０が載置部１２上に載置される。

次に、ガラス基板の搬出方法について説明する。
図７は、ガラス基板の搬出方法を説明するための図である。
図７（ａ）に示すように、加工の行われたガラス基板１０が、定盤１１（載置部１２）上に載置され、かつ、ワイヤー１７が溝１６に収容されている。
まず、ワイヤー１７を上昇させる（ｂ）。具体的には、昇降装置２０によりフレーム１３（支持部材１８）を上昇させることによって、架設状体のワイヤー１７を上昇させる。これにより、ガラス基板１０は、複数本のワイヤー１７により持ち上げられ、定盤１１（載置部１２）との間に隙間が形成される。
ここで、ガラス基板１０の搬出は、２本以上の指部により薄状基板の把持が可能なロボットハンド３１を用いて行う。具体的には、前工程（ｂ）において、定盤１１との間に隙間が形成されることで把持可能となったガラス基板１０の両側の周縁を、２つのロボットハンド３１によりそれぞれ把持し（ｃ）、定盤ユニットの外部に搬出する（ｄ）。
ガラス基板１０がロボットハンド３１により把持され搬出された後、ワイヤー１７を下げることによって、ワイヤー１７が溝１６に収容され、初期状態に戻る（ｅ）。

このようなガラス基板１０の搬入方法及び搬出方法によれば、ガラス基板１０を損傷することなくワイヤー１７を高速に上下動することができるため、ガラス基板１０の搬入及び搬出にかかる時間を短縮化することができる。
例えば、リフトピンを用いた従来の場合、搬入・搬出のためのリフトアップに２．５秒、リフトダウンに２．０秒要していたのに対し、本発明によればリフトアップ及びリフトダウンにそれぞれ０．７秒しか要することがなく、３．１秒短縮することができる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

例えば、上述の実施形態では、薄状基板としてガラス基板１０を用いて説明したが、このような態様に限らず、例えば、プリント回路基板に用いられるフィルム基板等、あらゆる薄状基板に適用することができる。
また、ワイヤー１７は、上述した実施形態に限らず、薄状基板のサイズ、材質等に応じ、任意の本数を所定の間隔で架設することができる。
また、図５（ｂ）に示す支持部材１８ｂの構造に限らず、線状材を巻き取って固定することが可能な部材であれば張力調整部材として用いることもできる。
また、ガラス基板１０の搬入手段としてロボットフォーク３０を用い、搬出手段としてロボットハンド３１を用いる場合について説明したが、ロボットフォーク３０を搬出に用い、ロボットハンド３１を搬入に用いてもよく、また、いずれか一方を用いて搬出及び搬出を行う場合にも適用することができる。

本発明は、ガラス基板などの薄状基板の加工の際に用いられる定盤に関する技術分野において利用することができる。

１０ ガラス基板（薄状基板）
１１ 定盤
１２ 載置部
１３ フレーム
１４ ポール部材
１６ 溝（収容部）
１７ ワイヤー（線状材）
１７１ 樹脂
１８ 支持部材
２０ 昇降装置
２１ 電動シリンダ
２２ 伸縮部材
２３ ガイド部材
２４ 筐体
３０ ロボットフォーク
３１ ロボットハンド

Claims (3)

1. 加工される薄状基板が載置される載置部を有する定盤と、
   前記定盤の対向する側方にそれぞれ位置するフレームと、
   前記フレームの対向する位置にそれぞれ設けられ、前記定盤上に架設する複数本の線状材の端部をそれぞれ支持する支持部材と、
   前記支持部材を上下動させることによって前記複数本の線状材を同期して上下動させ、前記載置部に対する前記薄状基板の搬入及び搬出を行う昇降装置と、を備え、
   前記薄状基板を前記載置部に載置したときに、前記線状材が前記薄状基板と当たらないようにするため、前記定盤に、前記線状材の収容部を設け、
   前記線状材は、導体であるワイヤと、前記ワイヤの表面を、一部に露出部分を形成した状態で樹脂コーティングした部分とにより構成され、
   前記露出部分における前記ワイヤは、前記線状材が前記収容部に収容された状態において接地線と接続され、当該接地線を介して、前記線状材に帯電した静電気を放電可能である
   ことを特徴とした定盤ユニット。
2. 前記収容部は、前記定盤の表面に凹設され、
   前記線状材は、
   前記収容部に収容された状態において前記薄状基板を支持しない
   ことを特徴とする請求項１に記載の定盤ユニット。
3. 前記複数本の線状材が張力調整部材を介して前記フレームに保持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定盤ユニット。

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