JP6904971B2 - 真空ホイールを備えた搬送システム - Google Patents

Description

本発明は搬送システムに関する。特に、本発明は真空ホイールを備えた搬送システムに関する。

大きな平坦で薄い物体の製造においては、物体が一つの場所から別の場所に搬送される必要があることが多い。例えば、物体は、製造プロセスが行われるワークステーションから、異なる製造プロセスまたは検査プロセスが行われる別のワークステーションへ輸送されうる。そのようないくつかのプロセスでは、物体との接触を最終製品において重要な機能を果たすことが意図されない物体の領域（例えば典型的には縁部に隣接するマージン部）に制限することが必要である。したがって、物体を支持するために非接触支持表面が利用されうる。

大きな薄い平坦な物体が生産される産業の例には、フラットパネルディスプレイ用の薄いガラスまたはポリマー基板の製造が含まれる。製造または検査中のそのような基板との接触は、基板の縁部に位置する除外ゾーンと呼称されることもある領域に限定されうる。最終製品（例えばディスプレイスクリーン）に組み込まれたときには、除外ゾーンは、電子部品もしくは接続部のための基板として働いたり非接触ハンドリングを要する他の機能を果たしたりするのではなく、主に機械的機能（例えば薄板を所定の位置に保持する）を果たしうる。

したがって、本発明の一実施形態によれば、基板を搬送するためのシステムが提供され、このシステムは、非接触支持プラットフォームの表面からゼロでない距離で基板を支持するように構成された非接触支持プラットフォームと、非接触支持プラットフォームの一部に隣接して位置する真空ホイールであって、真空ホイールの周辺リム部は、リム部の外部と真空ホイールの内部との間に開いた複数の穿孔を含む、真空ホイールと、真空ホイールの内部の固定された吸引表面であって、吸引表面は導管の開口部を含み、導管は吸引源に接続可能であり、吸引表面と、真空ホイールの壁と、吸引表面に隣接し、非接触支持部の表面から外方に延びる周辺リム部のセクションとによりチャンバが形成される、吸引表面とを含み、吸引源により導管に吸引が印加されると、吸引はチャンバを介して周辺リム部のセクションの穿孔に印加されて、基板に対して周辺リム部に向かって引張を加え、その結果真空ホイールの回転が基板を搬送する。

さらに、本発明の一実施形態によれば、非接触支持プラットフォームは、双方向剛性を生成するように構成される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、非接触支持プラットフォームは、少なくとも二つの平行なレールを含み、真空ホイールは、少なくとも二つの平行なレールのうちの二つの間の間隙内に位置する。

さらに、本発明の一実施形態によれば、真空ホイールは、非接触支持プラットフォームの開口部内に位置する。

さらに、本発明の一実施形態によれば、真空ホイールは、非接触支持プラットフォームの縁部に隣接して位置する。

さらに、本発明の一実施形態によれば、複数の穿孔は複数の平行な列に設けられ、列は真空ホイールの車軸に対して斜角で向けられる。

さらに、本発明の一実施形態によれば、複数の穿孔は、印加される吸引がほぼ一定であるときには、真空ホイールが回転された際に加えられる引張がほぼ一定にとどまるように設けられる。

さらに、本発明の一実施形態によれば、複数の穿孔と、周辺リム部上にある真空ホイールの車軸にほぼ平行な任意のラインとの交差部の全長はほぼ一定である。

さらに、本発明の一実施形態によれば、複数の穿孔のうちの方位角的に隣接する各穿孔対は、ほぼ一定の方位角的変位分だけ重なり合う。

さらに、本発明の一実施形態によれば、リム部は滑り止め材料を含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、吸引表面は接線方向に凸状に湾曲しており、吸引表面の湾曲はリム部の湾曲より小さい。

さらに、本発明の一実施形態によれば、システムは吸引源を含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、吸引源は圧力を印加するためにさらに動作可能である。

さらに、本発明の一実施形態によれば、システムは、吸引または圧力を印加するために吸引源を制御するように構成されたコントローラを含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、コントローラは、基板の前縁部がホイールリム部のセクションに接近したときに圧力を印加し、基板の表面がホイールリム部のセクションにあるときに吸引を印加するために吸引源を制御するように構成される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、システムは、基板がホイールリム部のセクションにあるときに検知するための一つまたは複数のセンサを含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、一つまたは複数のセンサは近接センサを含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、コントローラは、基板の後縁部がホイールリム部のセクションにあるときに圧力を印加するために吸引源を制御するように構成される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、システムは、後縁部がホイールリム部のセクションにあるときに検知するための一つまたは複数のセンサを含む。

さらに、本発明の一実施形態によれば、一つまたは複数のセンサは圧力センサを含む。

本発明がよりよく理解され、その実際的な用途が認識されるために、以下の図面が提供され、以下で参照される。図面は単なる例として与えられたものであり、決して本発明の範囲を限定するものではないことに留意されたい。同様の構成要素は同様の参照番号で示される。

本発明の一実施形態による基板搬送システムを示した図である。 基板を搬送する間の図１Ａに示された基板搬送システムを示した別の図である。 図１Ａに示された基板搬送システムの概略図である。 本発明の一実施形態による基板搬送システム用の真空ホイールを概略的に示した図である。 本発明の一実施形態による基板搬送システム用の真空ホイールの構造を概略的に示した図である。 図３Ａに示された真空ホイールの真空アセンブリの内部構造を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態による基板搬送システムの動作を制御する方法を示したフローチャートである。

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために多くの具体的な詳細が記載される。しかし、当業者であれば、本発明はこれらの具体的な詳細なしに実施されてもよいことを理解するであろう。他の場合には、周知の方法、手順、構成要素、モジュール、ユニットおよび/または回路は、本発明を不明瞭にしないように詳しくは記載されていない。

本発明の実施形態はこの点で限定されることはないが、例えば「処理する」、「計算する」、「演算する」、「決定する」、「確立する」、「分析する」、「検証する」などの用語を用いた議論は、コンピュータのレジスタおよび／またはメモリ内の物理（例えば電子）量として表されるデータを、動作および／またはプロセスを実行するための命令を記憶しうるコンピュータのレジスタおよび／もしくはメモリまたは他の情報非一時的記憶媒体（例えばメモリ）内の物理量として同様に表される他のデータに操作および／または変換するコンピュータ、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングシステムまたは他の電子コンピューティングデバイスの動作（単数または複数）および／またはプロセス（単数または複数）を指しうる。本発明の実施形態はこの点で限定されることはないが、本明細書において使用されるところの「複数」および「多数」という用語は、例えば「いくつか」または「二つ以上」を含みうる。「複数」および「多数」という用語は、明細書全体を通して二つ以上の構成要素、デバイス、要素、ユニット、パラメータなどを記述するために使用されうる。明示的に述べられない限り、本明細書に記載の方法の実施形態は、特定の順番または順序に制約されない。さらに、記載された方法の実施形態またはその要素のうちのいくつかは、同時に、同じ時点で、または同時発生的に生じるかまたは行われうる。別段の指示がない限り、本明細書で使用されるところの「または」という接続詞は、包括的であるもの（記載された選択肢のいずれかまたはすべて）として理解されるものとする。

本発明のいくつかの実施形態は、プロセッサまたはコントローラによって実行されたときに本明細書に開示された方法を実行する命令、例えばコンピュータ実行可能命令を符号化、包含または記憶するコンピュータもしくはプロセッサ可読媒体等の物品、または例えばメモリ、ディスクドライブ、もしくはＵＳＢフラッシュメモリ等のコンピュータもしくはプロセッサ非一時記憶媒体を含みうる。

本発明の一実施形態によれば、搬送システムは、薄いガラスまたはポリマー基板等の平坦な薄い物体を搬送するように構成される。搬送システムによる搬送のための任意のこのような薄い平坦な物体は、物体の意図された用途にかかわらず、本明細書において便宜上基板と呼称されうる。基板搬送システムは、本明細書において除外ゾーンと呼称される所定の領域でのみ基板の表面に機械的に接触するように構成される。通常、除外ゾーンは基板の縁部に位置する。場合によっては、除外部が基板表面上の他の場所（例えば意図された基板搬送方向と平行な長手方向帯内）に位置してもよい。

基板搬送システムは、一つ以上の非接触支持プラットフォームを含む。非接触支持プラットフォームは、非接触支持プラットフォームの外部表面からゼロでない距離で基板を支持するように構成される。例えば、非接触支持プラットフォームは、外部プラットフォーム表面と基板との間に形成される空気もしくは他の気体または流体のクッションの上に基板を支持するように構成されうる。

例えば、非接触支持プラットフォームは、加圧された空気または他の気体を放出するように構成された圧力ポートのアレイを含みうる。（吸引源に接続された）複数の真空ポートまたは（周囲雰囲気に通気された）排気ポートが圧力ポートの間に散在させられうる。その結果、非接触支持プラットフォームは、非接触支持プラットフォームからほぼ一定の距離で基板を保持するように双方向剛性を生み出しうる。双方向剛性を生成する非接触支持プラットフォームは、基板を（例えば標準的な空気圧テーブルのように）下から、または上から支持するように構成されうる。

例えば、基板搬送システムの非接触支持プラットフォームは、平行な間隙により互いから離間された二つ以上の平行な非接触支持レールを含みうる。非接触レール表面の長手方向寸法は、基板が搬送されるべき方向にほぼ平行でありうる。非接触表面が支持し搬送するように構成された基板は、非接触レール表面の二つ以上を覆うのに十分に幅広でありうる。この場合には、平行な非接触支持レールを互いから離間する間隙の少なくとも一部は、非接触支持レールにより支持され搬送される基板の除外ゾーンの下にあるように置かれうる。

代わりにまたは加えて、非接触支持プラットフォームは、一つ以上の開口部を有する単一の表面を含んでもよい。開口部は、非接触支持プラットフォームにより支持され搬送される基板の除外ゾーンの下にあるように置かれうる。

基板搬送システムは、非接触支持プラットフォームに隣接する一つ以上の真空ホイールを含む。各真空ホイールは、基板を直線方向に沿って推進するように構成される。直線方向は真空ホイールのリム部に対してほぼ接線方向であり、真空ホイールの軸に対してほぼ垂直である。本明細書の用法においては、真空ホイールが非接触支持プラットフォームまたは非接触支持プラットフォームの一部に隣接するとみなされるのは、真空ホイールが平行な非接触支持レールの間の間隙内に、非接触支持プラットフォームの開口部内に、または非接触支持プラットフォームの外側縁部に隣接して位置する場合である。真空ホイールの片側は、非接触支持プラットフォームの表面から外方に延びる。（本明細書の用法においては、非接触支持プラットフォームの表面から外方とは、非接触支持プラットフォームの内部構造体から離れ支持された基板に向かう方向を指す。）真空ホイールは、基板が非接触支持プラットフォームにより支持されたときに真空ホイールが基板にほぼ正接するように取り付けられうる。

各真空ホイールは、その軸の周りを回転可能なホイールと、固定された真空アセンブリとを含む。ホイールのリム部は、リム部の内部からリム部の外部表面に開いた真空穿孔のアレイを含む。本明細書で使用されるところのホイールのリム部は、周辺リム部、すなわちホイールの外周にあるホイールの表面（例えば基板に接触するように構成されたホイールの表面）を指す。穿孔とは、穴または開口部がどのように形成されるか（例えば元は連続した表面を穿孔することによるか穴または開口部を備えて形成される表面によるか）にかかわらずリム部を穿孔する穴または開口部を指す。ホイールリム部に隣接するホイールの内部の少なくとも一部は、中空である。固定された真空アセンブリが、本明細書においてアクティブ穿孔と呼称される現在所定の向きにある周辺リム部のセクションの真空穿孔に真空（本明細書において「吸引」という用語と同じ意味で使用される）を印加するように構成される。アクティブ穿孔を含むセクションは、非接触支持プラットフォームの表面の平面を越えて外方に最大限に（例えば０．０３ｍｍ〜０．４ｍｍの間、または他のゼロでない距離）延びるホイールリム部のセクションを少なくとも含む。真空ホイールの回転中には、リムの様々なセクションが真空が印加される位置まで回転される。真空は、ホイールがその軸の周りを回転されながらリム部の周囲に沿った様々なセクションの真空穿孔に連続的に印加されうる。真空が印加されるアクティブ穿孔は、これらのアクティブ穿孔を覆う基板の表面に対して、ホイールのリム部に向かってリム部に接触するように引張を加えうる。リム部と基板との間の接触は、ホイールの回転方向に対して接線方向に基板を搬送するためのホイールの回転を可能にしうる。

例えば、真空ホイールは、非接触支持プラットフォームに面する基板の表面に、例えば非接触支持プラットフォームの間隙または開口部を通して接触するように構成されうる。この場合、非接触支持プラットフォームが基板を下から支持するように構成される場合には、真空アセンブリは、現在ホイールの上部にあるホイールリム部のセクションの上向きの真空穿孔に真空を印加するように構成されうる。非接触支持プラットフォームが基板を上から支持するように構成される場合には、真空アセンブリは、現在ホイールの下部にあるホイールリム部のセクションの下向きの真空穿孔に真空を印加するように構成されうる。代わりにまたは加えて、真空ホイールは、非接触支持プラットフォームに面する側部と反対側の基板の側部に接触するように構成されてもよい。この場合、非接触支持プラットフォームが基板を下から支持するように構成される場合には、真空アセンブリは、現在ホイールの下部にあるホイールリム部のセクションの下向きの真空穿孔に真空を印加するように構成されうる。非接触支持プラットフォームが基板を上から支持するように構成される場合には、真空アセンブリは、現在ホイールの上部にあるホイールリム部のセクションの上向きの真空穿孔に真空を印加するように構成されうる。他の構成も可能である。

真空穿孔を取り囲むかまたはその付近にあるホイールのリム部には、滑り止め表面が提供されうる。例えば、リム部上の滑り止め材料は、基板材料に対する運動に関して高い摩擦係数を特徴とする材料を含みうる。滑り止め材料は、ゴムもしくはゴム質プラスチック、または他の滑り止め材料を含みうる。滑り止め表面は、リム部と基板との間のトラクションを増加させるように構成されたテクスチャを含みうる。ホイールのリム部の滑り止め表面は、真空ホイールと搬送されている基板の表面との間のトラクションを増加（例えば滑り止め表面のないリム部と基板表面との間のトラクションに対して増加）させうる。増加したトラクションは、所定の位置への基板の滑りのない正確で効率的な搬送を可能にしうる。

真空アセンブリは、固定された吸引表面の真空導管開口部を含み、これを通して真空が印加される。吸引表面および導管開口部は、ホイールの内側に、ホイールのリム部の内向きの表面に隣接して位置する。吸引表面とホイールリム部の隣接するセクションとが真空チャンバを形成し、これを介して真空が隣接するセクションの真空穿孔（アクティブ穿孔）に印加される。吸引表面の側縁部はリム部の内向きの表面の十分近くに（例えば０．１ミリメートル以内に）位置し、その結果ホイールの回転を妨げることなく真空チャンバ内に（例えば真空穿孔が基板に対して引張を加えることができるために）十分な真空が維持される。例えば、吸引表面は、ホイールのリム部の湾曲よりも小さい湾曲の円弧状としうる。この場合には、吸引表面とホイールの内部との間に形成される真空チャンバは、月形の輪郭を有しうる。

ファン、送風機、ポンプ、圧縮機または他の吸引源もしくは真空源等の吸引源が、真空アセンブリの真空入口コネクタに接続されうる。例えば、吸引源はホースを接続し、吸引源に接続するホースがホース、パイプ、チューブ、または他の導管を介して真空入口コネクタに接続されうる。導管は、単一の吸引源が基板搬送システムの複数の真空ホイールの真空アセンブリに同時にまたは他のやり方で真空を印加しうるように、分岐されてもよい。場合によっては、分岐された導管アセンブリに、基板搬送システムの様々な真空ホイールへの真空の選択的印加を可能にするための一つ以上の制御可能なバルブが提供されうる。

真空ホイールのホイールのリム部上の真空穿孔は、軸方向に平行でないパターンで設けられうる。本明細書で使用されるところの真空穿孔の軸方向に平行でないパターンは、最も近くの隣接する真空穿孔の組がホイール軸に対して平行な列に設けられないパターンを指す。このような真空穿孔の軸方向に平行でないパターンにより、軸方向に平行な列が基板と接触したときに真空ホイールが比較的大きな引張を加え、列間のリム部のセクションが基板表面と接触したときに比較的より小さな引張を加える状況が回避されうる。

特に、真空穿孔は千鳥パターンに設けられうる。本明細書で使用されるところの千鳥パターンは、真空穿孔がリム部の周りに一方位角座標に沿って均一に分布する真空穿孔の配列を指す。千鳥パターンでは、方位角的に隣接する（例えばホイールの対向する側部の近くなど、軸方向に大きく離れていてもよい）真空穿孔が一定量だけ重なり合う。方位角的に隣接する真空穿孔の間の方位角的重なり合いにより、基板表面と接触する真空穿孔の総面積をほぼ一定とすることが可能になる。基板表面と接触する真空穿孔の総面積がほぼ一定であることにより、基板に加えられる引張がほぼ一定となりうる。ほぼ一定の引張が加えられることにより、基板の正確な配置が可能になりうる。

基板搬送システムのコントローラは、真空アセンブリに圧力または吸引のいずれかを印加するように構成されうる。例えば、吸引源は反転可能ファンまたは送風機を含みうる。回転方向またはファンもしくは送風機は、空気または気体を真空チャンバに吹き込みアクティブ穿孔から吹き出すために反転されうる。別の例として、別個の吸引源および圧力源が、真空アセンブリに接続する導管に接続されうる。吸引源または圧力源のいずれかを導管に、したがって真空アセンブリに選択的に接続するためにバルブが操作されうる。

基板搬送システムの一つ以上の構成要素の動作を制御するようにコントローラが構成されうる。例えば、コントローラは、プログラムされた命令にしたがって動作するように構成された処理ユニットを含みうる。代わりにまたは加えて、コントローラは、構成要素を制御するように構成された回路または回路構成を含んでもよい。

例えば、コントローラは、真空ホイールを回転させるためのモータ、トランスミッション、吸引源もしくは圧力源、吸引源もしくは圧力源を一つ以上の真空ホイールに選択的に接続するための一つ以上のバルブ、非接触支持プラットフォーム（圧力または真空の印加）、または基板搬送システムの他の構成要素の一つ以上の動作を制御しうる。

コントローラは、一つ以上のセンサにより感知される量の一つ以上の値にしたがって基板搬送システムの一つ以上の構成要素の使用を制御するように構成されうる。例えば、センサは、近接センサ、位置センサ、圧力センサ、速度センサ、または他のタイプのセンサの一つ以上を含みうる。

コントローラは、基板が真空ホイールの箇所に配置されていることをセンサが示すか否かにしたがって真空ホイールの真空アセンブリに吸引または圧力を印加するように構成されうる。例えば、基板が真空ホイールに接近しているときに圧力が印加されうる。圧力は、基板の先端が真空ホイールのリム部に激しく衝突するのを防ぐために加圧空気のクッションを提供しうる。基板が真空ホイールの箇所（例えば上または下）に配置されると、真空ホイールに吸引が印加されて、真空ホイールと基板との間に必要なトラクションが提供されうる。基板の後縁部が真空ホイールを離れる際には、（例えば真空ホイールからの後縁部の分離を緩やかにするために、または別の基板の前縁部の到着を見越して）真空ホイールに再度圧力が印加されうる。

例えば、真空ホイールの前方（基板の運動方向により決定される）に位置する近接センサが、基板の前縁部の接近を感知しうる。この時点で、真空ホイールに圧力が印加されうる。真空ホイールの後に位置する追加の近接センサが、前縁部が真空ホイールを通過したこと、および（例えば両方の近接センサが基板の近接性を感知したときに）基板が現在真空ホイールを覆っていることを示しうる。この時点で、真空ホイールに吸引が印加されうる。圧力センサ（例えば真空センサ）が、基板が吸引により真空ホイールに対して保持されていることを示しうる。圧力センサは、吸引源と真空チャンバとの間の任意の場所に置かれうる。圧力センサは、基板の後縁部が真空ホイールに到達したとき（例えばホイールのリム部上の真空穿孔が完全にまたは部分的に覆われなくなったときの圧力の増加として感知される）をさらに示しうる。この時点で、真空ホイールに再び圧力が印加されうる。

図１Ａは、本発明の一実施形態による基板搬送システムを示す。図１Ｂは、基板を搬送する間の図１Ａに示された基板搬送システムの別の図を示す。図１Ｃは、図１Ａに示された基板搬送システムの概略図である。

基板搬送システム１０は、基板搬送システム１０の様々な構成要素が取り付けられるシステムフレーム１１を含む。システムフレーム１１は、可動テーブルまたは固定された固定具または構造体を含みうる。非接触支持プラットフォーム１２、モータハウジング２３、ホイール車軸支持体２５、または基板搬送システム１０の他の構成要素のうちの一つ以上がシステムフレーム１１に取り付けられうる。

非接触支持プラットフォーム１２は、図１Ａおよび１Ｂに示される例では、間隙１３により離間された複数の平行な支持レール２７を含む。非接触支持プラットフォーム１２の各支持レール２７は、複数のポート１４を含む。例えば単一の長い長方形プラットフォームまたは他の形状の非接触支持プラットフォーム１２の他の構成が用いられてもよい。非接触支持プラットフォーム１２内に組み込まれた導管のマニホールドを介して各ポート１４に圧力または真空が印加されうる。

非接触支持プラットフォーム１２は、非接触支持プラットフォーム１２の固形構成要素と基板３０との間の機械的接触なしに基板３０を支持するように構成される。例えば基板３０は、（例えばフラットパネルディスプレイ用の）ガラス板、または他の平坦で薄い物体を含みうる。非接触支持プラットフォーム１２のサイズは、（例えば特定の生産ラインのための）特定のサイズおよび形状の基板３０を支持するように（例えばその寸法により、もしくは非接触支持プラットフォーム１２に組み込まれる平行支持レール２７の数およびサイズにより、または他のやり方により）構成されうる。非接触支持プラットフォーム１２が（流体スプリング効果を介して）双方向剛性を提供するように構成される場合には、非接触支持プラットフォーム１２は、基板３０を非接触支持プラットフォーム１２の表面からほぼ固定された距離（例えば０．０３ｍｍ〜０．４ｍｍの間）で支持するように構成されうる。

真空ホイール１６が、平行支持レール２７の間の間隙１３内に位置する。ホイール車軸１９に対して垂直な真空ホイール１６の回転方向は、非接触支持プラットフォーム１２の平行支持レール２７の長手方向寸法に対してほぼ平行である。あるいは、真空ホイール１６は、非接触支持プラットフォームの単一の連続セクション内の（例えば連続セクションにより全体的または部分的に囲まれた）開口部内に位置してもよい。あるいは、真空ホイール１６は、（例えば除外ゾーンが非接触支持プラットフォーム１２を越えて延びる基板３０の縁部に位置する場合に）非接触支持プラットフォーム１２の外縁部に隣接して位置してもよい。

真空ホイール１６は、基板３０が非接触支持プラットフォーム１２により支持されたときに真空ホイール１６が基板３０の除外ゾーン３２の箇所に配置されるように、非接触支持プラットフォーム１２に対して配置されうる。例えば除外ゾーン３２は、基板３０を組み込む製品において電子部品またはコンタクトを組み込むかまたは支持するように構成されない基板３０の領域を含みうる。したがって、真空ホイール１６と除外ゾーン３２との間の物理的接触は許容されうる。真空ホイール１６の幅は、除外ゾーン３２の幅と同じ幅に制限される。

基板３０の諸タイプは様々なサイズおよび位置の除外ゾーン３２を有しうるため、特定のタイプの基板３０のために真空ホイールが設計されうる。非接触支持プラットフォーム１２は、特定の基板３０のためにカスタム設計されるかまたは特定の基板３０に適合する様式で（例えば適切なサイズおよび配置の真空ホイール１６のために特定の構成に組み立てられうるモジュール式構成要素、別々の平行支持レール２７の間の調節可能な距離の間隙などにより）設計されうる。

真空ホイール１６のホイールリム部１６ａは、滑り止めカバー１６により覆われうる。例えば、滑り止めカバー１７は、ゴムまたは類似の高摩擦天然または合成材料のコーティングまたはバンドを含みうる。代わりにまたは加えて、ホイールリム部１６ａは滑り止め材料で作られてもよい。

真空アセンブリ４０の構造により、また真空ホイール１６のホイールリム部１６ａ、全壁１６ｂ、および部分壁１６ｃのそれぞれの現在隣接するセクションにより、真空ホイール１６内に真空チャンバ４１（図３Ａおよび３Ｂに見られる）が形成されうる。部分壁１６ｃにより囲まれた空間は、真空アセンブリ４０の静止プレート４３により満たされうる。ホイールリム部１６ａは、複数の真空穿孔１８のアレイにより穿孔される。真空ホイール１６の回転中のいずれの時点にも、真空穿孔１８のいくつか（アクティブ穿孔）が真空チャンバ４１を真空ホイール１６の外の周囲雰囲気に接続する。

真空穿孔１８は、千鳥パターンに設けられる。千鳥パターンは、真空穿孔１８の平行な列２０を含む。平行な列２０の各々は、同一数の真空穿孔１８を含む。真空穿孔１８の各列２０は、真空ホイール１６のホイール車軸１９に対して斜角で向けられる。

吸引／圧力源デバイス５０の動作により、真空穿孔１８に吸引または圧力が印加されうる。吸引／圧力源デバイス５０は、導管２４および真空アセンブリコネクタ２２を介して真空アセンブリ４０に接続されうる。

例えば吸引／圧力源デバイス５０は、反転可能な送風機のファン、タービン、または別の構成要素を含みうる。吸引／圧力源デバイス５０の送風機は、一方向に作動されると、吸引された空気を周囲雰囲気に排気しながら、真空チャンバ４１および隣接する真空穿孔１８に吸引を印加しうる。逆方向に作動されると、吸引／圧力源デバイス５０の送風機は周囲雰囲気から空気を吸引し、加圧された空気を真空チャンバ４１に押し込みうる。

代わりにまたは加えて、吸引／圧力源デバイス５０は、別々の吸引源または圧力源を含んでもよい。別々の真空源および圧力源は連続的に動作しうる。吸引／圧力源デバイス５０（または導管２４）は、吸引源または圧力源のいずれかを導管２４または真空アセンブリ４０に選択的に接続するバルブを含みうる。

場合によっては、吸引／圧力源デバイス５０は、吸引源だけを含みうる。

吸引／圧力源デバイス５０の動作は、システムコントローラ５２により制御されうる。例えばコントローラ５２は、吸引／圧力源デバイス５０の送風機のファンまたはタービンの回転方向を制御しうる。コントローラ５２は、吸引／圧力源デバイス５０の送風機のファンまたはタービンの回転速度を制御しうる。

例えばコントローラ５２は、プログラムされた命令にしたがって動作しうる一つ以上のプログラマブルデータ処理ユニットまたはコンピュータを含みうる。代わりにまたは加えて、コントローラ５２は、一つ以上のユーザ操作可能制御部５６の操作に応答して、または一つ以上の感知された状態に応答して基板搬送システム１０の一つ以上のデバイスまたはユニットを動作させるように構成されたアナログまたはデジタル回路構成を含みうる。

ユーザ操作可能制御部５６は、一つ以上のスイッチ、レバー、タッチスクリーン、押しボタン、キー、ノブ、またはユーザにより操作されうる他の制御部を含みうる。例えばユーザは、基板搬送システム１０の開始または停止動作、搬送方向（例えば順方向または逆方向）、搬送速度、搬送されるべき基板３０のタイプ、搬送されるべき基板３０の特性（例えばサイズ、重量、密度、厚さ、または他の特性）、動作モード、または他のユーザ入力指示を示すためにユーザ操作可能制御部５６を操作しうる。

コントローラ５２は、一つ以上のセンサ５４から信号を受信しうる。例えば、一つ以上のセンサ５４は、真空ホイール１６に対する基板３０の位置を示す量を感知するように構成されうる。このようなセンサは、例えば近接センサ（例えば光学、電磁、音響、または機械近接センサ）、（例えば真空チャンバ４１、真空アセンブリ４０、導管２４または他の場所の空気圧を感知するように構成された）圧力センサ、運動センサ、位置センサ（例えば光学）、または基板３０の配置を示す量を感知するように構成された他のタイプのセンサを含みうる。

コントローラ５２は、センサ５４により感知される量にしたがって吸引／圧力源デバイス５０の動作を制御するように構成されうる。例えばコントローラ５２は、一つ以上のセンサ５４からの信号が、基板３０の前縁部が真空ホイール１６に接近していることを示したときに真空ホイール１６の真空穿孔１８に圧力を与えるように、吸引／圧力源デバイス５０を制御しうる。コントローラ５２は、一つ以上のセンサ５４からの信号が、基板３０の前縁部が真空ホイール１６を横断した（その結果基板３０の表面が真空ホイール１６に対向する）ことを示したときに真空ホイール１６の真空穿孔１８に吸引を提供するように、吸引／圧力源デバイス５０を制御しうる。同様に、コントローラ５２は、一つ以上センサ５４からの信号が、基板３０の後縁部が真空ホイール１６を離れようとしていることを示したときに真空ホイール１６の真空穿孔１８に圧力を提供するように、吸引／圧力源デバイス５０を制御しうる。このような制御は、真空ホイール１６との接触を確立または断絶する際の基板３０に対する機械的衝撃を緩和または除去しうる。

モータハウジング２３は、モータ２６を収容するように構成される。モータ２６は、真空ホイール１６のホイール車軸１９にトルクを加えるように構成される。モータ２６は、一つ以上のモータを含みうる。

モータハウジング２３は、トランスミッション２７を収容しうる。モータ２６からトランスミッション２７を介してホイール車軸１９にトルクが伝達されうる。例えば、トランスミッション２７は、モータ２６のシャフトのホイール車軸１９に対する直接接続を含むか、または一つ以上のギアを含みうる。トランスミッション２７は、例えば調節可能なギア比により調節可能でありうる。

モータ２６もしくはトランスミッション２７またはその両方の動作は、コントローラ５２により制御されうる。例えば、コントローラ５２は、センサ５４が基板３０が真空ホイール１６に近いかまたは接触していることを示したときにモータ２６を動作させるかまたはトランスミッション２７を係合するように構成されうる。代わりにまたは加えて、コントローラ５２は、基板搬送システム１０に電力が供給されたときにモータ２６を連続的に動作させるように構成されてもよい。

図２は、本発明の一実施形態による基板搬送システム用の真空ホイールを概略的に示す。

真空アセンブリ４０は、システムフレーム１１に対して固定された配置および向きに保持されるように構成される。ホイールリム部１６ａと、全壁１６ｂと部分壁１６ｃとを含む真空ホイール１６は、ホイール車軸１９と一緒に回転可能である。ベアリング４４により、ホイール車軸１９が真空アセンブリ４０に対して自由に回転することができる。

真空穿孔１８がホイールリム部１６ａ上に設けられ、吸引／圧力源デバイス５０により印加される吸引力が一定であるときに真空穿孔１８が基板３０に対してほぼ一定の引張を加えるようになっている。

例えば真空穿孔１８は、ホイールリム１６部ａ上に千鳥型配列で、ホイール車軸１９に対してそれぞれ斜角で向けられた平行な列２０に設けられうる。平行な列２０の向きおよび間隔は、基板３０に対するほぼ均一で一定の吸引力を可能にするように、真空穿孔１８のサイズを考慮して選択されうる。例えば、軸方向リム部ライン２１（ホイール車軸１９に対して平行に向いたホイールリム部１６ａの表面上のライン）と真空穿孔１８との交差部の全長が考慮されうる。真空穿孔１８の千鳥型配列がほぼ均一で一定の吸引力を生み出すようなものであるときには、真空穿孔１８と任意の軸方向リム部ライン２１との交差部の全長は、任意の他の軸方向リム部ライン２１との交差部の全長とほぼ等しくなりうる。

真空穿孔１８は、方位角的に隣接する真空穿孔１８の各対が方位角方向にほぼ等しい距離だけ相互に変位する（または等価的には重なり合う）ように設けられうる。本明細書の用法においては、二つの真空穿孔１８が方位角的に隣接するとされるのは、ホイールリム部１６ａに沿って進んだときに対の一方の真空穿孔１８に他方の真空穿孔１８に遭遇した直後に、最初に別の真空穿孔１８に遭遇することなく遭遇する場合である（例えばその対の真空穿孔１８が一つの列２０内で互いに隣接してもよいし、一つの列２０の一端２０ａの真空穿孔１８と別の列２０の反対側の端２０ｂの真空穿孔１８とを含んでもよい）。等価的に、全ての真空穿孔１８がホイール車軸１９に対して垂直な単一の平面上に投影されたときに、二つの真空穿孔１８が投影内で隣接するときには方位角的に隣接する。

図３Ａは、本発明の一実施形態による、基板搬送システム用の真空ホイールの構造を概略的に示す。図３Ｂは、図３Ａに示された真空ホイールの真空アセンブリの内部構造を概略的に示す。

モータシャフト４５は、モータ２６により回転可能である。モータシャフト４５はホイール車軸１９に連結されて、モータシャフト４５の回転がホイール車軸１９および真空ホイール１６を回転させうる。例えば、モータシャフト４５とホイール車軸１９との間の連結は、可撓性連結部４７を含みうる。可撓性連結部４７は、トルクを伝達し続けながら、モータシャフト４５とホイール車軸１９との間の制限された移動またはズレを許容または可能にしうる。制限された移動またはズレに対する許容性は、本来なら生じうるストレスを低減しうる。

ホイール車軸１９は、ハブ構造体４２で真空ホイール１６の全壁１６ｂに接続する。全壁１６ｂと、ホイールリム部１６ａとハブ構造体４２との間の真空ホイール１６の内部は中空である。真空アセンブリ４０のアクティブ構成要素が中空空間内に嵌合するように構成される。

真空アセンブリコネクタ２２は、吸引／圧力源デバイス５０を（導管２４を介して）内部コンジット４６を介して真空アセンブリ導管開口部４８に接続する。真空アセンブリ導管開口部４８は、吸引表面５１のアクティブ穿孔１８ａの下に開く。吸引表面５１は、ホイールリム部１６ａの湾曲よりも小さい凸状の湾曲でホイールリム部１６ａの接線方向に横に、ホイールリム部１６ａの内部表面の近くへ延びる。あるいは、吸引表面は、ほぼ平坦であるかまたは凹状の湾曲を有してもよい。

吸引表面５１とホイールリム部１６ａとが真空チャンバ４１を形成する。吸引表面５１は凸状の湾曲を有するため、真空チャンバ４１の輪郭は月形である。（平坦または凹状の吸引表面であれば真空チャンバ４１の形状は異なるであろう。）吸引表面５１の接線方向縁部５１ａは、ホイールリム部１６ａの内側表面の十分近くに接近し、その結果接線方向縁部５１ａとホイールリム部１６ａとの間の間隙の空気の流入または流出が妨げられる。同様に、吸引表面５１の軸方向縁部５１ｂは、全壁１６ｂおよび部分壁１６ｃの内側表面の十分近くに接近し、その結果軸方向縁部５１ｂと全壁１６ｂまたは部分壁１６ｃとの間の間隙の空気の流入または流出が妨げられる。場合によっては、接線方向縁部５１ａまたは軸方向縁部５１ｂに、真空ホイール１６の回転を大きく妨害または干渉することなく間隙を通る空気の流れをさらに妨げる部分的シーリング構造体（例えばフェルトパッド、柔らかいブラシ毛、または同様の構造体）が提供されうる。

したがって、真空アセンブリ導管開口部４８に吸引が印加されると、真空チャンバ４１内に部分真空が形成されうる。このようにして、真空チャンバ４１と周囲雰囲気との間に開いたアクティブ穿孔１８ａに吸引が印加されうる。このようにして、吸引が隣接する基板３０をホイールリム部１６ａの表面に対して保持しうる。同様に、加圧空気が真空アセンブリ導管開口部４８に押し込まれると、真空チャンバ４１内の空気が加圧されうる。このようにして、真空チャンバ４１と周囲雰囲気との間に開いたアクティブ穿孔１８ａに圧力が印加されうる。このようにして、圧力により隣接する基板の表面（例えば基板３０の前縁部または後縁部の表面）がホイールリム部１６ａの表面から押しのけられうる。

本発明の一実施形態によれば、基板搬送システム１０のコントローラ５２は、搬送システム制御方法にしたがって基板搬送システム１０の構成要素を制御するように構成されうる。

図４は、本発明の一実施形態による基板搬送システムの動作を制御する方法を示したフローチャートである。

本明細書で参照されるいずれのフローチャートに関しても、図示された方法のフローチャートのブロックにより表される個別の動作への分割は、便宜および明確のためにのみ選択されていることを理解されたい。図示された方法の個別の動作への別の分割も可能であり、結果は同等である。このような図示された方法の個別の動作への別の分割は、図示された方法の他の実施形態を表すものと理解されたい。

同様に、別段の指示がない限り、本明細書で参照される任意のフローチャートのブロックにより表される動作の図示された実行順序は、便宜および明確のためにのみ選択されていることを理解されたい。図示された方法の動作は、別の順序で、または同時に実行されてもよく、結果は同等である。このような図示された方法の動作の並べ替えは、図示された方法の他の実施形態を表すものと理解されたい。

搬送システム制御方法１００は、基板搬送システム１０のコントローラ５２により実行されうる。搬送システム制御方法１００は、基板搬送システム１０の動作中に連続的に実行されてもよいし、または基板搬送システム１０のオペレータによるアクションに応答して、もしくは感知されたイベントに応答して実行されてもよい。

基板３０の前縁部が真空ホイール１６に接近すると、コントローラ５２が吸引／圧力源デバイス５０を操作して真空ホイール１６のアクティブ穿孔１８ａに圧力を印加しうる（ブロック１２０）。例えば、基板搬送システム１０の初期設定操作モードは、圧力を提供するために吸引／圧力源デバイス５０を操作するステップを含みうる。代わりにまたは加えて、コントローラ５２は、位置センサまたは近接センサ等のセンサ５２が基板３０の前縁部の接近を示したときに圧力を提供するように吸引／圧力源デバイス５０を操作するように構成されてもよい。この場合には、接近が示されるまで、吸引／圧力源デバイス５０は、アクティブ穿孔１８ａに圧力も吸引も印加しないように構成されてもよいし、またはアクティブ穿孔１８ａにより低い圧力もしくは吸引を印加するように構成されてもよい。

真空ホイール１６への圧力の印加は、センサ５２が基板３０の表面が真空ホイール１６の箇所にある（例えば覆うかまたは対向する）ことを示すまで継続しうる（ブロック１３０）。例えば、近接センサまたは位置センサが、前縁部が真空ホイール１６の少なくとも一部を通過したことを示しうる。光学または音響位置センサが、基板３０が真空ホイール１６の箇所にある（例えば真空ホイール１６の箇所またはその付近の直線経路をブロックする）ことを感知しうる。圧力センサが、基板３０がアクティブ穿孔１８ａを出る空気流に影響していることを示しうる。

基板３０が真空ホイール１６の箇所にあることが感知されると、コントローラ５２が吸引／圧力源デバイス５０を制御して、真空ホイール１６のアクティブ穿孔１８ａに吸引を印加しうる（ブロック１４０）。

吸引の印加は、基板３０の後縁部が真空ホイール１６に到達したことが感知されるまで継続しうる（ブロック１５０）。例えば、圧力センサが、基板３０の後縁部によりアクティブ穿孔１８ａが部分的に覆われなくなったことにより吸引が減少していることを示しうる。近接センサまたは位置センサが、後縁部が真空ホイール１６の箇所にあることを示しうる。

基板３０の後縁部が真空ホイール１６の箇所にあることが感知されると、コントローラ５２が吸引／圧力源デバイス５０を操作して、真空ホイール１６のアクティブ穿孔１８ａに圧力を与えうる（ブロック１６０）。

圧力の印加は、後縁部が真空を完全に離れたことが感知されるまで継続しうる。場合によっては、圧力の印加は、（例えばブロック１３０の動作のように）基板が真空ホイールの箇所にあることが感知されるまで継続する初期設定状態であってもよい。場合によっては、基板３０の接近が感知されるまで、真空ホイール１６に圧力も吸引も印加されない。場合によっては、初期設定状態として吸引が印加されてもよい。

様々な実施形態が本明細書に開示される。ある実施形態の特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせられうるため、ある実施形態は、複数の実施形態の特徴の組み合わせでありうる。本発明の実施形態の以上の記載は、例示および説明の目的で提示されたものである。包括的であることや本発明を開示された正確な形態に限定することを意図したものではない。以上の教示に照らして多くの修正、変形、置換、変更、および均等物が可能であることが当業者には理解されよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神に含まれるすべてのそのような修正および変更を包含することを意図することが理解されねばならない。

本発明のある特徴が本明細書に示され説明されているが、当業者は多くの修正、置換、変更、および等価物を思いつくであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神に含まれるすべてのそのような修正および変更を包含することを意図することが理解されねばならない。

Claims (19)

1. 基板を搬送するためのシステムであって、前記システムは、
   非接触支持プラットフォームの表面からゼロでない距離で前記基板を支持するように構成された、非接触支持プラットフォームと、
   前記非接触支持プラットフォームの一部に隣接して位置する真空ホイールであって、前記真空ホイールの周辺リム部は、前記リム部の外部と前記真空ホイールの内部との間に開いた複数の穿孔を含み、前記複数の穿孔は複数の平行な列に設けられ、前記列は前記真空ホイールの車軸に対して斜角で向けられる、真空ホイールと、
   前記真空ホイールの内部の固定された吸引表面であって、前記吸引表面は導管の開口部を含み、前記導管は吸引源に接続可能であり、前記吸引表面と、前記真空ホイールの壁と、前記吸引表面に隣接し、前記非接触支持プラットフォームの前記表面から外方に延びる、前記周辺リム部のセクションとによりチャンバが形成される、吸引表面と、
   を含み、
   前記吸引源により前記導管に吸引が印加されると、前記吸引は前記チャンバを介して前記周辺リム部の前記セクションの前記穿孔に印加されて、前記基板に対して前記周辺リム部に向かって引張力を加え、前記真空ホイールの回転が前記基板を搬送するようになっている、システム。
2. 前記非接触支持プラットフォームは、前記非接触支持プラットフォームからほぼ一定の距離で基板を保持するように双方向剛性を生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記非接触支持プラットフォームは、少なくとも２つの平行なレールを含み、前記真空ホイールは、前記少なくとも２つの平行なレールのうちの２つの間の間隙内に位置する、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記真空ホイールは、前記非接触支持プラットフォームの開口部内に位置する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記真空ホイールは、前記非接触支持プラットフォームの縁部に隣接して位置する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記複数の穿孔は、印加される吸引がほぼ一定であるときには、真空ホイールが回転した際に加えられる引張がほぼ一定にとどまるように設けられる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記周辺リム部上にあり、前記複数の穿孔と交差する前記真空ホイールの車軸にほぼ平行である、任意のラインは、ほぼ一定の全長を有する、請求項６に記載のシステム。
8. 前記複数の穿孔のうちの方位角的に隣接する穿孔の各対間の方位角的距離は、ほぼ一定である、請求項６または７に記載のシステム。
9. 前記リム部は滑り止め材料を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記吸引表面は接線方向に凸状に湾曲しており、前記吸引表面の湾曲は前記リム部の湾曲より小さい、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 吸引源をさらに含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記吸引源は圧力を印加するようにさらに操作可能である、請求項１１に記載のシステム。
13. 吸引または圧力を印加するために前記吸引源を制御するように構成されたコントローラをさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記コントローラは、前記基板の前縁部が前記ホイールリム部の前記セクションに接近したときに圧力を印加し、前記基板の表面が前記ホイールリム部の前記セクションにあるときに吸引を印加するために、前記吸引源を制御するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記基板が前記ホイールリム部の前記セクションにあるときに検知するための１つまたは複数のセンサをさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記１つまたは複数のセンサは近接センサを含む、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記コントローラは、前記基板の後縁部が前記ホイールリム部の前記セクションにあるときに圧力を印加するために、前記吸引源を制御するように構成される、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 前記後縁部が前記ホイールリム部の前記セクションにあるときに検知するための１つまたは複数のセンサをさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記１つまたは複数のセンサは圧力センサを含む、請求項１８に記載のシステム。

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