JP6917580B2

JP6917580B2 - ピラー実装方法及びガラスパネルユニットの製造方法

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Publication number: JP6917580B2
Application number: JP2019522099A
Authority: JP
Inventors: 野中　正貴; 正貴野中; 清水　丈司; 丈司清水; 治彦石川; 瓜生　英一; 英一瓜生; 長谷川　和也; 和也長谷川; 将石橋; 阿部　裕之; 裕之阿部
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2021-08-11
Anticipated expiration: 2038-05-16
Also published as: US20200087200A1; EP3632868A1; WO2018221213A1; EP3632868B1; US11396477B2; EP3632868A4; JPWO2018221213A1

Description

本開示は、ピラー実装方法及びガラスパネルユニットの製造方法に関し、詳しくは、少なくともガラス板を含む基板に、複数のピラーを所定の配置で実装するためのピラー実装方法及びガラスパネルユニットの製造方法に関する。

一対の基板間に減圧空間が形成されたガラスパネルユニットが、従来知られている。この種のガラスパネルユニットを製造するには、一つの基板の上に複数のピラー（スペーサー）を実装し、この基板との間で複数のピラーを挟み込むように別の基板を配置し、複数のピラーを囲んで位置するシール材によって両基板を気密に接合することが、一般的である（特許文献１等参照）。

基板の上に複数のピラーを実装するには、吸着パッド等を用いて、ピラーを一つずつ吸着して基板上に搬送し、基板上の所定の位置でピラーを離すことが行われる。しかし、このような手段によれば、基板上に配置するピラーの数が多いときには、実装を完了するまでに長時間を要する。

日本国公開特許公報２００５−２３１９３０号公報

本開示は、基板に複数のピラーを実装する作業を、効率的に行うことができるピラー実装方法及びガラスパネルユニットの製造方法を提案することを、目的とする。

本開示の一様態に係るピラー実装方法は、収容工程、実装工程及び変位工程を備える。前記収容工程は、複数のピラーを、互いに積み重なった状態でストッカーに収容する工程である。前記実装工程は、前記ストッカーに収容された前記複数のピラーのうちの一つを前記ストッカーから押し出してガラス板を含む基板に実装する工程である。前記変位工程は、前記基板と前記ストッカーの相対位置を変化させる工程である。この態様に係るピラー実装方法では、前記実装工程を、前記変位工程を挟んで繰り返し実行することで、前記基板に、前記複数のピラーを、互いに距離をあけた所定の配置で実装する。

本開示の一態様に係るガラスパネルユニットの製造方法は、第１工程、第２工程及び第３工程を備える。前記第１工程は、第１ガラス板を含む第１基板に複数のピラーを実装する工程である。前記第２工程は、第２ガラス板を含む第２基板を枠状のシール材を介して前記第１基板に対向させ、前記シール材により前記第１基板と前記第２基板とを気密に接合する工程である。前記第３工程は、前記第１基板と前記第２基板と前記シール材とで囲まれた内部空間を減圧して封止する工程である。前記第１工程は、収容工程、実装工程及び変位工程を有する。前記収容工程は、前記複数のピラーを、互いに積み重なった状態でストッカーに収容する工程である。前記実装工程は、前記ストッカーに収容された前記複数のピラーのうちの一つを前記ストッカーから押し出して前記第１基板に実装する工程である。前記変位工程は、前記第１基板と前記ストッカーの相対位置を変化させる工程である。前記第１工程では、前記実装工程を、前記変位工程を挟んで繰り返し実行することで、前記第１基板に、前記複数のピラーを、互いに距離をあけた所定の配置で実装する。

本開示の一様態に係るピラー実装装置は、ストッカー、押出機及び変位機構を備える。前記ストッカーは、複数のピラーを、互いに積み重なった状態で収容する。前記押出機は、前記ストッカーに収容された前記複数のピラーのうちの一つを前記ストッカーから外部に押し出して、ガラス板を含む基板に実装する。前記変位機構は、前記基板と前記ストッカーの相対位置を変化させる。

図１は、一実施形態のピラー実装装置の要部を示す一部破断側面図である。図２は、同上のピラー実装装置において、一つのピラーを押し出す様子を示す一部破断側面図である。図３は、同上のピラー実装装置において、一つのピラーを押し出した状態を示す一部破断側面図である。図４は、同上のピラー実装装置において、基板をピッチ送りする様子を示す一部破断側面図である。図５は、同上の基板の上に別の基板を重ねる様子を示す斜視図である。図６は、同上の基板および別の基板を用いて形成されたガラスパネルユニットを示す斜視図である。

図１〜図４には、一実施形態のピラー実装装置が概略的に示されている。ピラー実装装置は、基板１の厚み方向の一面（詳しくは上面１１）に、複数（多数）のピラー４を所定の配置で実装する装置である。ここで、本開示における「実装」には、複数のピラー４を基板１に固定せずに配置することも含まれる。また、当然ながら、本開示における「実装」には、複数のピラー４を基板１に固定して配置することも含まれる。

基板１とこれに実装される複数のピラー４は、ガラスパネルユニットの一部を構成する部材である。

複数のピラー４が実装された基板１に対して、基板１の上面１１と対向するように別の基板２（図５、図６参照）が重ねられ、対向する基板１，２同士が、枠状のシール材３１を介して気密に接合される。複数のピラー４は、シール材３１に囲まれて位置する。

シール材３１で接合された基板１，２の間には、内部空間Ｓ１が形成される（図６参照）。内部空間Ｓ１には、複数のピラー４が位置する。複数のピラー４は、基板１，２間の距離を維持させる。一実施形態では、基板２が有する通気孔３２（図５参照）を通じて、内部空間Ｓ１が所定の真空度に至るまで減圧され、その後に通気孔３２が封止される。これにより、図６に示すようなガラスパネルユニットが得られる。

基板１はガラス板１００を含み、基板２はガラス板２００を含む。ガラス板１００の表面に低放射膜等の適宜の膜がコーティングされてもよいし、ガラス板２００の表面に低放射膜等の適宜の膜がコーティングされてもよい。

上述したガラスパネルユニットは、例えば、以下に説明するガラスパネルユニットの製造方法によって製造される。以下、必要に応じて、基板１を第１基板１といい、基板２を第２基板２という。また、第１基板１に含まれるガラス板１００を第１ガラス板１００といい、第２基板２に含まれるガラス板２００を第２ガラス板２００という。

一実施形態のガラスパネルユニットの製造方法は、第１工程、第２工程及び第３工程を備えている。第１工程は、図３に示すように、第１ガラス板１００を含む第１基板１の厚み方向の一面（上面１１）に複数のピラー４を実装する工程である。第２工程は、図６に示すように、第２ガラス板２００を含む第２基板２を枠状のシール材３１を介して第１基板１の前記一面（上面１１）に対向させ、シール材３１により第１基板１と第２基板２とを気密に接合する工程である。

図１〜図４に示すように、一実施形態のピラー実装装置は、ストッカー５と押出機６とを備えている。ストッカー５は、複数のピラー４を収容可能である。押出機６は、ストッカー５からピラー４を一つずつ外部に押し出すことができる。

ストッカー５は、収容空間５０を有している。収容空間５０には、複数のピラー４が収容される。複数のピラー４の各々は、柱状（円柱状）に形成されている。複数のピラー４は、上下に積み重なった状態（複数のピラー４のそれぞれの軸方向Ｄ１が上下方向と平行になるように積み重なった状態）で、収容空間５０に収容される。

ストッカー５は、収容空間５０の下部を外部に開放させる窓部５２を有している。窓部５２は、一つのピラー４が水平方向に通過可能な形状を有している。

一実施形態の押出機６は、ストッカー５に設置されている。押出機６は、収容空間５０において上下に積み重ねられた複数のピラー４のうち、最も下方に配置されたピラー４だけを、窓部５２に向けて一方向（水平方向）に押し出すように構成されている。

押出機６は、例えば、ソレノイドアクチュエーター６５で主体が構成される。ソレノイドアクチュエーター６５は、ソレノイド（コイル）６５０と、可動部６５１とを有している。可動部６５１は、収容空間５０に配置された複数のピラー４のうち、最も下方に配置されたピラー４の側方に位置する。ソレノイド６５０に流れる電流を制御することにより、可動部６５１を水平方向に往復駆動することができる。押出機６は、可動部６５１により、収容空間５０に配置された複数のピラー４のうち最も下方に配置されたピラー４を側方から押すことで、このピラー４をストッカー５の窓部５２からストッカー５の外部に押し出す。

一実施形態のピラー実装装置は、保持機構７を更に備えている。保持機構７は、ストッカー５に設置されている。保持機構７は、収容空間５０に積み重ねられた複数のピラー４を、挟んで保持する。保持機構７は、例えば、支持部７０と、付勢機構（押圧機構）７２とを有する。支持部７０は、収容空間５０に積み重ねられた複数のピラー４を支持する。付勢機構７２は、収容空間５０に積み重ねられた複数のピラー４を、支持部７０とは反対側から支持部７０に向かって押す。

一実施形態の支持部７０は、収容空間５０に積み重ねられた複数のピラー４のうち、最も下方に配置されたピラー４の下面に接し、複数のピラー４を下方から支持する。

付勢機構７２は、例えば、収容空間５０に積み重ねられた複数のピラー４のうち、最も上方に配置されたピラー４を、下方へと弾性的に押し付けるように構成される。一実施形態の付勢機構７２は、収容空間５０に積み重ねられた複数のピラー４のうち、最も上方に配置されたピラー４の上面に接し、複数のピラー４を上方から下方に向かって押す。これにより、保持機構７は、ストッカー５に収容された複数のピラー４を上下から挟んで保持する。

付勢機構７２は、例えば、バネ部材７３とバネ部材７３によって下方への付勢力が与えられる押圧部材７５とで、主体が構成される。押圧部材７５は、収容空間５０に積み重ねられた複数のピラー４の上方に配置される。バネ部材７３は、押圧部材７５の上方に配置される。バネ部材７３は、押圧部材７５を下方に押す。バネ部材７３によって押された押圧部材７５は、最も上方に配置されたピラー４に対して上方から押し当たる。このため、上下に積み重ねられた複数のピラー４には、全体を下方に押し付ける弾性的な保持力が作用する。すなわち、バネ部材７３の弾性力は、収容空間５０において積み重ねられた複数のピラー４を支持部７０側に押す下向きの力として、複数のピラー４の全体に作用し、これにより、複数のピラー４は、押圧部材７５と支持部７０との間に挟まれて保持される。なお、支持部７０は、複数のピラー４の上方に位置してもよい。この場合、付勢機構７２は、複数のピラー４を下方から上方に向けて押す。

一実施形態のピラー実装装置は、変位機構８（図４参照）を更に備えている。変位機構８は、基板１とストッカー５の相対位置を変化させることができる。

一実施形態のピラー実装装置は、基板１を支持するステージ９を備えている。ステージ９は、支持面９０を有している。支持面９０は、ステージ９の上面である。支持面９０は、水平で平坦である。支持面９０は、基板１が水平姿勢を維持するように、基板１を下方から支持する。基板１は、ステージ９に支持された状態において、上面１１が鉛直方向とは逆向きの上方を向いた姿勢になる。ストッカー５は、支持面９０に支持された基板１の上方に位置するように設置される。

図４に示すように、一実施形態の変位機構８は、基板搬送用の複数のローラー８２を有している。複数のローラー８２は、ステージ９に設置されている。一実施形態のステージ９には、複数のローラー８２と一対一で対応する複数の貫通孔９２が形成されている。複数のローラー８２の各々は、対応する貫通孔９２に上下方向に移動可能に配置されている。

各ローラー８２は、ステージ９に形成された貫通孔９２を通じて、ステージ９の支持面９０から突没自在である。すなわち、各ローラー８２は、ステージ９の支持面９０から上方に突出した位置と、対応する貫通孔９２に没入して支持面９０よりも下方に配置される位置とに移動可能である。

変位機構８は、例えば、複数のローラー８２のステージ９に対して上下方向に駆動する第１の駆動機構と、各ローラー８２を回転駆動する第２の駆動機構とを有している。第１の駆動機構及び第２の駆動機構の各々は、例えば、モーターを有する。基板１を搬送するときには、各ローラー８２の上部を対応する貫通孔９２から支持面９０上に突出し、各ローラー８２を回転駆動する。基板１上にピラー４の実装等を行うときには、各貫通孔９２に対応するローラー８２を没入させた状態で、基板１をステージ９の支持面９０に安定的に支持させる。

一実施形態のピラー実装装置では、ステージ９に対して基板１を水平方向に移動させる機構（上述した複数のローラー８２、第１の駆動機構及び第２の駆動機構）で、変位機構８を構成している。つまり、基板１を水平方向に移動させる機構で、変位機構８を構成している。しかし、ステージ９（及びこれに支持される基板１）に対してストッカー５を水平方向に移動させる機構で、変位機構８を構成してもよい。また、ステージ９に対して基板１とストッカー５を共に移動させる機構で、変位機構８を構成してもよい。

また、図１〜図４では、ストッカー５及び、これに付属する押出機６と保持機構７を、一つずつ示している。しかし、ピラー実装装置は、ストッカー５、押出機６及び保持機構７の組を１組だけ備えてもよいし、複数組備えてもよい。後者の場合、基板１上に配される各ストッカー５から、基板１に向けてピラー４が供給される。

上述した一実施形態のピラー実装装置を用いて、基板１の上面１１に、複数（多数）のピラー４を互いに距離をあけて実装するには、まず、ストッカー５が有する収容空間５０に、複数のピラー４を上下に積み重ねて収容する（収容工程）。

次いで、基板１の上方に位置するストッカー５からピラー４を押し出して、基板１の上面１１にピラー４を実装する工程（実装工程）と、基板１とストッカー５の相対位置を水平方向に変化させる工程（変位工程）を、交互に実行する。

具体的に上述したガラスパネルユニットの製造方法の第１工程は、収容工程と繰り返し工程とを有している。収容工程は、複数のピラー４を、互いに積み重なった状態でストッカー５に収容する工程である。繰り返し工程は、収容工程の後に実行される。繰り返し工程は、実装工程と変位工程を有している。繰り返し工程は、実装工程を、変位工程を挟んで繰り返し実行する工程である。

実装工程は、ストッカー５に収容された複数のピラー４のうちの一つのピラー４を、基板１の上方に位置するストッカー５から押し出して、このピラー４を基板１の上面１１に実装する工程である。変位工程は、基板１とストッカー５の相対位置（ストッカー５に対する基板１の位置）を水平方向に変化させる工程である。

つまり、一実施形態のピラー実施装置を用いて行うピラー実装方法では、ストッカー５に収容された複数のピラー４のうち最も下方に配置されたピラー４を、押出機６によって窓部５２を通じて外部に押し出す実装工程を、変位工程を挟んで繰り返し実行する。

ストッカー５内に収容されたピラー４の数は、ストッカー５からピラー４が押し出される度に一つずつ順に減っていくが、収容空間５０内の各ピラー４には、付勢機構７２によって下方に付勢力（下方に向かう力）が加えられている。そのため、次の実装工程（２回目以降の実装工程）に至ったときには、水平方向において押出機６と隣接する位置（可動部６５１が押し当たることのできる位置）に、ピラー４が安定的にセットされている。

なお、ストッカー５から押し出されたピラー４が、基板１の上面１１において位置ずれを生じることを抑えるため、ステージ９がマグネットステージで構成され、各ピラー４が磁性体（金属等）を含んでいることも好ましい。これによれば、ステージ９と各ピラー４との間で作用する磁気的吸引力によって、基板１の上面１１に配置された各ピラー４の基板１に対する位置ずれが抑制される。

ステージ９をマグネットステージで構成する場合、ステージ９には、少なくとも一部分９５に磁石が設置されていればよい（図３参照）。この一部分９５は、ストッカー５から押し出されたピラー４が基板１の上面１１に載ったときに、そのピラー４の下方に位置する部分である。なお、マグネットステージで構成されたステージ９は、一部分９５のみが磁石であってもよいし、ステージ９の全体が磁石であってもよい。

ステージ９に設置される磁石は、電磁石であることが好ましい。この場合、実装工程では、通電により電磁石に磁力を発揮させ、基板１を一方向にピッチ送りする変位工程では、通電停止によって電磁石の磁力を失わせることができる。これにより、基板１上に複数のピラー４を実装する作業が、より精密にかつ効率的に行われる。

以上、添付図面に基づいて説明したように、第１の態様のピラー実装方法は、収容工程、実装工程および変位工程を備える。収容工程は、複数のピラー（４）を、互いに積み重なった状態でストッカー（５）に収容する工程である。実装工程は、ストッカー（５）に収容された複数のピラー（４）のうちの一つをストッカー（５）から押し出してガラス板（１００）を含む基板（１）に実装する工程である。変位工程は、基板（１）とストッカー（５）の相対位置を変化させる工程である。この第１の態様のピラー実装方法では、実装工程を、変位工程を挟んで繰り返し実行することで、基板（１）に、複数のピラー（４）を、互いに距離をあけた所定の配置で実装する。

第１の態様によれば、基板（１）上に多数のピラー（４）を実装する必要があるときでも、ストッカー（５）に収容された複数のピラー（４）を一つずつ押し出すことで、全体の作業を効率的に完了することができる。

また、第２の様態のピラー実装方法は、第１の様態との組み合わせにより実現され得る。第２の様態の収容工程では、複数のピラー（４）を保持機構（７）によって挟んだ状態でストッカー（５）に収容する。また、実装工程では、保持機構（７）によって挟まれた状態の複数のピラー（４）のうちの一つをストッカー（５）から押し出す。

第２の態様によれば、複数のピラー（４）が保持機構（７）によって挟まれた状態で、ストッカー（５）に収容される。このため、ストッカー（５）内のピラー（４）の数が変化しても、ストッカー（５）内においてピラー（４）を安定した状態で実装することができる。このため、ストッカー（５）からピラー（４）を適切に押し出すことができる。

また、添付図面に基づいて説明したように、第３の態様のガラスパネルユニットの製造方法は、第１工程、第２工程及び第３工程を備える。第１工程は、第１ガラス板（１００）を含む第１基板（１）に複数のピラー（４）を実装する工程である。第２工程は、第２ガラス板（２００）を含む第２基板（２）を枠状のシール材（３１）を介して第１基板（１）に対向させ、シール材（３１）により第１基板（１）と第２基板（２）とを気密に接合する工程である。第３工程は、第１基板（１）と第２基板（２）とシール材（３１）とで囲まれた内部空間（Ｓ１）を減圧して封止する工程である。第１工程は、収容工程、実装工程及び変位工程を有する。収容工程は、複数のピラー（４）を、互いに積み重なった状態でストッカー（５）に収容する工程である。実装工程は、ストッカー（５）に収容された複数のピラー（４）のうちの一つをストッカー（５）から押し出して第１基板（１）に実装する工程である。変位工程は、第１基板（１）とストッカー（５）の相対位置を変化させる工程である。第１工程では、実装工程を、変位工程を挟んで繰り返し実行することで、第１基板（１）に、複数のピラー（４）を、互いに距離をあけた所定の配置で実装する。

第３の態様によれば、第１基板（１）と第２基板（２）との間に、減圧された内部空間（Ｓ１）が形成され、断熱性に優れたガラスパネルユニットを製造できる。また、ストッカー５に収容された複数のピラー（４）を一つずつ押し出すことで、基板（１）上に複数のピラー（４）を効率良く実装することができる。

また、添付図面に基づいて説明したように、第４の態様のピラー実装装置は、ストッカー（５）、押出機（６）及び変位機構（８）を備える。ストッカー（５）は、複数のピラー（４）を、互いに積み重なった状態で収容する。押出機（６）は、ストッカー（５）に収容された複数のピラー（４）のうちの一つを、ストッカー（５）から外部に押し出して、ガラス板（１００）を含む基板（１）に実装する。変位機構（８）は、基板（１）とストッカー（５）の相対位置を変化させる。

第４の態様によれば、基板（１）上に多数のピラー（４）を実装する必要があるときでも、ストッカー（５）に収容された複数のピラー（４）を一つずつ押し出すことで、全体の作業を効率的に完了することができる。

また、第５の態様のピラー実装装置は、第４の様態との組み合わせにより実現され得る。第５の様態のピラー実装装置は、保持機構（７）を更に備えている。保持機構（７）は、ストッカー（５）に収容された複数のピラー（４）を挟む。押出機（６）は、保持機構（７）により挟まれた複数のピラー（４）のうちの一つをストッカー（５）から押し出す。

第５の態様によれば、複数のピラー（４）が保持機構（７）によって挟まれた状態で、ストッカー（５）に収容される。このため、ストッカー（５）内のピラー（４）の数が変化しても、押出機（６）と隣接する位置（押出機（６）によって押し出される位置）には、ピラー（４）が安定的にセットされる。このため、ストッカー（５）からピラー（４）を適切に押し出すことができる。

また、第６の態様のピラー実装装置は、第５の様態との組み合わせにより実現され得る。第６の態様の保持機構（７）は、付勢機構（７２）を有する。付勢機構（７２）は、ストッカー（５）に収容された複数のピラー（４）を、押出機（６）と隣接する位置に向けて押し付けるように構成されている。

第６の態様によれば、付勢機構（７２）により、複数のピラー（４）を、押出機（６）と隣接する位置に向けて押し付けることで、ストッカー（５）に収容されたピラー（４）を保持することができる。

また、第７の態様のピラー実装装置は、第６の様態との組み合わせにより実現され得る。第７の態様の付勢機構（７２）は、バネ部材（７３）と押圧部材（７５）とを有している。押圧部材（７５）は、バネ部材（７３）によって押され、複数のピラー（４）を押す。

第７の態様によれば、バネ部材（７３）の弾性力を利用して、ストッカー（５）に収容された複数のピラー（４）を押すことができる。

なお、以上、説明したピラー実装方法、ガラスパネルユニットの製造方法及びピラー実装装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜の設計変更を行うことが可能である。

Ｓ１内部空間
１基板（第１基板）
１００ガラス板（第１ガラス板）
２基板（第２基板）
２００ガラス板（第２ガラス板）
３１シール材
４ピラー
５ストッカー
６押出機
７保持機構
７２付勢機構
７３バネ部材
７５押圧部材
８変位機構

Claims

複数のピラーを、互いに積み重なった状態でストッカーに収容する収容工程と、
前記ストッカーに収容された前記複数のピラーのうちの一つを前記ストッカーから押し出してガラス板を含む基板に実装する実装工程と、
前記基板と前記ストッカーの相対位置を変化させる変位工程とを備え、
前記実装工程を、前記変位工程を挟んで繰り返し実行することで、前記基板に、前記複数のピラーを、互いに距離をあけた所定の配置で実装するピラー実装方法であって、
前記複数のピラーの各々は、磁性体を含み、
前記実装工程では、少なくとも一部分に磁石が設置されたマグネットステージで支持された前記基板に前記ピラーを実装する、
ピラー実装方法。
前記収容工程では、前記複数のピラーを保持機構によって挟んだ状態で前記ストッカーに収容し、
前記実装工程では、前記保持機構によって挟まれた状態の前記複数のピラーのうちの一つを前記ストッカーから押し出す、
請求項１に記載のピラー実装方法。
第１ガラス板を含む第１基板に複数のピラーを実装する第１工程と、
第２ガラス板を含む第２基板を枠状のシール材を介して前記第１基板に対向させ、前記シール材により前記第１基板と前記第２基板とを気密に接合する第２工程と、
前記第１基板と前記第２基板と前記シール材とで囲まれた内部空間を減圧して封止する第３工程とを備え、
前記第１工程は、
前記複数のピラーを、互いに積み重なった状態でストッカーに収容する収容工程と、
前記ストッカーに収容された前記複数のピラーのうちの一つを前記ストッカーから押し出して前記第１基板に実装する実装工程と、
前記第１基板と前記ストッカーの相対位置を変化させる変位工程とを有し、
前記第１工程では、前記実装工程を、前記変位工程を挟んで繰り返し実行することで、前記第１基板に、前記複数のピラーを、互いに距離をあけた所定の配置で実装するガラスパネルユニットの製造方法であって、
前記複数のピラーの各々は、磁性体を含み、
前記実装工程では、少なくとも一部分に磁石が設置されたマグネットステージで支持された前記第１基板に前記ピラーを実装する、
ガラスパネルユニットの製造方法。