JP3602359B2 - 平板状ワークの位置決め装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、平板状ワークを位置決めする位置決め装置に関し、特にLCD用ガラス基板やシリコンウェハーの製造工程のように高度なクリーン環境を必要とする分野に好都合に利用される。
【0002】
【従来の技術】
例えばLCD用ガラス基板の製造工程における従来のアライメント装置は、基板を支持ピンで持ち上げて支持し、その状態でX−Y方向から爪を押し付けることによって位置決めしていた。基板サイズが小さいときにはこの位置決め方法で不具合はなかったが、近年の基板の大型化に伴い、基板とピンとの間の摩擦が増大し、基板と支持ピンとの摺動摩擦に伴う発塵が多くなってクリーン状態での基板位置決めが難しくなってきた。
【0003】
なお、3本の支持ピンで直径8インチの基板を支持すると共に、支持ピンから空気を吹き出して支持ピン頂部と基板裏面との間から空気を放出し、基板の浮上及び吸着作用を発生させ、この状態でガイド部材によって基板を位置決めするようにした基板受け渡し装置が提案されている(特開平8−330383号公報参照)。しかしながら、この装置では、本数の少ない支持ピンから浮上空気を吹き出しているので、動圧による基板支持力が小さいと共に、静圧による基板支持力が生じないため、基板を浮上させるのが容易でなく、特に大型基板では浮上支持が困難になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術に於ける上記問題を解決し、大型の平板状ワークであっても確実に浮上支持して位置決めできる平板状ワークの位置決め装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、平板状ワークを位置決めする位置決め装置において、
空気が吹き出される多数の穴を備えた面板と、該面板上から突出した位置と退避した位置とに切り換え可能に形成されていて突出時に前記平板状ワークを支持可能な複数の支持ピンと、前記平板状ワークの端面に近接して前記平板状ワークを位置決めする第1位置とこれから離れた第2位置との間で移動可能に形成された位置決め部材であって前記面板に対向し該面板の方向に空気が吹き出される空気吹き出し口を備えていて前記面板に対して接離可能に形成された複数の位置決め部材と、を有することを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は本発明を適用した位置決め装置の概略の全体構成及びその一部分を拡大した状態を示す。
【0007】
本装置は、平板状ワークであるLCD用ガラス基板から成るワークWを位置決めする装置であり、主要構成部分として、浮上用プレート1、ピンアップ機構2及び位置決め機構3を有する。
【0008】
浮上用プレート1は、薄板板金構造になっていて、厚みの薄い上下板11、12と両側板13とから成る外板及びこれらを内部で補強する図示しないリブ板で構成されている。内部の空気室14は、図示しない送風機によって空気が供給されることにより、例えば20mmAq程度の圧力を持つ。この例では、上板11が空気の吹き出される多数の穴11aを備えた面板に相当する。図1では多数の穴11aの一部分だけ示している。なお、浮上用プレート1を、このような薄板板金構造のものに代えて、ソリッド板で厚みと強度を持つものにしてもよい。
【0009】
ピンアップ機構2は、エアシリンダ21、そのロッド22、これに結合された支持板23、これに支持されたワーク支持ピン24等によって構成されている。ワーク支持ピン24は、エアシリンダ21の作動により、浮上用プレート1の上板11上から突出した実線の上位置H1 と二点鎖線のように退避した下位置H2 との間で切り換え可能になっている。ワーク支持ピン24は複数本設けられていて、突出時にワークWを上板11の上部で支持することができる。
【0010】
位置決め機構3は、架台31、リニアガイド部32、支柱部33、これにピン34を介して回転可能に支持されたアーム35、位置決め爪36、空気管系37、等によって構成されている。位置決め爪36は、本例では図2(b)に示す如く、ワークWを位置決めできるようにその周辺に8本設けられている。位置決め機構3の可動部分は、ボールネジ機構等の図示しない直線往復機構により、爪の装着位置によってX又はY方向に駆動される。その結果、それぞれの位置決め爪36はX方向又はY方向に移動可能になっている。
【0011】
このような構成により、位置決め爪36は、ワークWの端面Wsに近接してこれを位置決めする二点鎖線で示す第1位置としての内側位置L1 とこれから離れた実線で示す第2位置としての外側位置L2 との間で移動可能になっている。又、上板11に対向しその方向に空気が吹き出される空気吹き出し口36aを備えている。空気吹き出し口36aには、空気管系37から例えば1kgf/cm2G程度の低圧の圧縮空気が供給される。更に、揺動アーム35をピン34で支持して回転可能にすることにより、位置決め爪36は上下のZ方向に動いて上板11に対して接離可能なように形成されている。
以上のような位置決め装置によれば、ワークWの目的位置へのアライメントは次のように行われる。
【0012】
1)ワーク支持ピン24が突出した上位置H1 になり、この上にワークWが載せられる。このときには、位置決め爪36はワークWから離れて退避した外側位置L2 に待機している。
【0013】
2)浮上用プレート1の上板11の穴11aから浮上用空気を吹き出させ、その後エアシリンダ21を作動させてワーク支持ピン24を退避した下位置H2 まで下降させ、ワークWを上板11上で浮上支持する。
【0014】
3)空気管系37から位置決め爪36へ空気を供給し、その空気吹き出し口36aから空気を吹き出させ、位置決め爪36を浮上させる。次に支柱部33等と共に位置決め爪36をリニアガイド部31に沿ってX又はY方向に動かし、ワークWを位置決めするための内側位置L1 まで移動させ、ワークWのアライメントを行う。
4)ワーク浮上用空気の供給を停止し、浮上力を落としてアライメントされた状態でワークWを上板11上にあずける。
【0015】
5)位置決め爪36を浮上した状態でL1 位置からL2 位置に退避させ、その後浮上用空気の供給を停止し、上面11上に下ろして安定させる。
【0016】
6)再びエアシリンダ21を作動させてワーク支持ピン24を上昇させ、アライメントされた状態でワークWを支持してこれを上位置H1 まで持ち上げ、位置決めを終了する。この状態で、精度良く位置決めされたワークWはロボットハンド等によって取り上げられ、次の工程の載置場所に精度良く受け渡されることになる。
【0017】
以上のようなワークアライメントにおいて、ワークを浮上させて位置決めするときには、その浮上状態を安定させることが望ましい。そのためには、ワークWをある程度多くの点で等分布的に支持すると共に、吹き出し空気の流速、従って空気室14内の圧力P1 を余り大きくせず、浮上量δh1 を余り高くしないことが望ましい。本発明では、多数の穴11aから空気を吹き出すので、ワークWを均一に安定して支持できる。又、ワークWと上板11との間には圧力を持った空気層Aができるため、ワークWには静圧による支持力も発生し、低圧送風機程度の圧力であっても大型ワークを支持するための十分な支持力が発生する。発明者等の実験によれば、圧力P1 を10〜20mmAq程度にすると、500mm角より大きいガラス基板からなるワークWの浮上量が、0.5mm〜1mm程度になるという結果が得られた。
【0018】
位置決め爪36は、内外位置L1 、L2 間を移動するときには上板11から浮上しているため、これと非接触状態で移動する。その結果、爪移動に伴う発塵が防止される。又、位置決め爪36とワークWの端面Wsとの間には、アライメント上許容される誤差以内のクリアランスが設けられる。但し、位置決め爪36の外面を弾性体にしてワーク端面に軽く接触させるようにしてもよい。その場合にも、爪とワーク間が殆ど摺動しないので、発塵することはない。
【0019】
位置決め爪36の浮上量δh2 は、ワークWの浮上量との関係で0.1〜0.3mm程度の小さい値にされる必要がある。この場合、位置決め爪36の空気吹き出し口36aに圧力P2 の空気を供給すると、位置決め爪36の直径をdとすれば、爪には最も大きい力としてF=πd2 P2 /4が上向きに作用する。例えば圧力P2 を1kgf/cm2G、空気吹き出し口36aの面積を1cm2 とすれば、Fは1kgf/cm2fになる。この力は、アーム35及び位置決め爪36の重量からすれば過大な力になる。しかし、位置決め爪36が浮上して上板11との間に空気が吹き出すと、Fは直ちに小さい値になり、Fとδh2 との関係が定まって適当な浮上量δh2 が確保される。
【0020】
その結果、このような浮上方式によれば、δh2 を上記のように僅かな値に維持することが容易である。そして、位置決め爪36が上板11から僅かでも浮上すれば、両者間の接触を確実に防止することができる。なお、図示の如く引っ張り又は圧縮バネ38を装着し、位置決め爪36の浮上力を調整するようにしてもよい。又、必要に応じてピン34に対して爪36の反対側にカウンターウエートを設け、位置決め爪36をより低い圧力で浮上させるようにしてもよい。
【0021】
ところで、位置決め爪36を浮上させることなく、上記δh2 程度の微小間隙を機械的に付与しようとすれば、爪移動機構が介在しているために、δh2 を維持するだけの機械的精度を得ることが難しい。又、浮上用プレート1の面精度の点からも、δh2 を確保することは困難である。その結果、ワークWが位置決め時に発塵のない浮上状態になっているにもかかわらず、位置決め爪36が浮上用プレート1と摺動して発塵し、結局クリーンなワーク処理環境が得られないことになる。
【0022】
なお、本例では位置決め爪36を浮上可能にするためにアーム35を回転させる機構を用いているが、スライドベアリング等を介在させてアーム35を上下移動可能にし、それによって位置決め爪36を浮上可能にするような機構であってもよい。又、浮上用プレート1、ピンアップ機構2及び位置決め機構3を多段に配設し、浮上用空気を加熱された高温空気にすると共に浮上用プレート1部分を高温環境に配置することにより、位置決め装置を熱風循環式熱処理装置として使用することも可能である。
【0023】
【発明の効果】
空気が吹き出される多数の穴を備えた面板を設けているので、その上に平板状ワーク(以下単に「ワーク」という)を浮上支持することが可能になる。面板上から突出する位置と退避する位置とに切り換え可能に形成されていて突出時にワークを支持可能な複数の支持ピンを設けているので、ワークを支持して突出状態にある支持ピンを面板から退避させることにより、ワークを面板上で非接触浮上支持することができる。ワークの端面に近接してこれ位置決めする第1位置とこれから離れた第2位置との間で移動可能に形成された位置決め部材を設けているので、上記の如くワークが面板上に浮上支持されるまで位置決め部材を第2位置に待機させておき、浮上支持されると第1位置に移動させてワークを位置決めすることができる。このとき、ワークが浮上しているためワークは支持ピンや面板と接触せず、発塵のないクリーンな位置決めをすることができる。
【0024】
又、位置決め部材は面板に対向しその方向に空気が吹き出される空気吹き出し口を備えていると共に、面板に対して接離可能に形成されているので、空気吹き出し口から空気を吹き出すことによって位置決め部材を面板から浮上させて離間させることができる。その結果、位置決め部材が第2位置から第1位置に移動する前に浮上させることにより、位置決め部材を面板と非接触の状態で第2位置から第1位置に移動させ、位置決め後元の位置に復帰させ、移動中における接触摺動による発塵も防止することができる。
【0025】
このようにして全く発塵のない状態でワークを位置決めした後、支持ピンを突出位置にすることにより、位置決めされたワークを面板上から離して支持ピン上に支持させ、次の工程への移行可能な状態にすることができる。このときには、もはやワークを位置決めのために動かす必要がないので、支持ピンはワークを持ち上げるだけでワークと摺動しない。その結果、完全に発塵のないワーク位置決めをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したワークの位置決め装置の概略全体構成の一例を示す正面図である。
【図2】(a)は上記装置の一部分を拡大した状態を示す部分断面を含む正面図であり、(b)はワークに対する位置決め爪の配置例を示す平面図である。
【符号の説明】
11 上板(面板)
11a 穴
24 ワーク支持ピン(支持ピン)
36 位置決め爪(位置決め部材)
36a 空気吹き出し口
H1 上位置(突出した位置)
H2 下位置(退避した位置)
L1 内側位置(第1位置)
L2 外側位置(第2位置)
W ワーク(平板状ワーク)
Ws 端面
Claims (1)
- 平板状ワークを位置決めする位置決め装置において、
空気が吹き出される多数の穴を備えた面板と、該面板上から突出した位置と退避した位置とに切り換え可能に形成されていて突出時に前記平板状ワークを支持可能な複数の支持ピンと、前記平板状ワークの端面に近接して前記平板状ワークを位置決めする第1位置とこれから離れた第2位置との間で移動可能に形成された位置決め部材であって前記面板に対向し該面板の方向に空気が吹き出される空気吹き出し口を備えていて前記面板に対して接離可能に形成された複数の位置決め部材と、を有することを特徴とする位置決め装置。
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