JP6074975B2 - 基板保持用枠体と基板保持用枠体の搬送方法 - Google Patents
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Description
基板保持用枠体の内側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該基板保持用枠体の搬送方法等に関するものである。
これら大型の基板は撓みやすく、四週縁辺部のみを支持した場合には、水平にやや下方に湾曲した状態になるが、多段積みした際に基板の相互に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、塵埃の混入発生や汚染を防止する必要もある。
しかし、これら液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、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、表示画面サイズが大型化していることと、小サイズ画面の物であってもコスト面から多面付けの状態で製造する必要もあり、用いられる基板やその中間製品は大サイズ化している。基板はさらに1.5メートル角位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。
図7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、断面が矩形状の金属枠体を組み立てして、対向する1対の金属枠材11a、11bと他の対向する1対の金属枠材11c、11dからなる平面視矩形状の金属枠部11で構成されている。金属枠部11の4隅は、連結部16により連結されている。枠体の全体を平面にする場合もあるが、対向する1対の金属枠材11c、11dの中央部を下方に湾曲させる場合も多い。
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、手掛部15は、基板保持用枠体10を搬送する際、搬送装置のロボットハンドのための把持部にされる。
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31を被せ、下段にインナーパレット30をあてがい、ベルト32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は一般的である。
まず、図9(A)(B)のように、枠体移送装置の懸垂機構であるシリンダ51が下降する。次に、(C)のように、懸垂用シリンダ61の引き掛け部62を枠体10の手掛部15の下面に差し込みする。この状態で、懸垂用シリンダ61が上昇すれば、引き掛け部62と手掛部15が係合し、その状態(D)で、基板保持用枠体10を移送できる。このように従来は、手掛部15で、枠体を把持する方法が一般的におこなわれている。
本発明における懸垂機構とは、枠体搬送装置のロボットハンドに取り付けられたシリンダの先端に設けた電磁石を含めた装置である。
基板の積載効率を上げる為、枠体を高密度に重ねる工夫がなされており、第6世代サイズ(以下、「G6サイズ」)の基板を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っている。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るため、手掛部15がわずかな変形した場合でも、ロボットハンドが手掛部15を把持できなくなることが生じる。
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ことがあり、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。
40フィートコンテナは、長さ(12.2m)×幅8フィート(2.438m)であり、幅方向における外寸2.438mmに対して、幅方向における内寸は、約2.346〜2.352である。
基板サイズは、G7サイズで2200*1900mm、G8サイズで2500*2200mmとなり、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。
本発明の第1の態様は、四角形状で剛性のある板状物からなる基板を枠体に載せて保持する基板保持用枠体であって、
断面が矩形状である平坦な金属枠材と前記金属枠材を4隅で連結部により連結した平面視矩形状の金属枠部と、前記金属枠部の4辺の内側に延設して設けた前記基板を支持する基板支持板と、を少なくとも有した構成からなる前記基板保持用枠体であって、
前記連結部は、非吸着部の非磁性体と前記非磁性体の内側に磁性体からなる吸着部とを備えており、前記連結部の前記基板を載せる側の上面は、前記非磁性体の内側に前記吸着部の一つの平面として形成され、前記連結部の前記基板を載せない側の下面は、非磁性体のみで形成されており、
前記吸着部が断面視凹形状であって、該凹形状の両端を吸着面として前記連結部の上面に設けられていることを特徴とする基板保持用枠体である。
前記吸着ユニットの前記基板を載せる側の上面は、前記非磁性体の内側に前記金属枠用吸着部の一つの平面として形成され、前記吸着ユニットの前記基板を載せない側の下面は非磁性体のみで形成され、さらに、前記吸着ユニットは、前記吸着ユニットの上面と前記金属枠材の前記基板を載せる側の面が平滑になるように備えられていることを特徴とする基板保持用枠体である。
初めに、図1に示すように連結部16は、金属枠部11を形成するために、金属枠材111a、11b、11c、11dを連結するためのものであり、以後、本説明において連結部16を、コーナーピース16に置き換えて説明する。
図1は基板保持用枠体10を示す平面図である。断面が矩形状である金属枠材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の内側に延設した基板支持板13と、を有し構成されている。
また、基板保持用枠体10の基本的形態には、第1形態と第2形態の2種がある。
基板保持用枠体10の第1形態は、前後左右の四辺の金属枠材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形態は、対向する1対の金属枠材11a、11bは平坦であるが、他の対向する1対の金属枠材11c、11dは、中央部が下方に湾曲した形状のものである。
ここまでの形状は、図7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。
基板保持用枠体10を低い高さに形成するのは、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、吸着部17を備えるのは、手掛部15をなくすことにより、枠体の多段積み重ね体の体積を小さくすることと、手掛部15を備えない基板保持用枠体10を搬送可能にするためである。
また、脱着が容易に可能なコーナーピース16及び吸着ユニット18は、それぞれ吸着部17及び金属枠用吸着部19を備えていることにより、基板保持用枠体10を連続して使用すること等により起こりうる汚損や破損が生じた場合でも、容易に交換可能である。
図3aは、図1の基板保持用枠体10の破線部b〜b´部分の断面図であり、吸着ユニット18に埋め込まれた金属枠用吸着部19を有する金属枠部11の片側の断面図である。図3bは、基板保持用枠体10を重ねた状態での破線部b〜b´部分の断面図である。
吸着部17は、基板保持用枠体10を重ねた状態において、図2bに示すように上下にある吸着部17同士が直接接することはなく、間に非磁性体を介す構造となる。これにより磁石等を吸着部17に当接させて基板保持用枠体10を吸着する場合、2枚以上の基板保持用枠体10を吸着するのを防ぐ効果がある。
また、コーナーピース16の吸着部17の変形例として、図2cに示すように、断面視凹形状からなる吸着部を、凹形状の両端を吸着面としてコーナーピース16の上面に設け、凹形状の両端に磁石を当接することにより、磁石と吸着部18で閉ループな磁気回路が構成できることにより漏洩磁束が減少し、2枚以上の基板保持用枠体10を吸着するのを防ぐ効果がある。図示はないが、吸着ユニット18の金属枠用吸着部19も、前述した断面視凹形状からなる吸着部を採用できる。
初めに図4を用いて、基板保持用枠体10を吸着して懸垂する枠体搬送装置50の構成について説明する。
枠体搬送装置50は、ロボットハンド55とロボットハンド55の動作を制御するロボット70より構成される。ロボットハンド55は、水平に回転動作をおこなう回転アーム71と、上下動作と前後動作をおこなう上下アーム72と、基板保持用枠体10を吸着保持して懸垂動作をおこなう懸垂装置56を少なくとも有して構成されている。
懸垂装置56は、基板保持用枠体10を吸着保持する杵体57と杵体57を保持する枠体54を少なくとも有して構成されている。
杵体57は、シリンダ駆動装置58と先端に電磁石60が取り付けられたシリンダ59とを具備し、電磁石60を磁化または非磁化状態にするための、電流を流す配線がシリンダ59を介して電磁石60に接続されている。シリンダ駆動装置58は、シリンダ59を上下に駆動する装置である。
図6Bは、シリンダ59が下降して、先端にある電磁石60が金属吸着部17まで下降した図である。電源スイッチ65は未だOFFの状態である。
図6Cは、シリンダ59が下降して、先端にある電磁石60がそれぞれ金属吸着部17に当接した図である。この状態において電源スイッチはONとなる。
図6Dは、電源スイッチONの状態でシリンダ59は上昇、更にロボットハンド55が上部へ引き上げた状態を示した図である。
数式1は、物品を懸垂する場合の電磁石の表面磁束密度と吸着面積、及び吸着力の関係を示す式である。
本発明の基板保持用枠体は、電磁石で水平に吊り上げるものであり、数式1で用いられる安全率は4として、電磁石の表面磁束密度と吸着面積の関係から吸着力を求める。
吸着面が半径25mmで表面磁束密度300Gの電磁石で吸着可能である。しかし半径25mmの吸着面では、コーナーピース16の上面にある吸着部17の回りを樹脂で囲むことができなくなるため、吸着面が半径15mmで吸着面積が707mm2、表面磁束密度500Gの電磁石が好適である。
金属枠材に吸着ユニット18を備えた形態では、電磁石の個数を調整することができることに加え、金属枠材の形状に沿った電磁石を使用することも可能となる。
吸着部17及び金属枠用吸着部19に使用する磁性体の材質は、磁束を通過させるが、磁束が供給されない状態では磁力(保持力)を発生させない、軟磁性材料が好適である。例えば、純鉄、ケイ素銅、フェライト、センダスト、パーマロイなどの、磁束が流れやすい高透磁率材料等が好ましい。
枠体搬送装置50の杵体57の先端の電磁石60は吸着部17と吸着する部分であり、4隅のコーナーピース16で吸着するには、前述したように1箇所のコーナーピース16に吸着する電磁石60の吸着力が26N以上必要であることから、電磁石60には、株式会社フジタ製、丸型電磁石 形式FSGP−20(最大吸着力28N、直径20mm、高さ40mm、重量0.06kg)を採用した。
11 金属枠部
11a、11b 左右の金属枠材
11c、11d 前後の金属枠材
13 基板支持板
15 手掛部
16 連結部(コーナーピース)
17 吸着部
18 吸着ユニット
19 金属枠用吸着部
30 インナーパレット
31 上蓋
32 結束ベルト
40 防振パレット
50 基板保持用枠体搬送装置
54 枠体
55 ロボットハンド
56 懸垂装置
57 杵体
58 シリンダ駆動装置
59 シリンダ
60 電磁石
61 懸垂用シリンダ
62 引き掛け部
70 ロボット
71 回転アーム
72 上下アーム
100 基板保持用枠体の多段積み重ね体
K 基板保持用枠体の空間域
Claims (4)
- 四角形状で剛性のある板状物からなる基板を枠体に載せて保持する基板保持用枠体であって、
断面が矩形状である平坦な金属枠材と前記金属枠材を4隅で連結部により連結した平面視矩形状の金属枠部と、前記金属枠部の4辺の内側に延設して設けた前記基板を支持する基板支持板と、を少なくとも有した構成からなる前記基板保持用枠体であって、
前記連結部は、非吸着部の非磁性体と前記非磁性体の内側に磁性体からなる吸着部とを備えており、前記連結部の前記基板を載せる側の上面は、前記非磁性体の内側に前記吸着部の一つの平面として形成され、前記連結部の前記基板を載せない側の下面は、非磁性体のみで形成されており、
前記吸着部が断面視凹形状であって、該凹形状の両端を吸着面として前記連結部の上面に設けられていることを特徴とする基板保持用枠体。 - 請求項1に記載した基板保持用枠体であって、少なくとも対向する1対の前記金属枠材に吸着ユニットを備え、前記吸着ユニットは、非吸着部の非磁性体と前記非磁性体の内側に磁性体からなる金属枠用吸着部とを備えており、
前記吸着ユニットの前記基板を載せる側の上面は、前記非磁性体の内側に前記金属枠用吸着部の一つの平面として形成され、前記吸着ユニットの前記基板を載せない側の下面は非磁性体のみで形成され、さらに、前記吸着ユニットは、前記吸着ユニットの上面と前記金属枠材の前記基板を載せる側の面が平滑になるように備えられていることを特徴とする基板保持用枠体。 - 前記吸着部と前記金属枠用吸着部は、軟磁性材料からなることを特徴とする請求項1または2に記載の基板保持用枠体。
- 前記吸着部及び前記金属枠用吸着部を、枠体搬送装置のロボットハンドに取り付けられたシリンダの先端に設けた電磁石で吸着して懸垂搬送することを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載した基板保持用枠体の搬送方法。
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