JP6079044B2

JP6079044B2 - 枠体搬送装置および枠体搬送装置を用いた枠体搬送方法

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Publication number: JP6079044B2
Application number: JP2012181317A
Authority: JP
Inventors: 黒木　大輔; 大輔黒木
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2032-08-20
Also published as: JP2014037042A

Description

本発明は、剛性であり撓み性を有する矩形状（四角形状）の基板を、同じく矩形状の基板保持用枠体の内周に設けた基板支持板に１枚ずつ載置し、該基板を載置した状態の基板保持用枠体または基板保持用枠体自体を多段に積み重ねる枠体搬送装置および該枠体搬送装置を用いた枠体搬送方法に関するものである。
基板の例としては薄板ガラス基板があり、特には、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、液晶表示装置用のカラーフィルター基板、それらの中間製品、その他の各種基板等を挙げることができる。

本発明は、基板の破損事故を防ぐ為に基板保持用枠体の積み重ねる際の位置ずれを防止すると共に、積載または、搬送した際の衝撃などで、ずれて積層された基板保持用枠体を取り出す為の基板保持用枠体の枠体搬送装置および該枠体搬送装置を用いた枠体搬送方法に関するものである。

液晶表示ディスプレイ、プラズマ表示ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ用のカラーフィルター等に用いられる基板は、損傷したり、汚したりすることなく搬送及び保管することが重要である。このような板状物を搬送等する際は、基板同士が接触しないように所定間隔で並列収納する必要がある。
しかし、これら液晶表示ディスプレイ、プラズマ表示ディスプレイ、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、表示装置自体が大型化していること、小サイズ物であっても多面付けの状態で製造されること等のため、用いられる基板やその中間製品等は大サイズ化しており、１メートル角程度のサイズにもなると、０．７ｍｍ厚のガラス基板でも対向する２辺または４辺を支持した場合は、中間部が１００ｍｍ以上も下方（重力方向）に湾曲した状態になるのを避けられない。基板はさらに２メートル角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。

特許文献１は、ガラス基板等を搬送するためのトレイを積み重ね移送、載置を行うトレイ積層移載装置に関するものである。トレイの段数が多くなりトレイが空の場合と基板等の収納時では、全体重量に大きな差があり、トレイの寸法誤差による累積によりトレイ位置がずれる場合がある。段積みトレイの各側縁部を弾力性のある押圧体で当接し押圧し位置調整するものである。
搬送装置が枠体の側面を押圧し位置を矯正する方法であり、搬送装置で枠体の位置検出し、補正した位置に基づいて枠体を把持する方法は記載されていない。

特開２００７−２６１７３８号公報

ガラス基板を大量に保管、輸送する基板保管装置および搬送装置は、生産効率、輸送効率を高める為、省スペース化が要求される。一方、表面の清浄度、特に異物付着防止については、大型ガラス基板の破損の原因となる為、様々な工夫改良がなされている。

基板の積載効率を上げる為、基板保持用枠体は、高密度に重ねる工夫がなされ、Ｇ６（第６世代）サイズの基板では、枠体の間隔を、１０ｍｍ程度まで狭くして、１５０段に積層されており、又Ｇ７．５（第７．５世代）やＧ８（第８世代）サイズにおいても高密度に積層枚数を増やし積載効率を上げることが検討されている。

大型で撓みやすい基板を高密度に積載枚数を増やすに伴い、基板保持用枠体の積載時の位置ずれや積載された後の搬送の衝撃などでの基板保持用枠体の位置ずれは、ロボットハンドでの基板保持用枠体の取出しの際にハンドリング不良や基板の破損が発生することがあった。

又特許文献１に記載されているように、搬送の衝撃でずれた多段に積層した枠体を側面から押圧し、位置調整することは、重い大型基板用の枠体の場合は、完全には位置調整が難しい又重量が重い為位置をずらすことにより傷や異物発生の可能性がある。

本発明は、このような課題を解決すべく、鋭意研究して完成されたものである。

上記課題を解決する本発明の要旨の第１は、
左右に対向する１対の辺と前後に対向する１対の辺とを連結した平面視矩形状の枠体又は基板を載置した該枠体を左右に対向する１対の辺と前後に対向する１対の辺とを備える平面視矩形状のインナーパレットに載置する枠体搬送装置であり、
該枠体および該インナーパレットの前後に対向する１対の辺が直線状であり、左右に対向する１対の辺が湾曲しており、
該枠体の左右に対向する１対の辺と前後に対向する１対の辺がそれぞれコーナー部のコーナーピースで連結しており、
該枠体搬送装置は、
該枠体を把持するロボットハンド部とロボットハンド部を保持し移動させるロボットアーム部とロボットハンド部及びロボットアーム部の動作を制御するロボット制御部を備えており、
該ロボットハンド部は、
該枠体または該インナーパレットの、湾曲して対向する前後２辺の少なくとも１辺の左右方向の最も低い位置にある中央部１箇所における該枠体または該インナーパレットの高さ位置を検出する高さセンサーＡと、
該枠体または該インナーパレットの、直線状で対向する左右２辺の少なくとも１辺の前後方向に異なる２箇所における左右方向の平面位置を検出する横センサーＢ１と横センサーＢ２と、
該枠体または該インナーパレットのコーナー部における前後方向の平面位置と該枠体または該インナーパレットの高さ位置を検出する縦センサーＣとを備え、
該高さセンサーＡが超音波センサーであり、
該横センサーＢ１と該横センサーＢ２と該縦センサーＣとがいずれもレーザーセンサーであり、
該横センサーＢ１と該横センサーＢ２と該縦センサーＣとが検出した位置情報に基づき、該ロボットハンド部の位置および傾きを補正する機能を備える、ことを特徴とする枠体搬送装置、にある。

上記課題を解決する本発明の要旨の第２は、
前記横センサーＢ１と横センサーＢ２と縦センサーＣとのいずれも光源が可視光半導体レーザーである、
ことを特徴とする請求項１に記載の枠体搬送装置、にある。

上記課題を解決する本発明の要旨の第３は、
前記ロボットハンド部に枠体の左右に対向する１対の辺を把持する機能を備える、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の枠体搬送装置、にある。

上記課題を解決する本発明の要旨の第４は、
前記ロボットハンド部に枠体の前後に対向する１対の辺の位置合わせ機能を備える、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の枠体搬送装置、にある。

上記課題を解決する本発明の要旨の第５は、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の枠体搬送装置を用いた枠体搬送方法であって、
前記ロボットハンド部に備えられた高さセンサーＡが前記インナーパレットまたは該インナーパレット上に置かれた前記枠体の、湾曲して対向する前後の少なくとも１辺の左右方向の最も低い位置にある中央部の上面の高さを検出し、
該ロボットハンド部が該インナーパレット又は該インナーパレット上に置かれた枠体に接触しない位置で、前記横センサーＢ１と前記横センサーＢ２と前記縦センサーＣとが検出可能な距離まで、近接し、
該横センサーＢ１と該横センサーＢ２とが該インナーパレット又は該インナーパレット上に置かれた枠体の、直線状で対向する左右の２辺の少なくとも１辺の前後方向に位置の異なる２箇所の平面上の位置情報を検出し、
該縦センサーＣが前後の辺と左右の辺を連結するコーナー部において、該インナーパレット又は該インナーパレット上に置かれた枠体の平面上の前後の位置および上面の高さ位置を検出し、
該横センサーＢ１およびＢ２と該縦センサーＣで検出された平面上の位置情報と高さ位置情報に基づき、該ロボットハンド部の位置の補正を行い、
枠体を把持した該ロボットハンド部が該インナーパレット又は該インナーパレットに置かれた枠体の位置まで下降し、把持している枠体を載置させる、
ことを特徴とする枠体搬送方法、にある。

上記課題を解決する本発明の要旨の第６は、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の枠体搬送装置を用いた枠体搬送方法であって、
前記ロボットハンド部に備えられた高さセンサーＡが前記インナーパレットに置かれた前記枠体の、湾曲して対向する前後の少なくとも１辺の左右方向の最も低い位置にある中央部の上面の高さを検出し、
該ロボットハンド部が該インナーパレット上に置かれた枠体に接触しない位置で、前記横センサーＢ１と前記横センサーＢ２と前記縦センサーＣとが検出可能な距離まで、近接し、
該横センサーＢ１と該横センサーＢ２が該インナーパレット上に置かれた枠体の、直線状で対向する左右２辺の少なくとも１辺の前後方向に位置の異なる２箇所の平面上の位置を検出し、
該縦センサーＣが前後の辺と左右の辺を連結するコーナー部において、該インナーパレット上に置かれた枠体の平面上の前後の位置および上面の高さ位置を検出し、
該横センサーＢ１およびＢ２と該縦センサーＣとで検出された平面上の位置情報と高さ位置情報に基づき、該ロボットハンド部の位置の補正を行い、
該ロボットハンド部が該インナーパレット上に置かれた枠体を把持する位置まで下降し、該枠体を把持し取り出す、
ことを特徴とする枠体搬送方法、にある。

上記課題を解決する本発明の要旨の第７は、
前記横センサーＢ１およびＢ２と縦センサーＣとで検出された平面上の位置情報と高さ位置情報に基づき、該ロボットハンド部の位置の補正を一定の段数毎に行い、
位置の補正を行った該ロボットハンド部の高さと左右の位置および前後の位置を基準とし、
該ロボットハンド部の高さ方向の位置を枠体の段数で算出された位置情報に基づき移動させながら該枠体を連続的に搬送する、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の枠体搬送方法、にある。

請求項に記載する枠体は、基板を載置する為の枠体であり、明細書および図面には、説明を明確にするために基板保持用枠体とも記載する。
請求項に記載する前後および左右は、平面視矩形状の４辺の位置関係を明確にするために記載したものであり、図１および図３に具体的に示す。
請求項に記載した各センサーのアルファベットもＡ、Ｂ１、Ｂ２、Ｃについては、明細書と図面における説明を明確にする為に記載したものである。

搬送時の衝撃などで、積載された枠体の位置ずれが生じた場合においても、ロボットハンド部が枠体の位置を補正することにより、該枠体を取り出す際の把持不良が防止でき、又枠体を把持して一枚ずつ積み上げる際に、枠体の位置を補正して積み上げるため、位置ずれの累積が防止でき、多数の枚数を積層した集積体においても、大きな位置ずれが無くなり、枠体の把持不良が減少でき、基板の破損も減少できた。

枠体搬送装置のロボットハンド部を示す図である。枠体搬送装置の全体構成を示す図である。基板搬送用枠体の平面図である。基板保持用枠体に基板を載置する状態を示す断面図である。基板保持用枠体に基板を載置する状態を示す斜視図である。基板保持用枠体が防振パレットおよびインナーパレットに搭載され梱包された状態を示す斜視図である。枠体搬送装置が基板保持用枠体を搬送し、基板を載置した後、該基板保持枠体を集積する動作を説明する図である。インナーパレットの検出部を示す斜視図である。積載された基板搬送用枠体の検出部を示す斜視図である。枠体搬送装置の高さセンサーＡが基板保持用枠体の高さ位置を検出する動作を示す図である。（ａ）枠体搬送装置の横センサーＢ１が基板保持用枠体の左右方向の位置を検出する動作を示す図である。（ｂ）枠体搬送装置の横センサーＢ２が基板保持用枠体の左右方向の位置を検出する動作を示す図である。（ｃ）枠体搬送装置の横センサーＢ１と横センサーＢ２との検出情報より確認する基板保持用枠体の傾きを示す図である。（ａ）本発明の本実施形態における枠体搬送装置の縦センサーＣが基板保持用枠体の前後方向の位置を検出する動作を示す図である。（ｂ）本発明の本実施形態における枠体搬送装置の縦センサーＣが基板保持用枠体の高さ位置を検出する動作を示す図である。（ａ）枠体が左右方向にずれた場合を示す図である。（ｂ）枠体が前後方向にずれた場合を示す図である。（ｃ）枠体が１か所を中心にローテーションしてずれた場合を示す図である。（ａ）枠体の左右方向のずれ量と基板端部制動領域との関係を説明する図である。（ｂ）枠体の前後方向のずれ量と基板端部制動領域との関係を説明する図である。

本発明における本実施の形態の枠体搬送装置５０について説明をする前に、（基板を保持する基板保持用枠体１０の構成と該枠体による基板の保持方法）と（基板を保持した該枠体が積層され梱包される形態）について説明する。

（基板を保持する基板保持用枠体１０の構成と該枠体による基板の保持方法）

第６世代基板（１８５０＊１５００ｍｍ）の大型基板を高密度に積層し保管や輸送などに用いられる基板保持用枠体１０の構成と該枠体による保持方法を図３、図４、図５を用いて説明する。

図３に示すように前記基板保持用枠体１０は、左右に対向する１対の金属枠材１１ａ、１１ｂと前後に対向する１対の金属枠材１１ｃ、１１ｄが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に沿って枠内側に延設した基板支持板１３を少なくとも有する構成にされている。

前記金属枠部１１と前記基板支持板１３の間に上下に前記基板保持用枠体１０を積み重ねる際の嵌合部１２が設けられているが、該嵌合部１２は、必ずしもこの位置に設ける必要はなく、該金属枠部１１または前記コーナーピース１６に設けることも可能である。
嵌合部１２は、前記枠体１０を積み重ねる際に下の枠体に嵌りやすく又該枠体１０を取り出す際に下の枠体１０から取り出し易いあそびを設ける必要がある。

但し、前記あそび量は、大きすぎると前記枠体１０間の位置ずれが大きくなり、高密度に積層した時にずれ量が大きくなり、枠体の把持不良や搬送に不具合を生じる可能性があるため、必要な最小量にすることが重要である。

前記基板保持用枠体１０の前記金属枠部１１の外側に該基板保持用枠体１０をロボットハンド部５３で把持する手掛部１５が備えられている。該手掛部１５は、該ロボットハンド部５３の枠体把持部５３５が該基板保持用枠体１０を外側から把持し搬送する為の部位である。図には記載していないが、該基板保持用枠体１０には、必ずしも手掛部１５を設ける必要はなく、該基板保持用枠体１０を吸着方式で保持することも可能である。

図４は、図３の基板を載置した基板保持用枠体１０の左右の１つ辺におけるＷ１とＷ２での断面図であり、基板Ｎ１とＮ２が保持されている状態を示してある。

前記基板支持板１３上に基板が載置され前記基板保持用枠体１０を積み重ねて保持して搬送される。
該基板支持板１３には、樹脂製の前記基板保持部材１４が取り付けられており、該基板保持部材１４は、基板を載置する基板保持部１４ａと基板の左右の位置を制御する基板端部制動部１４ｃと基板の振動を制御する基板振動制御部１４ｂを備える。該基板保持部材１４は、基板が直接金属に接することを防ぎ、又左右の基板の位置ずれを防ぎ、又基板の振動を抑制する為のものである。

該基板振動制御部１４ｂは、該基板端部制動部１４ｃから該基板保持用枠体１０の内側に伸び、下側の該枠体１０に載置された基板の周辺部の上面との間隙を小さくして振動を抑制する肉厚の厚い部分と該肉厚の厚い部分から更に内側は基板の上面と間隙を大きくした肉厚を薄くした部分を有する。

基板端部制動領域１４ｄは、前記基板端部制動部１４ｃの枠体内側の面から内側に伸びる前記基板振動制御部１４ｂの該肉厚の厚い部分の領域であり、基板端部を該領域内に保持する必要のある領域である。
基板を安全に保持又は搬送する為には、
基板Ｎ１およびＮ２は、前記金属枠部１１に備え付けられた該基板端部制動部１４ｃの内側で、基板端部が基板端部制動領域１４ｄを外れないことが望ましい。
図５は前記基板保持用枠体１０と載置される基板Ｎの相対的な位置関係を示す斜視図である。

（基板を保持した該枠体が積層され梱包される形態）

基板を保持した該枠体が積層され梱包される形態について図６を用いて説明する。

図６は、基板を載置した前記基板保持用枠体１０を多段に重ね、前記インナーパレット６２と防振パレット６１に載置し梱包した状態の図である。
すなわち、各１枚の基板を載置した状態の該基板保持用枠体１０を、多段に積み重ね、最上段に基板を載置しない該枠体１０を載せ、更に該枠体１０に上蓋６３を載置し、上蓋６３とインナーパレット６２間を結束ベルト６４で結束し、さらに該防振パレット６１に載置した状態である。
最上段の基板を載置しない該枠体１０は、基板保持枠体１０と同じ枠体であり、上蓋部６３と最上段の基板との間に枠体1段分のスペースを空け、振動による接触を避けるためのものである。
該基板保持用枠体の段数は、基板を載置した該基板保持用枠体が１５０段であり、更に空の該枠体１０と上蓋６３を含め２段の該枠体１０が載置され、総段数で１５２段となる。

前記基板保持用枠体１０は、枠部材に構造強度を有する金属材料等を使用する。該基板保持用枠体１０自体と基板Ｎの合計荷重に耐える必要があるからである。例えば、前記第６世代の場合、1枚のガラス基板が５．１ｋｇ、該基板保持用枠体が５．５ｋｇになる。該基板保持用枠体を高密度に多段に積層し、Ｇ６サイズのガラス基板を収め、１５０段まで積層することも可能となり、１５０段に積層した場合の総重量は、約１．６トンとなる。
このような高重量物の該基板保持用枠体１０の搬送は、ロボットによる搬送が一般的ある。

次に本発明における本実施の形態である枠体搬送装置５０の動作を（前記基板保持用枠体１０に基板を載置する工程）と（前記基板保持用枠体１０を搬送し積み重ねる工程）とに分けて図７を用いて、説明する。

（基板保持用枠体１０に基板を載置する工程）

図７の前記基板保持用枠体取出し部８０に置かれた１５２段の前記基板保持用枠体１０を含む積層体の前記上蓋６３が前記枠体搬送装置５０Ａにより、取り出され、前記基板受け渡し装置７０とは、別の所定の場所に搬送され置かれる。
該上蓋６３は、１５０段の前記基板保持用枠体１０に基板が載置され、前記基板保持用枠体集積部８１にすべて搬送された後に、基板を載置しない空の枠体１０が1段搬送された後、最上部に載置される。

以下、１５０段の空の前記基板保持用枠体１０が前記基板保持用枠体取出し部８０から前記枠体搬送装置５０Ａにより取り出され、前記基板受け渡し装置７０に搬送され、基板が載置される工程について説明する。

以下（工程１）から（工程７）に分けて順番に説明する。

（工程１）１５０段に積層された空の基板保持用枠体１０が基板保持用枠体取出し部８０の上面から５段分の積層された前記基板保持用枠体１０を、前記枠体搬送装置５０Ａが把持し移動し、基板を該基板保持用枠体１０に受け渡しする前記基板受け渡し装置７０の基板受け渡し地点の直下に水平に置く工程。本実施の形態では、基板保持用枠体１０を５段ずつ把持して、基板受け渡し装置７０に搬送したが、段数は、５段に限定するものではなく、処理時間と把持する安定性の観点から段数を決めれば良い。

（工程２）基板が前記基板搬送装置８２により水平移動し、前記基板受け渡し装置７０において停止し、基板の周囲端部の全てが、前記基板保持部材１４の表面の所定の前記基板端部制動領域１４ｄに含まれるように位置合せする工程。

（工程３）図には、示してないが、基板を前記基板受け渡し装置７０の間隙から鉛直方向に突き出す複数のピンにより、各ピンが基板の水平状態または撓み状態に対応した高さに制御して前記基板を保持する工程。

（工程４）前記基板保持用枠体１０の手掛部１５を、前記ロボットハンド部５３に備えた複数の前記枠体把持部５３５を有する前記枠体搬送装置５０Ａにより、前記枠体把持部５３５が掛けて掬い上げる工程。

（工程５）図には、示してないが、前記基板保持用枠体１０を、前記基板受け渡し装置７０の直下において、鉛直方向上方に移動して全ての前記ピンから離す工程。

（工程６）前記基板保持用枠体１０をさらに鉛直方向上方に移動させて、基板の周縁部分を該基板保持部材１４の表面に接触させて、該基板保持用枠体１０上に前記基板を載置する工程。

（工程７）基板を載置した前記基板保持用枠体１０が前記枠体搬送装置５０Ｂにより基板保持用枠体集積部へ搬送される工程。

前記工程２から前記工程７までの工程が複数回繰り返され、１５０段の基板保持用枠体取出し部８０にある該基板保持用枠体１０は、順次、基板が載置され、搬送される。

基板受け渡し装置７０に５段の全ての前記基板保持用枠体１０が無くなった状態で、次の５段の該基板保持用枠体１０を前記枠体搬送装置５０Ａが把持し前記基板受け渡し装置７０に移動し、基板を１枚ずつ該基板保持用枠体１０に載置し搬送する。

以下前記１）から７）の工程が繰りかえされる。

以上が基板を前記基板保持用枠体１０に載置する工程であるが、多段に集積された前記基板保持用枠体１０は、輸送の衝撃などで、位置ずれが生じている場合もあり、前記枠体搬送装置５０Ａが該基板保持用枠体１０を把持する際に、位置補正を行わないと位置ずれにより該基板保持用枠体１０の手掛部１５を把持出来ない時や、位置ずれのある状態で把持した為に前記基板受け渡し装置７０での不具合や位置ずれのある状態で基板を載置し、その後の搬送で基板が破損することもある。位置の補正については、後述する。

次に（基板保持用枠体１０を搬送し積み重ねる工程）について説明する。

前記基板を載置した前記基板保持用枠体１０の上に、同様にして得られた基板保持用枠体１０を、該基板保持用枠体１０の金属枠部１１の表裏を互いに面接触させて、積み重ねる工程である。

以下（工程８）から（工程１１）に分けて順番に説明する。

（工程８）基板を載置した前記基板保持用枠体１０を把持した前記枠体搬送装置５０Ｂの前記ロボットハンド部５３を前記基板受け渡し装置７０の直上から、基板保持用枠体集積部（基板載置済み）８１の直上に移動する工程。

（工程９）前記基板保持用枠体１０を把持した前記ロボットハンド部５３が鉛直方向下方に移動し、基板保持用枠体集積部（基板載置済み）８１にあるインナーパレット６２又は先に積み重ねられた基板保持用枠体１０（基板載置済み）の金属枠部１１に該基板保持用枠体１０の金属枠部１１を接触させる工程。

（工程１０）前記基板保持用枠体１０を把持した前記ロボットハンド部５３を更に鉛直方向下方に移動させて、該基板保持用枠体１０を完全にインナーパレット６２または該基板保持用枠体１０の上に積み重ねる工程。

（工程１１）前記枠体搬送装置５０Ｂに備えた前記ロボットハンド部５３の前記枠体把持部５３５を前記基板保持用枠体１０から外して、鉛直方向の上方に移動して次の工程のために待機する工程。

前記８）から１１）の工程が繰りかえされて、前記基板保持用枠体１０を前記基板保持用枠体集積部８１に積み重ねられるが、１５０段もの多段に積み重ねると、該基板保持用枠体１０間で位置ずれが大きくなる為、該基板保持用枠体１０を複数段積み重ねたところで、該基板保持用枠体１０の位置を前記枠体搬送装置５０Ｂの前記ロボットハンド部５３に備え付けられた前記位置検出センサーで検出し、位置補正を行う位置補正工程を導入し、搬送不具合の発生を防止する。

次に前述した（位置補正工程の導入頻度）について、説明する。

前記位置補正工程を導入することによる具体的な効果は、１５０段の多段な前記基板保持用枠体に位置ずれが生じても、該基板保持用枠体の取出しの際の把持不良が防止でき、又位置ずれの少ない状態で該基板保持用枠体を把持し、基板受け渡し装置に置かれる為、基板周縁部の全てが、該基板保持用部材１０の表面の前記基板端部制動領域１４ｄに含まれるように、複数の前記枠体把持部５３５を有する前記枠体搬送装置５０Ａの前記ロボットハンド部５３を所定の位置に位置合わせすることが可能となり、その後の搬送においても基板の破損が防止できることにある。

前記位置補正工程を一定の段数毎に導入するのは、一連の基板保持用枠体１０を搬送する処理時間を短縮する為である。

前記位置補正の頻度は、前記枠体１０が複数段に積み重ねた際に、１段ずつが最大のあそび量でずれた状態を想定し、複数段の前記枠体１０が積み重ねられた際の累積されたずれ量が基板端部の基板端部制動領域１４ｄを外れない段数で位置補正を行う頻度とするのが好ましい。

前記枠体１０が１段毎にずれる様子を模式的に図に示す。図１３ａは、左右方向にずれた場合を示し、図１３ｂは、前後方向にずれた場合であり、図１３ｃは、１か所を中心にローテーションしてずれた場合を示す。１段毎のずれ量は、枠体間のあそび量以内であることが望ましい。

本発明における本実施の形態の前記基板保持用枠体１０の上下の枠体間におけるあそび量は、１段につき短辺方向すなわち左右方向でＬ１ｍｍとし、長辺方向すなわち前後方向でＬ２ｍｍとすると該枠体１０を１５０段に積み重ねた状態での短辺方向のずれ量は、Ｌ１×１５０ｍｍとなり、長辺方向でＬ２×１５０ｍｍとなる。

図１４ａおよび図１４ｂに前記枠体１０のずれ量と基板端部制動領域１４ｄとの関係を説明する図である。
本実施の形態では、基板端部制動領域１４ｄが４．２５ｍｍで、Ｌ１が０．１３ｍｍでＬ２が０．２ｍｍであり、図１４ａと図１４ｂを用いて位置補正の頻度を説明する。
いずれの場合も該枠体１０が積層され累積されるずれ量が基板端部制動領域１４ｄすなわち４．２５ｍｍを超えない段数を示す図である。

図１４ａに示すように前記枠体１０の左右方向では、２２段積層された時の累積のずれ量が４．２５ｍｍを超えるため、２１段までに位置補正を行うことが必要である。前後方向は、図１４ｂに示すように３３段目で累積ずれ量が４．２５ｍｍを超えるため、３２段までに位置補正を行う必要がある。該枠体１０を左右方向と前後方向とも安全に搬送する為には、２１段以内に１回以上補正する必要がある。

上述した結果より、位置補正工程を導入する頻度は、搬送の安全性と処理時間も考慮すると２１段以内で少ない頻度が好ましい。
このように一定の段数毎に位置補正工程を導入することにより、１５０段もの多段に積み重ねても大きな位置ずれが生じることなく前記基板保持用枠体１０の集積が可能となった。

本発明の位置補正を行う頻度は、前記基板端部制動領域１４ｄと前記枠体１０間の重ね合せる際のあそび量により決まるものであり、位置補正の頻度Ｆは、上述した実施形態以外でも、式１により最適な頻度が決められるものである。

Ｆは位置補正を行う頻度（段数）であり、
１４ｄは基板保持用枠体１０の基板端部制動領域であり、
Ｌは、基板搬送用枠体１０を上下に重ねた時の１段あたりのあそび量であり、左右方向のあそび量Ｌ１と前後方向のあそび量Ｌ２との内で、あそび量の大きい方とする。

次に本発明の本実施の形態である（枠体搬送装置５０の全体の構成）と（ロボットハンド部５３の構成）について説明する。

（枠体搬送装置５０の全体の構成）

枠体搬送装置５０の全体の構成について、図２を用いて説明する。

前記枠体搬送装置５０は、前記基板保持用枠体１０を把持する前記ロボットハンド部５３と該ロボットハンド部５３を支えて移動させる前記ロボットアーム５２と該ロボットハンド部５３と該ロボットアーム５２の動作を制御する前記ロボット制御部５１を少なくても備える。
該ロボットハンド部５３には、集積された該基板保持用枠体１０から該基板保持用枠体１０を把持し取り出すための位置制御を行う為、又は基板を載置した基板保持用枠体を把持して所定の場所に積み重ねる位置制御を行う為の検出センサーが備えられている。

図２ａは、四辺が直線状の辺の基板保持用枠体１０を把持する状態を示す図である。

図２ｂは、対向する１対の辺が湾曲し、他の対向する１対の辺が直線状である基板保持用枠体１０を把持する状態を示す図である。
四辺がすべて直線状の辺の基板保持用枠体１０においても、対向する１対の辺が湾曲した基板保持用枠体１０においても、ハンドリングするロボットハンド部は、同様な構成で可能である。以下１対の辺が湾曲した枠体１０のハンドリングについて主に説明する。

（ロボットハンド部５３の構成）

前記枠体搬送装置５０に備えられた前記ロボットハンド部５３の構成について、図１を用いて、説明する。

図１は、Ｇ６サイズのガラス基板を保持する前記基板保持用枠体１０を把持する前記ロボットハンド部５３の平面図である。

前記ロボットハンド部５３は、前記ロボットアーム部５２とアーム接続部５３８で連結されており、ロボットハンド部５３が前記基板保持用枠体１０を把持する部分は、４辺が直線状の辺で構成されるハンド枠体５３０と補強する桟５３７が骨格として備えられている。

前記ハンド枠体５３０の前後の辺の少なくても１辺の中央部には、前記基板保持用枠体１０との距離を測定する前記高さセンサーＡが備わり、前後の両辺には、基板の前後方向の位置を合わせる位置合わせ部５３６を備え付けてある。

前記高さセンサーＡは、初めに遠距離より、前記基板保持用枠体１０の高さ位置を粗い精度で検出する必要があるため、検出範囲が１５０ｍｍから７００ｍｍと比較的広い超音波センサーＫＥＹＥＮＣＥ製のＦＷ−０７を取り付けてある。

前記ハンド枠体５３０の左右の２辺には、前記基板保持用枠体１０を把持する枠体把持部５３５が左右両辺のそれぞれ１辺の３箇所に備え付けてある。

更に前記ハンド枠体５３０の左右の２辺の少なくても１辺に、前記基板保持用枠体１０の左右方向の位置を検出する横センサーＢ１と横センサーＢ２が備え付けてある。

更に前記ハンド枠体５３０のコーナー部に前記基板保持用枠体１０の前後方向の位置および高さ位置を検出する縦センサーＣが備え付けられている。
前記横センサーＢ１とＢ２及び該縦センサーＣは、前記高さセンサーＡで前記基板保持用枠体１０の高さを粗く検出して、約１４０ｍｍまで近づいた地点から精度よく検出する必要がる為、検出距離が５０ｍｍから２００ｍｍと短いが、検出精度が高精度な可視光半導体レーザーを光源のＫＥＹＥＮＣＥ製レーザーセンサーのＬＶ−Ｓ３１を使用した。

前記ハンド枠体５３０の中央部には、前記ロボットアーム部と連結するアーム接続部５３８を備え、検出情報をもとにロボットハンド部５３を所定の位置に移動させる。

次に本発明の本実施の形態である（前記基板保持用枠体１０およびインナーパレット６２の位置を検出する部分）と（枠体搬送装置５０の位置検出方法と位置補正方法）について第６世代のガラス基板を１５０段で高密度に積層できる基板保持用枠体１０を用いて説明する。

（基板保持用枠体１０およびインナーパレット６２の位置を検出する部分）

前記枠体搬送装置５０が前記基板保持用枠体１０およびインナーパレット６２の位置を検出する部分について、図８と図９（ｂ）を用いて説明する。

図９（ｂ）は、対向する1対の辺が枠曲し、他の対向する１対の辺が直線状である前記基板保持用枠体１０がインナーパレット６２に６段まで積まれた状態であり、この上に更に該枠体１０が積まれ、全体で１５０段の集積体となる。

前記ロボットハンド部５３に備えられた高さセンサーＡは、湾曲して対向する1対の辺の1辺の中央部の最も低い位置にある高さ検出部ａを検出する。すなわち、図８のインナーパレット６２の高さ検出部ａまたは図９（ｂ）の前記基板保持用枠体１０の高さ検出部ａを検出する。

前記ロボットハンド部５３に備えられた横センサーＢ１とＢ２は、直線状で対向する1対の辺の異なる位置にある横検出部ｂ１とｂ２をそれぞれ検出する。すなわち、図８のインナーパレット６２の横検出部ｂ１と横検出部ｂ２または図９（ｂ）の基板保持用枠体１０の横検出部ｂ１と横検出部ｂ２を検出する。

前記ロボットハンド部５３に備えられた縦センサーＣは、湾曲して対向する1対の辺の1辺と直線状で対向する1対の辺が連結されるコーナー部にある縦検出部ｃ１と高さ検出部ｃ２をそれぞれ検出する。すなわち、図８のインナーパレット６２の縦検出部ｃ１と高さ検出部ｃ２または図９（ｂ）の基板保持用枠体１０の縦検出部ｃ１と高さ検出部ｃ２を検出する。

図９（ａ）は、２対の全ての辺が直線状である平面視矩形状の基板保持用枠体１０がインナーパレット６２に積まれた状態であり、この上に更に該枠体１０が積まれ、全体で１５０段の集積体となる。該枠体１０の検出部の位置は、辺がいずれも直線状であるが、図９（ｂ）の１対が湾曲した辺を備える枠体と同じ位置が良い。辺が直線状であっても撓みなどの影響を受ける可能性もあり、最も安定して位置を測定できる位置であるからである。

（枠体搬送装置５０の位置検出方法と位置補正方法）

前記枠体搬送装置５０の位置検出方法と位置補正方法ついて図１０から図１２を用いて説明する。
図１０から図１２は、インナーパレットおよび基板保持用枠体の位置検出部を示した平面図で、検出する動作を説明する図である。

まず図１０に示すように前記ロボットハンド部５３が上方向から下降し高さセンサーＡにより前記インナーパレット６２又は前記基板保持用枠体１０の高さ検出部ａを検出し、該ロボットハンド部５３は、設定値に対して−Ｚ分下降した後に＋Ｚ分再度上昇した後、再度下降して、設定値の高さを確認し、所定の高さで停止する。この高さは、本実施の形態では、前記インナーパレット６２又は前記基板保持用枠体１０の距離を次に高精度に測定する必要があり、前記レーザーセンサーの横センサーおよび縦センサーの検出範囲である１４０ｍｍに設定した。

次に図１１に示すように前記ロボットハンド部５３が左右方向に移動して前記横センサーＢ１および横センサーＢ２が前記インナーパレット６２および前記基板保持用枠体１０の横検出部ｂ１およびｂ２の金属枠部１１の外側の縁の位置を検出する。図１１ａは横検出部ｂ１を示し、図１１ｂは横検出部ｂ２を示す。

図１１ｃは、前記横センサーＢ１と横センサーＢ２で検出された横検出部ｂ１とｂ２の位置から確認される前記基板保持用枠体１０の前記ロボットハンド部５３に対する傾きθを示す。

次に図１２ａに示すように前記ロボットハンド部５３が前後方向に移動して縦センサーＣが前記インナーパレット６２および前記基板保持用枠体１０の金属枠部１１の前後方向の外側の縁の位置である縦検出部ｃ１を検出する。

次に図１２ｂに示すように前記ロボットハンド部５３が上下方向に移動して前記縦センサーＣが前記インナーパレット６２および前記基板保持用枠体１０の金属枠部１１のコーナー部である高さ検出部ｃ２を検出する。

第６世代基板（１８５０＊１５００ｍｍ）の大型基板を高密度に積層し保管や輸送などに用いられる基板保持用枠体について実施形態を説明する。
第６世代基板（１８５０＊１５００ｍｍ）で、厚さが０．７ｍｍｔの重量は、約５.０ｋｇであり、図３Ａに示す第６世代基板を保持する基板保持用枠体で、対向する１対の金属枠部１１ｃと１１ｄが湾曲形状で、図４に示す高さｈが１０ｍｍで、板の厚さが２ｍｍｔのアルミニウム製の基板保持用枠体１０の重量は、５．５ｋｇであり、該基板を保持した状態での総重量が１０．５ｋｇであった。

前記枠体１０の基板端部制動領域１４ｄは、４．２５ｍｍで該枠体間のあそび量Ｌは０．２ｍｍであった。

空の前記基板保持用枠体１０を１５０段に積層した集積体を図７に示す基板保持用枠体取出し部８０に置き、１５０段の最上段の該枠体１０で位置補正を行い最上段の該枠体１０を含め５段の該枠体１０を枠体搬送装置５０Ａのロボットハンド部５３で把持し、基板受け渡し装置７０に搬送し、基板受け渡し装置７０において、１段の該枠体１０に１枚の基板を載置し、該枠体１０を基板保持枠体集積部８１に搬送した。基板受け渡し装置７０の残りの４段の該枠体１０に同様に基板を載置し、基板保持枠体集積部８１に搬送し、積み重ねた。

基板保持用枠体取出し部８０に置かれた次の５段の前記枠体１０をロボットハンド部５３で把持し、基板受け渡し装置７０に搬送し、基板１枚を該枠体１０に載置した後、該枠体１０を基板保持枠体集積部８１に搬送した。基板受け渡し装置７０において、１段の該枠体１０に１枚の基板を載置し、該枠体１０を基板保持枠体集積部８１に搬送した。

同様に基板受け渡し装置７０の残りの４段の枠体に基板を載置し、基板保持枠体集積部８１に搬送し、積み重ねた。

基板保持用枠体取出し部８０に置かれた次の前記枠体１０は、５段毎に同じ操作で基板保持用枠体取り出し部８０より搬送され、基板受け渡し部７０において基板を載置され、枠体搬送装置５０Ｂにて基板保持用枠体集積部８１に搬送され、積み重ねられた。

基板保持用枠体取り出し部の１５０段の前記枠体１０を５段ずつ取り出し、一連の動作を４回繰り返し、全部で２０段取り出した後、次の２１段目の該枠体１０で枠体搬送装置５０Ａの位置補正を行った。

以下同様に基板保持用枠体取り出し部の前記枠体１０を２０段搬送した毎に、次の該枠体１０で位置補正を行った。

一方、基板保持用枠体集積部８１においても基板が載置された前記枠体１０が２０積み重ねられた状態ごとに、枠体搬送装置５０Ｂのロボットハンド部５３の位置補正を行った。

上述した操作で基板は枠体搬送装置５０を用いて、前記枠体１０に載置して、基板保持用枠体集積部８１に１５０段に積み上げ図６に示すように上蓋６３を被せ結束ベルトで上蓋６３とインナーパレット６２で固定し、梱包体６０として該梱包体を防振パレット６１に載置した。

前記梱包体６０を輸送したのち開梱して基板を取り出し、継続して使用して、安全に実用できることが確認された。基板保持用枠体取り出し部８０に置かれた枠体１０の位置ずれによる把持不良や基板の破損問題も生じることがなかった。

実施例１と同様に第６世代基板（１８５０＊１５００ｍｍ）の大型基板と前記枠体１０を図７に記載した同じ装置を用いて、基板保持用枠体取り出し部の１５０段の該枠体１０を５段ずつ取り出し、全部で２０段取り出した後、次の枠体で枠体搬送装置５０Ａの位置補正を行った。

前記枠体１０の基板端部制動領域１４ｄは、４．５０ｍｍで該枠体間のあそび量Ｌは０．３ｍｍであった。
以下基板保持用枠体取り出し部の前記枠体１０を１４段搬送した後に、次の１５段目の該枠体１０で位置補正を行った。

一方、基板保持用枠体集積部８１においても基板が載置された前記枠体１０が１５段積み重ねられた状態ごとに、枠体搬送装置５０Ｂのロボットハンド部５３の位置補正を行った。

実施例１と同様に第６世代基板（１８５０＊１５００ｍｍ）の大型基板と前記枠体１０を図７に記載した同じ装置を用いて、基板保持用枠体取り出し部の１５０段の該枠体１０を５段ずつ取り出し、全部で２５段取り出した後、次の枠体で枠体搬送装置５０Ａの位置補正を行った。

前記枠体１０の基板端部制動領域１４ｄは、５．００ｍｍで該枠体間のあそび量Ｌは０．２ｍｍであった。
以下基板保持用枠体取り出し部の前記枠体１０を２３段搬送した後に、次の２４段目の該枠体１０で位置補正を行った。

一方、基板保持用枠体集積部８１においても基板が載置された前記枠体１０が２４段積み重ねられた状態ごとに、枠体搬送装置５０Ｂのロボットハンド部５３の位置補正を行った。

本発明は、剛性のある矩形状の基板の１枚を基板保持用枠体に水平に載置し、該基板保持用枠体を複数積み重ねた状態で搬送または保管する基板搬送方法に関し、特に、ガラス、金属、シリコン、プラスチックなどの板状物や、平面ディスプレイパネル用、太陽電池パネル用、照明パネル用などの各種部材や中間製品などの搬送、保管に利用可能である。

１０基板保持用枠体（枠体）
１１金属枠部、金属枠材
１１ａ，１１ｂ左右の金属枠部、金属枠材
１１ｃ，１１ｄ前後の金属枠部、金属枠材
１２嵌合部
１３基板支持板
１４基板保持部材
１４ａ基板保持部
１４ｂ基板振動制御部
１４ｃ基板端部制動部
１４ｄ基板端部制動領域
１５手掛部
１６コーナーピース
５０枠体搬送装置
５０Ａ枠体搬送装置
５０Ｂ枠体搬送装置
５１ロボット制御部
５２ロボットアーム部
５３ロボットハンド部
５３０ハンド枠体
Ａ高さセンサーＡ
Ｂ１横センサーＢ１
Ｂ２横センサーＢ２
Ｃ縦センサーＣ
５３５枠体把持部
５３６位置合せ部
５３７桟
５３８アーム接続部
６０梱包体
６１防振パレット
６２インナーパレット
ａ高さ検出部ａ
ｂ１横検出部ｂ１
ｂ２横検出部ｂ２
ｃ１縦検出部ｃ１
ｃ２高さ検出部ｃ２
６３上蓋
６４結束ベルト
７０基板受け渡し装置
８０基板保持用枠体取出し部
８１基板保持用枠体集積部
８２基板搬送装置
Ｎ、Ｎ１、Ｎ２基板
Ｋ開口部
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２基板保持用枠体のあそび量

Claims

左右に対向する１対の辺と前後に対向する１対の辺とを連結した平面視矩形状の枠体又は基板を載置した該枠体を左右に対向する１対の辺と前後に対向する１対の辺とを備える平面視矩形状のインナーパレットに載置する枠体搬送装置であり、
該枠体および該インナーパレットの前後に対向する１対の辺が直線状であり、左右に対向する１対の辺が湾曲しており、
該枠体の左右に対向する１対の辺と前後に対向する１対の辺がそれぞれコーナー部のコーナーピースで連結しており、
該枠体搬送装置は、
該枠体を把持するロボットハンド部とロボットハンド部を保持し移動させるロボットアーム部とロボットハンド部及びロボットアーム部の動作を制御するロボット制御部を備えており、
該ロボットハンド部は、
該枠体または該インナーパレットの、湾曲して対向する前後２辺の少なくとも１辺の左右方向の最も低い位置にある中央部１箇所における該枠体または該インナーパレットの高さ位置を検出する高さセンサーＡと、
該枠体または該インナーパレットの、直線状で対向する左右２辺の少なくとも１辺の前後方向に異なる２箇所における左右方向の平面位置を検出する横センサーＢ１と横センサーＢ２と、
該枠体または該インナーパレットのコーナー部における前後方向の平面位置と該枠体または該インナーパレットの高さ位置を検出する縦センサーＣとを備え、
該高さセンサーＡが超音波センサーであり、
該横センサーＢ１と該横センサーＢ２と該縦センサーＣとがいずれもレーザーセンサーであり、
該横センサーＢ１と該横センサーＢ２と該縦センサーＣとが検出した位置情報に基づき、該ロボットハンド部の位置および傾きを補正する機能を備える、ことを特徴とする枠体搬送装置。
前記横センサーＢ１と横センサーＢ２と縦センサーＣとのいずれも光源が可視光半導体レーザーである、
ことを特徴とする請求項１に記載の枠体搬送装置。
前記ロボットハンド部に枠体の左右に対向する１対の辺を把持する機能を備える、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の枠体搬送装置。
前記ロボットハンド部に枠体の前後に対向する１対の辺の位置合わせ機能を備える、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載の枠体搬送装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の枠体搬送装置を用いた枠体搬送方法であって、
前記ロボットハンド部に備えられた高さセンサーＡが前記インナーパレットまたは該インナーパレット上に置かれた前記枠体の、湾曲して対向する前後の少なくとも１辺の左右方向の最も低い位置にある中央部の上面の高さを検出し、
該ロボットハンド部が該インナーパレット又は該インナーパレット上に置かれた枠体に接触しない位置で、前記横センサーＢ１と前記横センサーＢ２と前記縦センサーＣとが検出可能な距離まで、近接し、
該横センサーＢ１と該横センサーＢ２とが該インナーパレット又は該インナーパレット上に置かれた枠体の、直線状で対向する左右の２辺の少なくとも１辺の前後方向に位置の異なる２箇所の平面上の位置情報を検出し、
該縦センサーＣが前後の辺と左右の辺を連結するコーナー部において、該インナーパレット又は該インナーパレット上に置かれた枠体の平面上の前後の位置および上面の高さ位置を検出し、
該横センサーＢ１およびＢ２と該縦センサーＣで検出された平面上の位置情報と高さ位置情報に基づき、該ロボットハンド部の位置の補正を行い、
枠体を把持した該ロボットハンド部が該インナーパレット又は該インナーパレットに置かれた枠体の位置まで下降し、把持している枠体を載置させる、
ことを特徴とする枠体搬送方法。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の枠体搬送装置を用いた枠体搬送方法であって、
前記ロボットハンド部に備えられた高さセンサーＡが前記インナーパレットに置かれた前記枠体の、湾曲して対向する前後の少なくとも１辺の左右方向の最も低い位置にある中央部の上面の高さを検出し、
該ロボットハンド部が該インナーパレット上に置かれた枠体に接触しない位置で、前記横センサーＢ１と前記横センサーＢ２と前記縦センサーＣとが検出可能な距離まで、近接し、
該横センサーＢ１と該横センサーＢ２が該インナーパレット上に置かれた枠体の、直線状で対向する左右２辺の少なくとも１辺の前後方向に位置の異なる２箇所の平面上の位置を検出し、
該縦センサーＣが前後の辺と左右の辺を連結するコーナー部において、該インナーパレット上に置かれた枠体の平面上の前後の位置および上面の高さ位置を検出し、
該横センサーＢ１およびＢ２と該縦センサーＣとで検出された平面上の位置情報と高さ位置情報に基づき、該ロボットハンド部の位置の補正を行い、
該ロボットハンド部が該インナーパレット上に置かれた枠体を把持する位置まで下降し、
該枠体を把持し取り出す、
ことを特徴とする枠体搬送方法。
前記横センサーＢ１およびＢ２と縦センサーＣとで検出された平面上の位置情報と高さ位置情報に基づき、該ロボットハンド部の位置の補正を一定の段数毎に行い、
位置の補正を行った該ロボットハンド部の高さと左右の位置および前後の位置を基準とし、
該ロボットハンド部の高さ方向の位置を枠体の段数で算出された位置情報に基づき移動させながら該枠体を連続的に搬送する、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の枠体搬送方法。