(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0003602359.tif 000002
【図２】
0003602359.tif 000003