(57)【要約】ロボットのフォーク状エンドエフェクタ上に液晶表示器用大型ガラス基板等の薄板を水平に置くと自重でたわみカセット搬入が困難。エンドエフェクタ上に薄板支持部を複数の平行線上に配置し、エンドエフェクタ最外側に水平方向に薄板支持部付き突起部を設けて前記平行線間距離を拡大し、薄板をふた山状にたわませればたわみ量が減少。
2003076141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自重によってたわむ薄板を載置して支持する搬送機用フォーク状エンドエフェクタにおいて、
前記エンドエフェクタ上の複数の薄板支持部が水平な同一平面上の複数本の平行線上にあり、
前記平行線の延在方向に直交する断面での前記薄板の断面形状の大部分がふた山状にたわむように前記平行線間距離が定められる事を特徴とする、薄板搬送用エンドエフェクタ。
【請求項２】
前記エンドエフェクタ外側部に、前記薄板支持部を表面に持つ複数の水平方向突起部を設けた事を特徴とする、請求項１記載の薄板搬送用エンドエフェクタ。
【請求項３】
前記水平方向突起が、前記複エンドエフェクタが薄板収納用カセット内で上下方向に移動する際にその薄板収納用カセット内の複数の薄板支持用櫛歯状水平ピンと干渉しない長手方向位置に配置され、且つ、水平方向突起部の厚みが前記水平ピン間の距離に比べて充分に小さいことを特徴とする請求項２の薄板搬送用エンドエフェクタ。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか記載の薄板搬送用エンドエフェクタを備えた搬送機であって、
前記エンドエフェクタと前記薄板及び前記カセットとの相対位置を検出するための１又は２以上のセンサと、
少なくとも前記薄板と前記カセットの内面とが接触しないように前記エンドエフェクタの軌道を修正演算する手段と、
前記薄板を目的場所に搬送載置する前記エンドエフェクタの軌道を演算する手段と、
前記エンドエフェクタを駆動する手段と、
を備えたことを特徴とする、搬送機。
【請求項５】
請求項１記載の薄板搬送用エンドエフェクタに載置される前記薄板がガラス板であることを特徴とする、請求項４記載の搬送機。
【請求項６】
請求項２記載の薄板搬送用エンドエフェクタに載置される前記薄板がガラス板であることを特徴とする、請求項４記載の搬送機。
【請求項７】
請求項３記載の薄板搬送用エンドエフェクタに載置される前記薄板がガラス板であることを特徴とする、請求項４記載の搬送機。
【請求項８】
請求項１記載の薄板搬送用エンドエフェクタが主として炭素繊維強化材料からなることを特徴とする、請求項４記載の搬送機。
【請求項９】
請求項２記載の薄板搬送用エンドエフェクタが主として炭素繊維強化材料からなることを特徴とする、請求項４記載の搬送機。
【請求項１０】
請求項３記載の薄板搬送用エンドエフェクタが主として炭素繊維強化材料からなることを特徴とする、請求項４記載の搬送機。
【請求項１１】
請求項１記載の薄板搬送用エンドエフェクタが主として炭素繊維強化材料からなることを特徴とする、請求項５記載の搬送機。
【請求項１２】
請求項２記載の薄板搬送用エンドエフェクタが主として炭素繊維強化材料からなることを特徴とする、請求項５記載の搬送機。
【請求項１３】
請求項３記載の薄板搬送用エンドエフェクタが主として炭素繊維強化材料からなることを特徴とする、請求項５記載の搬送機。
【請求項１４】
請求項１記載の薄板搬送用エンドエフェクタを有する請求項４記載の搬送機を備えたことを特徴とする、薄板加工システム。
【請求項１５】
請求項２記載の薄板搬送用エンドエフェクタを有する請求項４記載の搬送機を備えたことを特徴とする、薄板加工システム。
【請求項１６】
請求項３記載の薄板搬送用エンドエフェクタを有する請求項４記載の搬送機を備えたことを特徴とする、薄板加工システム。
【請求項１７】
請求項１記載の薄板搬送用エンドエフェクタを有する請求項５記載の搬送機を備えたことを特徴とする、薄板加工システム。
【請求項１８】
請求項２記載の薄板搬送用エンドエフェクタを有する請求項５記載の搬送機を備えたことを特徴とする、薄板加工システム。
【請求項１９】
請求項３記載の薄板搬送用エンドエフェクタを有する請求項５記載の搬送機を備えたことを特徴とする、薄板加工システム。
【請求項２０】
請求項１記載の薄板搬送用エンドエフェクタを有する請求項６記載の搬送機を備えたことを特徴とする、薄板加工システム。
【請求項２１】
請求項２記載の薄板搬送用エンドエフェクタを有する請求項６記載の搬送機を備えたことを特徴とする、薄板加工システム。
【請求項２２】
請求項３記載の薄板搬送用エンドエフェクタを有する請求項６記載の搬送機を備えたことを特徴とする、薄板加工システム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、自重によってたわむ薄板状物を機械を用いて搬送する際にその薄板状物を載置されて支持するフォーク状のエンドエフェクタ（ロボットハンド）及びこれを備えた搬送機ならびに薄板加工システムに関するものである。
背景技術
近年、液晶表示装置、プラズマディスプレイ、プラズマ駆動液晶表示装置等に用いられるガラス基板は、表示装置そのものの大型化とともに、多数枚取りによる生産向上のために、大面積化してきている。加えてガラス基板は、軽量化のために薄肉化してきており、水平状態でこれを部分的に支持すると自重でたわむため、その支持には種々の工夫がなされている。
たとえば特開平９−８０４０４号公報には、ガラス基板を載置するステージ面がガラス基板より小さい場合に、ステージ面の周囲部だけでなく中心部付近にも真空吸着口を設けて、ステージ中心部におけるガラス基板の浮き上がりを防止することでガラス基板端の垂れ下がりを減少させる方法が提案されている。
また、特開平１０−１０９７５１号公報には、ガラス基板載置用エンドエフェクタの幅をガラス基板収納用カセットの内側の基板支持ポケットの先端に接触しない程度に大きくしてガラス基板の一辺の長さに近づけ、且つゴム製支持パッドをその幅広いエンドエフェクタ上面の外側縁付近ばかりでなく内側縁付近にも設けて、エンドエフェクタ中心部でのガラス基板の垂れ下がりを防止する方法が提案されている。
発明の開示
本願の発明者は、前記諸問題を解決するために鋭意検討をした結果、自重によってたわむガラス基板などの薄板を載置されて支持する搬送機用エンドエフェクタにおいて、前記エンドエフェクタ上の複数の薄板支持部が、実質的に水平な同一平面上の複数本の平行線上にあり、前記平行線の延在方向に直交する断面での前記薄板の断面形状の大部分がふた山状にたわむように前記平行線間距離を定めてあれば、その薄板のたわみ量を大幅に減少させることができるということを見出し、本発明に至った。
しかし、前記大型ガラス基板用カセットのように、カセットの内側両横に薄板支持体の櫛歯状ピンが長く突出して設けられている場合には、フォーク状のエンドエフェクタの、前記薄板支持部が設置される２本のエンドエフェクタ主部間の距離を必要充分に広げることができない場合がある。これに対し、本願の発明者は、それらのエンドエェクタ主部の外側部に複数の薄板支持用水平方向突部を設けることにより、前記ふた山状のたわみを発現させることに成功し、新規な薄板搬送用エンドエフェクタを開発したのである。
前記複数の薄板支持用水平方向突部は、前記エンドエフェクタが薄板収納用カセット内で上下方向に移動する際にその薄板収納用カセット内の複数の薄板支持体の櫛歯状水平ピンと干渉しない長手方向位置に配置され、且つ前記水平方向突部の厚みが前記水平ピン間の距離に比べて充分に小さくされることが好ましく、これによって、エンドエフェクタがカセット内を自由に移動でき、たわみの少ない薄板を支障なく搬入出することができるようになった。
前記エンドエフェクタは、大型で重量物を載置して機敏に搬送する必要があるため、主に炭素繊維強化材料等、剛性の高い材料を使用して形成することが好ましく、さらに、炭素繊維の中でも最も剛性の高いピッチ系炭素繊維を用いることが好ましい。
次に、本願の発明者は、エンドエフェクタを一部品として、通常のコンピュータを持つ薄板搬送用ロボットに搭載する事により、軌道演算手段及び駆動手段としてのそのコンピュータで、自重によってたわむ薄板を大型カセットの内面や他のガラス基板に接触させず、且つ目的場所に搬送載置するように、エンドエフェクタの軌道を制御し、もって大型の薄板を種々に処理、加工する薄板加工システムを実現した。
本発明においては、前記薄板支持用水平方向突部の上面のみならず、エンドエフェクタの必要な場所に、ゴム製のパッドとプラスチックス製のパッドとのいずれか或いは双方を配置して前記薄板支持部としてもよい。また、真空吸着口を複数配置することにより、前記薄板をエンドエフェクタに吸着固定してもよい。
本発明のエンドエェクタを搭載する搬送機は、前記ロボットに限らず、多関節ロボット、アーム搬送機、コンベア式搬送機等、自重によってたわむ薄板を搬送する機械すべてに応用することができる。
また、本発明のエンドエフェクタは水平に保って薄板を搭載するのを常態とするが、搬送中は、薄板が風に煽られるのを避けるため、搬送方向前方側を若干低くすることが好ましい。
なお、本発明にいう薄板とは、液晶表示用ガラス基板のみならず、プラスチックス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、プラズマ駆動液晶表示用ガラス基板、有機エレクトロルミネッセンス表示器用ガラス基板や金属板など、自重によってたわむ公知の薄板を示す。
発明を実施するための最良の実施形態
以下に、本発明の最良の実施形態の例を図１から図６において説明する。なお、以下の実施形態は本願発明の範囲を限定するものではない。即ち当業者であれば本願発明の原理の範囲で、他の実施形態を採用することが可能である。
図１は、本発明の薄板加工システムの一例としての、液晶基板の化学処理システムを示す。この実施例の加工処理システムでは、エンドエフェクタ１をアーム２１にハンドとして搭載したロボット型搬送機２が、薄板であるガラス基板をカセット５から取り出して加工処理装置４に投入する。次いで、加工処理終了後、ロボット型搬送機２が、ガラス基板６を加工装置４から取り出してカセット５に返送し、カセット５内の薄板支持体に載置する。
図２（ａ）及び（ｂ）は、後述する本発明の実施例のエンドエフェクタ１によってそれぞれガラス基板６を水平に支持した状態を示す垂直断面図であり、ガラス基板６は低いふた山状にたわみ、高低差ｈａ、ｈｂは何れも小さい。また図２（ｃ）は、２本のエフェクタ主部の間隔が狭い従来のエンドエフェクタ１によりガラス基板６を支持した場合の垂直断面図であり、ガラス基板６がひと山状になって両側が垂れ下がり、高低差ｈｃが大きくなっている。そして、図２（ｄ）は、２本のエンドエフェクタ主部の間隔が狭い図７に示す従来のエンドエフェクタ１の基部寄りの部分によりガラス基板６を支持した場合の垂直断面図であり、これもガラス基板６がひと山状になって両側が垂れ下がり、高低差ｈｄが大きくなっている。
図３は、本発明の薄板搬送用エンドエフェクタの一実施例の、水平方向突部１２を持つエンドエフェクタ１を、カセット５内でガラス基板の下に挿入した状態を示す平面図である。２本のエフェクタ主部１１はそれぞれほぼ長方形の長尺状に成形し、それらのエフェクタ主部１１の外側部に水平方向突部１２をそれぞれ５個ずつ設けた。各エンドエフェクタ主部１１の表面には、合成ゴム製のパッド１４を５個、樹脂製のパッド１５を３個、真空吸着口１３を２個取り付け、また各エフェクタ主部１１の根元には、カセット５やガラス基板６を検出するためのセンサ１７（この例では反射型センサ）を１個取り付けた。
図３に示す実施例では、各水平方向突部１２がカセット５内の基板支持体の櫛歯状支持ピン５１と同じ高さでも干渉しないように、小型の水平方向突部１２を付加したが、図４に示す他の実施例のように、水平方向突部１２がエフェクタ主部１１に沿って長く延在してもよい。また、図５に示すさらに他の実施例のように、水平方向突部１２がエフェクタ主部１１から長く突き出ても、櫛歯状支持ピン５１を各ピン５１の上下方向ピッチ間で水平方向にかわし得ると共に、各基板支持体間で垂直方向にかわすことができるので問題はない。また、図６に示すさらに他の実施例のように、水平方向突部１２が無い場合でも、図２（ａ）に示す如く、ガラス基板６がふた山になるようにエフェクタ主部１１の間隔を調整すればよい。
ガラス基板６が、２本の互いに平行に同一平面上に配置されたエフェクタ主部１１上に載置されてふた山状にたわむ状態は、実験によって観察、測定するのが好ましいが、コンピュータを用いた材料力学的計算によって計算して求めてもよい。
図３に示す実施例の具体例として、カセット５にガラス基板６を収納するためのエンドエフェクタ１を下記寸法で設計制作した。材料はピッチ系炭素繊維複合材料である。
＜カセット５の内側寸法＞
間口１１２６ｍｍ×高さ９００ｍｍ×奥行き１３００ｍｍ、
＜基板支持体の櫛歯状ピン５１の寸法と数＞
櫛歯状ピン：長さ２３３ｍｍ×幅１５ｍｍ×高さ１４ｍｍのピン２４本、
各櫛歯状ピンの間隔（内寸）：２２ｍｍ、
基板支持体：１１セットを両横内面及び奥内面に縦にして配列設置、
＜液晶表示器用ガラス基板＞
寸法：横１１００ｍｍ×縦１２５０ｍｍ×厚み０．６ｍｍ、
カセット内での下方たわみ：１３ｍｍ
＜エンドエフェクタ＞
エフェクタ主部１１：幅５４ｍｍ×厚み１０ｍｍ×長さ１０３７ｍｍ、
水平方向突部１２：幅３０ｍｍ×長さ２８ｍｍ×厚み５ｍｍ、
エフェクタ根元部１６：幅６４０ｍｍ×奥行き約３００ｍｍ、
エフェクタ主部の内側間隔：４５６ｍｍに平行配置。
＜パッドの配置＞
配置位置は図３に示す。合成ゴム製パッド１４、合成樹脂製パッド１５、真空吸引口である吸着パッド１３を配置し、またエフェクタ根元部にセンサ１７を設置した。
エフェクタ主部内側パッド平行線間隔：４７２ｍｍ、
エフェクタ主部外側（水平方向突部上）パッド平行線間隔：６０８ｍｍ。
前記寸法の、図３に示す実施例のエンドエフェクタ１を用いてその中央部に前記ガラス基板６を支持すると、図２（ｂ）に示すようにガラス基板６はふた山状にたわみ、最頂部と最低部の高低差ｈｂは４．３ｍｍであった。尚、エンドエフェクタ１自体のたわみは３．１ｍｍで、合計７．５ｍｍであり、カセット５の上下のピン５１間の２２ｍｍの間隙に対して支障なくガラス基板６の搬入出ができた。
一方、比較例として、水平方向突部を設けない他は上記実施例と同様にしてエンドエフェクタ１を製作した。従って、エフェクタ主部１１の外側のパッド１４が並ぶ平行線間隔のみが小さくなり  ５５２ｍｍであった。このエンドエフェクタ１の中央に上記実施例と同様のガラス基板６を載置したところ、ガラス基板６は図２（ｃ）に示すようにひと山状にたわみ、最頂部と最低部の高低差ｈｃは３９ｍｍで、エンドエフェタ１自体のたわみは３．８ｍｍであった。従って、上下のピン５１間は２２ｍｍであるカセット５への搬入出ができない結果となった。
かくして、上記実施例と比較例との結果から明らかなように、本実施例のエンドエフェクタを用いるにより、ガラス基板６のたわみを３９ｍｍから４．３ｍｍへと、ほぼ９分の１に減少させることができた。また、大型のカセットにさらに多数毎のガラス基板６を収納できるため、液晶表示器の生産性向上とコストダウンに貢献することができるようになった。
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求項の範囲の記載の範囲内で適宜変更することができる。
産業上の利用の可能性
以上説明したように、本願発明によれば、エンドエフェクタ上に載置すると自重によりたわんでしまう液晶表示器用大型ガラス基板等の薄板を搬送するために、薄板がふた山状にたわむように２本のエフェクタ主部を配置することともにエフェクタ主部１１上の外側に水平方向突部を設けることによって、このたわみ量を最少とすることができる。
なお、本願発明にかかるエンドエフェクタに保持される薄板は、液晶表示器用ガラス基板に限らずプラズマディスプレイ用ガラス基板などあらゆる薄板形状物であってもよい。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の薄板加工システムの一例としての、液晶表示板の化学加工処理システムを示す斜視図である。
図２は、（ａ）および（ｂ）が、本発明の実施例のエンドエフェクタによってそれぞれガラス基板を水平に支持した状態を示す垂直断面図であり、（ｃ）が、２本のエフェクタ主部の間隔が狭いた従来のエンドエフェクタによりガラス基板を支持した場合の垂直断面図であり、（ｄ）が、２本のエフェクタ主部の間隔が狭い図７に示す従来のエンドエフェクタの基部寄りの部分によりガラス基板を支持した場合の垂直断面図である。
図３は、本発明の一実施例のエンドエフェクタをガラス基板の入ったカセットに挿入した状態で示す平面図である。
図４は、本発明の他の一実施例のエンドエフェクタをガラス基板の入ったカセットに挿入した状態で示す平面図である。
図５は、本発明のさらに他の一実施例のエンドエフェクタをガラス基板の入ったカセットに挿入した状態で示す平面図である。
図６は、本発明のさらに他の一実施例のエンドエフェクタをガラス基板の入ったカセットに挿入した状態で示す平面図である。
図７は、従来のエンドエフェクタの一例を示す平面図である。
【図１】
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【図２（ａ）】
2003076141.tif 000004
【図２（ｂ）】
2003076141.tif 000005
【図２（ｃ）】
2003076141.tif 000006
【図２（ｄ）】
2003076141.tif 000007
【図３】
2003076141.tif 000008
【図４】
2003076141.tif 000009
【図５】
2003076141.tif 000010
【図６】
2003076141.tif 000011
【図７】
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【国際調査報告】
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