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Robots2 B4

Vol.

February/2004■ 新商品紹介
第7世代対応大型ガラス基板搬送用ロボット

ロボット事業「リンク型ロボット／SJ50C」「ゲート型ロボット／GH50C」
Transfer Robot for the Seventh Generation Glass Substrate"Linkage Type Robot/SJ50C""Gate Type Robot/GH50C"〈キーワード〉第7世代・ガラス基板搬送ロボット・クリーン大型ガラス基板・フラットパネルディスプレイ
液晶ディスプレイ・プラズマディスプレイ

ロボット製造所／開発部

斎加 敦史

第7世代対応大型ガラス基板搬送用ロボット「SJ50C／GH50C」

1.半導体と大型ロボット

要 旨
液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ

現在、液晶パネルは、パソコン向けディスプレイの向けの第７世代（２×２．
２ｍ）大型ガラス基板を搬送50％以上を占めるまでになり、家庭用テレビも従来するロボット２機種を開発した。ガラスサイズの大型のブラウン管から液晶テレビやプラズマテレビなどの化にともない、動作範囲の拡大と重可搬搬送の要

フラットパネルディスプレイ
（以下ＦＰＤ）に移行しつ望が高まっている。広い動作範囲であっても、たわ

つある。そのため、モニターメーカー各社では、このＦみを抑える高い剛性を兼ね備えている。クリーン度クＰＤのコストダウンと量産化を急ピッチで進めている。

ラス１０に対応しており、クリーンルーム内で粉塵を排なかでも注目されているのが、母材となるガラス基出することなく、加工機やカセット間を搬送できる構板の大型化である。成膜などの手間のかかる工程造となっている。

をまとめることにより、大量生産とコスト低減を両立さ※1せるものである。
これらの製造設備は、ガラス基板のサイズによって 世代 が分かれ、現在は第5世代（1×1.2ｍ）が主流である。今後は、第６世代（1.5×1.8ｍ）
・第7世代（2×2.2ｍ）の設備が計画されており、2004年度

Abstract
We have developed two types of Transfer Robots that can transfer the seventh generation
glass substrate (2×2.2m) used in a flat paneldisplay like the Liquid Crystal Display (LCD).
Robots feature the greater degree of movement that has been required for the handlingof the large-size glass substrate and the highrigidity to avoid warping that may be resulted
from transferring of heavy substrates.
In addition, the robots are rated for Class 10 ofcleanliness with no dust emission and are designed to transfer the glass substrate between
machines and cassettes in Clean Room.

1

中には、第7世代設備での量産が開始される状況である。
これらＦPDの生産設備において、サイズの大型化にともない、 重いワーク を 広い動作範囲 で 正確に搬送する というニーズが強い。NACHIはこのニーズに応えるため、長年自動車業界で培ってきた大型・重可搬のロボット技術を活かし、最大第７世代まで対応できる、超大型ガラス基板搬送用のロボットを開発した。
これらのロボットは、液晶パネルで世界トップシェアを誇るサムスン（三星）電子のメカトロニクスセンター（韓国）と協同で開発を進めてきた。サムスン電子の半導体製造技術とNACHIの大型ロボットに関する技術を融合し、新しい次世代型ロボットを開発した。

2. 開発のねらい（1）2機種の基本仕様
7世代対応機種として、用途に応じて使い分けその外観を図1・図2、仕様を表1に示す。

るため、上下軸に屈伸型を採用した リンク型ロボ

最大2×2.2ｍという超大型ガラス基板の搬送にット「ＳＪ50Ｃ」と、上下軸に門型構造を採用したゲ対応するため、それぞれ広い動作範囲を確保しート型ロボット「ＧＨ50Ｃ」の2機種を開発した。ている。本体寸法と動作範囲を図3・図4に示す。

図1．
第7世代対応大型ガラス基板搬送用リンク型ロボット「SJ50C」

図2．
第7世代対応大型ガラス基板搬送用ゲート型ロボット「GH50C」

表1．
基本仕様
項 目シリーズ
ロボット型式
クリーン度
自由度
前後1
最 X1
大 X2
前後2動
θ旋回
作
上下1
範 Z1
囲 Z2
上下2X1
前後1
最 X2
前後2大θ
旋回
速
上下1度 Z1
Z2
上下2
可搬質量
位置繰り返し精度
周囲温度
本体質量

仕
リンク型ロボット
SJ50C-18D-01
SJ50C-24D-01
クラス10（0.3μm）
43670 mm
3670 mm±145°〜−195°
1800 mm
2400 mm−−3200 mm／sec
3200 mm／sec
180°／sec
1100 mm／sec
1450 mm／sec−−
1アームあたり 50kg（合計100 kg）±0.3 mm0〜35°
1100 kg
1150 kgNACHI-BUSINESS news

Vol.2 B4様

GH50C-10D-01

1000 mm1000 mm1230 kg

ゲート型ロボット
GH50C-18D-01
クラス10（0.3μm）
53200 mm3200 mm±300°〜−20°1800 mm1800 mm3200 mm／sec
3200 mm／sec
120°／sec
1100 mm／sec
1100 mm／sec
1アームあたり 50kg（合計100 kg）±0.2 mm0〜35°1280 kg

GH50C-24D-01

2400 mm
2400 mm1350 kg

2

3

985

2970
1485

2752
5020°

265

666

図3．
リンク型ロボット「SJ50C」の本体寸法と動作範囲
50534

150

1485
514

1075

［-18D］：3140［-24D］：3740［-18D］：1800st［-24D］：2400st［-18D］：2796［-24D］：3396

1945st［-10D］：1000st［-18D］：1800st［-24D］：2400st0°
30［-10D］：2430［-18D］：3230［-24D］：4030［-18D］：2974［-24D］：3574

763 763
250 250

R2350

第7世代対応大型ガラス基板搬送用ロボット「SJ50C／GH50C」

145°

195°
1725st3670st［-18D］：1272
400 ［-24D］：1570

1895st1305st3200st920

図4．
ゲート型ロボット「GH50C」の本体寸法と動作範囲

（ 2 ）たわみを最小限に抑える
ＦＰＤ製造設備では、ガラス基板を水平な状態で多段収納するカセットと呼ばれる棚状の容器ガラス基板ハンドが使用される。ロボットの働きとしては、
このカセッ

ガラス間ピッチ

トと加工機、専用移載装置間の受け渡しが主な作業となる。
ＦPD製造工程のほとんどがクリーンルーム内で行なわれるが、クリーンルーム設備に必要な初期投資とランニングコストが非常に高価なため、省スペース化が大きな意味をもつ。そのため、
ガカセット

ラス間ピッチ（図5参照）を極力小さくし、
カセット1

ガイドピン

図5．
カセットイメージ図個あたりのガラス基板収納枚数を多くすることで、設備の容積を極力小さくすることが求められる。
一方、ロボットで大型ガラス基板を搬送する場合、ロボットのたわみが問題となる。とくに第7世代のように、3ｍを超える距離で基板を出し入れする場合、ロボットにたわみが発生してしまい、カセット内のガラスの間隔を広く取る必要があった。

（ 3 ）クリーン度クラス10

この問題を解決するため、今回のガラス基板搬液晶ディスプレイの製造はクリーンルーム内で行

送用ロボットではＣＡＥを使って最適化設計をなわれる。このため、搬送用ロボットにもクラス10行なった。従来、簡易計算と経験で試作部品をのクリーン度が要求される。

作り、その機能評価をフィードバックして再度試リンク型ロボット「ＳＪ50Ｃ」では、全ての摺動部作という流れを繰り返しながら開発していた。今分を完全密封構造とし、発生した粉塵を外部に回、ＣＡＥを利用することで、目標とする性能の漏らさない構造となっている。ゲート型ロボット「Ｇ部品をダイレクトに図面化することができ、開発

Ｈ50Ｃ」では、全ての構造物をファンモーターを使っ期間を大幅に削減することができた。て吸塵し、工場配管へ集中排気する構造を採その結果、軽量・高剛性で、ガラス間ピッチ80mm用している。のカセットに、大型ガラス基板の出し入れが可能

そして、双方とも塗装部分には導電性塗装を施になった。

し、静電気によって表面にごみが付着すること※2を防止している。

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Vol.2 B44

第7世代対応大型ガラス基板搬送用ロボット「SJ50C／GH50C」（4）リンク型とゲート型
今回の第7世代対応大型ガラス基板搬送用ロボッ
トでは、全く構造の違う2つの機種を同時開発し、用途に応じて使い分けが可能となっている。
その特長はつぎのとおり。

「リンク型ロボット／SJ50C」「ゲート型ロボット／GH50C」

リンク型（屈伸型ともいう）上下軸を採用し、その旋回軸上の左右に直動上下軸を配置したゲート上に旋回軸と前後軸を配置した。特長は、本体型（門型ともいう）構造を採用している。大きな特重量が軽量なことである。上下2.4ｍ、前後約3.7

長は、その2つの前後軸アームがそれぞれ独立しｍという長いストロークを有しながら、本体重量はた上下軸上に配置されている点である。

1200ｋｇ以下に抑えられている。その軽量を活か従来型のガラス基板搬送用のロボットは上下ハして、運動性能は、2世代前の第5世代（ガラスサンドの間隔が固定されていたため、2枚のガラスをイズ：1.0×1.2ｍ）対応ロボットと同様のサイクルタ取り出す場合、下側ハンドでガラスを搬入出するイムを実現している。搬送するガラスより高い位動作と、上側ハンドでガラスを搬入出する動作の置に駆動部が存在しない形態を採用し、ロボット間に、カセット内のガラス間ピッチにあわせて上下自身の発塵がワークに付着するリスクを最小限に移動を行なう必要があった。

抑えている。

「ＧＨ50Ｃ」は、上下ハンドの間隔を任意に変更できるので、上下のハンドをそれぞれガラスの高さに移動させ、2つのハンドで同時にワークの搬入出を行なうことができる。従来型ロボットでは8動作を必要とした2枚ワークの取り出し動作を、3動作で実施できるようになり、サイクルタイムが飛躍的に向上している。

5

3. 適応例

4. 技術の展開※3

加工機とカセット間のハンドリングを行なうセルの今回の大型ガラス基板搬送用ロボットは、初めて例を図7に示す。加工機側のサイクルタイムが遅い本格的に自動車分野以外に進出する商品となる。

ため、2つの加工機のハンドリングを1台のロボットで自動車関連分野で培ってきた技術は多くの可能性まかなった例である。

を秘めている。

この例では、ロボットは走行軸（標準オプション）上にこの大型ガラス基板搬送用ロボットの開発を足掛配置され、左右に移動する。

かりにして、今後、電機・電子・産業機械など、幅広ロボットは、い分野に技術の展開を行なっていきたい。

①加工機Ａ用未加工カセットから未加工ガラスを搬出②加工機Ａに未加工ガラスを搬入③加工機Ａから加工済ワークを搬出④加工機Ａ用加工済カセットに加工済ガラスを搬出⑤加工機Ｂ用未加工カセットから未加工ガラスを搬出という動きを繰り返す。
基板の搬出動作時（①、③）に、ハンド上に取り付けたガラス位置センサーを用いてガラスの傾きを検知して、ロボットに補正動作を行なわせることにより、ガラスを真っ直ぐに取り上げ、次の受け渡し時には、正規の場所に配置できる。

用語解説※1 クリーン度
空気中の粒子の数によって表わされ、その空気の清浄度を表すものである。
クリーン度は、
Ｉ
ＳＯやＪＩ
Ｓに規定されているが、現在、米国連邦規格
Federal Standard 209Dが一般的に用いられており、NACHIはそれに倣った。
Federal Standard 209Dに定められているクリーン度クラス10とは、1立方フィートの空気中に0.5μmより大きい粒子が10個以下しか存在しない状況を示す。これをＪＩ
ＳＢ9920で表現するとクラス4、ＩＳＯ14644（Part4）
ではクラス4のクリーン度ということになる。
※2 CAE
Computer Aided Engineeringの略。
コンピュータを使用して、製品設計・開発段階の段階でシミュレーションを行なったり、数値解析による分析を行なうことで、製品開発を支援すること。あるいは、そのためのツールの総称。
CADで作成された設計データなどから製品モデルを作成してシミュレーションを行ない、その特性を分析することで、製品の強度や性能を評価して設計上の問題点を明らかにしたり、試作品や実物モデルによるシミュレーションを減らしてコスト削減するという目的で利用される。

図7．
加工機2台とロボット1台のシステム構成例

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※3 セル
この場合は、数多くの工程を必要とする製造工程の中で、小さくまとまった1工程の意味。

6本社

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February / 2004

〈発行〉 2004年2月1日
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