JP2019064118A - 基板加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランプ装置で基板を支持して加工する基板加工装置において、基板を傷つけることなく且つ精度よく支持できる基板加工装置を提供する。【解決手段】基板加工装置は脆性材料基板を搬送するベルト１１と、ベルト１１上に載せられた脆性材料基板をクランプするクランプ装置４０とを備える。クランプ装置４０は、下方から脆性材料基板を支持する基板支持部５１と、基板支持部５１に対して回転または移動し、基板支持部５１との間に脆性材料基板を挟み込むアーム５７とを備え、前記アームの少なくとも前記脆性材料基板と接触する面が弾性材料で形成され、前記基板支持部の少なくとも前記脆性材料基板と接触する面が金属で形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、脆性材料基板を加工する基板加工装置に関する。

基板加工装置は例えば、ガラス等により形成される脆性材料基板を分断するために用いられる。特許文献１は従来の基板加工装置の一例を開示している。この基板加工装置は脆性材料基板を搬送するベルト、脆性材料基板の搬送方向においてベルトの上流側に配置される位置決め装置およびクランプ装置、ならびに、脆性材料基板の搬送方向においてベルトの下流側に配置されるスクライブ装置を備える。基板加工装置はさらに、ベルトに対するクランプ装置の高さを変更するための昇降機構を備える。

上記基板加工装置によれば、まず、昇降機構によりクランプ装置がベルトの下方の位置に退避させられ、位置決め装置により脆性材料基板の位置が決められる。次に、位置決め装置により脆性材料基板がベルト上に搬送される。このとき、脆性材料基板はベルトの下方に退避しているクランプ装置上を通過する。次に、昇降機構によりクランプ装置がクランプ可能な位置に移動し、ベルト上に載せられている脆性材料基板がクランプ装置によりクランプされる。次に、搬送方向においてベルトおよびクランプ装置が移動するようにベルトおよびクランプ装置が駆動され、脆性材料基板がスクライブ装置に搬送される。次に、スクライブ装置により脆性材料基板に分断線が形成される。そして、この脆性材料基板が分断線に沿って分断されることにより、所定の大きさのパネルが形成される。

再公表特許ＷＯ２００５／０８７４５８号公報

ところで、クランプ装置で基板を挟み込んで支持する場合、通常、クランプ装置の基板と接触する部分は、全て同一材料で形成されている。そして、例えば、クランプ装置の基板の両面と接触する部分が代表的な材料である金属で形成されている場合には、基板を傷つけやすい傾向がある。一方、クランプ装置による基板の傷を防止するために、本発明者が、クランプ装置の両面と接触する部分を弾性材料で形成すると、基板を傷つけにくくなる傾向はあるが、基板を精度よく支持しにくくなる傾向があることが判明した。

本発明の目的は、クランプ装置で基板を支持して加工する基板加工装置において、基板を傷つけることなく且つ精度よく支持できる基板加工装置を提供することである。

〔１〕本発明の一形態に従う基板加工装置は、脆性材料基板を搬送するベルトと、前記ベルト上に載せられた前記脆性材料基板をクランプするクランプ装置とを備え、前記クランプ装置は、下方から前記脆性材料基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部に対して回転または移動し、前記基板支持部との間に前記脆性材料基板を挟み込むアームとを備え、前記アームの少なくとも前記脆性材料基板と接触する面が弾性材料で形成され、前記基板支持部の少なくとも前記脆性材料基板と接触する面が金属で形成される。
本基板加工装置によれば、アームの脆性材料基板と接触する面が弾性材料で形成されるため、脆性材料基板を基板支持部とアームとの間に挟み込むときに、脆性材料基板の表面を傷つけにくく、また、基板支持部の脆性材料基板と接触する面が金属で形成されているため、脆性材料基板を精度よく支持することができる。
前記クランプ装置の前記ベルトに対する位置については、特に限定はなく、例えば、前記クランプ装置の前記ベルトに対する位置が固定されていてもよい。また、前記ベルト上には、前工程装置によって、前記ベルトの上方から前記ベルト上に前記脆性材料基板を載せることができる。

前記クランプ装置の前記ベルトに対する位置が固定された本基板加工装置によれば、前工程装置によりベルトの上方からベルト上に脆性材料基板が載せられる。このため、クランプ装置を構成する基板支持部は、ベルトに対する位置が予め固定されていても、脆性材料基板がベルト上に移動する過程において脆性材料基板の移動を妨げない。そして、基板支持部の位置が固定された構造が取れることにより、従来の基板加工装置に含まれるクランプ装置の昇降機構を省略できる。このため、クランプ装置の構成が簡素化される。

〔２〕前記基板加工装置の一形態によれば、前記ベルトに孔または凹部が形成され、前記基板支持部が前記孔または前記凹部に配置される。
本基板加工装置によれば、基板支持部がベルトの周囲に配置される場合と比較して、基板加工装置において基板支持部およびベルトが占める領域が狭くなる。このため、基板加工装置を小型化しやすい。

〔３〕前記基板加工装置の一形態によれば、前記前工程装置は、前記ベルトの幅方向における前記ベルトに対する前記脆性材料基板の位置を決める。
本基板加工装置によれば、前工程装置により位置決めされた脆性材料基板がベルトおよび基板支持部上に載せられる。次に、クランプ装置のアームが回転または移動することにより、脆性材料基板がクランプ装置によりクランプされる。このため、クランプ装置が脆性材料基板をクランプするときに決められた脆性材料基板の位置がずれにくい。

〔４〕前記基板加工装置の一形態によれば、前記ベルトおよび前記クランプ装置の両方に駆動力を伝達することにより前記脆性材料基板の搬送方向に前記ベルトおよび前記クランプ装置を移動させる駆動装置をさらに備える。

本基板加工装置によれば、共通の駆動装置によりベルトおよびクランプ装置が搬送方向に移動するため、ベルトの移動速度とクランプ装置の移動速度とが実質的に一致する。このため、脆性材料基板とベルトとの間に摩擦が発生することが抑えられ、脆性材料基板に傷がつきにくい。

本発明の基板加工装置によれば、クランプ装置で基板を支持して加工する基板加工装置において、基板を傷つけることなく且つ精度よく支持できる。

実施形態の基板加工装置の正面側の斜視図。 図１の基板加工装置の平面図。 図１の基板加工装置の背面側の斜視図。 図１の基板加工装置のクランプ部の拡大図。 図１のクランプ装置の平面図。 図５のクランプ装置の側面図。 図６のクランプ装置のアームが開いている状態の側面図。 図７のクランプ装置のアームが閉じた状態の側面図。 図３の基板加工装置が脆性材料基板を搬送している最中の背面側の斜視図。

図１を参照して、基板加工装置１の構成について説明する。
基板加工装置１はガラス等により形成される脆性材料基板３００を搬送する搬送装置１０、脆性材料基板３００をクランプする複数のクランプ装置４０、および、搬送装置１０により搬送された脆性材料基板３００に分断線を形成するスクライブ装置９０を備える。また、スクライブ装置９０よりも脆性材料基板３００の搬送方向の下流側には、脆性材料基板３００を分断線に沿って分割するブレイク装置２００が配置されている。さらに、基板加工装置１のフレーム２の側方には、搬送装置１０のベルト１１の幅方向におけるベルト１１に対する脆性材料基板３００の位置を決め、ベルト１１の上方からベルト１１上に脆性材料基板３００を載せる前工程装置１００が配置されている。

図２を参照して搬送装置１０の構成について説明する。
搬送装置１０は脆性材料基板３００が載せられるベルト１１（図１参照）、基板加工装置１のフレーム２に取り付けられている複数の支持板１２、および、ベルト１１が巻き付けられるローラ１３Ａ，１３Ｂを備える。

ベルト１１は複数の孔１１Ａ（図４参照）が形成されている。複数の支持板１２はベルト１１（図１参照）の幅方向に間隔を空けて並べられ、先端に複数のローラ１３Ａが取り付けられている。また、フレーム２のうちの支持板１２よりも脆性材料基板３００の搬送方向の上流側には１つのローラ１３Ｂが取り付けられている。

図３および図４を参照して、駆動装置２０の構成について説明する。
図３に示されるように、駆動装置２０はフレーム２の側方に形成されている一対のレール２１、レール２１に沿って移動する一対のガイド２２、一対のガイド２２を連結する２枚のガイド連結板２３、ガイド連結板２３とベルト１１とを連結するベルト連結部２４、および、一対のガイド２２を移動させるモータ２５を備える。

一対のレール２１は脆性材料基板３００の搬送方向に延びる形状である。一対のガイド２２はモータ２５の出力軸と例えば送りねじ機構（図示略）を介して連結されている。
２枚のガイド連結板２３は一対のガイド２２のうちの一方のガイド２２から他方のガイド２２にまたがるように配置されている。

図３および図４に示されるように、ベルト連結部２４はガイド連結板２３の下面から下方に延びる支柱２４Ａ、および、ベルト１１の上面に取り付けられている支柱連結部材２４Ｂを備える。

支柱連結部材２４Ｂは脆性材料基板３００の搬送方向に延びる直方体であり、１つのクランプ装置４０に対して支持板１２の短手方向に間隔を空けて２つ配置され、上面に支柱２４Ａが取り付けられている。

また、一対のレール２１の下方にはケーブル案内装置３０が配置されている。ケーブル案内装置３０はモータ２５の制御装置（図示略）に電力を供給するケーブル（図示略）が収容されたベルト３１を備える。ベルト３１の一方の端部である固定端３１Ａは電源（図示略）と接続されており、他方の端部である移動端３１Ｂはガイド連結板３２を介してレール２１と連結されている。

図３を参照してクランプ装置４０の構成について説明する。
複数のクランプ装置４０は支持板１２の短手方向に間隔を空けて配置され、脆性材料基板３００（図１参照）の端部をクランプするクランプ部５０、および、クランプ部５０を駆動するクランプ駆動装置６０を備える。

クランプ部５０は隣り合う支持板１２の間に配置されている。クランプ駆動装置６０はクランプ部５０よりも脆性材料基板３００（図１参照）の搬送方向の上流側に配置されている。

図４を参照してクランプ部５０の構成について説明する。
クランプ部５０はベルト１１の下面に取り付けられている基板支持部５１、ベルト１１の上面に取り付けられているアーム取付台５２、基板支持部５１との間で脆性材料基板３００（図１参照）を挟み込むアーム５７、および、クランプ駆動装置６０のアーム連結ロッド８０と連結されるロッド連結部５８を備える。アーム５７の脆性材料基板３００の上面と接触する面はゴム（弾性材料）でライニングされている。アーム５７の脆性材料基板３００と接触する面を弾性材料で形成する形態は、弾性材料でライニングする形態の他に、弾性材料の種類によっては、アーム５７全体を弾性材料で形成する形態でもよい。アーム又はライニングを形成する材質としては、ゴムの他に、樹脂等の高分子材料、不織布等の繊維質材料、和紙等の紙材料等を例示することができ、緻密な材質であってもよいし、スポンジ等の多孔質の材質であってもよい。

基板支持部５１の先端の支持面５１Ａとベルト１１の上面との関係は面一である。基板支持部５１の支持面５１Ａは金属で形成されている。基板支持部５１全体が金属製であってもよいし、支持面５１Ａを形成する部分のみを金属製として、基板支持部５１の他の部分を金属以外の材質（例えば、樹脂等の有機材料、セラミックス、ガラス等の無機材料）で形成してもよい。
アーム取付台５２は２つの支柱連結部材２４Ｂの端部に複数のねじ５６により固定されている壁部５３、および、壁部５３から脆性材料基板３００（図１参照）の搬送方向の下流側に突出し、ベルト１１の上面に取り付けられているアーム配置部５４を備える。

壁部５３は、アーム配置部５４と一体的に成形され、アーム連結ロッド８０が挿入される孔５３Ａが形成されている。
アーム５７はアーム配置部５４の溝５４Ａに配置されている。アーム５７はアーム配置部５４に取り付けられた回転軸５５に回転可能に取り付けられている。また、アーム５７はロッド連結部５８に取り付けられた連結軸５８Ａに回転可能に取り付けられている。

図５および図６を参照して、クランプ駆動装置６０の構成について説明する。
クランプ駆動装置６０は往復動式のエアシリンダ７０、エアシリンダ７０とロッド連結部５８とを連結するアーム連結ロッド８０、エアシリンダ７０の動力をアーム連結ロッド８０に伝達する動力伝達部材６１、および、支柱連結部材２４Ｂに取り付けられる規制部材６２を備える。

エアシリンダ７０はチューブ７１、チューブ７１の内部に配置されるピストン７２、および、ピストン７２と連結されているピストンロッド７３を備える。
チューブ７１には圧縮空気が送り込まれる管７１Ａおよび７１Ｂが取り付けられている。ピストン７２は管７１Ａを介して圧縮空気がチューブ７１の内部に送り込まれる一方、管７１Ｂから空気が排出されることにより前方に移動する。一方、ピストン７２は管７１Ｂを介して圧縮空気がチューブ７１の内部に送り込まれる一方、管７１Ａを介して空気が排出されることにより後方に移動する。

動力伝達部材６１の上端はピストンロッド７３の端部に対して回転可能に連結され、下端はアーム連結ロッド８０に対して回転可能に連結されている。また、動力伝達部材６１のうちのアーム連結ロッド８０と連結されている部分は弾性部材（図示略）により前方に付勢されている。

規制部材６２は動力伝達部材６１の前方への移動の限界位置を決定する。規制部材６２は支柱連結部材２４Ｂの上面に固定され、ピストンロッド７３がチューブ７１から突出することにより動力伝達部材６１が接触する凹部６２Ａが形成されている。

アーム連結ロッド８０は隣り合う支柱連結部材２４Ｂの間に配置され、一方の端部が動力伝達部材６１と連結され、他方の端部がロッド連結部５８と連結されている。
図７〜図９を参照して、基板加工装置１の作用について説明する。

図７に示されるように、管７１Ａから圧縮空気がチューブ７１の内部の空間に送りこまれる一方、管７１Ｂから空気が排出されることによりピストン７２が前方に移動し、ピストンロッド７３がチューブ７１から突出する。このため、ピストンロッド７３と連結されている動力伝達部材６１が前方に移動して規制部材６２の凹部６２Ａと接触し、動力伝達部材６１のうちのピストンロッド７３と連結されている部分が回転する。そして、動力伝達部材６１のうちのアーム連結ロッド８０と連結されている部分が後方に移動することにより、アーム連結ロッド８０およびロッド連結部５８が後方に移動する。アーム連結ロッド８０が後方に移動することにより、アーム５７が回転軸５５のまわりに回転して、支持面５１Ａの上方が開放される。そして、前工程装置１００（図１参照）によりベルト１１の幅方向の位置決めが行われた脆性材料基板３００が支持面５１Ａの上方から降下して支持面５１Ａに載せられる。

図８に示されるように、管７１Ａから空気が排出される一方、管７１Ｂから圧縮空気がチューブ７１の内部の空間に送り込まれることにより、ピストン７２が後方に移動する。このため、ピストンロッド７３がチューブ７１の内部に入り込み、ピストンロッド７３と連結されている動力伝達部材６１が後方に移動する。このため、動力伝達部材６１が規制部材６２の凹部６２Ａから離間する。そして、弾性部材（図示略）の付勢力により動力伝達部材６１のうちのアーム連結ロッド８０と連結されている部分が前方に移動し、アーム連結ロッド８０およびロッド連結部５８が前方に移動する。このため、アーム５７が回転軸５５のまわりに回転し、基板支持部５１の支持面５１Ａとの間で脆性材料基板３００を挟み込みクランプする。

図９に示されるように、クランプ装置４０が脆性材料基板３００をクランプした状態でモータ２５に電力が供給され、送りねじ機構（図示略）によりガイド２２がレール２１に沿って移動する。

一対のガイド２２を連結しているガイド連結板２３がベルト連結部２４を介してベルト１１と連結され、ベルト１１とクランプ装置４０とが連結されている。このため、ガイド２２がレール２１に沿って移動することにともない、ベルト１１およびクランプ装置４０も脆性材料基板３００の搬送方向に移動して、脆性材料基板３００がスクライブ装置９０に搬送される。

基板加工装置１によれば、以下の効果が得られる。
（１）本基板加工装置によれば、アームの脆性材料基板と接触する面が弾性材料で形成されるため、脆性材料基板を基板支持部とアームとの間に挟み込むときに、脆性材料基板の表面を傷つけにくく、また、基板支持部の脆性材料基板と接触する面が金属で形成されているため、脆性材料基板を精度よく支持することができる。
（２）前工程装置１００によりベルト１１の上方からベルト１１上に脆性材料基板３００が載せられる。このため、クランプ装置４０を構成する基板支持部５１は、ベルト１１に対する位置が予め固定されていても、脆性材料基板３００がベルト１１上に移動する過程において脆性材料基板３００の移動を妨げない。そして、基板支持部５１の位置が固定された構造が取れることにより、従来の基板加工装置に含まれるクランプ装置の昇降機構を省略できる。このため、クランプ装置４０の構成が簡素化される。

（３）基板支持部５１がベルト１１の孔１１Ａに配置されているため、基板支持部５１がベルト１１の周囲に配置される場合と比較して、基板加工装置１において基板支持部５１およびベルト１１が占める領域が狭くなる。このため、基板加工装置１を小型化しやすい。

（４）前工程装置１００により位置決めされた脆性材料基板３００がベルト１１および基板支持部５１上に載せられる。次に、クランプ装置４０のアーム５７が回転することにより、脆性材料基板３００がクランプ装置４０によりクランプされる。このため、クランプ装置４０が脆性材料基板３００をクランプするときに決められた脆性材料基板３００の位置がずれにくい。

（５）ベルト１１とクランプ装置４０とが連結されているため、ベルト１１の移動速度とクランプ装置４０の移動速度とが実質的に一致する。このため、脆性材料基板３００とベルト１１との間に摩擦が発生するおそれが低減され、脆性材料基板３００に傷がつきにくい。

（６）共通の駆動装置２０によりベルト１１およびクランプ装置４０が搬送方向に移動するため、ベルト１１の移動速度とクランプ装置４０の移動速度とが実質的に一致する。このため、脆性材料基板３００とベルト１１との間に摩擦が発生することが抑えられ、脆性材料基板３００に傷がつきにくい。

（７）基板支持部５１がベルト１１の孔１１Ａに配置されているため、アーム５７と支持面５１Ａとの間にベルト１１が介在しない。これにより、アーム５７と支持面５１Ａとが直接的に脆性材料基板３００を挟み込むことができるため、アーム５７と支持面５１Ａとの間にベルト１１が介在する場合と比較して脆性材料基板３００をより強くクランプできる。

（８）基板支持部５１がベルト１１の孔１１Ａに配置されているため、基板支持部５１がベルト１１の下面と間隔を空けて配置されている場合と比較して、基板支持部５１が脆性材料基板３００を支持したときに、ベルト１１が撓み、脆性材料基板３００の位置がずれることが抑制される。

（９）クランプ部５０が隣り合う支持板１２の間に配置されているため、脆性材料基板３００の搬送方向に移動したときに、支持板１２の先端に取り付けられている複数のローラ１３Ａと干渉しない。このため、脆性材料基板３００を搬送している最中に、クランプ部５０がクランプしている脆性材料基板３００の位置がずれにくい。

基板加工装置が取り得る具体的な形態は上記実施の形態に例示された形態に限定されない。基板加工装置は上記実施の形態とは異なる各種の形態を取り得る。以下に示される上記実施の形態の変形例は基板加工装置が取り得る各種の形態の一例である。

・上記実施の形態の変形例によれば、ベルト１１とクランプ装置４０とが直接的に連結されない。
・上記実施の形態の変形例によれば、クランプ装置４０のクランプ部５０とベルト１１とが中間部材を介して間接的に連結されている。

・上記実施の形態の変形例によれば、クランプ装置４０のクランプ部５０がベルト１１よりも脆性材料基板３００の搬送方向の上流側に配置されている。
・上記実施の形態の変形例によれば、ベルト１１に孔１１Ａが形成されず、基板支持部５１がベルト１１の下面に取り付けられている。

・上記実施の形態の変形例によれば、ベルト１１に凹部が形成され、この凹部に基板支持部５１が配置されている。
・上記実施の形態の変形例によれば、アーム５７の開閉動作を駆動するモータを備える。

・上記実施の形態の変形例によれば、基板支持部５１と連結されず、基板支持部５１に対して移動することにより基板支持部５１の支持面５１Ａに載せられた脆性材料基板３００をクランプするアーム５７を備える。この変形例のアーム５７は直接的、または、間接的にベルト１１と連結されている。

・上記実施の形態の変形例によれば、モータ２５の出力軸がローラ１３Ａおよび１３Ｂの少なくとも一方の回転軸と連結され、モータ２５がローラ１３Ａおよび１３Ｂの少なくとも一方を回転させることにより、ベルト１１およびクランプ装置４０を脆性材料基板３００の搬送方向に移動させる。

１…基板加工装置、１１…ベルト、１１Ａ…孔、２０…駆動装置、４０…クランプ装置、５１…基板支持部（金属製）、５７…アーム、１００…前工程装置、３００…脆性材料基板。

Claims (1)

1. 脆性材料基板を搬送するベルトと、前記ベルト上に載せられた前記脆性材料基板をクランプするクランプ装置とを備え、
   前記クランプ装置は、下方から前記脆性材料基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部に対して回転または移動し、前記基板支持部との間に前記脆性材料基板を挟み込むアームとを備え、前記アームの少なくとも前記脆性材料基板と接触する面が弾性材料で形成され、前記基板支持部の少なくとも前記脆性材料基板と接触する面が金属で形成される、基板加工装置。