JP2013115331A - 搬送ワークのヨーイング補正機構とその補正方法 - Google Patents

搬送ワークのヨーイング補正機構とその補正方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 搬送ワークの搬送中に生じるヨーイングを搬送しながら補正できるヨーイング補正機構を提供すること。
【解決手段】 搬送ワーク５の側部を保持する保持装置３と、レール６に沿って保持装置３をワーク送り方向Ｘに搬送する走行装置２と、保持装置３を走行装置２のワーク送り方向前部及び後部で支持する支持機構３１，３２とを備え、支持機構３１，３２は、走行装置２に設けた駆動軸の軸線O1 ，O2 に対して所定の偏心量ｅで前部又は後部の一方がワーク送り方向Ｘに偏心した位置で、他方がワーク送り方向Ｘと交差する方向に偏心した位置で保持装置３と係合する軸線O3 を具備した偏心軸３８を有し、搬送ワーク５のヨーイングを、偏心軸３８の軸線O3 を駆動軸３６，３７の軸線O1 ，O2 を中心に回動させることで保持装置３と走行装置２との位置を相対移動させて補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、搬送ワークのヨーイングを補正する機構とその補正方法に関する。
従来、様々な板状加工品等の製造工程において、加工対象物が搬送されている。特に、加工対象物を搬送しながら加工する場合には、その加工対象物（以下、「搬送ワーク」という）を正確な姿勢で搬送しなければならない。
このような搬送ワークとして、例えば、薄膜シリコンやＣＩＧＳ太陽電池（この明細書及び特許請求の範囲の書類中では、総称して「薄膜太陽電池」という）の基板がある。この基板は、ガラス基板の片面に金属膜やシリコン膜などの半導体を成膜（「deposition」又は「film formation」）して薄膜層（例えば、数百ｎｍ〜数十μｍ程度）を形成したものである。以下、搬送ワークの一例として、この薄膜太陽電池の基板を例に説明する。
上記薄膜太陽電池の基板の製造工程は、例えば、図１２(a) 〜(g) に示すように、ガラス基板１００（図１２(a) ）の上面に透明電極層１０１を成膜し（図１２(b) ）、その透明電極層１０１にレーザ加工装置からレーザビーム１０８を照射することでパターンニング加工がなされ、加工ライン１０２を形成させる（図１２(c) ）。この透明電極層１０１に加工ライン１０２が形成された搬送ワーク１０７は、透明電極層１０１の上面に光電変換層１０３が成膜され（図１２(d) ）、その光電変換層１０３にレーザ加工装置で光電変換層加工ライン１０４が形成される（図１２(e) ）。その後、この光電変換層１０３に加工ライン１０４が形成された搬送ワーク１０７は、光電変換層１０３の上面に裏面電極層１０５が成膜される（図１２(f) ）。そして、この裏面電極層１０５に、レーザ加工装置によって裏面電極層加工ライン１０６が形成される（図１２(g) ）。このようパターンニング加工された基板１００が、モジュール化された太陽電池となる。
このように、薄膜太陽電池の場合、搬送ワーク（基板１００）の表面に複数回の成膜を行い、それらの成膜した薄膜層に対して正確なパターンニングを行わなければならない。この精度としては、例えば、ミクロン単位での誤差制御が必要となる。そのため、搬送ワークを正確に搬送し、その薄膜層に対して正確にレーザビームを照射するレーザ加工装置が必要とされている。
このようなレーザ加工装置として、例えば、本出願人が先に出願したレーザ加工装置がある。図１３に示すように、このレーザ加工装置１１０は、搬送ワーク１０７を定速送り装置１１１で把持してワーク送り方向Ｘに送りながら、その搬送ワーク１０７に対してビーム走査ユニット１０９から走査方向Ｙにレーザビーム１０８を照射してパターンニング加工を行うようになっている。上記定速送り装置１１１には、搬送するワーク１０７に生じるヨーイング等を補正できるように、平面方向の回動が可能な回動軸（θ軸）が設けられている。さらに、レーザ加工装置１１０には、搬送ワーク１０７の加工基準位置（端面等）を検出するカメラ１１３が設けられている。
また、図１４に示すように、上記レーザ加工装置１１０では、搬送ワーク１０７をワーク送り方向Ｘに送りながら１本のレーザビーム１０８をワーク送り方向Ｘと交差する走査方向Ｙに高速（例えば、従来の数倍）照射することで、送り方向Ｘに対して直角の直線状加工ライン１１２を搬送ワーク１０７に形成するパターンニング加工が行えるようになっている。
なお、この種の先行技術として、例えば、ガラス基板などと、その基板上に予め定められた処理を施す基板処理手段とを相対的に移動させながら処理を施す基板処理装置において、基板の走査中に生じるヨーイング等の誤差を第１方向とこの第１方向に対して垂直な第２方向とで測定し、第１方向の誤差は搬送を制御する補正手段で補正し、第２方向の誤差は測定した距離に基づいて基板処理手段で基板の所定位置に精度よく処理を施すことができるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、他の先行技術として、液晶ディスプレイ等の表示用パネル基板へ光ビームを照射して基板にパターンを描画するパネル基板の製造方法において、基板を保持して移動するステージの走行誤差を検出し、その結果に基づき描画データの座標を補正し、その描画データを光ビーム照射装置の駆動回路へ供給するようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００９−１２８８３０号公報 特開２０１０−６０９９０号公報
ところで、上記特許文献１，２に記載されているように、搬送ワークは搬送中に水平面内で回転するヨーイング（この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「ヨーイング」は、「水平面内での回転、前後動」等の「誤差」を生じる動作をいう）を生じる場合がある。そのため、このヨーイングを生じた場合には、補正しなければ上記パターンニング加工などの品質が低下する。例えば、数十μｍピッチのパターンニングを行う場合に、数μｍのヨーイングを生じても隣接するパターンとの距離が変化し、製品の性能に影響する。
しかしながら、上記特許文献１では、図１５(a) に示すように、基板１２０の両側方に設けたレール１２１に沿って搬送する基板１２０のＸ方向の誤差やヨーイング等をカメラを用いて検出し、その検出データから誤差を算出して基板処理手段の処理位置を補正しているが、この場合、基板処理手段の処理位置を精度よく補正するには時間を要する。しかも、このようにカメラを用いてヨーイング等を計測して基板処理手段の処理位置を補正する構成では、上記レーザ加工装置１１０のように高速でレーザビームを照射してパターンニング加工を行う装置では、その処理速度に対応できない。
また、特許文献２では、図１５(b) に示すように、基板１３０を保持して移動するステージ１３１の走行誤差をＸ方向とＹ方向とで計測し、その計測結果に基づいて補正した描画データによって、光ビーム照射装置でパターンを描画するようにしているが、この場合、ステージの走行誤差に基づいて光ビーム照射装置によるパターンの描画を補正しているため、精度よく処理を施すには時間を要する。しかも、上記したようなレーザ加工装置１１０のように高速でレーザビームを照射してパターンニング加工を行う装置では、その処理速度に対応できない。
このように、いずれの先行技術も、基板のヨーイング等に対する補正をレーザビームの照射位置等によって補正しているため、上記図１３に示す本出願人が先に出願したレーザ加工装置１１０により、図１４に示すように、搬送ワーク１０７をワーク送り方向Ｘに送りながらレーザビームを非常に高速で走査方向Ｙに照射してパターンニング加工を行う装置においては、レーザビームの位置補正を行うことができない。つまり、レーザビームを高速で照射するレーザ加工装置１１０の場合、搬送ワーク１０７のヨーイングを検出し、その補正をレーザビームの照射位置で補正する構成では対応することができない。
また、上記レーザ加工装置１１０以外であっても、例えば、液晶ディスプレイ等に用いるフラットパネルやガラス基板を加工・検査する装置におけるワークの搬送のように、搬送ワークにヨーイング等が生じた場合に、その誤差をレーザビームではなく搬送ワークの位置制御で補正をしたい装置もある。
そこで、本発明は、搬送ワークの搬送中に生じるヨーイングを搬送しながら補正できるヨーイング補正機構と、そのヨーイング補正方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る搬送ワークのヨーイング補正機構は、
ワーク送り方向に搬送する搬送ワークのヨーイングを補正するヨーイング補正機構であって、前記搬送ワークの側部を保持する保持装置と、前記保持装置を支持し、レールに沿って前記保持装置をワーク送り方向に搬送する走行装置と、前記保持装置を前記走行装置のワーク送り方向前部及び後部で支持する支持機構と、を備え、前記支持機構は、前記保持装置又は走行装置のいずれかに設けた回動軸と、前記回動軸の軸線に対して所定の偏心量で前部又は後部の一方がワーク送り方向に偏心した位置で、他方がワーク送り方向と交差する方向に偏心した位置で前記回動軸と平行の軸線を具備する前記保持装置又は走行装置の他方に設けた偏心軸とを有し、前記搬送ワークのヨーイングを、前記偏心軸の軸線を前記回動軸の軸線を中心に回動させることで前記保持装置を前記走行装置に対して相対移動させて補正するように構成されている。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「軸線」は、「軸心」である。
この構成により、走行装置のヨーイングや走行軸の直線精度の影響により保持装置で保持した搬送ワークに生じる回動・前後動等のヨーイングを、保持装置を前部と後部とで支持する支持機構における、回動軸の軸線に対して所定の偏心量でワーク送り方向に偏心した偏心軸と、所定の偏心量でワーク送り方向と交差する方向に偏心した偏心軸とを回動させることで、走行装置に対する保持装置の位置を相対移動させて補正し、搬送ワークのヨーイングを抑えた搬送ができる。
また、前記偏心軸は、一方が前記回動軸に対してワーク送り方向に偏心し、他方がワーク送り方向と直交する方向に偏心して配置されていてもよい。
このように構成すれば、搬送ワークに生じるヨーイングを、ワーク送り方向における誤差修正と、ワーク送り方向に対して直交する方向における誤差修正とに分けて安定したヨーイング補正を行うことができる。
また、前記走行装置は、前記回動軸を回動させる駆動機を有し、前記保持装置は、前記偏心軸と係合する係合部を有し、前記駆動機は、予め測定した前記走行装置とレールとの間のワーク送り方向と直交する方向の偏心量に基づいて前記回動軸を回動させることで、前記偏心軸によって前記保持装置を前記走行装置に対して相対移動させて搬送ワークのヨーイングを補正するように構成されていてもよい。
このように構成すれば、走行装置とレールとの間の誤差等によって走行装置にヨーイングを生じたとしても、搬送ワークは走行装置との相対位置調整によってヨーイングの影響を受けることなく、正確に搬送することができる。
一方、本発明に係る搬送ワークのヨーイング補正方法は、ワーク送り方向に搬送する搬送ワークのヨーイングを補正するヨーイング補正方法であって、前記搬送ワークの搬送開始地点から搬送終了地点までのヨーイング量を求め、前記搬送ワークのヨーイング量に基づいて、前記搬送ワークを保持する保持装置又は前記保持装置をワーク送り方向に搬送する走行装置のいずれかに設けた回動軸に対して所定の偏心量でワーク送り方向に偏心して他方に設けた偏心軸を、前記回動軸を中心に回動させて行う搬送ワークのワーク送り方向と交差する方向の補正と、前記保持装置と走行装置とのいずれかに設けた回動軸に対して所定の偏心量でワーク送り方向と交差する方向に偏心して他方に設けた偏心軸を、前記回動軸の軸線を中心に回動させて行う搬送ワークのワーク送り方向の補正とで前記保持装置を前記走行装置に対して相対移動させて補正する。
この構成により、搬送ワークを搬送開始地点から搬送終了地点まで送る間に生じるヨーイング量の変化を予め求めておき、そのヨーイング量の変化に基づいて搬送開始地点から搬送終了地点まで送る搬送ワークに対し、ワーク送り方向と交差する方向の補正と、ワーク送り方向の補正とを行って走行装置に対する保持装置の位置を相対移動させてヨーイングを補正するので、微少なヨーイング補正も正確に行うことができる。
また、前記ワーク送り方向に偏心した偏心軸の軸線を前記回動軸の軸線に対して回動させてワーク送り方向と交差する方向の補正を行った後、前記ワーク送り方向と交差する方向に偏心した偏心軸の軸線を前記回動軸の軸線に対して回転させてワーク送り方向の補正を行うように構成してもよい。
このように構成すれば、搬送ワークに生じるヨーイングによる角度の誤差を先に補正し、その角度の補正後のワーク送り方向の誤差を後で補正するので、搬送ワークのヨーイング補正を簡単な計算式で補正することができる。
また、薄膜太陽電池の基板を前記搬送ワークとしてワーク送り方向に送りながら所定位置にレーザビームでスクライブ線をパターンニング加工する工程の作業中に、前記ヨーイング補正を行って前記搬送ワークのパターンニング加工位置を補正するように構成してもよい。
このように構成すれば、薄膜太陽電池の基板を搬送ワークとしてレーザビームでスクライブ線をパターンニング加工するレーザ加工装置において、搬送ワークの搬送中に生じるヨーイングを正確に補正して、スクライブ線を正確に加工することができる。
本発明によれば、搬送ワークの搬送中に生じる回動や前後動等のヨーイングを搬送中に補正できるヨーイング補正機構を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態に係るヨーイング補正機構を備えた搬送装置を示す平面図である。 図１に示す搬送装置の一部を断面した背面図である。 図２に示す支持機構の部分を拡大した断面図である。 図３に示すIV−IV矢視の平面図である。 図３に示す支持機構の部分における平面視の軸線を示す図面であり、(a) は前部の偏心量を示す平面図、(b) は後部の偏心量を示す平面図である。 図１に示す搬送装置と搬送ワークとの関係を示す平面図である。 図６に示す搬送ワークに生じるヨーイングを誇張して示す平面図である。 図７に示す搬送ワークに生じるヨーイングを補正する方法の概念を示す平面図である。 図８に示す搬送ワークのヨーイング補正を行った状態の搬送ワークを誇張して示す平面図である。 図９に示す搬送ワークのヨーイングを補正する方法の概念を示す平面図である。 図７〜１０に示す搬送ワークのヨーイング補正を行った場合と、ヨーイング補正を行わなかった場合のヨーイング量を示すグラフである。 (a) 〜(g) は、従来のレーザ加工装置によるパターンニング加工の一例を示す断面図である。 本出願人が先に出願したレーザ加工装置の斜視図である。 図１３に示すレーザ加工装置におけるパターンニング加工の一例を示す平面図である。 (a),(b) は、従来の搬送ワークのヨーイング補正例を模式的に示す平面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、搬送ワーク５として薄膜太陽電池などの基板を例にして説明する。また、ワーク送り方向Ｘに対し、このワーク送り方向Ｘと直交する方向をＹ方向として説明する。
図１，２に示すように、この実施形態のヨーイング補正機構５０を備えた搬送装置１は、２本のレール６に沿ってワーク送り方向Ｘに移動するように構成されている。搬送装置１には、上記レール６に沿って走行する走行装置２と、この走行装置２の上部に支持され、搬送ワーク５を保持して走行装置２と一体で移動する保持装置３とが設けられている。
走行装置２には、下部の４個所に上記レール６に沿って摺動する走行ガイド１１が下部に設けられた下部板１０を有している。走行ガイド１１は、前後各２個所で上記レール６に係合している。この実施形態の搬送装置１は、レール６と走行装置２との間に設けられたリニアステッピングモータ１２によってワーク送り方向Ｘに正確に移動するように構成されている。
保持装置３には、上記走行装置２の下部板１０の上方に設けられた上部板２０を有している。この上部板２０には、保持部材２１が設けられている。この例では３本の保持部材２１が設けられ、これらの保持部材２１の先端把持部２２に搬送ワーク５が保持されている。
また、保持装置３は、上記走行装置２の下部板１０の上面に設けられた制限部材１３によって水平方向の移動量が所定の移動範囲に制限された状態で走行装置２の上部に設けられている。制限部材１３は、走行装置２の上面に固定された円柱状の部材であり、この例では４個所に設けられている。保持装置３の上部板２０には、上記制限部材１３を囲うようにスラストベアリング２３が設けられている。これにより、保持装置３は、このスラストベアリング２３と制限部材１３との隙間ｓの範囲で水平方向の移動が可能となっている。さらに、保持装置３をスラストベアリング２３を介して走行装置２の上部に支持することにより、保持装置３を非常に小さい摩擦抵抗で水平方向の移動が可能なように支持している。
そして、上記走行装置２の上部で保持装置３を支持する支持機構３０が、走行装置２の下部板１０と保持装置３の上部板２０との間に設けられている。支持機構３０は、ワーク送り方向Ｘに後部支持機構３１と前部支持機構３２とが設けられている。これらの支持機構３１，３２は、走行装置２の下部板１０に設けられた駆動モータ（サーボモータ）３３と、保持装置３の上部板２０に設けられた支持軸受３４と、これらの間に設けられた偏心軸部材３５とを有している。後部支持機構３１及び前部支持機構３２に設けられた偏心軸部材３５は、以下に説明するように、それぞれの駆動モータ３３の駆動軸（回動軸）３６，３７の軸線（軸心）O1 ,O2 で回動可能となっている。
図３に基づいて、上記後部支持機構３１を例に説明する。図示するように、上記駆動モータ３３は、下部板１０に設けられた駆動機取付板１５から下向きに後部駆動軸３６が突出するように設けられている。後部駆動軸３６は回動軸であり、この後部駆動軸３６に上記偏心軸部材３５が設けられている。偏心軸部材３５は、上記駆動機取付板１５に設けられた軸受１６によって支持されており、後部駆動軸３６の軸線O1 で回動自在となっている。
また、偏心軸部材３５は、上記駆動モータ３３の後部駆動軸３６の軸線（軸心）O1 に対し、所定の偏心量ｅの軸線（軸心）O3 を有する偏心軸３８が下方に突設されている。そして、この偏心軸３８が、上記保持装置３の上部板２０に設けられた支持軸受３４に挿入されている。
従って、駆動モータ３３を駆動して後部駆動軸３６で偏心軸部材３５を回動させることにより、偏心軸３８は、上記軸線O1 を中心に所定の偏心量ｅで偏心した位置で上部板２０をワーク送り方向Ｘと交差する方向Ｙに移動させる。この移動は、上記前部支持機構３２の駆動軸（回動軸）３７の軸線O2 を中心にした揺動である。これにより、走行装置２に対して保持装置３の後部を所定の偏心量ｅの分でワーク送り方向Ｘと交差する方向Ｙに相対移動させることができる。
また、上記上部板２０の後部を走行装置２に対して変位しない前部支持機構３２の駆動軸（回動軸）３７の軸線O2 を中心に揺動させると、後部支持機構３１の後部駆動軸３６をワーク送り方向Ｘに僅かに移動させなければならない。そこで、図４に示すように、上記偏心軸部材３５の偏心軸３８と、この偏心軸３８を支持している支持軸受３４とを支持するスライド部材４０を上部板２０の上面でワーク送り方向Ｘにスライド可能に設け、このスライド部材４０を上部板２０のスライドガイド４１に沿ってワーク送り方向Ｘに移動自在とするスライド機構４２を備えさせている。このスライド機構４２により、偏心軸部材３５によってワーク送り方向Ｘと直交する方向に上部板２０が揺動させられた時に、上部板２０の後部がワーク送り方向Ｘに移動してワーク送り方向Ｘの変位を吸収することができる。
一方、図５(a),(b) に示すように、上記偏心軸部材３５の偏心軸３８は、後部支持機構３１と前部支持機構３２とで、異なった方向に偏心している。図５(b) が上記図３と同じ後部支持機構３１における偏心軸３８であり、駆動モータ３３の軸線O1 （後部駆動軸３６の軸線）に対し偏心軸３８の軸線O3 が、ワーク送り方向Ｘと平行に所定の偏心量ｅで偏心している。一方、図５(a) は前部支持機構３２における偏心軸３８であり、駆動モータ３３の軸線O2 （前部駆動軸３７の軸線）に対し偏心軸３８の軸線O3 が、ワーク送り方向Ｘに対して交差（直交）する方向Ｙに所定の偏心量ｅで偏心している。これらの偏心軸部材３５における偏心量ｅとしては、例えば、１ｍｍ程度とすることで、微少なヨーイングを補正できるようにしている。この偏心量ｅは、ヨーイング量などに応じて設定すればよい。
以下、図６〜１０を参照して、搬送ワーク５のヨーイング補正方法を説明する。搬送ワーク５に生じるヨーイングとしては、レール６（図１）の敷設誤差や、各部の製作誤差などに起因して生じ、レール６に沿って走行する搬送装置１がヨーイングした場合に、その搬送装置１の保持装置３によって把持して搬送する搬送ワーク５のヨーイングを補正する例である。なお、以下の説明において、上記図１〜５に示す構成には、同一の符号を付して説明する。また、ヨーイングによる数μｍ〜数百μｍの誤差を、図では誇張して示す。
図６に示すように、上記搬送装置１と搬送ワーク５との位置関係としては、
Ｌ1 ：搬送装置１の回動軸軸心位置から搬送ワーク５の第１誤差計測点までの距離、
Ｌ2 ：搬送装置１の回動軸軸心位置から搬送ワーク５の第２誤差計測点までの距離、
Ｌ3 ：搬送装置１の前部回動軸軸心と後部回動軸軸心との間の距離、
とする。
そして、図７，８に示すように、レール６に沿ってワーク送り方向Ｘに走行する搬送装置１は、レール６の敷設誤差等により搬送ワーク５にヨーイングを生じさせてしまう。例えば、このヨーイング（図７では、反搬送装置１側がワーク送り方向Ｘに対して角度ずれをおこした状態を示している）としては、レール６の敷設誤差や、各部の製作誤差などに起因するもので、例えば、数μｍ〜数十μｍ程度の場合がある。図８に示す各記号は、
ΔＸ1 ：第１誤差計測点でのワーク搬送誤差、
ΔＸ2 ：第２誤差計測点でのワーク搬送誤差、
α0 ：搬送装置１の角度、
ｅ：偏心軸３８の偏心量、
θ1 ：偏心軸３８の回動角度、
とする。
以上のような条件とすれば、搬送装置１の角度α0 は、偏心軸３８の偏心量ｅ（例えば、約１ｍｍ）が前部駆動軸３７と後部駆動軸３６の間の距離Ｌ3 に（例えば、約数百ｍｍ〜千数百ｍｍ）比べて非常に小さい。そのため、偏心量ｅは、ｅ＜＜Ｌ3 と考えることができ、搬送装置１の傾き角度α0 におけるワーク送り方向の変位量は、以下の数式１となる。
Figure 2013115331
 そして、搬送ワーク５の角度αは、以下の数式２で求めることができる。
Figure 2013115331
 この数式２におけるθ1 は微小であるため、上記ｅ＜＜Ｌ3 の関係から、搬送ワーク５の変位量ｔａｎαは、以下の数式３又は数式４と考えることができる。
Figure 2013115331
Figure 2013115331
 この搬送ワーク５の変位量から、搬送ワーク５の第１誤差計測点までの距離Ｌ1 でのワーク搬送誤差ΔＸ1 は、以下の数式５で求めることができる。
Figure 2013115331
 また、第２誤差計測点までの距離Ｌ2 でのワーク搬送誤差ΔＸ2 は、以下の数式６で求めることができる。
Figure 2013115331
 そして、これらの誤差ΔＸ1 ，ΔＸ2 から、以下の数式７により、偏心軸部材３５の位置における補正角度θ1 を求めることができる。
Figure 2013115331
 このような補正を、搬送ワーク５の搬送距離（搬送装置１の移動距離）を複数に分割し、各分割ピッチの位置において上記誤差ΔＸ1 ，ΔＸ2 を予め計測し、上記数式７により、各分割ピッチの位置において補正する角度θ1 を算出しておくことができる。各分割ピッチ位置における誤差ΔＸ1 ，ΔＸ2 の計測としては、搬送装置１によって搬送ワーク５を搬送し、その搬送距離の各分割ピッチ位置においてレーザ測長機（例えば、図１３：変位センサ等）で搬送ワーク５の変位を測定して誤差ΔＸ1 ，ΔＸ2 を計測することによって可能である。また、予めレーザ測長機によって誤差を測定することにより、レール６の間隔、走行ガイド１１の位置、後部駆動軸（回動軸）３６の軸線（軸心）O1 位置、前部駆動軸（回動軸）３７の軸線（軸心）O2 位置等によって決まる補正角度θ1 を、その搬送装置１の条件に応じて算出しておくことができる。
従って、各分割ピッチ位置において角度θ1 を補正することで、搬送ワーク５に生じるヨーイングの角度分を保持装置３と一体として補正することができる。具体的な補正は、後部支持機構３１の駆動モータ３３によって偏心軸部材３５を回動させることで、偏心軸３８を後部駆動軸（後部回動軸）３６を中心に角度θ1 で回動させる。これにより、保持装置３の上部板２０が後部支持機構３１の位置でワーク送り方向Ｘに対して直交する方向Ｙに所定量移動させられて、図８に示すようにワーク送り方向Ｘにおける搬送ワーク５の傾き誤差を補正することができる。この時、後部支持機構３１の後部駆動軸３６の軸線（軸心）O1 は、前部支持機構３２の前部駆動軸３７の軸線（軸心）O2 に対して角度変化する分で距離Ｌ3 が変化するが、スライド部材４０がスライドガイド４１に沿ってワーク送り方向Ｘにスライドして変位を吸収する。
以上のような補正により、搬送ワーク５の傾きを補正することができる。しかし、搬送ワーク５には、図９に示すように、ワーク送り方向（前後方向）Ｘに誤差が残る。この例では、
ΔＸ：第１誤差計測点及び第２誤差計測点でのワーク搬送誤差、
とする。他の記号は、上記記号と同一である。
上記したように、偏心軸部材３５の偏心量ｅが前部支持機構３２の駆動軸（回動軸）３６と後部支持機構３１の駆動軸（回動軸）３７の間の距離Ｌ3 に比べて非常に小さい。そのため、偏心量ｅは、ｅ＜＜Ｌ3 と考えることができ、搬送装置１の傾き角度α0 におけるワーク送り方向の変位量は、上述した数式１となる。
そして、搬送装置１の前部支持機構３２の前部駆動軸３７の位置における補正角度θ2 は、上記数式１より下記数式８で求めることができる。
Figure 2013115331
 また、この補正は、上記搬送ワーク５の搬送距離（搬送装置１の移動距離）を複数に分割した各分割ピッチ位置における誤差ΔＸ1 ，ΔＸ2 の計測結果に基づいて算出することが可能である。そのため、各分割ピッチ位置において誤差ΔＸを予め求め、上記数式８により、各分割ピッチ位置において補正する角度θ2 を算出しておくことができる。
従って、各分割ピッチ位置において角度θ2 で補正することで、搬送ワーク５に生じるヨーイングの前後動分を保持装置３と一体として補正することができる。具体的な補正は、前部支持機構３２の駆動モータ３３によって偏心軸部材３５を回動させることで、偏心軸３８を前部駆動軸（前部回動軸）３７を中心に角度θ2 で回動させる。これにより、保持装置３の上部板２０が前部支持機構３２の位置でワーク送り方向Ｘに所定量移動させられて、図１０に示すようにワーク送り方向Ｘにおける搬送ワーク５の前後方向誤差を補正することができる。この時、後部支持機構３１は、スライド部材４０がスライドガイド４１に沿ってワーク送り方向Ｘにスライドして変位を吸収する。
しかも、上記保持装置３を、後部駆動軸（回動軸）３６の軸線（軸心）O1 を中心に偏心軸３８を回動させる補正と、前部駆動軸（回動軸）３７の軸線（軸心）O2 を中心に偏心軸３８を回動させる補正とを連続的に行うことで、搬送距離内において搬送ワーク５に生じるヨーイングを迅速に補正することができる。
また、上記角度θ1 及び角度θ2 の補正としては、上記搬送装置１の前部回動軸軸心と後部回動軸軸心との間の距離Ｌ3 や、偏心軸３８の偏心量ｅ、搬送ワーク５の大きさ等によって、例えば、０．０１°程度の微小角度の補正でも大きな効果を得ることができる。
なお、上記実施形態では、角度θ1 を補正した後、角度θ2 を補正しているが、先に角度θ2 を補正した後、角度θ1 の補正を行うようにしてもよい。
図１１に示すように、上記補正を行った場合、第１誤差計測点までの距離Ｌ1 においては、補正を行わなかった場合の太い二点鎖線に対して、補正を行った場合には細い二点鎖線となり、搬送ワーク５のヨーイングを安定して低減できることが分る。
また、第２誤差計測点までの距離Ｌ2 においては、補正を行わなかった場合の太い実線に対して、補正を行った場合には細い実線となり、例えば、数百μｍの誤差を数μｍ程度に抑えることができ、搬送ワーク５のヨーイングを大幅に低減できることが分る。
以上のように、上記ヨーイング補正機構５０を備えた搬送装置１によれば、搬送ワーク５に生じるヨーイングを、搬送ワーク５の角度補正と、搬送ワーク５の前後方向補正とを行うことで補正し、搬送ワーク５に生じる微少なヨーイングを抑制して搬送することが可能となる。
しかも、高速で搬送する搬送ワーク５に対して正確な加工を要する場合でも、ヨーイングを連続的に補正して安定した搬送ができるので、搬送ワーク５に対する種々の加工をより正確に行うことが可能となる。
そのため、搬送ワーク５が上述した薄膜太陽電池の基板のような加工対象物に対し、レーザビームによって正確なパターンニング加工を高速で行うような装置の場合でも、そのパターンニング加工の精度を向上させることが可能となる。しかも、上述した図１６に示すように、何層ものパターンニング加工を行う場合でも、精度良くパターンニング加工を行うことができるので、加工対象物の品質向上を計ることができる。
なお、上記実施形態では、薄膜太陽電池の基板を搬送ワーク５の一例として説明したが、金属製薄板、パネル等の板状の搬送ワーク５であれば同様にヨーイングの補正を行うことができ、搬送ワーク５は上記実施形態に限定されるものではない。
また、上記実施形態では、搬送装置１の後部でワーク送り方向Ｘと交差する方向Ｙの補正を行い、前部でワーク送り方向Ｘの補正を行っているが、搬送装置１の前部及び後部で上記実施形態とは反対の補正を行うようにしてもよく、上記実施形態に限定されるものではない。
さらに、上記実施形態における搬送装置１の走行装置２と保持装置３との位置関係なども、上記実施形態に限定されるものではなく、保持装置３が下方に位置するように構成してもよい。
また、上述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
本発明に係る搬送ワークのヨーイング補正機構は、薄い板材などの搬送ワークを搬送するときに生じるヨーイングを正確に補正したい搬送装置などに利用できる。
１ 搬送装置
２ 走行装置
３ 保持装置
５ 搬送ワーク
６ レール
１０ 下部板
１１ 走行ガイド
１２ リニアステッピングモータ
１３ 制限部材
２０ 上部板
２１ 保持部材
２２ 先端把持部
２３ スラストベアリング
３０ 支持機構
３１ 前部支持機構
３２ 後部支持機構
３３ 駆動モータ（サーボモータ）
３４ 支持軸受
３５ 偏心軸部材
３６ 後部駆動軸（後部回動軸）
３７ 前部駆動軸（前部回動軸）
３８ 偏心軸
４０ スライド部材
４１ スライドガイド
４２ スライド機構
５０ ヨーイング補正機構
Ｘ ワーク送り方向
Ｙ 交差方向
ｓ 隙間
O1 駆動軸の軸線（軸心）
O2 駆動軸の軸線（軸心）
O3 偏心軸の軸線（軸心）
Ｌ1 搬送装置の回動軸軸心位置から搬送ワークの第１誤差計測点までの距離
Ｌ2 搬送装置の回動軸軸心位置から搬送ワークの第２誤差計測点までの距離
Ｌ3 搬送装置の前部回動軸軸心と後部回動軸軸心との間の距離
ΔＸ1 第１誤差計測点でのワーク搬送誤差
ΔＸ2 第２誤差計測点でのワーク搬送誤差
ｅ 偏心軸の偏心量
θ1 偏心軸の偏心角度
θ2 偏心軸の偏心角度

Claims (6)

  1. ワーク送り方向に搬送する搬送ワークのヨーイングを補正するヨーイング補正機構であって、
    前記搬送ワークの側部を保持する保持装置と、
    前記保持装置を支持し、レールに沿って前記保持装置をワーク送り方向に搬送する走行装置と、
    前記保持装置を前記走行装置のワーク送り方向前部及び後部で支持する支持機構と、を備え、
    前記支持機構は、前記保持装置又は走行装置のいずれかに設けた回動軸と、前記回動軸の軸線に対して所定の偏心量で前部又は後部の一方がワーク送り方向に偏心した位置で、他方がワーク送り方向と交差する方向に偏心した位置で前記回動軸と平行の軸線を具備する前記保持装置又は走行装置の他方に設けた偏心軸とを有し、
    前記搬送ワークのヨーイングを、前記偏心軸の軸線を前記回動軸の軸線を中心に回動させることで前記保持装置を前記走行装置に対して相対移動させて補正するように構成されていることを特徴とする搬送ワークのヨーイング補正機構。
  2. 前記偏心軸は、一方が前記回動軸に対してワーク送り方向に偏心し、他方がワーク送り方向と直交する方向に偏心して配置されている請求項１に記載の搬送ワークのヨーイング補正機構。
  3. 前記走行装置は、前記回動軸を回動させる駆動機を有し、
    前記保持装置は、前記偏心軸と係合する係合部を有し、
    前記駆動機は、予め測定した前記走行装置とレールとの間のワーク送り方向と直交する方向の偏心量に基づいて前記回動軸を回動させることで、前記偏心軸によって前記保持装置を前記走行装置に対して相対移動させて搬送ワークのヨーイングを補正するように構成されている請求項１又は２に記載の搬送ワークのヨーイング補正機構。
  4. ワーク送り方向に搬送する搬送ワークのヨーイングを補正するヨーイング補正方法であって、
    前記搬送ワークの搬送開始地点から搬送終了地点までのヨーイング量を求め、
    前記搬送ワークのヨーイング量に基づいて、
    前記搬送ワークを保持する保持装置又は前記保持装置をワーク送り方向に搬送する走行装置のいずれかに設けた回動軸に対して所定の偏心量でワーク送り方向に偏心して他方に設けた偏心軸を、前記回動軸を中心に回動させて行う搬送ワークのワーク送り方向と交差する方向の補正と、
    前記保持装置と走行装置とのいずれかに設けた回動軸に対して所定の偏心量でワーク送り方向と交差する方向に偏心して他方に設けた偏心軸を、前記回動軸の軸線を中心に回動させて行う搬送ワークのワーク送り方向の補正とで前記保持装置を前記走行装置に対して相対移動させて補正することを特徴とする搬送ワークのヨーイング補正方法。
  5. 前記ワーク送り方向に偏心した偏心軸の軸線を前記回動軸の軸線に対して回動させてワーク送り方向と交差する方向の補正を行った後、
    前記ワーク送り方向と交差する方向に偏心した偏心軸の軸線を前記回動軸の軸線に対して回転させてワーク送り方向の補正を行うように構成した請求項４に記載の搬送ワークのヨーイング補正方法。
  6. 薄膜太陽電池の基板を前記搬送ワークとしてワーク送り方向に送りながら所定位置にレーザビームでスクライブ線をパターンニング加工する工程の作業中に、前記ヨーイング補正を行って前記搬送ワークのパターンニング加工位置を補正するように構成した請求項４又は５に記載の搬送ワークのヨーイング補正方法。
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WO2024009470A1 (ja) * 2022-07-07 2024-01-11 Ｊｓｗアクティナシステム株式会社 搬送装置、搬送方法、及び半導体装置の製造方法

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