JP2009220955A - 浮上搬送システムと浮上搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送路に沿って、物品を載置したトレイを浮上させて非接触で高速搬送し、またトレイの向きや左右方向の位置を容易に制御する。
【解決手段】物品を非磁性体の金属からなるトレイに載置し、物品を載置するトレイをリニアモータの２次側として、搬送路に沿って配置した１次側のコイルから推進力を加え、浮上ユニットでトレイを浮上させて搬送する。搬送路に沿って設けられた複数の浮上ユニットのコイルによりトレイに磁界を加えて、搬送路に沿った推進力を加えて非接触で高速搬送する。
【選択図】図１

Description

この発明はエアや超音波などを用いた浮上搬送に関する。

出願人は、液晶用やプラズマパネル用等のガラス基板をトレイに収容し、ローラなどで搬送することを提案した（特許文献１：特開２００５−９３５８５）。しかしながらローラによる搬送で高速化を行うと、ガラス基板の振動が増して損傷する危険性が高まるため、搬送速度に制限が生じる。またローラとローラとを乗り移る際の衝撃があることも、搬送速度に制限を加える。そこでガラス基板は、浮上搬送することが好ましい。

ここで関連する先行技術を説明すると、特許文献２：特開２００６−２２２２０９はガラス基板や半導体ウェハーなどをエアで浮上搬送することを開示している。また特許文献３：特公平３−６９８１２は超音波により物品の浮上と搬送とを行うことを開示している。しかしながら発明者らの経験によると、エアの吹きつけにより浮上と搬送の双方を行うと、ガラス基板などの物品の姿勢や位置を正確に制御することが難しい。例えば基板が回転し、あるいは左右に位置がシフトした場合に、吹き付けるエアを制御して、姿勢や位置を回復するのは難しい。また超音波浮上と超音波搬送の組み合わせでは、超音波による推進力に限界があるため、物品を高速で搬送するのが難しい。
特開２００５−９３５８５ 特開２００６−２２２２０９ 特公平３−６９８１２

この発明の課題は、物品の位置や向きをコントロールしながら、非接触で物品を浮上かつ搬送できるようにすることにある。

この発明は、物品を浮上させながら、搬送路に沿って非接触で搬送するシステムにおいて、
物品を載置する非磁性体の金属からなるトレイと、
搬送路に沿って設けられ、かつ物品を載置したトレイを浮上させる複数の浮上ユニットと、
搬送路に沿って設けられ、かつトレイに磁界を加えることによりトレイに推進力を加える複数のコイル、とを設けたことを特徴とする。

好ましくは、トレイと物品との上下一方に前記のコイルを他方に磁性体を、トレイを挟んで対向するように設ける。
また好ましくは、コイルを搬送路の左右両側に対向して設ける。
より好ましくは、コイルを、搬送路に沿ってトレイの搬送方向サイズ以下のピッチで配置する。
好ましくは、トレイが、物品の底面４周を支持し、かつ開口を備えたフレームである。

この発明では、物品を浮上させながら、搬送路に沿って非接触で搬送するために、
物品を非磁性体の金属からなるトレイに載置し、
搬送路に沿って設けられた複数の浮上ユニットにより、物品を載置したトレイを浮上させ、
搬送路に沿って設けられた複数のコイルによりトレイに磁界を加えて、搬送路に沿った推進力を加える。
なおこの明細書において、浮上搬送方法に関する記載は浮上搬送システムにも当てはまり、浮上搬送システムに関する記載は浮上搬送方法にも当てはまる。

この発明では、物品を載置するトレイをリニアモータの２次側として、搬送路に沿って配置した１次側のコイルから推進力を加え、浮上ユニットでトレイを浮上させて搬送する。この発明では、エアや超音波ではなく、コイルから推進力を加えるので、トレイの位置や姿勢を容易にコントロールできる。

ここでトレイを挟んで対向するように、コイルと磁性板とを上下に設けると、コイルからの磁束は磁性板に向かって揃い、コイルからの磁束を効率的に利用できるので、推進力を大きくできる。
また搬送路の左右にコイルを対向して設けると、コイルへの電流を左右独立して制御することにより、トレイの回転や、左右への位置の偏りを矯正できる。
特にコイルを搬送路に沿ってトレイの搬送方向サイズ以下のピッチで配置すると、トレイには常時左右各１箇所以上のコイルから推進力が加わる。そしてこれらのコイルを独立して制御すると、トレイが左右方向に偏って蛇行することを容易に矯正できる。なおトレイの左右方向位置を接触式のガイドローラなどで規制しても良い。
またトレイとして、物品の底面４周を支持し、かつ開口を備えたフレームを用いると、軽量なトレイで物品を搬送できる。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図６に、実施例とその変形とを示す。図において、２は浮上搬送装置で、搬送路３の左右に対向するリニアモータユニット４，５を設ける。リニアモータユニット４，５は、後述のトレイ２２の搬送方向サイズ以下のピッチで、搬送路３に沿って複数配置する。なおこの明細書で、搬送路の左右は水平面内で搬送路に直角な方向を言い、搬送路３は実質的に水平である。搬送路３に沿って浮上ユニット６を複数配置し、浮上ユニット６は、例えば空気を下から上へと吹き付けて被搬送物品を浮上させるエア浮上ユニットや、超音波を物品の底面に向けて放射し浮上させる超音波浮上ユニットなどである。トレイ２２は非磁性なので、コイルに対する反発力により浮上させることができ、トレイ２２を磁気浮上させても良い。実施例では、搬送路３に沿って浮上ユニット６を隙間無く配置したが、これらの間に隙間を設けても良い。

搬送路３上のトレイ２２をカメラ８で撮像し、搬送方向位置と左右方向位置（搬送路３の左右方向に沿った位置）並びに姿勢（ガラス基板の中心からの回転角）を、コントローラ１０に設けた画像認識部１１で求める。コントローラ１０は、トレイ２２の位置や姿勢に応じて、リニアモータ駆動部１２を制御して、トレイ２２に搬送方向に沿った推進力を加える。これと同時に、搬送路３の左右に沿った位置のシフトや、トレイ２２の姿勢を矯正する。このためリニアモータ駆動部１２は、個別のリニアモータユニット４，５を独立して制御する。コントローラ１０はさらに浮上駆動部１４を制御し、トレイ２２の底面付近にある浮上ユニット６を動作させ、トレイ２２を浮上させる。浮上量は例えば0.1〜10mm程度のオーダーで、搬送速度は最大で400m/min程度である。トレイ２２の位置や姿勢をカメラ８で撮像する代わりに、投光部と受光部とを備えた光学式のポジションセンサによりトレイ２２の端部を検出しても良く、あるいは近接センサなどでトレイ２２の位置を検出しても良い。

ガラス基板２０は搬送物品の例で、他にシリコンウェハーやレチクル、マスクなどを搬送しても良い。ガラス基板２０は液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイの基板であり、サイズは１辺が1〜数m程度で、厚さは数百μm〜mmオーダーである。トレイ２２はその大部分がAlやCu、あるいはAl合金やCu合金などの非磁性の金属で構成され、リニアモータユニット４，５のコイルからの磁界による渦電流で、フレミング左手の法則に従って推進力を発生する。

トレイ２２はその中央部に開口２４を例えば複数個備え、開口２４からローラやスカラアームなどの移載装置をガラス基板２０の底面に接触させて、ガラス基板２０を出し入れする。またトレイ２２の４周には上方へ突き出す縁２６を設けて、基板２０の位置を規制する。基板２０をトレイ２２上に固定するため、例えばその４頂点を保持具２８で固定し、例えばトレイ２２に設けた突起３０と基板２０との間に嵌合部３２を嵌合する。なお保持具２８は設けなくても良く、またトレイ２２に対する基板２０の固定方法は任意である。

図４，図５に、トレイ２２の搬送方法を示す。ここではリニアモータユニット４を図示するが、リニアモータユニット５側も同様である。リニアモータユニット４では内蔵の複数のコイル４０と対向して、鉄板などの磁性板４２を設け、これらはトレイ２２を上下から挟むように配置されている。そしてコイル４０から磁性板４２へ流れる磁束はトレイ２２を貫通し、これによって渦電流が発生し、フレミング左手の法則により推進力が加わる。なお磁性板４２を設ける代わりに、基板の上下にコイル４０を設けるとコスト的、スペース的に不利であるが強い推進力が得られる。また磁性板４２を設けないと、コイル４０からの磁束が基板の外部へ漏れ非効率で、かつ電磁ノイズの原因となる。しかしこの反面で、トレイ２２の上部に障害物がなくなるため、メンテナンス性が向上し、かつ必要な場合にはトレイ２２やガラス基板の移載が容易になる。浮上ユニット６からのエアや超音波あるいは磁界などにより、トレイ２２を浮上させる。

前記のようにトレイ２２は、常時少なくとも２箇所で、リニアモータユニット４，５からの推力を受ける。そして左右のリニアモータユニット４，５を独立して制御することにより、トレイ２２の進行方向を修正し、蛇行しないようにできる。そしてトレイ２２に大きな推進力を加えることができるので、高速で搬送できる。

図６に、トレイとしてAlなどの非磁性体の金属からなるフレーム６０を用いた変形例を示し、特に指摘した点以外は図１〜図５の実施例と同様である。フレーム６０は中央部に大きな開口６６を設けた平らな枠で、ガラス基板２０の底面の４周を支持し、例えばその４頂点に保持具６２を配置して、ガラス基板２０を固定する。図６の下部に拡大して示すように、フレーム６０は各頂点に突起６４を備え、ガラス基板２０の頂点と突起６４とに保持具６２の下向きの突起を嵌合する。コイルからの磁界がフレーム６０を通過すると、渦電流はフレーム６０の４辺を渦状に流れ、これによって推力が発生する。

図７，図８に推進機構の変形例を示す。７０は新たなトレイで図示しないガラス基板を載置し、非磁性の金属片７１，７２と非磁性の金属片７３〜７５とからなる。金属片７１〜７５は、例えばAl、Cu、Al合金、あるいはCu合金などとする。７６〜８０は電磁石で、例えば金属片７３〜７５と同じピッチで設け、８１〜８４は鉄芯で電磁石７６〜８０と同じピッチで設けると共に、その先端開口部が非磁性の金属片７１〜７５で構成される閉ループの内側に配置されるようにする。電磁石７６〜８０とトレイ７０を挟んで対向するように、新たな電磁石８８等や磁性体板等を設けても良く、これらを設けなくても良い。位相が逆の交流電源８５，８６を設け、各々鉄芯８１，８２のコイル８７に通電することで、鉄芯８１，８２の先端開口部間に発生する磁界が変化する。鉄芯８１による磁界の変化が、金属片７５，７２，７４，７１から成る閉ループを貫通して発生することで、同閉ループに誘導電流が流れる。鉄芯８２による磁界の変化は、これとは逆位相で発生するため、金属片７３，７２，７４，７１からなる閉ループには同じく逆位相の電流が流れる。なお位相が逆の交流電源８５，８６を設ける代わりに、コイル８７の巻き方をコイル毎に逆にしても良い。さらに電磁石７６〜８０及び鉄芯８１〜８４とコイル８７は左右２列に配置しても良い。

電源８５，８６は位相が逆なので、ある瞬間にトレイ７０には図７の矢印のように進行方向前方と後方とで逆向きに電流が流れる。ここで金属片７３〜７５と電磁石７６〜７８とが重なったタイミングで、電磁石７６，７８に垂直上向きの磁界が発生し、電磁石７７に垂直下向きの磁界が発生するように通電すると、金属片７３〜７５を流れる電流と電磁石７６〜７８からの磁界との相互作用により、フレミング左手の法則により、トレイ７０に推力を発生させることができる。同様の処理を、トレイの移動に同期させて、鉄芯８３，８４や電磁石７９，８０でも繰り返すことにより、トレイ７０を移動させる。図７，図８の例では、鉄芯８１〜８４とコイル８７からなる電磁石と、電磁石７６〜８０との通電制御により、磁界の変化を同期させることで、移動磁界を用いたリニアモータユニット無しで、トレイ７０を移動させる。なお中間の非磁性の金属片７４は、上記実施例では１本としたが、複数本としても良い。その場合は、電磁石や鉄芯、コイルを適宜増やすことで、より滑らかな搬送が可能になる。あるいは金属片７４はなくても良い。その場合、交流電源８５，８６の位相を同じにして、電磁石の磁界は、例えば図７の位置にトレイがある時は、電磁石７６，７８で逆方向の磁界を発生させるようにすれば、トレイに推進力を発生させることができる。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) 非磁性の金属からなるトレイを用いることにより、大きな推進力が得られる。
(2) コイルと磁性板とを対向して設けることにより、効率的にコイルからの磁束を利用できる。
(3) コイルを、トレイの搬送方向方向サイズ以下のピッチで、搬送路の左右に配列することにより、トレイに４箇所から独立して制御可能な推進力を加えることができる。これによってトレイの姿勢や左右方向の位置を容易に矯正できる。
(4) これらのためガラス基板を、非接触で高速に、しかも左右の位置や姿勢を制御しながら搬送できる。

実施例の浮上搬送システムの要部平面図 実施例で用いたガラス基板とトレイとを拡大して示す図 図２のIII−III方向鉛直断面図 トレイと基板に対する、コイルと磁性板及び浮上ユニットの配置を示す図 トレイの平面図 Alフレームからなる変形例のトレイとガラス基板とを示す平面図 推進機構の変形例を示す平面図 図７の推進機構の正面図

符号の説明

２ 浮上搬送装置
３ 搬送路
４，５ リニアモータユニット
６ 浮上ユニット
８ カメラ
１０ コントローラ
１１ 画像認識部
１２ リニアモータ駆動部
１４ 浮上駆動部
２０ ガラス基板
２２ トレイ
２４ 開口
２６ 縁
２８ 保持具
３０ 突起
３２ 嵌合部
４０ コイル
４２ 磁性板
６０ フレーム
６２ 保持具
６４ 突起
６６ 開口
７０ トレイ
７６〜８０ 電磁石
８１〜８４ 鉄芯
８５，８６ 交流電源
８７ コイル
８８ 電磁石

Claims (6)

1. 物品を浮上させながら、搬送路に沿って非接触で搬送するシステムにおいて、
   物品を載置する非磁性体の金属からなるトレイと、
   搬送路に沿って設けられ、かつ物品を載置したトレイを浮上させる複数の浮上ユニットと、
   搬送路に沿って設けられ、かつトレイに磁界を加えることによりトレイに推進力を加える複数のコイル、とを設けたことを特徴とする、浮上搬送システム。
2. トレイと物品との上下一方に前記のコイルを他方に磁性体を、トレイを挟んで対向するように設けたことを特徴とする、請求項１の浮上搬送システム。
3. 前記コイルを搬送路の左右両側に対向して設けたことを特徴とする、請求項１の浮上搬送システム。
4. 前記コイルを、搬送路に沿ってトレイの搬送方向サイズ以下のピッチで配置したことを特徴とする、請求項３の浮上搬送システム。
5. 前記トレイが、物品の底面４周を支持し、かつ開口を備えたフレームであることを特徴とする、請求項１の浮上搬送システム。
6. 物品を浮上させながら、搬送路に沿って非接触で搬送する方法において、
   物品を非磁性体の金属からなるトレイに載置し、
   搬送路に沿って設けられた複数の浮上ユニットにより、物品を載置したトレイを浮上させ、
   搬送路に沿って設けられた複数のコイルによりトレイに磁界を加えて、搬送路に沿った推進力を加える、ことを設けたことを特徴とする、浮上搬送システム。
   

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