JP2009220956A

JP2009220956A - 浮上搬送装置と浮上搬送方法

Info

Publication number: JP2009220956A
Application number: JP2008067666A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Tawara; 良祐田原; Hideaki Nakanishi; 秀明中西; Akira Maeda; 晃前田
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-10-01
Also published as: KR20090099457A; TW200942476A; CN101537932A

Abstract

【課題】物品を浮上させ、非接触で高速搬送をさせ、且つ物品の位置や向きや左右方向の位置を容易に制御する。
【解決手段】非磁性体の物品に磁性体をアセンブルし、浮上ユニット６をアセンブルした物品の搬送路に沿って複数設けて物品を浮上させる。また物品にアセンブルされた導電層に、搬送路３に同ピッチに配設されたコイルを通電制御して次回を変化させ、この磁界を加えることにより、アセンブルした物品に推進力を加えて、搬送路に沿って高速搬送する。
【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。

液晶用やプラズマパネル用等のガラス基板は、浮上搬送することが好ましい。浮上搬送により基板の汚染を避けることができ、またより高速かつ低振動で搬送できる。ここで関連する先行技術を説明すると、特許文献１：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２：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。ここで浮上した基板をローラやグリッパなどで機械的に搬送すると、ローラなどとの接触による汚染が問題になる。またローラでは物品がローラからローラへと乗り移る際に物品に振動が生じる。グリッパでは、グリッパの戻り運動が必要なため、搬送効率が低下する。
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非接触で搬送する装置において、
物品を浮上させる浮上ユニットを物品の搬送路に沿って複数設けると共に、
物品にアセンブルされた導電層に磁界を加えることにより物品に推進力を加えるコイルを、前記搬送路に沿って複数設けたことを特徴とする。

好ましくは、物品の上下一方に前記のコイルを他方に磁性体を、物品を挟んで対向するように設ける。
また好ましくは、前記コイルを物品の左右両側に対向して設ける。

好ましくは、物品がガラス基板で、前記導電層がガラス基板上のインジウム錫酸化膜（ITO膜）である。
また好ましくは、物品がガラス基板で、前記導電層がガラス基板にアセンブルされた非磁性の金属層である。
より好ましくは、前記金属層がガラス基板の少なくとも１辺に沿って設けた非磁性の金属フレームである。
好ましくは、前記浮上ユニットは空気の圧力によりガラス基板を浮上させる。例えばガラス基板に対し圧縮空気を噴射し、その圧力でガラス基板を浮上させる。
また好ましくは、前記浮上ユニットは振動体を備えて、該振動体の振動による放射圧でガラス基板を浮上させる。例えば振動体を超音波振動させ、その放射圧でガラス基板を浮上させる。

またこの発明の浮上搬送方法では、浮上ユニットを物品の搬送路に沿って複数設けて物品を浮上させ、
物品にアセンブルされた導電層にコイルから磁界を加えることにより、物品に推進力を加えて、前記搬送路に沿って搬送する。
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装置にも当てはまり、浮上搬送装置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、浮上ユニットで物品を浮上させ、物品にアセンブルされた、即ち物品に一体に取り付けられた導電層に、コイルから磁界を加えて推進する。浮上ユニットとコイルとは搬送路に沿って複数設けられ、コイルと導電層の関係は、地上側のコイルが１次側で、被搬送物品上の導電層が２次側の、リニアモータである。物品は浮上して搬送されるので、空気抵抗を打ち消すだけの推力をコイルから加えれば良く、物品にアセンブルした導電層で高速搬送できる。またコイルから推力を加えるので、エアに比べて推力の制御が容易で、物品の位置や姿勢を容易にコントロールできる。さらに物品を非接触で浮上搬送すれば、高速搬送時などにも物品の振動を極く小さく抑えることができる。なおこの発明では、搬送経路の一部でローラなどを接触させて物品を支持しても良い。

ここで物品を挟んで対向するように、コイルと磁性体とを上下に設けると、コイルからの磁束は導電層を磁性体に向けて通過し、導電層に働く推力を大きくできる。
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、物品の回転や、左右への位置の偏りを容易に矯正できる。

導電層として、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用のガラス基板に設けられているITO膜を用いることが好ましい。ITO膜を用いると、別途に導電層を設けずに、ガラス基板を搬送できる。ITO膜はIn95%−Sn5％程度の酸化物の膜で、膜厚は1μm弱〜10μm程度で、導電性が高い膜である。
またAlやCuなどの非磁性の金属層を用いると、導電性が高いので大きな推力が得られ、さらにコイルから離れようとするので滑らかに搬送できる。特に非磁性の金属層をガラス基板の４周を囲むフレームとすると、ディスプレイの製造工程へのガラス基板の投入から加工の完了までの間、ガラス基板を補強し、損傷を防止することにも用いられる。
空気の圧力を利用した浮上ユニット、特に圧縮した空気を噴出させて物品を浮上させるようにした浮上ユニットを用いると、例えば左右の浮上ユニットからの空気の噴出量などを制御して、非接触で物品の左右方向位置などを規制できる。
また超音波等の放射圧で物品を浮上させても、左右の浮上ユニット空の放射圧の制御などで、非接触で物品の左右方向位置などを規制できる。

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１１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、対向するように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、図示しないコイルと鉄芯とを設けて、３相交流電流などにより移動磁界を発生する、リニアモータの１次側ユニットである。リニアモータユニット４，５は、搬送対象のガラス基板１６の搬送方向サイズよりも例えば短いピッチで、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。リニアモータユニット４，５の配列ピッチや、リニアモータユニット４，５の列の数は適宜に定めれば良く、極端な場合、リニアモータユニット４，５を各々リニアモータの連続した１次側コイルとしても良い。あるいは逆に、リニアモータユニット４，５をガラス基板１６の搬送方向サイズよりも長いピッチで配置しても良い。またガラス基板１６の姿勢を図示しない接触ローラで制御したり、あるいは後述の浮上ユニット６からの空気圧や超音波の放射圧で制御したりする場合、リニアモータユニットをガラス基板１６の底面の幅方向中央部に１列に配置しても良い。

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は例えば圧縮空気を上向きに噴射し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、その放射圧により浮上させる超音波浮上ユニットなどとする。物品の導電層が非磁性の場合、導電層との間の反発力により物品を浮上させる電磁石を浮上ユニット６に用いてもよく、その場合、電磁石からの磁界を移動磁界とすると、浮上用の電磁石をリニアモータユニット４，５に兼用できる。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上のガラス基板１６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に設けた図示しない画像認識ユニットなどで求める。カメラ８に代えて、投光部と受光部とを備えた光学式の位置センサを搬送路に３に沿って複数個設け、ガラス基板１６の端部位置を検出しても良い。また近接センサなどでもガラス基板１６の端部を検出でき、ガラス基板１６の位置と姿勢の検出方法自体は任意である。コントローラ１０は、ガラス基板１６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、ガラス基板１６に搬送方向に沿った推力を加える。これと同時に、搬送路３の左右に沿った位置のシフトや、ガラス基板１６の姿勢を矯正する。コントローラ１０はさらに浮上駆動部１４を制御し、ガラス基板１６の底面付近にある浮上ユニット６を動作させ、ガラス基板１６を浮上させる。浮上量は例えば0.1〜10mm程度のオーダーで、搬送速度は例えば最大で400m/min程度である。

ガラス基板１６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１６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。図のスクライブ予定線１７は、加工の完了後にスクライブを行う予定の位置を示し、図１の段階で線が刻まれているわけではない。またガラス基板１６の底面もしくは上面はITO膜でほぼ全面が覆われている。１８はIDマークで、非磁性の金属板や金属膜からなり、金属板を貼り付けあるいは基板１６を金属板でクリップして取り付ける。IDマーク１８が金属膜の場合、印刷や蒸着、スパッタリングなどにより成膜する。

図２にガラス基板１６の断面を示す。２０はガラス部で、例えばその上部もしくは底部のほぼ全面にITO膜２２が設けられている。ITO膜２２は基板１６のアースとして作用し、その上部に薄膜トランジスタなどを設ける。そして基板１６内をリニアモータユニット４，５からの磁束が貫通すると、IDマーク１８やITO膜２２には渦電流が発生し、これらの渦電流によってフレミング左手の法則により、基板１６に推力を加えることができる。即ち金属のIDマーク１８はリニアモータユニット４，５に対するリアクションプレートとして用いることができ、ITO膜２２では導電性が低いため推力が不足するような場合に、IDマーク１８を設けて、推力を増加させる。

図３，図４はAl層３４を設けたガラス基板３０を示し、IDマーク１８は設けても設けなくても良い。他の点では図２の基板１６と同様である。ITO膜２２では導電性が不足するため推力が不充分な場合、あるいはITO膜２２で生じる渦電流による発熱を充分に放熱できない場合、ガラス部２０から見てITO膜２２とは反対側にAl層３４を設ける。Al層３４はアルミニウムの膜やフォイルあるいは板などで、加工の開始から終了までガラス部２０と一体である。この間にガラス基板３０は多数回の搬送と加工とを受ける。Al層３４は、図４に示すように、例えば基板３０の進行方向両サイドに設けるが、基板３０の全面に設けても良い。なおここで膜は例えば厚さ100μm以下のものを意味し、板は例えば厚さ0.3mm以上のものを意味する。そして膜や板並びにそれらの中間の厚さのものを全体として層と呼ぶ。なおAl層に代えて、Cu層やAl合金やCu合金の層を設けても良い。

図４を参照して、ガラス基板３０を例に、リニアモータユニット４，５からの推力を説明する。各リニアモータユニット４，５から、図４にFxで示す推力が加わる。リニアモータユニット４，５の配列ピッチをガラス基板３０の搬送方向の長さよりも短くすると、常時少なくとも左右各１箇所のリニアモータユニット４，５からの推力を受ける。ここで左右のユニット４，５を独立して制御すると、ガラス基板３０の蛇行を矯正しながら、高速で搬送できる。なおガラス基板３０の左右方向位置を規制するため、接触式のガイドローラなどを設けても、あるいは図４のＦy方向に推力を与えるリニアモータユニットを設けても良い。リニアモータユニット４，５からの推力の用い方は、図１，図２のガラス基板１６でも同様である。なおリニアモータユニット４，５の配列ピッチを短くすると、ガラス基板３０のより精密な速度制御が可能になり、またより大きな推力を加えることができる。逆にリニアモータユニット４，５の配列ピッチをガラス基板３０の長さよりも長くしても良い。

Al層３４は、例えば薄膜の場合、真空蒸着やスパッタリングなどにより設け、厚膜の場合、Al粒子を分散させたインクをインクジェットプリンタや噴霧器、印刷機などで塗布し、乾燥後にガラス基板の耐熱温度以下で熱処理することにより設ける。厚膜や薄膜のAl層は、ガラス基板をスクライブする際に不要部としてカットしても、あるいは酸洗浄などで除去しても、また基板の周囲のアースとして残しても良い。

図５，図６に推進機構の変形例を示す。４０は新たなガラス基板で、ITO膜よりも大きな推力が得られるように、進行方向両サイドに膜状あるいは板状のAl片４１，４２を設け、これらを接続するようにAl片４３，４４を設けてある。Al片４１〜４４はCuやCu合金、Al合金などでも良い。４５〜４９は電磁石で、例えばAl片４３，４４を設けたピッチと同じピッチで設け、５０〜５３は鉄芯で電磁石４５〜４９と同じピッチで設けると共に、その先端開口部がAl片４１〜４４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４５〜４９とガラス基板４０を挟んで対向するように、新たな電磁石５８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５４，５５を設け、各々鉄芯５０〜５３のコイル５６に通電することで、鉄芯５０，５１の先端開口部間に発生する磁界が変化する。鉄芯５０による磁界の変化が、Al片４１〜４４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５１による磁界の変化は、これとは逆位相で発生するため、Al片４１〜４４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Al片４１〜４４を設ける代わりに、基板４０の全面をAlで被覆しても良く、またAlに代えてCuやAl合金、Cu合金などの他の非磁性金属を用いても良い。位相が逆の交流電源５４，５５を設ける代わりに、コイル５６の巻き方をコイル毎に逆にしても良い。さらに電磁石４５〜４９は左右２列に配置しても良い。

電源５４，５５は位相が逆なので、有る瞬間に基板４０には図５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Al片４３，４４と電磁石４５〜４７とが重なったタイミングで、電磁石４５，４７に垂直上向きの磁界が発生し、電磁石４６に垂直下向きの磁界が発生するように通電すると、Al片４１〜４４を流れる電流と電磁石４５〜４７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、基板４０に推力を発生させることができる。同様の処理を鉄芯５２，５３や電磁石４８，４９でも繰り返すことにより、基板４０を移動させる。図５の例では、鉄芯５０〜５３とコイル５６からなる電磁石と、電磁石４５〜４９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、基板４０を移動させる。なお中間のAl片４４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Al片４４はなくても良い。その場合、交流電源５４，５５の位相を同じにして、電磁石の磁界は、例えば図５の位置に基板がある時は、電磁石４５，４７で逆方向の磁界を発生させるようにすれば、基板に推進力を発生させることができる。

図７のガラス基板６０は、ガラス部２０の底面全体にAlフォイル６１を設けたもので、その一部を拡大して示す。６２はAlフォイル６１とガラス部２０とを一体に保つためのコネクション層である。コネクション層６２は例えば接着剤や粘着剤、あるいはポリ塩化ビニリデン膜などのように粘着性に富んだ膜とする。あるいはまた、ガラス部２０の清浄な底面を、コネクション層６２もしくはAlフォイル６１と直接接触させると、メカノケミカルな接着力が生じるので、メカノケミカルにAlフォイル６１をガラス部２０に取り付けても良い。図７ではAlフォイル６１はガラス基板６０の底面全体を覆うが、図４と同様に底面の４周にのみ設けても良い。他の点では、図７のガラス基板６０は図３，図４のガラス基板３０と同様である。ガラス基板６０を、Alフォイル６１とリニアモータユニット、及び浮上ユニットを用いて搬送する。

図８〜図１０は、ガラス基板１６の４周にAlフレーム６３を設けた例を示す。Alフレーム６３は厚さが0.3〜5mm程度で、外形はガラス基板１６よりもやや大きく、Alフレーム６３の中央には大きな開口６５が設けてある。Alフレーム６３の外周は基板１６の外周よりも外側にあり、基板１６を他の物品との衝突から保護する。Alフレーム６３の４周の幅は10〜100mm程度で、大きな開口６５を設けて軽量化する。Alフレーム６３は例えばクリップ６４によりガラス基板１６に取り付け、Alフレーム６３の４隅に設けた突起６６を、クリップ６４に嵌合させることにより、基板１６の投入から加工の完了までAlフレーム６３と基板１６とを一体にする。そしてAlフレーム６３に流れる渦電流を利用して、リニアモータユニットと浮上ユニットとで搬送する。

図１１に実施例での基板の搬送を示す。リニアモータユニット４，５ではコイル７０と対向して、鉄板などの磁性体板７１を設け、これらは基板１６を上下から挟むように配置されている。そしてコイル７０と磁性体板７１とを流れる磁束は、ITO膜２２あるいはAl層３４などを流れ、この渦電流によって推力が加わる。推力は空気の抵抗を打ち消す程度のもので良く、ITO膜２２でも必要な推力を発生させることができる。そして浮上ユニット６からのエアの噴射や超音波の放射圧あるいは磁界などにより、基板１６を浮上させる。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、基板１６の位置と姿勢とを制御する。磁性体板７１を設ける代わりに、基板の上下にコイル７０を設けるとコストやスペースの点で不利であるが、強い推進力が得られる。また磁性体板７１を設けないと、コイル７０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が、ガラス基板の上に遮蔽物が無くなるので、メンテナンスが容易であり、かつ必要な場合には、ガラス基板の移載も容易である。コイル７０や磁性体板７１をガラス基板の上部に設置するかどうかは、必要な推進力や設置場所などに応じて選択する。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) ガラス基板を非接触で高速で搬送できる。
(2) 搬送過程でのガラス基板の位置や姿勢を矯正できる。
(3) ガラス基板に元々備わっているITO膜を用いると、別途に金属層を設ける必要がない。
(4) Al膜やCu膜あるいはAlやCuのフォイルなどは、簡単にガラス基板の底面に取り付けることができる。
(5) Alフレームはガラス基板の保護にも用いることができる。
(6) ガラス基板の位置を検出することにより、基板と対向するリニアモータユニットや浮上ユニットのみを動作させることができる。

ここではITO膜２２を示したが、ZnO膜やポリエチレンジオキシチオフェン（PEDOT）等の他の導電膜でも良い。

実施例の浮上搬送装置の要部平面図図１のガラス基板の模式的断面図他のガラス基板の模式的断面図図３のガラス基板の底面図推進機構の変形例を示す平面図図５の推進機構の正面図さらに他のガラス基板の底面図 Alフレームを取り付けたガラス基板の平面図図８のV-V方向断面図図８の要部拡大平面図実施例の浮上搬送装置の要部側面図

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
１２リニアモータ駆動部
１４浮上駆動部
１６ガラス基板
１７スクライブ予定線
１８ IDマーク
２０ガラス部
２２ ITO膜
３０，６０ガラス基板
３４ Al層
４０基板
４１〜４４ Al片
４５〜４９電磁石
５０〜５３鉄芯
５４，５５交流電源
５６コイル
５８電磁石
６１ Alフォイル
６２コネクション層
６３ Alフレーム
６４クリップ
６５開口
６６突起
７０コイル
７１磁性体板

Claims

物品を浮上させながら非接触で搬送する装置において、
物品を浮上させる浮上ユニットを物品の搬送路に沿って複数設けると共に、
物品にアセンブルされた導電層に磁界を加えることにより物品に推進力を加えるコイルを、前記搬送路に沿って複数設けたことを特徴とする、浮上搬送装置。
物品の上下一方に前記のコイルを他方に磁性体を、物品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の浮上搬送装置。
前記コイルを物品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の浮上搬送装置。
物品がガラス基板で、前記導電層がガラス基板上のインジウム錫酸化膜であることを特徴とする、請求項１の浮上搬送装置。
物品がガラス基板で、前記導電層がガラス基板にアセンブルされた非磁性の金属層であることを特徴とする、請求項１の浮上搬送装置。
前記金属層がガラス基板の少なくとも１辺に沿って設けた非磁性の金属フレームであることを特徴とする、請求項５の浮上搬送装置。
前記浮上ユニットは空気の圧力によりガラス基板を浮上させることを特徴とする、請求項１の浮上搬送装置。
前記浮上ユニットは振動体を備えて、該振動体の振動による放射圧でガラス基板を浮上させることを特徴とする、請求項１の浮上搬送装置。
浮上ユニットを物品の搬送路に沿って複数設けて物品を浮上させ、
物品にアセンブルされた導電層にコイルから磁界を加えることにより、物品に推進力を加えて、前記搬送路に沿って搬送する、浮上搬送方法。