JP2014024663A - Levitation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、浮上装置に関し、詳細には、支持面とワークの表面との間に空気膜を形成し、支持面上でワークを浮上させ、ワークを非接触で運動させることができる浮上装置に関する。 The present invention relates to a levitation device, and more particularly, relates to a levitation device capable of forming an air film between a support surface and a surface of a workpiece, levitation of the workpiece on the support surface, and movement of the workpiece without contact. .
支持面から高圧の空気を流出させて支持面とワークの表面との間に空気膜を形成し、支持面上でワークを浮上させる浮上装置が知られている。このような浮上装置としては、例えば、特許文献1に記載されているような、多孔質カーボンパッドを使用した浮上装置がある。
A levitation device is known in which high-pressure air is allowed to flow out of a support surface to form an air film between the support surface and the surface of the workpiece, and the workpiece is floated on the support surface. An example of such a levitation device is a levitation device using a porous carbon pad as described in
特許文献1の浮上装置は、液晶表示装置に使用される薄板状のガラス基板、半導体ウエハ等の平坦で比較的、軽量なワークを浮上(即ち支持)するために使用されていた。
このような従来の浮上装置は、比較的、軽量なワークを浮上させるために使用されるものであり、装置内に1MPa未満の圧力を有する気体を導入して、この気体を多孔質体で形成されたパッドの表面(支持面)から流出(吹き出)させ、ワークを支持面上で浮上させる。
The floating device of
Such a conventional levitation device is used for levitation of a relatively lightweight workpiece. A gas having a pressure of less than 1 MPa is introduced into the device, and the gas is formed of a porous body. The workpiece is allowed to flow out (blow out) from the surface (support surface) of the pad, and the work is floated on the support surface.
このような装置は、非接触でワークを支持することができるという優れた特性を有するため、負荷容量を増大させる(高負荷容量化する)ことによって、上述したような液晶表示装置に使用される薄板状のガラス基板、半導体ウエハ等の平坦で比較的、軽量のワーク以外のワークを浮上(支持)するために使用することが期待されている。
なお、負荷容量とは、浮上装置が支持できる荷重を示す指標を指す。
Since such an apparatus has an excellent characteristic that it can support a workpiece in a non-contact manner, it is used in a liquid crystal display device as described above by increasing the load capacity (increasing the load capacity). It is expected to be used to float (support) a workpiece other than a flat and relatively light workpiece such as a thin glass substrate or a semiconductor wafer.
The load capacity refers to an index indicating a load that can be supported by the levitation device.
ここで、浮上装置の負荷容量を大きくするためには、浮上装置に供給する気体の圧力を高くすることが必要となるが、引用文献1の浮上装置等の従来構造の浮上装置に、高負荷容量化すべく、例えば1MPa以上という高い圧力の気体を導入すると、内部に破損が生じる、長期間の使用に耐えられない等の問題が発生していた。 Here, in order to increase the load capacity of the levitation device, it is necessary to increase the pressure of the gas supplied to the levitation device. For example, when a gas having a high pressure of 1 MPa or more is introduced to increase the capacity, problems such as internal damage and inability to withstand long-term use have occurred.
このため、引用文献1等に開示されているような従来の多孔質体を使用した浮上装置は、高負荷容量化によって、軽量の薄板形状以外の形状のワーク、剛体ではないワーク、比較的重量が大きなワーク等を浮上させる浮上装置として使用することができなかった。
For this reason, the conventional levitating apparatus using the porous body as disclosed in the cited
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、高負荷容量化によって、軽量の薄板形状以外の形状のワーク、剛体ではないワーク、重量が大きなワーク等を浮上させる浮上装置として使用することができる浮上装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such problems, and by increasing the load capacity, the floating of a workpiece having a shape other than a lightweight thin plate shape, a non-rigid workpiece, a workpiece having a large weight, etc. An object is to provide a levitation device that can be used as a device.
本願発明の発明者は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、従来技術の浮上装置では、多孔質カーボンパッド(カーボンパッド)を支持するホルダの表面に形成された溝の幅が、溝の曲がり角部あるいは交差部で他の部分(直線部など)より広くなるため、高圧の気体を溝に流入させた場合に、溝の曲がり角部あるいは交差部の近傍で多孔質カーボンパッドの剥離等が発生し易くなるということを見出し、この知見に基づいて、本願発明をなしたものである。 As a result of repeated studies to solve the above problems, the inventors of the present invention have found that the width of the groove formed on the surface of the holder supporting the porous carbon pad (carbon pad) is When the high-pressure gas is introduced into the groove, the porous carbon pad may be peeled off near the corner or intersection of the groove. Based on this finding, the present invention has been made.
本発明によれば、
支持面とワークの表面との間に空気膜を形成し前記支持面上でワークを浮上させる浮上装置であって、
多孔質体で形成され、表面が前記支持面とされた多孔質カーボンパッドと、
前記多孔質カーボンパッドを収容する非通気性のパッドホルダと、
前記多孔質カーボンパッドと前記パッドホルダとの間に形成された複数の溝と、
前記パッドホルダに形成され、前記溝に連通した高圧気体流路と、を備え、
前記複数の溝の各々は、他の溝と独立した空間を構成し、
前記複数の溝の各々に、前記高圧気体流路に連通した開口が形成されている、
ことを特徴とする浮上装置が提供される。
According to the present invention,
A levitation device that forms an air film between a support surface and a surface of a workpiece and levitates the workpiece on the support surface,
A porous carbon pad formed of a porous body, the surface of which is the support surface;
A non-breathable pad holder that houses the porous carbon pad;
A plurality of grooves formed between the porous carbon pad and the pad holder;
A high-pressure gas flow path formed in the pad holder and communicated with the groove;
Each of the plurality of grooves constitutes a space independent of the other grooves,
Each of the plurality of grooves is formed with an opening communicating with the high-pressure gas flow path.
A levitation device is provided.
このような構成によれば、多孔質カーボンパッドとパッドホルダとの間に形成された溝に、1MPa以上という高圧の気体を導入しても、破損が起こりにくく、浮上装置の高負荷容量化が可能となる。 According to such a configuration, even if a high-pressure gas of 1 MPa or more is introduced into the groove formed between the porous carbon pad and the pad holder, damage is unlikely to occur, and the high load capacity of the levitation device can be increased. It becomes possible.
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記複数の溝の各々が、直線状の溝である。
According to another preferred embodiment of the invention,
Each of the plurality of grooves is a linear groove.
本発明の他の好ましい態様によれば
前記開口が、前記各溝の長手方向中央に形成されている。
According to the other preferable aspect of this invention The said opening is formed in the longitudinal direction center of each said groove | channel.
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記複数の溝が、同心状に配置された環状の溝である。
According to another preferred embodiment of the invention,
The plurality of grooves are annular grooves arranged concentrically.
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記複数の溝に供給される高圧気体の圧力が1MPa以上である。
According to another preferred embodiment of the invention,
The pressure of the high-pressure gas supplied to the plurality of grooves is 1 MPa or more.
本発明によれば、高負荷容量化によって、軽量の薄板形状以外の形状のワーク、剛体ではないワーク、重量が大きなワーク等を浮上させる浮上装置として使用することができる浮上装置が提供される。 According to the present invention, there is provided a levitation device that can be used as a levitation device that levitates a workpiece having a shape other than a light thin plate shape, a non-rigid workpiece, a workpiece having a large weight, and the like by increasing the load capacity.
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の浮上装置について説明する。図1は、本発明の好ましい実施形態の浮上装置1の平面図であり、図2は、図1のII-II線に沿った断面図である。
Hereinafter, a levitation device according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a
本実施形態の浮上装置1は、軽量の薄板形状以外の形状のワーク、剛体ではないワーク、重量が大きなワーク等を浮上させる浮上装置である。
The
浮上装置1は、多孔質カーボンからなる矩形のカーボンパッド2と、このカーボンパッド2が収容される非通気性の金属製のパッドホルダ4とを備えている。パッドホルダ4の上面には、外周縁に沿った立上がり部6が形成され、立上がり部6で囲まれた凹所が、カーボンパッド2が収容される収容部8とされている。
The
カーボンパッド2は、従来技術の浮上装置に使用されているカーボンパッドの炭素材料(多孔質カーボン)より、組織の結合度が高く、曲げ強さに優れる炭素材料(多孔質カーボン)で形成され、高い圧力に耐えることができる。
The
具体的には、従来技術の浮上装置に使用されているカーボンパッドの炭素材料(多孔質カーボン)は、フィラーとバインダーを使った2元系であり、ショア硬度がHSD 65、通気率が0.2〜6.0cm2/秒、曲げ強さが35N/mm2程度であった。
これに対し、本実施態様の浮上装置1に使用されるカーボンパッド2の炭素材料(多孔質カーボン)は、1元系であり、ショア硬度がHSD 100〜125、通気率が0.2〜6.0(cm2/秒)、曲げ強さが64〜108N/mm2である。
Specifically, the carbon material (porous carbon) of the carbon pad used in the levitation device of the prior art is a binary system using filler and binder, the Shore hardness is HSD 65, and the air permeability is 0. The bending strength was about 35 N / mm 2 at 2 to 6.0 cm 2 / sec.
On the other hand, the carbon material (porous carbon) of the
このようにカーボンパッド2の通気率は、従来技術の浮上装置に使用されているカーボンパッドの通気率とほぼ等しい値であるが、硬度、曲げ強さ等は、従来比で、より高い値となっている。
As described above, the air permeability of the
カーボンバッドを製造するために材料を調整するときに、通気率を変化させないことが重要である。
浮上装置では、供給された高圧気体の流れを被支持体とカーボンパッドとの間の支持隙間に流出させる前に、カーボンパッドに供給された高圧気体の流れを、カーボンパッドが有する絞り機能によって、適切に調整している。
したがって、浮上装置の特性は、このカーボンパッドの絞りによって決定づけられており、通気率が変化すると、絞りの特性が変化してしまい、支持特性も変わってしまう。したがって、本実施態様では、従来技術のカーボンパッドの材料と通気率が異ならないように材料を調整している。
It is important not to change the air permeability when adjusting the material to produce the carbon bud.
In the levitation device, before the flow of the supplied high-pressure gas flows out into the support gap between the supported body and the carbon pad, the flow of the high-pressure gas supplied to the carbon pad is reduced by the throttling function of the carbon pad. It is adjusted properly.
Therefore, the characteristics of the levitation device are determined by the restriction of the carbon pad. When the air permeability changes, the characteristics of the restriction change and the support characteristics also change. Therefore, in this embodiment, the material is adjusted so that the air permeability does not differ from the material of the carbon pad of the prior art.
一方、本実施態様の浮上装置では、被支持体と接触した場合にも破損がしにくく、且つ付加容量が高くなるように、従来の炭素材料より高い硬度、曲げ強さを有する多孔質かカーボンパッドの材料として使用されている。 On the other hand, in the levitation device of this embodiment, the porous or carbon having higher hardness and bending strength than the conventional carbon material so that it is not easily damaged even when it comes into contact with the support, and the additional capacity is increased. Used as a pad material.
ここで、上記通気率Kは次の式1で示される。
K=Q・L/P・A ・・・式1
Q:通気量(MPa・cm3/秒)
L:カーボンパッド2の厚さ(cm)
P:溝10内の圧力(MPa)
A:カーボンパッド2に面する溝10の面積(cm2)
Here, the air permeability K is expressed by the following
K = Q · L / P · A
Q: Aeration rate (MPa · cm 3 / sec)
L:
P: Pressure in groove 10 (MPa)
A: Area of the
また、パッドホルダ4の立ち上がり部6は、高さがカーボンパッド2の厚さより若干低くなるように構成されている。したがって、カーボンパッド2が、パッドホルダ4の収容部8に収容されると、カーボンパッド2の上面は、パッドホルダ4の立上がり部6の頂面より上方に配置された状態となる。
Further, the rising portion 6 of the
立上がり部6で囲まれた収容部8の底面には、複数本の直線状の細長い溝10が形成されている。各溝10は、互いに連通しないように平行に配置され、互いに独立し、その幅が一定とされている。
A plurality of linear
各溝10は、カーボンパッド2が収容部8に収容され、接着材等によって収容部8内に固定されると、カーボンパッド2の裏面によって上方から閉鎖され、それぞれが独立した空間となる。
When the
各溝10の長手方向中央には、1つの開口12が形成され、各開口12は、パッドホルダ4に形成された高圧気体流路14を介して、浮上装置1の外部に配置される高圧気体供給源(図示せず)に連通される。
One
このような構成を有する浮上装置1では、高圧気体供給源から高圧気体流路14を介して1MPa以上の高圧気体が、各溝10内に供給される。各溝10は、上方から多孔質カーボン製のカーボンパッド2によって閉鎖されているので、高圧気体は、カーボンパッド2内の細孔を通り、カーボンパッド2の表面2a(支持面)全体から略均一に流出する。
In the
この状態で支持面2aの上方にワークを配置すると、カーボンパッド2の表面(支持面)全体から略均一に流出する高圧空気が、支持面とワークとの間に空気膜を形成し、ワークが浮上装置1のカーボンパッド2の支持面の上方に支持される。
When the work is arranged above the
次に、本発明の第2の実施形態の浮上装置20について説明する。図3は、浮上装置20のパッドホルダ22の平面図である。
浮上装置2は、平面形状が円形である点、およびパッドホルダ22に形成された複数の溝24が同心状に配置された環状溝である点を除き、浮上装置と同一構造を有している。
Next, the
The
浮上装置20では、環状の各溝24が独立しており、環状の各溝24内に1つの開口26が形成されている。各開口26は、径方向に一列に配列され、各開口26は、パッドホルダ22に形成された高圧気体流路を介して、浮上装置20の外部に配置される高圧気体供給源(図示せず)に連通するように構成されている。
In the
このような構成を有する浮上装置20でも、高圧気体供給源から高圧気体流路を介して1MPa以上の高圧気体が各溝24内に供給される。各溝24は、上方から多孔質カーボン製の円盤状のカーボンパッドによって閉鎖されているので、高圧気体は、カーボンパッド内の細孔を通り、カーボンパッド2の表面(支持面)全体から略均一に流出する。
Even in the
この状態で支持面の上方にワークを配置すると、カーボンパッドの表面(支持面)全体から略均一に噴出する高圧空気が、支持面とワークとの間に空気膜を形成し、ワークが浮上装置20のカーボンパッドの支持面の上方に支持される。 When the work is placed above the support surface in this state, the high-pressure air ejected substantially uniformly from the entire surface (support surface) of the carbon pad forms an air film between the support surface and the work, and the work is levitated. It is supported above the support surface of the 20 carbon pads.
本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。 Without being limited to the above-described embodiment of the present invention, various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
上記実施形態の浮上装置は、パッドホルダに形成された1本の溝に1つの開口が開口している構成であったが、本発明は、1本の溝の複数の開口が開口している構成、例えば、図4に示すように、パッドホルダ30の1本の溝32に、2つの開口34、34が形成されている構成、あるいは1本の溝に3以上の開口が形成されている構成でもよい。
The levitation apparatus of the above embodiment has a configuration in which one opening is opened in one groove formed in the pad holder, but the present invention has a plurality of openings in one groove. Configuration, for example, as shown in FIG. 4, a configuration in which two
1:浮上装置
2:カーボンパッド
4:パッドホルダ
6:立上がり部
8:収容部
10:溝
12:開口
14:高圧気体流路
1: Floating device 2: Carbon pad 4: Pad holder 6: Rising part 8: Housing part 10: Groove 12: Opening 14: High-pressure gas flow path
Claims (5)
多孔質体で形成され、表面が前記支持面とされた多孔質カーボンパッドと、
前記多孔質カーボンパッドを収容する非通気性のパッドホルダと、
前記多孔質カーボンパッドと前記パッドホルダとの間に形成された複数の溝と、
前記パッドホルダに形成され、前記溝に連通した高圧気体流路と、を備え、
前記複数の溝の各々は、他の溝と独立した空間を構成し、
前記複数の溝の各々に、前記高圧気体流路に連通した開口が形成されている、
ことを特徴とする浮上装置。 A levitation device that forms an air film between a support surface and a surface of a workpiece and levitates the workpiece on the support surface,
A porous carbon pad formed of a porous body, the surface of which is the support surface;
A non-breathable pad holder that houses the porous carbon pad;
A plurality of grooves formed between the porous carbon pad and the pad holder;
A high-pressure gas flow path formed in the pad holder and communicated with the groove;
Each of the plurality of grooves constitutes a space independent of the other grooves,
Each of the plurality of grooves is formed with an opening communicating with the high-pressure gas flow path.
A levitation device characterized by
請求項1に記載の浮上装置。 Each of the plurality of grooves is a linear groove.
The levitation device according to claim 1.
請求項2に記載の浮上装置。 The opening is formed in the longitudinal center of each groove,
The levitation device according to claim 2.
請求項1に記載の浮上装置。 The plurality of grooves are annular grooves arranged concentrically.
The levitation device according to claim 1.
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の浮上装置。 The pressure of the high pressure gas supplied to the plurality of grooves is 1 MPa or more;
The levitation device according to any one of claims 1 to 4.
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