JP3894071B2 - 板状部材の除電方法及び荷受け装置並びに荷取り装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状部材の除電方法及び荷受け装置並びに荷取り装置に係り、詳しくは液晶パネルのガラス基板や半導体ウエハー等の板状部材に帯電した電荷を除去する板状部材の除電方法及び荷受け装置並びに荷取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
接触した２物体が離れるとき、接触界面では一度移動した電荷担体の一部はもとに戻り、表面に残留した部分が静電気となる。接触時の電荷移動は絶縁体だけでなく、導体である金属同士でも起こる普遍的現象である。従って、金属でも絶縁体で保持して接触、分離させれば帯電する。
【０００３】
液晶パネルの製造工程や半導体装置の製造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハー等の板状部材を複数の工程間で搬送する必要があり、板状部材を一時載置した載置部から移動させる際、剥離帯電が発生する。板状部材を載置部に載置しただけで移動させる場合は剥離帯電による静電気の帯電量は少ない。しかし、液晶パネルの製造工程の一工程であるラビング工程や貼り合わせ工程のように静電気の発生し易い工程では、板状部材を載置部から移動させる際、剥離帯電による帯電量が多くなり、イオナイザー等の除電装置を設ける必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、イオナイザーは高価である。一方、比較的安価な除電装置である除電ブラシを用いる場合、一般に、除電ブラシはその先端と除電すべき物体との距離が数ｍｍの状態で使用させている。ところが、このような距離では帯電した物体からの静電気の除電効果が低かった。また、イオナイザを使用する場合、ガラス基板と支持部（振動板）との間に空気層がないと除電が困難であり、支持部に面するガラス基板の裏面の除電が困難である。
【０００５】
本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は板状部材に帯電した電荷をイオナイザー等の高価な除電装置を用いることなく、非接触状態で除去できる板状部材の除電方法を提供することにある。また、第２の目的は帯電した板状部材から非接触状態で安価に除電することができる荷受け装置を提供することにあり、第３の目的は帯電した板状部材から非接触状態で安価に除電することができる荷取り装置を提供することにある。第４の目的は、精度良く除電（数１０〜１ｋＶ以下に静電気を抑える）することができる板状部材の除電方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、導体製の振動板を励振させることにより生じる音波の放射圧を利用して帯電した板状部材を浮揚保持し、前記振動板をアースした状態で前記板状部材と前記振動板との距離を１ｍｍ以下に調整して除電する。この発明では、帯電した板状部材を導体製の振動板から発生する音波の放射圧により振動板から浮揚状態で保持する。そして、板状部材と振動板との距離を１ｍｍ以下に調整することにより、非接触状態で板状部材の除電が行われる。従って、イオナイザー等の高価な除電装置を用いることなく、板状部材に帯電した電荷を非接触状態で除去できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記振動板の前記板状部材と対向する面とほぼ同一面上に除電ブラシの先端が位置するように除電ブラシを配置して除電を行う。この発明では、帯電した電荷の除去に除電ブラシが併用される。そして、板状部材が振動板の振動により浮揚状態に保持された状態では、板状部材と除電ブラシの先端との距離が１ｍｍ以下で非接触状態に保持される。その結果、板状部材に帯電した電荷を非接触状態で効率良く除去できる。
【０００８】
第２の目的を達成するため、請求項３に記載の発明の荷受け装置では、複数の導体製の振動板を励振させることにより生じる音波の放射圧を利用して板状部材を浮揚保持する物体浮揚装置を備え、前記各振動板をアースするとともに前記板状部材と前記振動板との距離を１ｍｍ以下に調整し、前記振動板の前記板状部材と対向する面とほぼ同一面上に除電ブラシの先端が位置するように除電ブラシを配置した。この発明では、荷受け装置を構成する物体浮揚装置により板状部材が浮揚状態で保持される。そして、板状部材が浮揚状態に保持されている間に、板状部材に帯電した電荷が請求項２に記載の発明と同様な作用により、非接触状態で効率良く除去される。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記物体浮揚装置及び前記除電ブラシが移動体上に装備されている。この発明では、荷受け装置を構成する物体浮揚装置により板状部材が浮揚状態で保持され、板状部材に帯電した電荷は、板状部材が荷受け装置と共に移動体の移動により所定位置まで搬送される間に非接触状態で効率良く除去される。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項３又は４に記載の発明において、前記板状部材と前記振動板との距離を１００〜３００μｍに調整する。
第３の目的を達成するため、請求項６に記載の発明では、往復直線移動可能な支持部と、前記支持部を往復直線移動させる移動手段と、前記支持部上に装備され、複数の導体製の振動板を励振させることにより生じる音波の放射圧を利用して板状部材を浮揚保持する物体浮揚装置とを備え、前記各振動板をアースするとともに前記板状部材と前記振動板との距離を１ｍｍ以下に調整し、前記振動板の前記板状部材と対向する面とほぼ同一面上に除電ブラシの先端が位置するように除電ブラシを配置した。この発明では、荷取り装置により浮揚状態（非接触状態）で荷取り（移載）される板状部材は、荷取り装置に保持されている間に電荷が除去される。
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の発明において、前記板状部材と前記振動板との距離を１００〜３００μｍに調整する。
【００１１】
第４の目的を達成するため、請求項８に記載の発明では、導体製の振動板を励振させることにより生じる音波の放射圧を利用して帯電した板状部材を浮揚保持し、前記振動板をアースした状態で前記板状部材と前記振動板との距離を１ｍｍ以下に調整し、イオナイザを使用して除電する。この発明では、剥離帯電において、イオナイザでは押さえきれない静電気の発生を音波による浮揚により抑制する。そして、浮揚させて振動板と板状部材との間に空気層がある状態でイオナイザにより除電される。従って、精度良く除電（数１０〜１ｋＶ以下に静電気を抑える）することができる。
請求項９に記載の発明では、請求項１、２、８のいずれか一項に記載の発明において、前記板状部材と前記振動板との距離を１００〜３００μｍに調整する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を荷受け装置（荷置き装置）に具体化した一実施の形態を図１〜図５に従って説明する。図１は荷受け装置と荷取り装置の関係を示す模式斜視図、図２（ａ）は荷受け装置の振動子の支持状態を示す模式正面図、図２（ｂ）は除電ブラシの模式図である。
【００１３】
図１に示すように、荷受け装置１１は物体浮揚装置１２及び除電ブラシ１３を備えている。物体浮揚装置１２は矩形板状に形成された複数（この実施の形態では５個）の振動板１４ａ〜１４ｅを備えている。各振動板１４ａ〜１４ｅは同じ大きさに形成されている。４個の振動板１４ａ〜１４ｄは矩形の板状部材１５（鎖線で図示）の四隅と対応する位置に配設され、１個の振動板１４ｅは４個の振動板１４ａ〜１４ｄから等距離の位置に配設されている。各振動板１４ａ〜１４ｅには励振手段を構成するホーン１６が、それぞれその先端において図示しないネジにより締結されている。各振動板１４ａ〜１４ｅはそれぞれアース（接地）されている。
【００１４】
図２（ａ）に示すように、ホーン１６は円錐台状に形成され、各振動板１４ａ〜１４ｅの中央において各振動板１４ａ〜１４ｅと直交する状態で取付けられている。各振動板１４ａ〜１４ｅはその表面が水平に配置されている。各ホーン１６は振動板１４ａ〜１４ｅが締結される面の反対側の面において振動子１７に固定されている。ホーン１６の先端面は振動子１７の軸方向と直交する平面に形成され、ホーン１６及び振動子１７の中心軸が一直線上に位置するように連結されている。
【００１５】
振動子１７には所謂ランジュバン形振動子が使用され、図２（ａ）に示すように、一対のリング状のピエゾ素子１８ａ，１８ｂを備えている。ピエゾ素子１８ａ，１８ｂ間にリング状の電極板１９が配置され、ピエゾ素子１８ａ，１８ｂの電極板１９と当接する側と反対側の面に当接する位置に配置された金属ブロック２０ａ，２０ｂを、図示しないボルトによって締め付け固定することにより振動子１７が構成されている。ボルトは金属ブロック２０ａに形成された図示しないねじ穴に、金属ブロック２０ｂ側から螺合されている。両金属ブロック２０ａ，２０ｂはボルトを介して互いに導通された状態となっている。
【００１６】
金属ブロック２０ａにはフランジ２１が形成され、金属ブロック２０ａは支持プレート２２に形成された孔（図示せず）に嵌合された状態で図示しないボルトにより、各振動子１７は各振動板１４ａ〜１４ｅが水平に位置するようにフランジ２１において支持プレート２２に固定されている。各振動子１７は発振器２３に接続されている。電極板１９は配線２４ａを介して発振器２３に接続され、発振器２３の接地端子が配線２４ｂを介して金属ブロック２０ｂに接続されている。ホーン１６、振動子１７、発振器２３により振動板１４ａ〜１４ｅを励振させる励振手段が構成されている。なお、図示の都合上、振動板１４ａ，１４ｃ，１４ｅに対する発振器２３は図示を省略している。
【００１７】
振動板１４ａ，１４ｂ間、振動板１４ａ，１４ｃ間、振動板１４ｃ，１４ｄ間及び振動板１４ｂ，１４ｄ間には、後記する荷取り装置と干渉しない位置に除電ブラシ１３が配設されている。図２（ｂ）に示すように、除電ブラシ１３は支持板１３ａに多数の導電性繊維１３ｂが植設された構成である。そして、除電ブラシ１３は、振動板１４ａ〜１４ｄの板状部材１５と対向する面とほぼ同一面上に除電ブラシ１３の先端、即ち導電性繊維１３ｂの先端が位置するように配置されている。即ち、除電ブラシ１３の先端と板状部材１５との距離は、振動板１４ａ〜１４ｄと板状部材１５との距離とほぼ同一になる。
【００１８】
次に荷受け装置１１と図示しない搬送装置との間で板状部材１５の移載作業（荷取り作業）を行う荷取り装置について説明する。図３は荷取り装置２５の模式平面図であり、図４は同じく模式側面図である。図３に示すように、荷取り装置２５は往復直線移動可能な支持部２６と、支持部２６を往復直線移動させる移動手段２７とを備えている。支持部２６には一対のフォークとしてのアーム２６ａ，２６ｂが平行に延びるように一体的に形成され、アーム２６ａ，２６ｂの先端が支持部２６の先端となっている。支持部２６には長尺の振動板２８が、第１端部が振動子２９により励振されるホーン３０を介して固定され、第２端部がホーン３１を介してアーム２６ａ，２６ｂの先端側に固定されている。各振動板２８はアースされている。振動子２９は荷受け装置１１の振動子１７と同様に構成され、発振器３２に接続されている。振動板２８、振動子２９、ホーン３０，３１及び発振器３２により物体浮揚装置３３が構成されている。
【００１９】
移動手段は２７は、リンク２７ａを備えたスカラ式の公知のロボットアームを備え、図示しない駆動機構により、支持部２６を往復直線移動させるとともに、昇降可能に構成されている。荷取り装置２５はアーム２６ａ，２６ｂの高さを確認するセンサ（図示せず）を備えている。
【００２０】
次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
荷受け装置１１は、各振動板１４ａ〜１４ｄが板状部材１５の四隅と対応する状態で板状部材１５を浮揚保持する。即ち、発振器２３の駆動により、振動子１７が所定の共振周波数（例えば、２０ｋＨｚ前後）で励振され、ホーン１６が縦振動してホーン１６を介して振動板１４ａ〜１４ｅが励振されて撓み振動を行う。振動板１４ａ〜１４ｅが撓み振動を行うことにより、振動板１４ａ〜１４ｅから音波（定在波）が発生する。振動板１４ａ〜１４ｅから放射される音波の放射圧によって、図５に示すように、板状部材１５は振動板１４ａ〜１４ｅの表面から浮揚する。浮遊距離は１ｍｍ以下、例えば１００〜３００μｍである。
【００２１】
荷取り装置２５による荷取り作業は、図示しない搬送装置が停止し、板状部材１５が所定位置に浮揚状態で保持された状態において、アーム２６ａ，２６ｂが進入準備位置に配置される。その状態から移動手段２７が駆動されて、支持部２６が前進移動されて板状部材１５と対応する荷取り位置に配置され、その後所定位置まで上昇される。そして、板状部材１５が振動板２８から発生する定在波により浮揚保持される状態となる。そして、搬送装置の物体浮揚装置による板状部材１５に対する浮揚力の影響がほとんど無い所定高さまでアーム２６ａ，２６ｂが上昇された後、支持部２６が後退して板状部材１５が搬送装置上からが移動される。そして、アーム２６ａ，２６ｂが荷受け装置１１と対応する所定位置まで前進移動した後、アーム２６ａ，２６ｂが下降されて板状部材１５が荷受け装置１１上に移載される。従って、図示しない搬送装置により荷受け装置１１と対応する位置まで搬送されてきた板状部材１５が荷取り装置２５の作用により、搬送装置上から物体浮揚装置１２上に非接触状態で移載される。
【００２２】
荷受け装置１１は板状部材１５を浮揚状態で保持している間、板状部材１５と振動板１４ａ〜１４ｅとの距離を１ｍｍ以下に調整する。従って、振動板１４ａ〜１４ｅがアースされていることと、板状部材１５と振動板１４ａ〜１４ｅとの距離が１ｍｍ以下に調整されることにより、板状部材１５が帯電している場合、非接触状態で板状部材１５の除電が行われる。
【００２３】
また、所定位置に配置された除電ブラシ１３の導電性繊維１３ｂの先端と、板状部材１５の対向面との距離が１ｍｍ以下に保持されるため、板状部材１５に帯電している電荷の除電ブラシ１３による除去が非接触状態で効率よく行われる。
【００２４】
この実施の形態では以下の効果を有する。
（１） 帯電した板状部材１５を導体製の振動板１４ａ〜１４ｅから発生する音波の放射圧により振動板１４ａ〜１４ｅから浮揚状態で保持する。そして、板状部材１５と振動板１４ａ〜１４ｅとの距離を１ｍｍ以下に調整することにより、非接触状態で板状部材１５の除電が行われる。従って、イオナイザー等の高価な除電装置を用いることなく、板状部材１５に帯電した電荷を非接触状態で除去できる。
【００２５】
（２） 除電の際、板状部材１５と振動板１４ａ〜１４ｅとの距離を板状部材１５全面にわたって均一に保持できるため、静電気の発生を抑制できる。
（３） 振動板１４ａ〜１４ｅの板状部材１５と対向する面とほぼ同一面上に除電ブラシ１３の先端が位置するように除電ブラシ１３が配置されている。従って、帯電した電荷の除去に除電ブラシ１３が併用され、板状部材１５が振動板１４ａ〜１４ｅの振動により浮揚状態に保持された状態では、板状部材１５と除電ブラシ１３の先端との距離が１ｍｍ以下で非接触状態に保持され、板状部材１５に帯電した電荷を非接触状態で効率良く除去できる。
【００２６】
（４） 複数の振動板１４ａ〜１４ｅが板状部材１５の四隅及び中央と対応する箇所にそれぞれ配置され、各振動板１４ａ〜１４ｅの間に除電ブラシ１３が配設されている。従って、長尺の振動板を使用する構成に比較して、荷取り装置２５と干渉しない状態で除電ブラシ１３を配設する配設位置の自由度が大きくなる。
【００２７】
（５） 荷取り装置２５の振動板２８もアースされているため、荷取り装置２５で荷取り作業を行っている間に板状部材１５に帯電している電荷の一部を除去することができる。
【００２８】
実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
○ 荷受け装置１１に限らず、荷取り装置２５にも除電ブラシ１３を装備してもよい。例えば、図６に示すように、アーム２６ａ，２６ｂの幅を広く形成し、振動板２８に沿って振動板２８の両側に除電ブラシ１３を配設する。除電ブラシ１３は、その先端が振動板２８の板状部材１５と対向する面とほぼ同一面上に位置するように配置される。この場合、荷取り装置２５により浮揚状態（非接触状態）で荷取り（移載）される板状部材１５は、荷取り装置２５に保持されている間に電荷が効率良く除去される。
【００２９】
○ 荷取り装置２５に装備される物体浮揚装置３３は、長尺の振動板２８を装備したものに限らず、図７に示すように、アーム２６ａ，２６ｂ上に短い矩形状の振動板３４を複数（図７においては各アーム２６ａ，２６ｂに３個ずつ）装備する構成としてもよい。振動板３４は円錐台状の１６を介して振動子（図示せず）に支持されている。そして、各振動板３４をアースするとともに、振動板３４の間に除電ブラシ１３を配設する。即ち、振動板３４と除電ブラシ１３は支持部２６上に支持部２６の往復直線移動方向に沿って交互に配置されている。この場合も荷取り装置２５により浮揚状態で荷取りされる板状部材１５は、荷取り装置２５に保持されている間に電荷が効率良く除去される。また、アーム２６ａ，２６ｂの幅を太くしなくても除電ブラシ１３をアーム２６ａ，２６ｂに装備することができる。
【００３０】
○ 荷受け装置１１に板状部材１５を受け渡す手段は非接触状態で荷取りを行う荷取り装置２５に限らず、例えば吸着手段を備えた搬送装置で板状部材１５を荷受け装置１１まで搬送して荷受け装置１１に受け渡してもよい。荷受け装置１１は板状部材１５を受け取った後、板状部材１５を浮揚状態で保持し、荷取り装置２５によって荷取りされるまでに、板状部材１５に帯電している電荷を除去する。
【００３１】
○ 荷受け装置１１の物体浮揚装置１２を構成する振動板１４ａ〜１４ｄに代えて、長尺の振動板を使用してもよい。例えば、振動板１４ａの配設位置から振動板１４ｂの配設位置まで延びる長尺の振動板と、振動板１４ｃの配設位置から振動板１４ｄの配設位置まで延びる長尺の振動板とを設ける。そして、両振動板の間で振動板１４ｅと対応する位置に除電ブラシ１３を設ける。この場合も荷受け装置１１で板状部材１５を浮揚保持中に、板状部材１５の除電が行われる。
【００３２】
○ 荷受け装置１１に除電ブラシ１３を設けずに、振動板１４ａ〜１４ｅと板状部材１５との距離を１ｍｍ以下に調整するだけで、板状部材１５に帯電した電化を除去するようにしてもよい。しかし、除電ブラシ１３を併用することにより、除電効率が向上する。
【００３３】
○ 荷受け装置１１を構成する物体浮揚装置１２及び除電ブラシ１３を台車等の移動体上に装備してもよい。この場合、荷受け装置１１を構成する物体浮揚装置１２により板状部材１５が浮揚状態で保持され、板状部材１５に帯電した電荷は、板状部材１５が荷受け装置１１と共に移動体の移動により所定位置まで搬送される間に非接触状態で効率良く除去される。従って、帯電した板状部材１５の除電をするための時間を別に設けずに、搬送に要する時間を除電に利用できる。
【００３４】
○ 物体浮揚装置１２で板状部材１５（ガラス基板）と振動板１４ａ〜１４ｅとの距離を１ｍｍ以下に調整し、イオナイザを使用して除電するようにしてもよい。この場合、剥離帯電において、イオナイザでは押さえきれない静電気の発生が音波による浮揚により抑制される。そして、浮揚されて振動板と板状部材との間に空気層がある状態でイオナイザにより除電が行われるため、精度良く除電（数１０〜１ｋＶ以下に静電気を抑える）することができる。
【００３５】
○ 振動板１４ａ〜１４ｅ，２８，３４のホーン１６，３０，３１への固定はねじによる締結に限らず、接着剤を使用したり、ロウ付けや溶接で固着してもよい。
【００３６】
○ 振動子１７，２９はランジュバン形振動子に限らず他の振動子を使用してもよい。
前記実施の形態から把握される発明（技術的思想）について以下に記載する。
【００３７】
（１） 前記振動板と除電ブラシは前記支持部上に該支持部の往復直線移動方向に沿って交互に配置されている。
【００３８】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１、請求項２及び請求項９に記載の発明によれば、板状部材に帯電した電荷をイオナイザー等の高価な除電装置を用いることなく、非接触状態で除去できる。請求項３〜請求項７に記載の発明では帯電した板状部材から非接触状態で安価に除電することができる。請求項８及び請求項９に記載の発明では精度良く除電（数１０〜１ｋＶ以下に静電気を抑える）することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施の形態の荷受け装置と荷取り装置の一部省略模式斜視図。
【図２】 （ａ）はホーンと振動子を示す模式正面図、（ｂ）は除電ブラシの模式図。
【図３】 荷取り装置の模式平面図。
【図４】 同じく模式側面図。
【図５】 荷受け装置の作用を説明する模式図。
【図６】 別の実施の形態の荷取り装置の模式平面図。
【図７】 別の実施の形態の荷取り装置の模式平面図。
【符号の説明】
１２，３３…物体浮揚装置、１３…除電ブラシ、１４ａ〜１４ｅ，２８，３４…振動板、１５…板状部材、２６…支持部、２７…移動手段。

Claims (9)

1. 導体製の振動板を励振させることにより生じる音波の放射圧を利用して帯電した板状部材を浮揚保持し、前記振動板をアースした状態で前記板状部材と前記振動板との距離を１ｍｍ以下に調整して除電する板状部材の除電方法。
2. 前記振動板の前記板状部材と対向する面とほぼ同一面上に除電ブラシの先端が位置するように除電ブラシを配置して除電を行う請求項１に記載の板状部材の除電方法。
3. 複数の導体製の振動板を励振させることにより生じる音波の放射圧を利用して板状部材を浮揚保持する物体浮揚装置を備え、前記各振動板をアースするとともに前記板状部材と前記振動板との距離を１ｍｍ以下に調整し、前記振動板の前記板状部材と対向する面とほぼ同一面上に除電ブラシの先端が位置するように除電ブラシを配置した荷受け装置。
4. 前記物体浮揚装置及び前記除電ブラシが移動体上に装備されている請求項３に記載の荷受け装置。
5. 前記板状部材と前記振動板との距離を１００〜３００μｍに調整する請求項３又は４に記載の荷受け装置。
6. 往復直線移動可能な支持部と、
   前記支持部を往復直線移動させる移動手段と、
   前記支持部上に装備され、複数の導体製の振動板を励振させることにより生じる音波の放射圧を利用して板状部材を浮揚保持する物体浮揚装置と
   を備え、前記各振動板をアースするとともに前記板状部材と前記振動板との距離を１ｍｍ以下に調整し、前記振動板の前記板状部材と対向する面とほぼ同一面上に除電ブラシの先端が位置するように除電ブラシを配置した荷取り装置。
7. 前記板状部材と前記振動板との距離を１００〜３００μｍに調整する請求項６に記載の荷取り装置。
8. 導体製の振動板を励振させることにより生じる音波の放射圧を利用して帯電した板状部材を浮揚保持し、前記振動板をアースした状態で前記板状部材と前記振動板との距離を１ｍｍ以下に調整し、イオナイザを使用して除電する板状部材の除電方法。
9. 前記板状部材と前記振動板との距離を１００〜３００μｍに調整する請求項１、２、８のいずれか一項に記載の板状部材の除電方法。

Images