JP4354426B2 - 傾斜機能付き浮上ユニット及び浮上装置 - Google Patents

Description

本発明は、傾斜機能付き浮上ユニット、及びそれを備えた浮上装置に関する。

従来、液晶パネルの製造工程では、ガラス基板の位置ズレを修正する装置が設置されている。製造工程における各種処理の中には、ガラス基板の正確な位置決めが要求されるものもあり、基板がそのような処理工程に送られる前に、以前の処理や搬送などで生じた位置ズレが修正される。これはアライメントと呼ばれる。

浮上ユニットはこのような位置ズレを修正する装置においてよく用いられている。浮上ユニットから噴出されるエアによってガラス基板を浮上させ、非接触の状態でその位置ズレを修正すれば、接触支持された状態で修正した場合の問題、すなわち摺動による傷発生を防止できるからである（特許文献１参照）。

図１０に示したように、浮上ユニット７１はベース７２上に多数配置されている。また、各浮上ユニット７１は、その上面（後述する多孔質体７４の上面）で同一平面を形成するように位置決めされている。そして、浮上ユニット７１の上面から噴出されるエアにより、ガラス基板Ｇが微小な間隔をおいて支持されている。浮上ユニット７１は図１１に示すように、本体７３とその本体７３の上面側に設けられた多孔質体７４とを備えている。そして、ベース７２の内部に形成された通路７５、及び本体７３の内部に形成されたエア通路７６を介して多孔質体７４にエアが供給され、それにより、多孔質体７４の上面からエアが噴出される。

ここで、ガラス基板Ｇが非接触支持された状態では、ガラス基板Ｇには、図１０に示したようにうねりが生じる。すなわち、浮上ユニット７１の上方でエアの噴出を受けて山となり、エアの作用が弱まる浮上ユニット７１同士の間で谷となるうねりが生じる。

すると、図１１に詳細を示すように、ガラス基板Ｇの端部では、浮上ユニット７１との間が開放された状態となる。このため、浮上ユニット７１の上面から噴出されたエアはその多くが開放部分から外に放出されてしまい、ガラス基板Ｇには浮上力が充分に作用しない。その結果、ガラス基板Ｇが浮上ユニット７１上面の角に接触することとなり、非接触支持のために浮上ユニット７１を用いた意味を失ってしまうという問題がある。

なお、図１０及び図１１では、説明の便宜上、ガラス基板Ｇのうねりを誇張して図示した。そして、前述した接触の問題点は、ガラス基板Ｇに限らず、薄板状のワークであれば同様に生じる。
特開２００４−２４１４６５号公報（第７頁第１５行〜第１７行）

上記の問題に対処するには、浮上ユニットの設置数を増やし、うねりの発生を抑制することが考えられる。しかし、浮上ユニットの設置数を増加させれば、その分、設置コストや大量のエア消費によるランニングコストが増大してしまい、実用性に欠けるという別の問題がある。

そこで、本発明は、うねったワークの端部でも、確実に非接触の状態でワークを保持できる浮上ユニット、及びそれを備えた浮上装置の提供を主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果、より踏み込んだ具体的手段等を示しつつ説明する。なお以下では、理解を容易にするため、発明の実施の形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

手段１．加圧気体が噴出する噴出面（上面１２ａ）と、
その噴出面の受動的な傾斜を自由化する揺動手段（凹状球面部２３，凸状球面部３３等で構成される球面軸受け構造）とを備え、
前記噴出面から噴出する加圧気体によって、その噴出面と非接触の状態でワーク（ガラス基板Ｇ）を支持する傾斜機能付き浮上ユニット（改良浮上ユニット１２）。

手段１によれば、噴出面に対して外力が作用すると、揺動手段により、噴出面がその外力に倣って傾斜した状態となる。このため、浮上ユニットでワークを非接触支持する際、ワーク自身にうねりが生じていたとしても、そのワークがまず載置された段階で、噴出面がワークの傾斜に倣って傾斜した状態となる。そして、その状態で加圧気体を噴出面から噴出させれば、ワークはその底面が噴出面と略平行に対面した状態で浮上し、加圧気体の噴出による浮上力をワークに対して確実に作用させることができる。このため、ワークのうねりによる傾斜のため加圧気体が外に逃げて接触しやすいワークの端部にこの浮上ユニットを配置すれば、その端部においても確実に非接触の状態でワークを保持できる。なお、ここでいう傾斜とは設置面（ベース２の上面２ａ）に対する傾斜をいう。

手段２．前記噴出面を有する揺動体（揺動基体３１，多孔質ユニット４１）を基台に対して球面軸受け（凹状球面部２３，凸状球面部３３）により支持し、それによって前記揺動手段を構成したこと特徴とする手段１記載の傾斜機能付き浮上ユニット。

手段２によれば、球面軸受けにより揺動体を支持することで噴出面の自由な傾斜を可能としているため、構成を複雑にすることなく、噴出面のあらゆる方向への自由な傾斜を実現することができる。

手段３．前記基台及び前記揺動体のうち、一方に凹状球面部を、他方に凸状球面部を設け、その球面部同士を合わせた状態で揺動体を基台で支持し、両者の間に加圧気体を介在させることで前記球面軸受けを構成したことを特徴とする手段２に記載の傾斜機能付き浮上ユニット。

手段３によれば、揺動体と基台との間に介在する加圧気体により、球面軸受けにおける摩擦抵抗がなくなり、わずかな外力が作用しただけでも噴出面を滑らかな動作で傾斜させることができる。また、基台と揺動体とが非接触となるから、噴出面が傾斜する際に塵埃を発生させることがなく、クリーンルーム内での設置に適している。

手段４．前記基台及び前記揺動体の内部に両者を連結する弾性チューブ（弾性チューブ５５）を設け、該弾性チューブ内を通して前記噴出面に加圧気体を供給するようにし、さらに弾性チューブの周囲に揺動体の揺動に伴う弾性チューブの変形を許容する変形許容空間（弾性チューブ５５と収容孔５４の壁面との間の空隙）を形成したことを特徴とする手段２に記載の傾斜機能付き浮上ユニット。

手段４によれば、基台と揺動体とを連結するように設けられた弾性チューブの付勢力により、ワークの支持作業後に揺動体は自然と初期位置に復帰する。この場合に、初期位置にて噴出面が水平となるようにすることで、次回の作業時において噴出面上にワークを載置する際、揺動体の角部分にワークを接触させることなく好適に載置作業を行うことができる。また、弾性チューブの周囲に変形許容空間が形成されていることで、弾性チューブは揺動体の揺動に伴って変形可能であり、噴出面の自由な傾斜を阻害することはない。さらに、噴出面への加圧気体の供給が弾性チューブ内を通して行われ、当該加圧気体は途中で漏れ出ることなく全て噴出面に供給される。よって、噴出面に充分な加圧気体を供給でき、さらには浮上ユニットへの加圧気体の供給量を抑えることが可能となりランニングコストの低減にもつながる。

手段５．噴出面から噴出する加圧気体によって、その噴出面と非接触の状態でワークを支持する浮上ユニットであって、
前記噴出面を備え、同一の曲率半径を有する凹状球面部及び凸状球面部のうちの一方を、噴出面と反対側に形成した揺動体（揺動基体３１，多孔質ユニット４１）と、
前記凹状球面部及び凸状球面部のうちの他方を形成し、球面部同士を合わせた状態で揺動体を支持する基台とを備え、
前記基台と前記揺動体との間に加圧気体を介在させることで、揺動体を球面に沿って揺動可能とし、この揺動により噴出面の受動的な傾斜を自由化したことを特徴とする傾斜機能付き浮上ユニット。

手段５によれば、揺動体あるいは噴出面に対して外力が作用すると、揺動体はその外力に倣い球面に沿った形で揺動し、噴出面も傾斜した状態となる。このため、浮上ユニットでワークを非接触支持する際、ワーク自身にうねりが生じていたとしても、ワークがまず載置された段階で、噴出面がワークの傾斜に倣って傾斜した状態となる。そして、その状態で加圧気体を噴出面から噴出させれば、ワークの底面と噴出面は略平行に対面した状態で浮上し、加圧気体の噴出による浮上力をワークに対して確実に作用させることができる。このため、ワークの傾斜のために加圧気体が外に逃げて接触しやすいワークの端部にこの浮上ユニットを配置すれば、その端部でも確実に非接触の状態でワークを保持できる。また、噴出面の自由な傾斜を球面軸受けにより実現し、しかも、加圧気体の存在により球面軸受けでは摩擦抵抗がないため、前述した手段２及び手段３と同様の作用効果が得られる。

手段６．前記基台に第１気体流路（第１流路２４）を形成し、前記揺動体には前記噴出面につながる第２気体流路（第２流路３７，第３流路４７）を形成し、両者を前記凹状球面部及び凸状球面部で開口させるとともに、その開口同士が対峙するように構成した手段５に記載の傾斜機能付き浮上ユニット。

手段６によれば、第１気体流路に加圧気体を供給すれば、球面軸受け部分への加圧気体の供給と、噴出面への加圧気体の供給を同時に行うことができる。このため、浮上ユニットに供給される加圧気体の供給経路を一本化でき、配管構成を簡素化できる。

手段７．前記揺動体が傾斜した状態でも前記第２気体流路の開口が塞がれないよう、前記第１気体流路の開口及び第２気体流路の開口うちの一方を広口に（テーパ状にして広口に）形成したことを特徴とする手段６に記載の傾斜機能付き浮上ユニット。

手段７によれば、揺動体が傾斜した状態でも、第２気体流路の開口が塞がれてしまうことを回避できる。これにより、加圧気体は第２気体流路に流入する時に流通が絞られることなく、噴出面に充分な加圧気体を供給できる。

手段８．前記揺動体が基台から外れることを防止する外れ防止手段（凹部２７，外れ防止ピン３９）を設けたことを特徴とする手段２乃至７のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット。

手段８によれば、外れ防止手段により、揺動体が基台から外れることを防止できる。このため、揺動体の揺動を安定させることができ、また、揺動体が傾斜した状態を安定して保持することもできる。

手段９．前記揺動体の揺動を所定の範囲に規制する揺動規制手段（凹部２７，外れ防止ピン３９）を設けたことを特徴とする手段２乃至８のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット。

手段９によれば、揺動規制手段により、揺動体の揺動が所定の範囲内に規制されるため、揺動体の揺動を安定させることができる。

手段１０．前記揺動体の外周には筒状をなす覆筒体を設け、その覆筒体で前記基台の側面の少なくとも上部を隠すように構成したことを特徴とする手段２乃至９のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット。

手段１０によれば、筒状をなす覆筒体により基台の側面上部が隠されているため、球面軸受け部分を通過した加圧気体は、基台の側面と覆筒体の内面との間を通過し、基台の側面と覆筒体の内端部との間に形成された開口部分（開口部１３）から排出される。そして、この開口部分は下向きに開口しているから、加圧気体も下方向に向けて排出される。このため、排出される加圧気体がワークに吹きかかるおそれを低減できる。

手段１１．前記外れ防止手段及び前記揺動規制手段を、基台側面に形成された凹部と、前記覆筒体に設けられ、先端が前記凹部に遊挿される外れ防止ピンとで構成したことを特徴とする手段１０に記載の傾斜機能付き浮上ユニット。

手段１１によれば、覆筒体に設けられた外れ防止ピンにより、揺動体が基台から外れることの防止だけでなく、揺動体の揺動の規制も併せて行われることになり、このピンだけで外れ防止手段と揺動規制手段の両手段を兼用できる。このため、部品点数を少なくでき、構成も簡単にすることができる。なお、外れ防止ピンは凹部に遊挿されているため、揺動体の揺動自体は許容されている。

手段１２．前記揺動体の水平方向の重量バランスを調整するバランス調整手段（ネジ孔８１，ネジ８２）を設けたことを特徴とする手段２乃至１１のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット。

手段１２によれば、バランス調整手段によりワークを支持しない状態にて噴出面が水平となるように揺動体の水平方向の重量バランスを調整することで、ワークの支持作業後に噴出面は自然と水平となる。これにより、次回の作業時において噴出面上にワークを載置する際、揺動体の角部分にワークを接触させることなく好適に載置作業を行うことができる。

なお、上記手段４を備えた構成では、弾性チューブにより揺動体が初期位置に付勢されるが、この場合にバランス調整手段を備えていることで初期位置を噴出面が水平となる位置とすることができる。

手段１３．前記噴出面を多孔質体によって形成したことを特徴とする手段１乃至１２のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット。

手段１３によれば、多孔質体の表面から加圧気体が噴出されるため、加圧気体が多孔質体を通過する際の絞りによって好適に静圧を発生させることができる。しかも、単なる絞り通路よりも均等に静圧をワークとの間に発生させることができる。その結果、ワークを非接触状態で一層安定して保持することができる。

手段１４．多数の浮上ユニット（浮上ユニット１）を備え、その浮上ユニットの噴出面（上面）から噴出される加圧気体によって、薄板状のワーク（ガラス基板Ｇ）を非接触支持する浮上装置であって、
前記多数の浮上ユニットのうち、平面視における四隅又は端部には、手段１乃至１３のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット（改良浮上ユニット１２）を配置したことを特徴とする浮上装置。

手段１４によれば、ワークを浮上させた際、うねりのためにワークの端部では加圧気体が外に逃げて接触してしまうが、その端部に傾斜機能付き浮上ユニットが配置されているため、その端部でも確実に非接触の状態でワークを保持できる。また、四隅はもっとも加圧気体が逃げやすい場所であるため、そこに傾斜機能付き浮上ユニットを設けただけでも、従来に比べてより確実に非接触状態での保持が可能となる。さらに、四隅又は端部にのみ傾斜機能付き浮上ユニットを設けるだけであるから、浮上装置としてのコスト増加の抑制にもつながる。

手段１５．多数の浮上ユニット（浮上ユニット１）を備え、その浮上ユニットの噴出面（上面）から噴出される加圧気体によって、薄板状のワークを非接触支持する浮上装置であって、
前記多数の浮上ユニットのすべてを、手段１乃至１３のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット（改良浮上ユニット１２）としたことを特徴とする浮上装置。

手段１５によれば、浮上ユニットの数を従来の浮上装置よりも少なくすると浮上ユニット間のワークの撓みが大きくなるが、すべての浮上ユニットが傾斜機能付き浮上ユニットであるため、撓みが大きくなったとしても確実に非接触の状態でワークを保持できる。浮上ユニットの数を少なくすることで、浮上装置への加圧気体の供給量が減ぜられ、ランニングコストの低減を図ることができる。さらには、浮上装置への浮上ユニットの設置時にて、各浮上ユニットの噴出面の高さ調整などといった作業性を良好なものとすることができる。また、位置ズレを修正するワークの大きさは常に同じではなく小さい場合もあるため、すべての浮上ユニットを傾斜機能付き浮上ユニットとすることで、小さいワークであっても確実に非接触の状態でワークを保持できる。

（第１の実施の形態）
以下、発明を具体化した第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図１は傾斜機能付き浮上ユニットの断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）、図２は傾斜機能付き浮上ユニットの斜視図、図３はガラス基板の載置から浮上までの様子を示した模式図、図４はガラス基板の位置ズレが修正された状態を示す平面図である。そして、以下では、上下とは鉛直方向をいうものとする。

図４に示したように、ワークとしてのガラス基板Ｇの位置ズレを修正する装置では、ガラス基板Ｇを非接触支持する浮上装置を備えている。浮上装置では、浮上ユニット１が、この図では図示しないベース２上に設置され、全体として図４の前後左右に多数配置されている。具体的には、等間隔で格子状に配置されている。浮上ユニット１は２種類で構成されている。一つは従来から存在する一般浮上ユニット１１であり、もう一つは、傾斜機能付き浮上ユニット１２（以下、改良浮上ユニット１２という。）である。

ここで、一般浮上ユニット１１をすべて使用してガラス基板Ｇを非接触支持した場合、図４の前後左右両端部で接触するという問題が発生する。このため、その前後左右両端部に改良浮上ユニット１２が配置されている。

また、各浮上ユニット１は、その上面で同一平面を形成するように載置されている。そして、各浮上ユニット１の上面から噴出されるエアにより、ガラス基板Ｇが微小な間隔をおいて支持されている。ガラス基板Ｇの周囲に設けられた複数の修正ローラＳは、位置ズレを修正するために設けられたものである。この修正ローラＳが、図示しない駆動装置によってガラス基板Ｇの側面に接離する方向（図４に図示した矢印の方向）に同期して移動することで、位置ズレが修正される。

次に、前記改良浮上ユニット１２の構成について詳しく説明する。なお、一般浮上ユニット１１については、その基本的構成は従来と同じであり、ただその上面が前述のとおり改良浮上ユニット１２の上面１２ａと同一平面を形成するように構成されているだけである。このため、その詳細な説明は省略する。

図１及び図２に示したように、改良浮上ユニット１２は平面視において円形状をなす基台２１を備えている。その円の中心を通る上下方向の中心線は改良浮上ユニット全体の中心線とされ、改良浮上ユニット１２を構成する後述の各部及び各部材はこの中心線を基準として設けられている。基台２１にはその上面２１ａに凹状球面をなす凹状球面部２３が形成されている。また、基台２１にはその内部に第１気体流路としての第１流路２４が形成されている。第１流路２４は凹状球面部２３の中央部に一方が開口し、他方は底面２１ｂで開口するように形成されている。第１流路２４の凹状球面部２３での開口部２４ａはテーパ状に形成され、広口となっている。他方、底面２１ｂでの開口部２４ｂの周囲にはＯリング２６が設けられている。

基台２１はベース２に直接載置され、適宜の固定手段でベース２に固定される。ベース２にはその上面２ａで開口するエア流路３が形成されており、そのエア流路３の開口に前記第１流路２４の開口部２４ｂを合わせるようにして、基台２１が載置される。このため、ベース２外から供給されてエア流路３を流通するエアが第１流路２４に供給される。このとき、前記Ｏリング２６により、基台２１の底面２１ｂとベース２の上面２ａとの間はシールされているため、その間からのエア漏れが防止されている。

基台２１には、その凹状球面部２３の上に平面視において、基台２１よりも大径の円形状をなす揺動基体３１が設けられている。揺動基体３１は後述する多孔質ユニット４１とともに揺動体を構成している。揺動基体３１はその上面３１ａが平坦に形成されている。これに対し、その下面側、すなわち基台２１側は凸状球面をなす凸状球面部３３となっていて、その凸状部分と前記基台２１の凹状球面部２３の凹状部分とを合わせるようにして配置されている。そして、凸状球面部３３はその曲率半径が凹状球面部２３の曲率半径と同じとなるように形成されている。このため、凸状球面部３３と凹状球面部２３とは凹凸が重なり合った状態となっている。

前記揺動基体３１は、その揺動基体３１の外径に合わせた内径を有する円筒状の覆筒体３４の中空部分に収容されている。前述したように、平面視において揺動基体３１の外径は基台２１よりも大径であるため、この覆筒体３４により、揺動基体３１だけでなく、前記基台２１の周囲もほぼ覆われている。そして、覆筒体３４はその上面３４ａが揺動基体３１の上面３１ａと同一平面をなす状態で揺動基体３１にボルト３６で固定されている。

また、揺動基体３１にはその内部に第２流路３７が形成されている。第２流路は後述する第３流路４７とともに第２気体流路を構成している。第２流路３７は揺動基体３１の上面３１ａの中央部で一方が開口し、他方は前記凸状球面部３３の中央部（頂上部分）で開口するように形成されている。そして、第２流路３７の凸状球面部３３での開口部３７ａは、後述のように揺動基体３１が傾斜しても、第１流路２４の開口部２４ａの範囲内に存在するよう、狭口に形成されている。

ここで、揺動基体３１は前記基台２１から外れないような構成が採られている。その構成について説明する。前記覆筒体３４の下部では、その内面３４ｂが基台２１の側面２１ｃと対峙する状態となっているが、その覆筒体３４の下部には、覆筒体３４の内外を貫通する一対の貫通孔３８が互いに反対側に位置するように形成されている。そして、この貫通孔３８には、覆筒体３４の外面３４ｃ側から外れ防止ピン３９が圧入され、覆筒体３４の外面３４ｃから突出しない状態で覆筒体３４に固定されている。一方、前記基台２１の側面２１ｃには一対の凹部２７が互いに反対側に位置するように形成されている。そして、この凹部２７には前記外れ防止ピン３９の先端部が遊挿されている。すなわち、凹部２７はその開口面積が外れ防止ピン３９の横断面より若干大きく形成され、外れ防止ピン３９は遊びをもって凹部２７に挿入されている。このため、揺動基体３１及び覆筒体３４はその遊びの分だけガタついた状態となりながらも、基台２１から外れないように構成されている。なお、このガタつきが揺動基体３１の傾斜を許容する。

揺動基体３１の上面３１ａには多孔質ユニット４１が設けられ、ボルト４２により揺動基体３１に固定されている。多孔質ユニット４１はユニット本体４３と多孔質体４４とで構成されている。ユニット本体４３にはその上面４３ａに収容溝４５が形成され、その収容溝４５に多孔質体４４が上面４３ａから突出した状態で収容されている。ちなみに、多孔質体４４の上面４４ａから凸状球面部３３の下端までの長さ寸法は、凸状球面部３３の曲率半径よりも短くなっている。収容溝４５の底面には流通溝４６が形成されている。また、ユニット本体４３にはその内部に第３流路４７が形成されている。第３流路４７は流通溝４６の底面で一方が開口し、他方はユニット本体４３の底面４３ｂの中央部で開口するように形成されている。そして、ユニット本体４３の底面４３ｂでの開口部４７ａは、前記第２流路３７の開口部３７ｂよりも狭口となっている。また、その開口部４７ａの周囲にはＯリング４９が設けられている。

前記多孔質体４４は、焼結三フッ化樹脂、焼結四フッ化樹脂といったフッ素樹脂により形成されている。そして、前記流通溝４６にエアが供給されると、そのエアが多孔質体４４の微細孔を通過し、上面４４ａから噴出する。なお、多孔質体４４は、フッ素樹脂以外でも、焼結ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等の合成樹脂材料や、焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステンレス等の金属材料、焼結カーボン、焼結セラミックスなどで形成してもよい。

上記の如く構成された改良浮上ユニット１２では、ベース２のエア流路３を介して基台２１の第１流路２４にエアが供給されると、そのエアは第１流路２４から揺動基体３１の第２流路３７、さらに多孔質ユニット４１の第３流路４７及び流通溝４６を通過して多孔質体４４に供給される。そうして、多孔質体４４の上面４４ａ、すなわち改良浮上ユニット１２の上面１２ａからエアが噴出される。このエア噴出により、改良浮上ユニット１２の上面１２ａに載置されたガラス基板Ｇを浮上させ、それを非接触状態で支持する浮上力が発生する。なお、本実施の形態では、改良浮上ユニット１２の上面１２ａ（多孔質体４４の上面４４ａ）が噴出面となっている。

また、第１流路２４に供給されたエアは基台２１と揺動基体３１との間、すなわち凹状球面部２３と凸状球面部３３との間も流通する。このエアの流通により両者の間にはエア膜が生成し、これにより両者間での摩擦抵抗がなくなる。このように、基台２１の凹状球面部２３と揺動基体３１の凸状球面部３３とで球面軸受けが構成されている。そして、この球面軸受けにより、揺動基体３１や多孔質ユニット４１に対して外部から力が作用すると、揺動基体３１及び多孔質ユニット４１は前述したガタ付きの範囲でその力に倣い、凹状球面部２３に沿って回動し、ベース２の上面２ａに対し傾斜した状態となる。これを倣い動作という。なお、凹状球面部２３と凸状球面部３３との間を流通したエアは、凹状球面部２３の外周縁部分から流出し、基台２１の側面２１ｃと覆筒体３４の内面３４ｂとの間を通過した後、浮上ユニット１２の下部にある開口部１３から排出される。そして、この開口部１３は下方向に向けて開口しているため、エアも下方向に向けて排出される。

次に、上記のような改良浮上ユニット１２と一般浮上ユニット１１とで構成される複数の浮上ユニット１を用いた、ガラス基板Ｇの位置ズレを修正する装置の動作を説明する。その動作の中で、ガラス基板Ｇを非接触支持する動作については、改良浮上ユニット１２の動作を図３に基づいて特に詳しく説明する。なお、図３では、動作をわかりやすくするため、覆筒体３４が省略されている。

前述したように、この装置では、一般浮上ユニット１１及び改良浮上ユニット１２がベース２上に多数設置されている（図４参照）。そして、まず、図示しない搬送手段によってガラス基板Ｇが各浮上ユニット１の上面に載置される。

ここで、ガラス基板Ｇは、同基板Ｇに施された各種処理により、載置される前の段階でそれ自身すでにある程度のうねりが生じている。このため、図３（ａ）に示すように、ガラス基板Ｇが載置される前の状態で、基板Ｇと改良浮上ユニット１２の上面１２ａとが非平行状態となっている。また、ガラス基板Ｇが載置される時点では、凹状球面部２３と凸状球面部３３との間にエア膜を生成して摩擦抵抗を低減するだけのエアが第１流路２４に供給されている。これにより、倣い動作が可能な状態となっている。このエア供給により、改良浮上ユニット１２の上面１２ａからもエアが噴出することになるが、ガラス基板Ｇを浮上させるだけの浮上力は生じない。

そして、搬送手段によりガラス基板Ｇを下降させ、各浮上ユニット１上に載置する。すると、改良浮上ユニット１２では、図３（ｂ）に示すように、揺動基体３１及び多孔質ユニット４１がガラス基板Ｇの傾きに倣って回動し、傾斜した状態となって基板Ｇはその底面が改良浮上ユニット１２の上面１２ａに面接触した状態で接触支持される。

次いで、各浮上ユニット１にベース２のエア流路３を介してエアを供給し、各浮上ユニット１の上面からそのエアを噴出させる。ここではガラス基板Ｇを浮上させる浮上力の発生に充分なエアが供給される。すると、浮上力の作用によりガラス基板Ｇは各浮上ユニット１の上面から浮上し、その上面から微小な間隔をおいて非接触支持される。そして、改良浮上ユニット１２では、図３（ｃ）に示したように、その上面１２ａとガラス基板Ｇの底面（改良浮上ユニット１２側の面）とが略平行に対面した状態で浮上し、その状態で非接触支持される。このため、改良浮上ユニット１２の上面１２ａから噴出したエアによる浮上力がガラス基板Ｇに確実に作用することとなり、基板Ｇがその上面１２ａに接触する可能性はほとんどなくなる。この改良浮上ユニット１２は、一般浮上ユニット１１を用いると基板Ｇのうねりのために接触という問題が生じる箇所、すなわち図４における前後左右の両端部に設置されているため、その接触という問題を解消できる。

その後、ガラス基板Ｇの周囲に設けられた複数の修正ローラＳにより、位置ズレが修正される。この実施形態では改良浮上ユニット１２の使用によりガラス基板Ｇと浮上ユニット１との接触という問題が解消されているため、この位置ズレ修正時に、ガラス基板Ｇに傷がつくことはない。

以上詳述したように、本実施の形態によれば、以下の優れた効果を有する。

本実施の形態によれば、ガラス基板Ｇ自身のうねりのため、基板Ｇと改良浮上ユニット１２の上面１２ａとが非平行状態にあっても、その基板Ｇが改良浮上ユニット１２の上面１２ａに載置されると、揺動基体３１及び多孔質ユニット４１がガラス基板Ｇの傾きに倣って回動する。この倣い動作により、改良浮上ユニット１２の上面１２ａはガラス基板Ｇの傾斜に倣って傾斜し、その上面１２ａに基板Ｇの底面が面接触した状態で基板Ｇは改良浮上ユニット１２に支持される。この状態でエアをその上面１２ａから噴出させれば、ガラス基板Ｇはその底面が上面１２ａと略平行に対面した状態で浮上し、エア噴出による浮上力を基板Ｇに対して確実に作用させることができる。そこで、ガラス基板Ｇの傾斜のためにエアが外に逃げて接触しやすい基板Ｇの端部にこの改良浮上ユニット１２を配置すれば、その端部においても確実に非接触の状態で基板Ｇを保持できる。

そして、このように改良浮上ユニット１２は、ガラス基板Ｇのうねりに追従して浮上力を確実に作用させることができるため、基板Ｇが大きくうねるような場合でも、確実な非接触保持が可能となる。そうすると、浮上ユニット１の設置数を少なくして（浮上力の発生箇所を少なくして）より大きなうねりがガラス基板Ｇに生じるような状態にすることも可能となる。したがって、浮上ユニット１の設置数を少なくしてコストも削減できるというメリットも派生して生じる。

本実施の形態では、凹状球面部２３と凸状球面部３３とで構成される球面軸受けにより揺動基体３１及び多孔質ユニット４１を支持することで、改良浮上ユニット１２の上面１２ａの自由な傾斜を可能としている。このため、構成を複雑にすることなく、その上面１２ａのあらゆる方向への自由な傾斜を実現することができる。

本実施の形態では、基台２１と揺動基体３１との間に介在するエアにより、球面軸受けにおける摩擦抵抗がなくなり、わずかな外力が作用しただけでも改良浮上ユニット１２の上面１２ａを滑らかな動作で傾斜させることができる。また、基台２１と揺動基体３１とが非接触となるから、上面１２ａが傾斜する際に塵埃を発生させることがなく、クリーンルーム内での設置に適している。

本実施の形態では、第１流路２４にエアを供給すれば、凹状球面部２３と凸状球面部３３との間へのエア供給と、改良浮上ユニット１２の上面１２ａへのエア供給を同時に行うことができる。このため、改良浮上ユニット１２へのエアの供給経路を一本化でき、配管構成を簡素化できる。

本実施の形態では、第１流路２４と第２流路３７とをつなぐ部分では、第１流路２４の開口部２４ａがテーパ状に形成されて広口となり、第２流路の開口部３７ａは狭口となっている。このため、揺動基体３１及び多孔質ユニット４１がガラス基板Ｇの傾斜に倣って傾斜した状態でも、その開口部２４ａの範囲内に第２流路３７の開口部３７ａが配置されている。これにより、揺動基体３１及び多孔質ユニット４１が傾斜しても、第２流路３７の開口部３７ａはその一部又は全部が塞がれてエアの流通が絞られることがなく、浮上ユニット１２の上面１２ａに充分なエアを供給できる。

本実施の形態では、外れ防止ピン３９が基台２１の凹部２７に遊挿されているため、揺動基体３１及び多孔質ユニット４１の傾斜動作が規制されるとともに、それらが基台２１から外れることを防止できる。このため、改良浮上ユニット１２の上面１２ａの傾斜動作が安定し、また、その傾斜状態を安定して保持することもできる。しかも、外れ防止と揺動規制の両機能を果たすため、部品点数を少なくでき、構成も簡単となる。

本実施の形態では、覆筒体３４により基台２１の側面２１ｃ上部が隠されているため、球面軸受け部分、すなわち凹状球面部２３と凸状球面部３３との間を通過したエアは、基台２１の側面２１ｃと覆筒体３４の内面３４ｂとの間を通過し、開口部１３から排出される。そして、この開口部１３は下向きに開口しているから、エアも下方向に向けて排出される。このため、その排出されるエアがガラス基板Ｇに吹きかかるおそれを低減できる。

（第２の実施の形態）
以下の説明では、上記第１の実施の形態と異なる点について図５を用いて説明し、同一部分については説明を省略する。なお、改良浮上ユニット５０を構成する後述の各部及び各部材は、改良浮上ユニット５０の中心線を基準として設けられている。

図５に示すように、基台２１の内部には上下に貫通しエア流路３の流路径よりも大きな孔径の取付孔５１が形成されており、ユニット本体４３の底面４３ｂには取付孔５１の孔径と同一の溝径の取付溝５２が形成されている。なお、ユニット本体４３の内部には、一方が取付溝５２の底面で開口し、他方が流通溝４６の底面で開口するようにして、エア流路５３が形成されている。また、揺動基体３１の内部には上下に貫通し取付孔５１よりも大きな孔径の収容孔５４が形成されている。そして、取付孔５１から取付溝５２に亘って弾性チューブ５５が挿入されている。

弾性チューブ５５の両端は、取付孔５１及び取付溝５２の壁面に接着されている。この接着により、弾性チューブ５５と取付孔５１及び取付溝５２の壁面との間が気密状態となっている。また、弾性チューブ５５により、浮上ユニット５０の上面５０ａが水平となる位置に揺動基体３１及び多孔質ユニット４１が位置決めされている。弾性チューブ５５の内径はエア流路３の流路径と同一となっており、エア流路３から供給されるエアは弾性チューブ５５内を通過して多孔質体４４に供給される。ここで、本実施の形態では、凹状球面部２３と凸状球面部３３との球面軸受けがすべり軸受けにより構成されているが、上記のとおり気密状態となっているため、両球面部２３，３３間にエアが漏れ出ることはない。

弾性チューブ５５の外周面と収容孔５４の壁面との間には変形許容空間としての空隙が形成されている。これにより、ガラス基板Ｇの支持作業時において倣い動作に伴う弾性チューブ５５の変形が許容され、さらには倣い動作の際に収容孔５４の下側端部が弾性チューブ５５に衝突することが防止されている。よって、弾性チューブ５５を設けた構成において、倣い動作が阻害されることはない。一方、ガラス基板Ｇの支持作業後には、弾性チューブ５５の付勢力により揺動基体３１及び多孔質ユニット４１が初期位置（上面５０ａが水平となる位置）に復帰する。

以上詳述したように、本実施の形態によれば、以下の優れた効果を有する。

本実施の形態によれば、弾性チューブ５５の付勢力により、ガラス基板Ｇの支持作業後には揺動基体３１及び多孔質ユニット４１は自然と初期位置に復帰する。これにより、次回の作業時において上面５０ａ上にガラス基板Ｇを載置する際、多孔質体４４の角部分などにガラス基板Ｇを接触させることなく好適に載置作業を行うことができる。この場合に、弾性チューブ５５の外周面と収容孔５４の壁面との間に空隙が形成されていることにより、倣い動作を阻害することはない。

また、多孔質体４４へのエアの供給が弾性チューブ５５内を通じて行われ、当該エアは途中で漏れ出ることなく全て多孔質体４４へ供給される。よって、多孔質体４４へ充分なエアを供給でき、さらには浮上ユニット５０へのエアの供給量を抑えることが可能となりランニングコストの低減にもつながる。

また、弾性チューブ５５を設けることにより、揺動基体３１及び多孔質ユニット４１を初期位置に復帰させる機能と、エア漏れを防止する機能とが付加されている。これにより、構成を複雑なものとすることなく、両機能を付加することができる。

（他の実施の形態）
なお、実施の形態は上記した内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。

上記第１の実施の形態では、第１流路２４に供給されたエアが凹状球面部２３と凸状球面部３３との間を流通することでエア膜を生成させているが、他の構成を採用することもできる。例えば、凹状球面部２３に多孔質体を設けて、その多孔質体から凸状球面部３３に向けてエアを噴出させる構成、両者の間を単なるすべり軸受けで支持した構成などでもよい。

上記各実施の形態では、揺動基体３１に多孔質ユニット４１をボルト４２で固定する構成としたが、多孔質ユニットを省略し、揺動気体３１に直接、多孔質体４４を設けた構成としてもよい。この場合、揺動基体３１が揺動体を構成することになる。そして、この構成によれば、部品点数が少なくなるため、コストの低減に寄与できる。

上記各実施の形態では、揺動基体３１の下面側に凸状球面部３３を形成して球面軸受けを構成したが、球面軸受けを図５に示す構成としてもよい。すなわち、図５では、揺動基体６１の凸状球面部６２を揺動基体６１の側面部分に設けた構成となっている。この揺動基体６１にはその上部に多孔質ユニット６３が設けられている。ハウジング６４には給気孔６５が形成されており、この給気孔６５にエアが供給されると、揺動基体６１内のエア通路６６を介して多孔質体６３ａにエアが供給される。これにより、多孔質体６３ａの上面からエアが噴出し、図示しないガラス基板を浮上させる。また、給気孔６５に供給されたエアは凸状球面部６２とハウジング６４の凹状球面部６７との間を流通し、両者の間にエア膜を生成する。これにより、揺動基体６１の倣い動作が可能となる。なお、凸状球面部６２と凹状球面部６７との間は単なるすべり軸受けの構成としてもよいし、ボールベアリングを設けた構成としてもよい。

上記各実施の形態では、凹状球面部２３と凸状球面部３３とで構成される球面軸受けを設けて多孔質ユニット４１の揺動を可能としたが、図７に示すように、多孔質ユニット４１とベース２との間にベローズ６８を設けて多孔質ユニット４１の揺動を可能とした構成でもよい。また、ベローズ６８にも限定されず、ゴム等の弾性体を介在させてもよい。この場合、これらの介在部材が揺動手段を構成する。

上記各実施の形態では、改良浮上ユニット１２を図４における前後左右の両端部のみに設置した構成としたが、すべてを改良浮上ユニット１２としてもよい。これにより、浮上ユニットの数を少なくすることで浮上ユニット間のガラス基板Ｇの撓みが大きくなったとしても、確実に非接触の状態でガラス基板Ｇを保持できる。そして、浮上ユニットの数を少なくすることで、浮上装置へのエアの供給量が減ぜられ、ランニングコストの低減を図ることができる。さらには、浮上装置への浮上ユニットの設置時にて、各浮上ユニットの高さ調整などといった作業性を良好なものとすることができる。さらには、位置ズレを修正するガラス基板Ｇの大きさは常に同じではなく小さい場合もあるため、すべて改良浮上ユニット１２とすれば、小さいガラス基板Ｇが載置された場合でも確実な非接触支持を行うことができる。

また、四隅はもっともエアが逃げやすい場所であるため、そこに改良浮上ユニット１２を設けただけの構成でもよい。この構成でも、従来に比べれば、より確実な非接触状態での保持が可能となる。

上記各実施の形態では、基台２１に凹状球面部２３を設け、揺動基体３１に凸状球面部３３を設けたが、両球面部２３，３３をそれぞれ逆に設けてもよい。すなわち、基台２１に凸状球面部を設け、揺動基体３１に凹状球面部を設けた構成としてもよい。

上記第１の実施の形態では、多孔質体４４へのエア供給と、球面軸受け部分へのエア供給とを、第１流路２４という共通の経路で行う構成としたが、それぞれ別の供給経路で行うように構成してもよい。

上記各実施の形態では、エアを噴出させることでガラス基板Ｇを浮上させるように構成したが、噴出させる加圧気体としてはエアに限定されることはない。例えば、窒素などの気体であってもよい。

上記第１の実施の形態では、ガラス基板Ｇが載置される時点では両球面部２３，３３の間にエア膜を生成して摩擦抵抗を低減するだけのエアが第１流路２４に供給され、その後、ガラス基板Ｇを浮上させる浮上力の発生に充分なエアが供給される構成であったが、ガラス基板Ｇが載置された時点で上記浮上力の発生に充分なエアが供給される構成としてもよい。この場合、エア膜の生成動作とガラス基板Ｇの浮上動作とが同時に完了され、位置ズレ修正作業の時間効率の向上を実現することができる。

ガラス基板Ｇが浮上装置上に配置されていない状態（ニュートラル状態）において上面１２ａが水平となるための構成を、上記各実施の形態に付加してもよい。例えば、図８及び図９に示すように、ユニット本体４３の側部に、中心側に延びるネジ孔８１を等間隔（９０°間隔）で４つ形成する。そして、各ネジ孔８１に六角孔付きのネジ８２をねじ込む。この場合、各ネジ８２のねじ込み量を調整することで、ニュートラル状態において上面１２ａが水平となるように揺動基体３１及び多孔質ユニット４１の水平方向の重量バランスを調整することができる。ちなみに、上面１２ａから凸状球面部３３の下端までの長さ寸法が凸状球面部３３の曲率半径よりも短くなっているため、ニュートラル状態において両球面部２３，３３の間にエア膜が生成されると、揺動基体３１及び多孔質ユニット４１は水平方向の重量バランスが調整された位置に自然と復帰する。以上より、上記のとおり重量バランスを調整することで、ガラス基板Ｇの支持作業後に上面１２ａは自然と水平となり、次回の作業時にガラス基板Ｇの載置作業を好適に行うことができる。

上記第２の実施の形態では、両球面部２３，３３間を単なるすべり軸受けで支持した構成であったが、ボールベアリングを設けた構成としてもよい。

上記第２の実施の形態において覆筒体３４を設けない構成としてもよい。かかる構成とすることにより、浮上ユニット５０の構成を簡素化することができる。なお、この場合、弾性チューブ５５が外れ防止手段及び揺動規制手段を構成する。

第１の実施の形態における傾斜機能付き浮上ユニットの断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）。 傾斜機能付き浮上ユニットの斜視図。 ガラス基板の載置から浮上までの様子を示した模式図。 ガラス基板の位置ズレが修正された状態を示す平面図。 第２の実施の形態における傾斜機能付き浮上ユニットの断面図。 傾斜機能付き浮上ユニットの別例を示す断面図。 傾斜機能付き浮上ユニットの別例を示す断面図。 傾斜機能付き浮上ユニットの別例を示す断面図（図９のＢ−Ｂ線断面図）。 傾斜機能付き浮上ユニットの別例を示す斜視図。 従来の浮上ユニットを用いてガラス基板を浮上させた状態を示す模式図。 図１０において、ガラス基板の端部を拡大して示した拡大断面図。

符号の説明

１２…傾斜機能付き浮上ユニット（改良浮上ユニット）、１２ａ（４４ａ）…噴出面としての上面、２１…基台、２３…揺動手段及び球面軸受けを構成する凹状球面部、２４…第１気体流路を構成する第１流路、２７…外れ防止手段及び揺動規制手段を構成する凹部、３１…揺動体を構成する揺動基体、３３…揺動手段及び球面軸受けを構成する凸状球面部、３４…覆筒体、３７…第２気体流路を構成する第２流路、３９…外れ防止手段及び揺動規制手段を構成する外れ防止ピン、４１…揺動体を構成する多孔質ユニット、４４…多孔質体、４７…第２気体流路を構成する第３流路、５０…傾斜機能付き浮上ユニット（改良浮上ユニット）、５０ａ（４４ａ）…噴出面としての上面、５１…取付孔、５２…取付溝、５４…収容孔、５５…弾性チューブ、８１…バランス調整手段を構成するネジ孔、８２…バランス調整手段を構成するネジ。

Claims (15)

1. 加圧気体が噴出する噴出面と、
   その噴出面の受動的な傾斜を自由化する揺動手段とを備え、
   前記噴出面を有する揺動体を基台に対して球面軸受けにより支持し、それによって前記揺動手段を構成し、
   前記噴出面から噴出する加圧気体によって、その噴出面と非接触の状態でワークを支持する傾斜機能付き浮上ユニット。
2. 前記基台及び前記揺動体のうち、一方に凹状球面部を、他方に凸状球面部を設け、その球面部同士を合わせた状態で揺動体を基台で支持し、両者の間に加圧気体を介在させることで前記球面軸受けを構成したことを特徴とする請求項１に記載の傾斜機能付き浮上ユニット。
3. 前記基台及び前記揺動体の内部に両者を連結する弾性チューブを設け、該弾性チューブ内を通して前記噴出面に加圧気体を供給するようにし、さらに弾性チューブの周囲に揺動体の揺動に伴う弾性チューブの変形を許容する変形許容空間を形成したことを特徴とする請求項１に記載の傾斜機能付き浮上ユニット。
4. 噴出面から噴出する加圧気体によって、その噴出面と非接触の状態でワークを支持する浮上ユニットであって、
   前記噴出面を備え、同一の曲率半径を有する凹状球面部及び凸状球面部のうちの一方を、噴出面と反対側に形成した揺動体と、
   前記凹状球面部及び凸状球面部のうちの他方を形成し、球面部同士を合わせた状態で揺動体を支持する基台とを備え、
   前記基台と前記揺動体との間に加圧気体を介在させることで、揺動体を球面に沿って揺動可能とし、この揺動により噴出面の受動的な傾斜を自由化したことを特徴とする傾斜機能付き浮上ユニット。
5. 前記基台に第１気体流路を形成し、前記揺動体には前記噴出面につながる第２気体流路を形成し、両者を前記凹状球面部及び凸状球面部で開口させるとともに、その開口同士が対峙するように構成した請求項４に記載の傾斜機能付き浮上ユニット。
6. 前記揺動体が傾斜した状態でも前記第２気体流路の開口が塞がれないよう、前記第１気体流路の開口及び第２気体流路の開口うちの一方を広口に形成したことを特徴とする請求項５に記載の傾斜機能付き浮上ユニット。
7. 前記揺動体が基台から外れることを防止する外れ防止手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット。
8. 前記揺動体の揺動を所定の範囲に規制する揺動規制手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット。
9. 前記揺動体の外周には筒状をなす覆筒体を設け、その覆筒体で前記基台の側面の少なくとも上部を隠すように構成したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット。
10. 前記揺動体の外周には筒状をなす覆筒体を設け、その覆筒体で前記基台の側面の少なくとも上部を隠すように構成し、
    前記外れ防止手段を、基台側面に形成された凹部と、前記覆筒体に設けられ、先端が前記凹部に遊挿される外れ防止ピンとで構成したことを特徴とする請求項７に記載の傾斜機能付き浮上ユニット。
11. 前記揺動体の外周には筒状をなす覆筒体を設け、その覆筒体で前記基台の側面の少なくとも上部を隠すように構成し、
    前記揺動規制手段を、基台側面に形成された凹部と、前記覆筒体に設けられ、先端が前記凹部に遊挿される外れ防止ピンとで構成したことを特徴とする請求項８に記載の傾斜機能付き浮上ユニット。
12. 前記揺動体の水平方向の重量バランスを調整するバランス調整手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット。
13. 前記噴出面を多孔質体によって形成したことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニット。
14. 多数の浮上ユニットを備え、その浮上ユニットの噴出面から噴出される加圧気体によって、薄板状のワークを非接触支持する浮上装置であって、
    前記多数の浮上ユニットのうち、平面視における四隅又は端部には、請求項１乃至１３のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニットを配置したことを特徴とする浮上装置。
15. 多数の浮上ユニットを備え、その浮上ユニットの噴出面から噴出される加圧気体によって、薄板状のワークを非接触支持する浮上装置であって、
    前記多数の浮上ユニットのすべてを、請求項１乃至１３のいずれかに記載の傾斜機能付き浮上ユニットとしたことを特徴とする浮上装置。

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