JP5536516B2 - 非接触搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、旋回流形成体を用いた非接触搬送装置に関し、特に大型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等のＦＰＤ（フラットパネル・ディスプレイ）や太陽電池パネル（ソーラーパネル）等の生産に用いられるレール状の非接触搬送装置に関する。

従来、ＦＰＤや太陽電池パネル等の生産に際し、１枚のパネルを大型化することで生産効率を上げる方法が採用されている。例えば、液晶ガラスの場合には、第１０世代で２８５０×３０５０×０．７ｍｍの大きさとなる。そのため、従来のように、複数個並べられたローラの上に液晶ガラスを載せて転がり搬送すると、ローラを支持するシャフトの撓みやローラ高さのばらつきにより液晶ガラスに局部的に強い力が働き、液晶ガラスを傷つける虞がある。

上記ローラによる転がり搬送装置は、該装置とパネルとが非接触であることが要求される、例えばＦＰＤのプロセス工程では採用することができず、近年においては空気浮上の搬送装置が採用され始めている。非接触搬送装置として、板状のレールの一部に多孔質材料を用い、給気経路と連通させて給気することで、噴出空気によりＦＰＤを浮上搬送させる装置が存在するが、この装置を用いると、ＦＰＤが上下方向に動きながら浮遊するような状態となるため、搬送工程に用いることは可能であるが、例えば３０〜５０μｍの高精度の浮上高さが要求されるプロセス工程には採用することができない。

また、上記多孔質材料を用いた板状のレールに真空引き用の孔を設けると、装置の構成が複雑になり、装置自体が高額になるとともに、浮上高さを高精度に維持するために給気圧を高くすると、高剛性空気の圧縮性に係わる自励振動が発生し、浮上高さを高精度に保つことができないという問題があった。

さらに、多孔質材料の代わりにオリフィス（小径の孔）を真空引き用の孔と交互に穿設した装置も存在するが、オリフィスから強い噴出空気で静電気が発生したり、クリーンルームの環境を乱したり、消費流量が大きくなって運転コストが高騰するという問題があった。

上記した問題点に鑑み、本出願人は先に、浮上高さ精度を高く維持しつつ空気流量及びエネルギ消費量を低減させるべく、旋回流を利用した非接触搬送装置を提案した（特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された非接触搬送装置は、流体噴出口から流体を噴出することにより、リング状部材の表面側に表面から離れる方向に向かう上昇旋回流を生じさせるとともに、リング状部材の表面側の開口部近傍から裏面方向への負圧による流体流れを生じさせる旋回流形成体を基体の搬送面に２個以上備えるもので、非接触搬送装置におけるプロセス工程用には、２個以上の旋回流形成体に加えて旋回流形成体の周辺に流体吹き出し用多孔質ペレットを備えるものである。

国際公開第２００９／１１９３７７号パンフレット

しかし、上記特許文献１に記載の非接触搬送装置を用いた場合でも、プロセス工程において大型のＦＰＤ等の浮上高さを高精度に維持することは容易ではなく、改善の余地があった。

そこで、本発明は、大型のＦＰＤ等であっても、その浮上高さを高精度に維持することが可能で、プロセス工程に使用して好適な非接触搬送装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するべく、本発明の非接触搬送装置は、流体噴出口を備え、該流体噴出口から流体を噴出することにより、表面側に該表面から離れる方向へ向かう上昇旋回流を生じさせる旋回流形成体であって、一方の向きの旋回流を発生させる旋回流形成体と流体吸い込み用の孔とを基体の幅方向に沿って交互に配置した列と、他方の向きの旋回流を発生させる前記旋回流形成体と流体吸い込み用の孔とを基体の幅方向に沿って配置した列とが、該基体の長手方向に沿って交互に配置されるとともに、該基体の幅方向及び長手方向に位置する同じ向きの旋回流を発生させる旋回流形成体の間に前記流体吸い込み用の孔が位置するように配列されたことを特徴とする。

本発明によれば、基体の搬送面に装着された旋回流形成体の周辺に流体吸い込み用の孔（直径１〜２ｍｍ程度の小径孔）を設けたため、該旋回流形成体に生ずる上昇旋回流によって被搬送物が浮上するとともに、流体吸い込み用の孔で周囲の微量の流体を真空吸引することで、被搬送物の浮上高さを高精度に維持することができ、プロセス工程等に好適に適用することができる。また、旋回流形成体への給気圧により被搬送物の浮上量を大きくする作用と、流体吸い込み用の孔からの真空吸着圧により被搬送物の浮上量を小さくする作用の両作用を制御することにより、被搬送物の浮上高さを高精度に制御できる。

本発明によれば、大型のＦＰＤ等であっても、その浮上高さを高精度に維持することが可能で、プロセス工程に好ましく適用することができる非接触搬送装置を提供することができる。

本発明にかかる非接触搬送装置の一実施の形態を示す平面図であって、（ａ）はプロセス工程用の非接触搬送装置の一部を、（ｂ）は搬送工程を含めた非接触搬送装置の全体を示す。 図１のプロセス工程用の非接触搬送装置を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の非接触搬送装置に使用される旋回流形成体の第１の実施の形態を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は（ｃ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｅ）は旋回流形成体の底面を（ｃ）に示す旋回流形成体の底面と勝手違いとなるように形成した場合を示す底面図である。 図３の旋回流形成体を基体に接着剤により固定した状態を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明にかかる非接触搬送装置に使用される旋回流形成体の第２の実施の形態を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は（ｃ）のＦ−Ｆ線断面図、（ｅ）は旋回流形成体の底面を（ｃ）に示す旋回流形成体の底面と勝手違いとなるように形成した場合を示す底面図である。 図５の旋回流形成体を基体の凹部にかしめ固定した状態を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。 本発明にかかる搬送工程を含めた非接触搬送装置全体の他の実施の形態を示す平面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、搬送用流体として空気を用い、被搬送物として液晶用ガラス（以下、「ガラス」という）を搬送する場合を例にとって説明する。

この非接触搬送装置１０は、図１（ｂ）に示すように、ガラスＧを非接触で搬送するために使用され、２つの搬送工程１１及び１３とこれら搬送工程１１及び１３に挟まれたプロセス工程１２を備えている。

２つの搬送工程１１及び１３における非接触搬送装置１１ａ及び１３ａは、平面視右回り方向（時計回り方向）の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体１又は３と、該旋回流形成体１又は３とは逆向きの平面視左回り方向（反時計回り方向）の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体２又は４とを、基体７に２列にわたって、図１（ｂ）の紙面上で上下方向に交互に配置して構成した非接触搬送装置１１ａ及び１３ａを、並列に３基配置して構成される。尚、図を見易くするため、左回り方向の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体２又は４を黒塗りで示している。

また、上記搬送工程１１及び１３に挟まれたプロセス工程１２における非接触搬送装置１２ａは、図１（ａ）に示すように、平面視右回り方向の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体１又は３と、微量の空気を吸い込む真空吸着用の小径孔８とを基体９の幅方向に沿って交互に配置した列と、左回り方向の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体２又は４と前記微量の空気を吸い込む真空吸着用の小径孔８とを基体９の幅方向に沿って交互に配置した列とが、該基体９の長手方向に沿って交互に配置されるとともに、該基体９の幅方向及び長手方向に位置する旋回流形成体１と１又は３と３との間、及び旋回流形成体２と２又は４と４との間に小径孔８が位置するように基体９に配列されている。この非接触搬送装置１２ａは、図１（ｂ）に示すように、並列に３列配置して構成されている。尚、図を見易くするため、左回り方向の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体２又は４を黒塗りで示している。

上記搬送工程１１及び１３における非接触搬送装置１１ａ及び１３ａ並びにプロセス工程における非接触搬送装置１２ａに使用される旋回流形成体１の第１の実施の形態は、図３（ａ）乃至図３（ｄ）に示すように、中央部に平面視円形の貫通孔１ａを有する円板状基板１ｂと、該円板状基板１ｂの裏面１ｃに該貫通孔１ａの中心Ｏを挟んで対角線上に相対向する位置に形成された空気通路としての一対の凹部１ｄ及び１ｄと、該凹部１ｄ及び１ｄから空気を空気通路１ｅ及び１ｅを介して貫通孔１ａの内周面１ｆに、該内周面１ｆの接線方向に沿って夫々反対方向に噴出させるための一対の噴出口１ｇ及び１ｇと、を備えている。該旋回流形成体１は、該旋回流形成体１の裏面１ｃに形成された一対の噴出口１ｇ及び１ｇから貫通孔１ａに空気を噴出し、該旋回流形成体１の円板状基体１ｂの表面１ｈの上方に平面視右回り方向の上昇旋回流を発生させる。

図３（ｅ）は、上記旋回流形成体１に発生する平面視右回り方向の上昇旋回流とは反対の平面視左回り方向の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体２を示す底面図であり、該旋回流形成体２は、前記旋回流形成体１と同様の構成からなり、円板状基板２ｂの裏面２ｃに貫通孔２ａの中心Ｏを挟んで対角線上の相対向する位置に形成された空気通路としての一対の凹部２ｄ及び２ｄと、該凹部２ｄ及び２ｄからの空気を空気通路２ｅ及び２ｅを介して貫通孔２ａの内周面２ｆに、該内周面２ｆの接線方向に沿って夫々反対方向に噴射するための一対の噴出口２ｇ及び２ｇと、を備えている。該旋回流形成体２は、一対の噴出口２ｇ及び２ｇから貫通孔２ａに空気を噴出し、該旋回流形成体２の円板状基板２ｂの表面２ｈの上方に平面視左回り方向の上昇旋回流を発生させる。

基体７又は９は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ポンプ（不図示）から空気通路７ａ又は９ａを介して空気が供給される貫通孔７ｂ又は９ｂと、貫通孔７ｂ又は９ｂからの空気を旋回流形成体１及び２を形成する円板状基板１ｂ及び２ｂの裏面１ｃ及び２ｃに形成された凹部１ｄ及び２ｄに供給するための平面視円形の環状溝７ｃ又は９ｃとを備えている。

前記旋回流形成体１及び２は、上記図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、円板状基板１ｂ及び２ｂの裏面１ｃ及び２ｃに形成された凹部１ｄ及び２ｄを該基体７又は基体９に形成された環状溝７ｃ又は９ｃに連通させて該基体７又は９の搬送面に載置し、接着剤により固定される。

ここで、旋回流形成体１及び２と基体７及び基体９の動作について、図４を参照して説明する。

ポンプ（不図示）から基体７又は基体９の空気通路７ａ又は９ａに供給された空気は、空気通路７ａ又は９ａを介して環状溝７ｃ又は９ｃに供給され、環状溝７ｃ又は９ｃから旋回流形成体１及び２を形成する円板状基板１ｂ及び２ｂの裏面１ｃ及び２ｃに形成された凹部１ｄ及び２ｄに供給される。凹部１ｄ及び２ｄに供給された空気は、空気通路１ｅ及び２ｅを介して一対の噴出口１ｇ及び一対の噴出口２ｇから貫通孔１ａ及び２ａに噴出する。これにより旋回流形成体１及び２は、円板状基板１ｂ及び２ｂの表面１ｈ及び２ｈ側の上方に上昇旋回流を発生させ、この旋回流によって被搬送物であるガラスＧを浮上させる。

図５（ａ）乃至図５（ｄ）は、搬送工程１１及び１３における非接触搬送装置１１ａ及び１３ａ並びにプロセス工程１２における非接触搬送装置１２ａに使用される旋回流形成体の第２の実施の形態を示す。旋回流形成体３は、中央部に平面視円形の貫通孔３ａを有する円板状基板３ｂと、該円板状基板３ｂの裏面３ｃに形成され、空気を受け入れる環状溝３ｄと、該円板状基板３ｂの裏面３ｃに該貫通孔３ａの中心Ｏを挟んで対角線上の相対向する位置に形成され、一方の端部を夫々環状溝３ｄに開口し、他方の端部を貫通孔３ａの内周面３ｆに該内周面３ｆの接線方向に沿って開口する空気通路３ｅ及び３ｅと、該空気通路３ｅ及び３ｅの貫通孔３ａの内周面３ｆに開口する側の端部に夫々反対方向に噴出するように形成された一対の噴出口３ｇ及び３ｇと、貫通孔３ａの内周面３ｆの円板状基板３ｂの表面３ｈ側の内周縁及び外周縁に形成されたテーパ面取り３ｉ及び３ｊを備えている。該旋回流形成体３は、一対の噴出口３ｇ及び３ｇから貫通孔３ａに空気を噴出し、該旋回流形成体３の円板状基板３ｂの表面３ｈの上方に平面視右回り方向の上昇旋回流を発生させる。

図５（ｅ）は、上記旋回流形成体３に発生させる平面視右回り方向の上昇旋回流とは反対の左回り方向の上方旋回流を発生させる旋回流形成体４を示す底面図であり、該旋回流形成体４は、前記旋回流形成体３と同様の構成からなり、円板状基板４ｂの裏面４ｃに形成された環状溝４ｄと、該円板状基板４ｂの裏面４ｃに該貫通孔４ａの中心Ｏを挟んで対角線上の相対向する位置に形成され、一方の端部を夫々環状溝４ｄに開口し、他方の端部を貫通孔４ａの内周面４ｆに該内周面４ｆの接線方向に沿って開口する側の端部に夫々反対方向に噴出するように形成された一対の噴出口４ｇ及び４ｇと、貫通孔４ａの内周面４ｆの円板状基板４ｂの表面４ｈ側の内周縁及び外周縁に形成されたテーパ面取り４ｉ及び４ｊを備えている。該旋回流形成体４は、一対の噴出口４ｇ及び４ｇから貫通孔４ａに空気を噴出し、該旋回流形成体４の円板状基板４ｂの表面４ｈの上方に平面視左回り方向の上昇旋回流を発生させる。

基体７及び基体９は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、環状立壁部７ｄ及び９ｄを備えた凹部７ｅ及び９ｅと、基体７及び基体９の長手方向に沿って形成された空気通路７ｆ及び９ｆと、該空気通路７ｆ及び９ｆと連通し、該凹部７ｅ及び９ｅの底面７ｇ及び９ｇに開口するとともに開口部に空気供給口７ｈ及び９ｈを備えた貫通孔７ｉ及び９ｉとを備えている。

前記旋回流形成体３及び４は、図５及び図６に示すように、基体７及び基体９に形成された凹部７ｅ及び９ｅに、円板状基板３ｂ及び４ｂの裏面３ｃ及び４ｃに形成された環状溝３ｄ及び４ｄを該凹部７ｅ及び９ｅに開口する貫通孔７ｉ及び９ｉの空気供給口７ｈ及び９ｈに連通させて載置されており、環状立壁部７ｄ及び９ｄを円板状基板３ｂ及び４ｂの外周縁に形成されたテーパ面取り３ｊ及び４ｊに沿って内側に押圧して塑性変形させることにより、基体７及び基体９にかしめ固定されている。

次に、旋回流形成体３及び４と基体７及び基体９の動作について、図６を中心に参照して説明する。

ポンプ（不図示）から基体７又は基体９の空気通路７ｆ又は９ｆに供給された空気は、貫通孔７i又は９iを介して旋回流形成体３及び４の円板状基板３ｂ及び４ｂの裏面３ｃ及び４ｃに形成された環状溝３ｄ及び４ｄに供給され、空気通路３ｅ及び４ｅを介して噴出口３ｇ及び４ｇから噴出する。これにより、旋回流形成体３及び４は、円板状基板３ｂ及び４ｂの表面３ｈ及び４ｈ側の上方に上昇旋回流を発生し、この旋回流にて被搬送物であるガラスＧを浮上させる。

次に、旋回流形成体として前記図５に示す旋回流形成体３及び４を使用した本発明の非接触搬送装置について、図１及び図２を参照して詳細に説明する。

搬送工程１１における非接触搬送装置１１ａは、平面視右回り方向の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体３と、旋回流形成体３とは逆向きの平面視左回り方向の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体４とを、図１（ｂ）の紙面上で上下方向に交互に２列にわたって配置した基体７を備えており、これを並列に３基配置している。尚、図を見易くするため、左回り方向の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体４を黒塗りで示している。

前記搬送工程１１に続くプロセス工程１２における非接触搬送装置１２ａは、平面視右回り方向の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体３と、微量の空気を吸い込む真空吸着用の小径孔８とを基体９の搬送面９ｊの幅方向に沿って交互に配置した列と、平面視左回り方向の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体４と、前記真空吸着用の小径孔８とを基体９の搬送面の幅方向に沿って交互に配置した列とが、該基体９の搬送面９ｊの長手方向に沿って交互に配置されるとともに、該基体９の幅方向及び長手方向に位置する旋回流形成体３と３の間、及び旋回流形成体４と４の間に小径孔８が位置するように配列された基体９を備えており、並列に３列配置して構成されている。尚、図を見易くするため、左回り方向の上昇旋回流を発生させる旋回流形成体４を黒塗りで示している。

前記プロセス工程１２に続く搬送工程１３における非接触搬送装置１３ａは、前記搬送工程１１における非接触搬送装置１１ａと同様の構成からなる。

搬送工程１１における非接触搬送装置１１ａにおいて浮上した状態で空気噴出装置等により搬送されたガラスＧは、プロセス工程１２における非接触搬送装置１２ａに入ると、基体９の搬送面９ｊにかしめ固定された旋回流形成体３及び４へは、基体９の内部において基体９の長手方向に沿って穿設された空気通路９ｆ及びポンプ（不図示）を介して空気が供給され、図５（ｃ）に示した噴出口３ｇ及び図５（ｅ）に示した噴出口４ｇから、貫通孔３ａ及び４ａに噴出する。これら噴出口３ｇ及び４ｇから噴出した空気は、旋回流形成体３及び４の円板状基板３ｂ及び４ｂの表面３ｈ及び４ｈ側の上方に上昇旋回流を発生させ、この上昇旋回流によって非搬送物であるガラスＧを浮上させる。ここで、図２（ｂ）に示すように、各空気通路９ｆは、互いに連通孔（不図示）によって連通しているため、噴出口３ｇ及び４ｇからの空気の噴出量を均一に維持することができ、ガラスＧの浮上高さを均一に制御することができる。

また、基体９の搬送面９ｊに開口して該基体９の幅方向及び長手方向に位置する旋回流形成体３と３との間、及び旋回流形成体４と４との間に位置するように配列された直径１〜２ｍｍ程度の小径孔８は、図２（ｂ）に示すように、基体９の長手方向に沿って穿設された空気通路８ａに連通しているとともに、該空気通路８ａは連通孔（不図示）によって連通している。従って、小径孔８は、旋回流形成体３及び４の周辺の空気を真空ポンプ（不図示）で吸引することにより、小径孔８からの空気の吸引量を均一に維持することができ、ガラスＧの浮上高さを均一に、かつ高精度に制御することができる。

このように、プロセス工程１２における非接触搬送装置１２ａにおいては、旋回流形成体３及び旋回流形成体４の噴出口３ｇ及び４ｇへの給気圧により浮上量を大きくする作用と、小径孔８からの真空吸着圧により浮上量を小さくする作用の両作用を制御することにより、ガラスＧの浮上高さを３０〜５０μｍの微小高さに高精度で制御することができる。

このプロセス工程１２において、ガラスＧの浮上高さを３０〜５０μｍの微小高さに高精度で制御することができるので、当該プロセス工程１２での検査やコーティング等の作業を円滑に行なうことが可能となる。そして、プロセス工程１２における作業が終了した後、ガラスＧは搬送工程１３に送られる。

図７は、図１（ｂ）に示した非接触搬送装置１０のプロセス工程１２の他の実施の形態を示すもので、このプロセス工程１２では、並列に３基配列した非接触搬送装置１２ａに該非接触搬送装置１２ａと隣接してさらに３基の非接触搬送装置１２ａを配列したものである。この非接触搬送装置１２ａを２列配列したプロセス工程１２においては、非接触搬送装置１２ａと１２ａとの間で、例えばカメラ透過チェック等の作業が行なわれる。

以上説明したように、プロセス工程１２における非接触搬送装置１２ａにおいては、基体９に旋回流形成体１及び２、又は３及び４に加えて小径孔８を形成したので、旋回流形成体１及び２、又は３及び４で発生した空気圧力（上昇旋回流）と小径孔８による真空吸着力とが釣り合い、ガラスＧが剛性の高い浮上状態となり、搬送時のガラスＧのうねりの振幅を小さく抑えることができ、要求精度を満足させることができる。例えば、０．７ｍｍの厚さのガラスＧを図１（ｂ）に示したプロセス工程１２における搬送状態（旋回流形成体の貫通孔の直径φ１６ｍｍ、噴出口径０．３５ｍｍ、給気圧５０ｋＰａ、真空吸着圧１０ｋＰａ）において、ガラスＧのうねりの振幅を３０μｍ以下に抑えることができるのに対し、前後の搬送工程１１及び１３では、ガラスＧのうねりの振幅は１００μｍを超えるものであった。

このように搬送時のガラスのうねりの振幅を小さく抑えることができるので、プロセス工程での作業、例えばガラスに樹脂膜を塗布する際に膜厚が不均一になったり、ガラスに構成された回路を検査するカメラの焦点深度からはずれたりするなどの不具合を発生させることがない。

非接触搬送装置における旋回流形成体及び小径孔の配置位置（ピッチ）は、厚さが薄く剛性の小さいガラスを搬送する場合は小さくし、また厚さが厚く剛性が大きいガラスを搬送する場合は大きくすることが好ましく、例えば厚さ０．７ｍｍ程度のガラスを搬送する場合は、旋回流形成体及び小径孔のピッチを５０ｍｍ以下とし、０．７ｍｍより厚いガラスを搬送する場合は、旋回流形成体及び小径孔のピッチを５０ｍｍ以上に設定することが好ましい。

尚、以上の説明では、図５に示す旋回流形成体を使用した例で説明したが、図３に示す旋回流形成体、あるいはその他の旋回流形成体を使用することもできる。また、以上の説明においては、流体として空気を用いる場合について説明したが、空気以外の窒素等のプロセスガスを使用することもできる。

１、２、３、４ 旋回流形成体
８ 小径孔
７、９ 基体
７ｊ、９ｊ 搬送面
１０ 非接触搬送装置
１１、１３ 搬送工程
１２ プロセス工程
１１ａ、１２ａ、１３ａ 非接触搬送装置

Claims (1)

1. 流体噴出口を備え、該流体噴出口から流体を噴出することにより、表面側に該表面から離れる方向へ向かう上昇旋回流を生じさせる旋回流形成体であって、一方の向きの旋回流を発生させる旋回流形成体と流体吸い込み用の孔とを基体の幅方向に沿って交互に配置した列と、他方の向きの旋回流を発生させる前記旋回流形成体と流体吸い込み用の孔とを基体の幅方向に沿って配置した列とが、該基体の長手方向に沿って交互に配置されるとともに、該基体の幅方向及び長手方向に位置する同じ向きの旋回流を発生させる旋回流形成体の間に前記流体吸い込み用の孔が位置するように配列されたことを特徴とする非接触搬送装置。

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