JP5987528B2 - Ascent equipment - Google Patents

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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 Patent Document 1.

特開２００８−７３１９号公報JP 2008-7319 A

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 Patent Document 1 has been used for floating (that is, supporting) a flat and relatively light workpiece such as a thin glass substrate or a semiconductor wafer used in a liquid crystal display device.
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 document 1 and the like has a high load capacity, a workpiece having a shape other than a lightweight thin plate shape, a non-rigid workpiece, a relatively heavy weight However, it could not be used as a levitation device for levitating large workpieces.

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、
前記複数の溝の各々が、互いに隣接して配置された直線状の溝であり、
前記開口が、前記各溝の長手方向中央に形成され、
前記複数の溝に供給される高圧気体の圧力が１MPa以上であり、
前記多孔質カーボンパッドを構成する炭素材料は、ショア硬度がHSD 100〜125、曲げ強さが64〜108Ｎ／ｍｍ 2 である、
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,
In each of the plurality of grooves, an opening communicating with the high-pressure gas flow path is formed,
Each of the plurality of grooves is a linear groove disposed adjacent to each other;
The opening is formed in the longitudinal center of each groove,
The pressure of the high-pressure gas supplied to the plurality of grooves is 1 MPa or more;
The carbon material constituting the porous carbon pad has a Shore hardness of HSD 100 to 125 and a bending strength of 64 to 108 N / mm 2 .
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.

本発明の好ましい実施形態の浮上装置の平面図である。It is a top view of the levitation device of a preferred embodiment of the present invention. 図１のII-II線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II-II line of FIG. 本発明の第２の実施形態の浮上装置のパッドホルダの平面図である。It is a top view of the pad holder of the levitating apparatus of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態の浮上装置のパッドホルダの平面図である。It is a top view of the pad holder of the levitation device of other embodiments of the present invention.

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 levitation apparatus 1 according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.

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 levitation device 1 according to the present embodiment is 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.

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 levitation device 1 includes a rectangular carbon pad 2 made of porous carbon and a non-breathable metal pad holder 4 in which the carbon pad 2 is accommodated. On the upper surface of the pad holder 4, a rising portion 6 is formed along the outer peripheral edge, and a recess surrounded by the rising portion 6 is a housing portion 8 in which the carbon pad 2 is housed.

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 carbon pad 2 is formed of a carbon material (porous carbon) having a higher degree of bond strength and superior bending strength than the carbon material (porous carbon) of the carbon pad used in the conventional levitation device, Can withstand high pressure.

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 carbon pad 2 used in the levitation apparatus 1 of this embodiment is a one-component system, the Shore hardness is HSD 100 to 125, and the air permeability is 0.2 to 6.0. (Cm 2 / sec) and bending strength is 64 to 108 N / mm 2 .

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 carbon pad 2 is substantially equal to the air permeability of the carbon pad used in the conventional levitation apparatus, but the hardness, bending strength, etc. are higher than the conventional values. It has become.

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 formula 1.
K = Q · L / P · A Equation 1
Q: Aeration rate (MPa · cm 3 / sec)
L: Carbon pad 2 thickness (cm)
P: Pressure in groove 10 (MPa)
A: Area of the groove 10 facing the carbon pad 2 (cm 2 )

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 pad holder 4 is configured such that the height is slightly lower than the thickness of the carbon pad 2. Therefore, when the carbon pad 2 is accommodated in the accommodating portion 8 of the pad holder 4, the upper surface of the carbon pad 2 is placed above the top surface of the rising portion 6 of the pad holder 4.

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 elongated grooves 10 are formed on the bottom surface of the housing portion 8 surrounded by the rising portion 6. The grooves 10 are arranged in parallel so as not to communicate with each other, are independent from each other, and have a constant width.

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 carbon pad 2 is accommodated in the accommodating portion 8 and fixed in the accommodating portion 8 by an adhesive or the like, each groove 10 is closed from above by the back surface of the carbon pad 2 and becomes an independent space.

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 opening 12 is formed in the center of each groove 10 in the longitudinal direction, and each opening 12 is a high-pressure gas disposed outside the levitation device 1 via a high-pressure gas flow path 14 formed in the pad holder 4. Communicating with a source (not shown).

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 levitation apparatus 1 having such a configuration, a high-pressure gas of 1 MPa or more is supplied into each groove 10 from a high-pressure gas supply source via a high-pressure gas flow path 14. Since each groove 10 is closed from above by the carbon pad 2 made of porous carbon, the high-pressure gas passes through the pores in the carbon pad 2 and is substantially uniform from the entire surface 2a (support surface) of the carbon pad 2. To leak.

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 support surface 2a in this state, the high-pressure air that flows out substantially uniformly from the entire surface (support surface) of the carbon pad 2 forms an air film between the support surface and the work. It is supported above the support surface of the carbon pad 2 of the levitation device 1.

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 levitation device 20 according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a plan view of the pad holder 22 of the levitation device 20.
The levitation device 2 has the same structure as the levitation device except that the planar shape is circular and the plurality of grooves 24 formed in the pad holder 22 are annular grooves arranged concentrically. .

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 levitation device 20, each annular groove 24 is independent, and one opening 26 is formed in each annular groove 24. The openings 26 are arranged in a line in the radial direction, and the openings 26 are arranged at a high pressure gas supply source (not shown) disposed outside the levitation device 20 through a high pressure gas flow path formed in the pad holder 22. ).

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 levitation apparatus 20 having such a configuration, a high pressure gas of 1 MPa or more is supplied into each groove 24 from a high pressure gas supply source through a high pressure gas flow path. Since each groove 24 is closed from above by a disk-like carbon pad made of porous carbon, the high-pressure gas passes through the pores in the carbon pad and is substantially uniform from the entire surface (support surface) of the carbon pad 2. To leak.

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 openings 34, 34 are formed in one groove 32 of the pad holder 30, or three or more openings are formed in one groove. It may be configured.

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 (1)

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、
前記複数の溝の各々が、互いに隣接して配置された直線状の溝であり、
前記開口が、前記各溝の長手方向中央に形成され、
前記複数の溝に供給される高圧気体の圧力が１MPa以上であり、
前記多孔質カーボンパッドを構成する炭素材料は、ショア硬度がHSD 100〜125、曲げ強さが64〜108Ｎ／ｍｍ 2 である、
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,
In each of the plurality of grooves, an opening communicating with the high-pressure gas flow path is formed,
Each of the plurality of grooves is a linear groove disposed adjacent to each other;
The opening is formed in the longitudinal center of each groove,
The pressure of the high-pressure gas supplied to the plurality of grooves is 1 MPa or more;
The carbon material constituting the porous carbon pad has a Shore hardness of HSD 100 to 125 and a bending strength of 64 to 108 N / mm 2 .
A levitation device characterized by that.
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