JP6032348B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄いガラスのごとき基板を浮上させて搬送する搬送装置に関する。

液晶ディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイの製造において、薄いガラスのごとき基板を傷付けずに搬送するために、基板を浮上させて搬送する搬送装置が利用されている。このような搬送装置は、通常、圧縮空気を噴出する浮上装置を備え、さらに、浮上させた基板に接触してこれに駆動力を付与するベルトコンベアあるいはローラコンベアを備える。

ガラス基板に付着した埃やその表面の傷は、ディスプレイの品質に重大な影響を及ぼす。埃の付着や表面の傷の要因の一は、ガラス基板が搬送装置等に接触することである。一方、ガラス基板は例えば厚さ０．７ｍｍあるいはそれ以下であるために可撓性を有するので、搬送中における接触を防止するためには基板を平坦に保ったまま搬送することが重視される。近年さらに薄いガラスが希求されており、これを平坦に保って搬送することは益々難しくなっている。

特許文献１は、ベルトコンベアを備えた搬送装置の技術を開示する。かかる技術によれば、ベルトは等間隔に配置された突起を備えており、突起が浮上したガラス基板に接することにより、これを搬送する。

特許文献２は、ローラコンベアを備えた搬送装置の技術を開示する。特許文献２によれば、「ガラス基板のパスライン中央部が大きく上方に浮き上がったり、垂れ下がったりする湾曲が顕著となることがあった。」ことが、技術的課題と認識されている。これを解決するために、幅方向中央位置のエアテーブルユニットからのエア供給量を調節することによって、ガラス基板の湾曲を抑制している。

日本国特許出願公開２００８−０６６６６１号 日本国特許出願公開２００８−２６０５９１号

上述のごとき技術は、ガラス基板を概して平坦に保持することを可能にしている。しかし、搬送方向に関して先端における撓みのような、局部的な撓みに関しては、なお技術的課題が残されている。すなわち、ガラス基板が一のローラから次のローラへ移動するとき、あるいは、一の搬送装置から次の搬送装置へ移動するとき、先端を支持するものが無いので、先端は自重によって下方に撓んでしまう。先端がローラ、あるいは搬送装置に衝突しやすくなる問題がある。

本発明は上述の問題に鑑みて為されたものである。上述のごとき技術常識に反して、ガラス基板の幅方向の両端のみを平坦に支持し、ガラス基板の中央部をむしろ僅かに撓ませることにより、先端の撓みが抑制されることを本発明者らは見出し、本発明に想到した。

本発明の一局面によれば、対象物を気体により浮上させて第１の方向へ搬送するための搬送装置は、前記気体を噴出して前記対象物に与圧することにより前記対象物を浮上させる浮上部と、前記第１の方向に延びた無端のベルトと、前記ベルトから突出して前記対象物に接触可能な複数の突起と、を備え、前記対象物に接触して前記第１の方向へ駆動するべく構成された搬送部と、前記ベルトと一体であって、前記搬送部と同一直線上に並ぶべく配列され、前記対象物に負圧を与えて前記対象物を前記搬送部に接触せしめる吸引部と、を備える。

基板の先端の撓みを防止でき、基板が搬送装置等に衝突することを防止できる。

図１は、本発明の一実施形態による搬送装置の一部を示す斜視図である。 図２は、本実施形態による搬送装置の三面図である。 図３は、本実施形態による浮上部の立面断面図である。 図４は、本実施形態による吸引部の立面断面図である。 図５は、本実施形態による吸引部および搬送部の立面図である。 図６は、搬送部において基板が平坦に保持される様子を示す立面図である。 図７は、基板が中央付近において撓んだ様子を示す側面図である。 図８は、他の実施形態による搬送装置の一部を示す斜視図および側面図である。 図９は、さらに他の実施形態による搬送装置の一部を示す斜視図および平面図である。 図１０は、中央付近が撓むことにより先端の撓みが防止される様子を示した基板の斜視図である。 図１１は、検証装置の構成を説明するための説明図である。 図１２は、検証結果を示すグラフである。

添付の図面を参照して以下に本発明の幾つかの例示的な実施形態を説明する。

本発明の実施形態による搬送装置は、例えばクリーンルーム内において、ガラス基板のごとき薄い対象物を搬送することに、好適に利用することができる。ガラス基板の場合、厚さ０．７ｍｍ程度のものを対象とするのみならず、厚さ０．１〜０．３ｍｍ程度のごく薄いものも対象とすることができる。

図１を参照するに、本発明の一実施形態による搬送装置１００は、ワークＷ（対象物）を浮上させる浮上部１１６と、ワークＷを方向Ｘ（第１の方向）へ駆動する搬送部１１２と、ワークＷを搬送部１１２に接触せしめる吸引部１１２ａと、を備える。搬送部１１２は、複数の突起１１４を備える。浮上部１１６は、気体を噴出する開口１１６ａを備え、噴出した気体がワークＷに正圧を付与し、以ってワークＷが浮上する。吸引部１１２ａは、逆に、ワークＷに負圧を付与し、ワークＷを吸引することによって突起１１４の先端に接触させる。搬送部１１２はモータ等の手段により矢印Ｘの方向に移動するので、これに伴ってワークＷが方向Ｘへ搬送される。浮上部１１６なしに搬送部１１２のみによりワークＷを支持して搬送してもよい。

図２を参照してより詳しく説明する。搬送部１１２と浮上部１１６とは、共に支持台１１８に支持され、支持台１１８は支持脚１１８ａを介してクリーンルームの床あるいはグレーチングの上に設置される。浮上部１１６は支持台１１８上に配列され、例えば方向Ｘに沿って複数の浮上部１１６が配列され、さらに方向Ｘに直交する方向（幅方向）にも複数の浮上部１１６が配列される。配列の数は自由に選択することができ、それ故、対象物の大きさに応じて装置の構成は任意に変更できる。搬送部１１２は、通常、複数の浮上部１１６の幅方向両端に配置されるが、他の配置も可能である。

図３を参照するに、浮上部１１６は、その全体が箱型であり、その上面は概して平坦である。浮上部１１６の内部には互いに連通した空洞１１６ｂが設けられ、空洞１１６ｂは外部の気体供給装置１２２に連通する。気体供給装置１２２は、空気や窒素のごとき気体Ｇを加圧して浮上部１１６に供給するポンプあるいはコンプレッサである。

一の浮上部１１６に一の気体供給装置１２２が連結されていてもよいし、複数の浮上部１１６に単一の気体供給装置１２２が連結されていてもよい。また、気体供給装置１２２は直接に空洞１１６ｂと連通していてもよいし、一定量の圧縮気体を貯留するチャンバが間に介在してもよい。

空洞１１６ｂに連通して、開口１１６ａが浮上部１１６の上面を貫通して上方に向かって開口している。開口１１６ａは、例えば図１，２のごとく円形のスリットでもよいし、矩形や複数のスリット、あるいは多数の小孔等、種々の形状をとりうる。また開口１１６ａは、鉛直に上面を貫通していてもよいし、上面に対して傾きを持っていてもよい。あるいは浮上部１１６の上面の一部または全体が通気性のあるメッシュ体や多孔質体であってもよい。

気体供給装置１２２により供給された加圧された気体Ｇは、空洞１１６ｂを通って開口１１６ａより噴出する。噴出した気体Ｇは、ワークＷと浮上部１１６との間に加圧された空間Ｐを生ぜしめ、以ってワークＷに与圧して浮上力を付与する。このとき、噴出した気体ＧがワークＷに突き当たることにより生み出される力のみならず、突き当たった気体Ｇが周囲に向かって分散してゆく過程で生じる静圧も浮上力の源となる。それ故、比較的に僅かな加圧力により大きな浮上力が得られ、エネルギ効率にも優れる。

図２に戻って参照するに、搬送部１１２は、概して、２以上のホイール１１０間を周回する無端のベルトを備えたベルトコンベアである。ホイール１１０はそれぞれ枠１０２により支持される。上述のごとく、搬送部１１２は複数の浮上部１１６の幅方向両端に配置され、そのベルトが方向Ｘに沿って延びるように向けられる。

ホイール１１０にはシャフト１１０ａが結合しており、シャフト１１０ａは枠１０２の支持孔１０２ａに軸支されることにより、ホイール１１０はその周りに回転可能である。シャフト１１０ａにはギヤ１１０ｂが結合しており、一体に回転する。結合のために、例えば、互いに嵌め合うキーとキー溝との組み合わせを採用してもよいし、嵌め合いに代えて、一体構造であってもよい。

搬送装置１００は、さらに電動モータのごとき駆動装置１１０ｃを備える。駆動装置１１０ｃは、ギヤ１１０ｂと噛み合うギヤ１１０ｄを備え、以って駆動装置１１０ｃの駆動によりホイール１１０が回転し、搬送部１１２がホイール１１０間を周回する。あるいは駆動装置はホイールを直接に駆動してもよいし、あるいは適宜のギヤ、ピニオン装置がさらに介在してもよい。

搬送部１１２は、ベルトから突出した複数の突起１１４を備える。複数の突起１１４は、また方向Ｘに沿って並ぶべく配列される。突起１１４はベルトと一体でもよいし、別体であってベルトに係合したものであってもよい。突起１１４は、後述のごとく、ワークＷの浮上高さよりも僅かに高く形成されている。その形状は円筒、直方体、錐体あるいは他の何れの形状でもよい。またその先端は、平坦でもよく、あるいはワークＷとの接触面積を減じるべく球形や錐形であってもよい。さらにまた、先端は浮上部１１６に向かって下る傾斜を有していてもよい。この態様については後述する。

吸引部１１２ａは、搬送部１１２と同一直線上に並ぶべく配列される。この直線は、必然的に方向Ｘに平行である。より好ましくは、吸引部１１２ａと突起１１４とは同一直線上である。ここで同一直線上とは、両者が厳密に単一の直線上に並ぶことを要さず、一定の幅を超えない程度に直線から逸脱していてもよい。例えば、ベルトの幅が５０ｍｍとすると、ベルトの中央から２０ｍｍ程度は許容される幅であろう。

図４を参照するに、吸引部１１２ａは好ましくはベルトと一体であり、ベルト下の空間と連通する貫通孔を備える。吸引部１１２ａは、かかる貫通孔からワークＷ直下の気体Ｇ’を吸引し、以って負圧ＮＰをワークＷに及ぼす。気体Ｇ’は前述の気体Ｇと同一でもよいし、他の気体であってもよい。

図４と組み合わせて図５を参照するに、吸引部１１２ａは、突起１１４より僅かに低く形成され、以って吸引部１１２ａとワークＷとの間に適宜の隙間が確保される。気体Ｇ’は、かかる隙間を通って吸引される。あるいは、同じ高さでもよい。この場合は吸引部１１２ａは気体Ｇ’を吸引すると、ワークＷと吸引部１１２ａとが密着する。

吸引部１１２ａの下方に、これと密着して減圧チャンバ１２０が設けられる。減圧チャンバ１２０は、ポンプあるいはコンプレッサのごとき気体Ｇ’を吸引する手段に接続され、その内部の空間１２０ａが減圧される。吸引部１１２ａの貫通孔１１２ｂは、空間１２０ａに連通することによって、気体Ｇ’を吸引する。吸引部１１２ａと空間１２０ａは、常時連通していてもよいし、貫通孔１１２ｂが特定の位置を通過する時にのみ連通するように構成してもよい。

吸引部１１２ａと突起１１４とは、好ましくは交互に配列される。吸引部１１２ａと突起１１４とは、図示のごとく２：１の比で配列されてもよく、あるいは１：１や１：２など他の任意の比を採用することができる。

本実施形態によれば、図６（ａ）に示すごとく、吸引部１１２ａがワークＷに負圧を及ぼし、ワークＷの端部を突起１１４に接触させる。突起１１４が吸引部１１２ａと同一直線上であるので、ワークＷの端部が偏って吸引されることはなく、その平坦性は保たれる。ワークＷの端部は、突起１１４に接した状態で、これとともに進行し、以って搬送される。

図６（ｂ）のごとくローラにより搬送される場合と対比すると、本実施形態の利点はより明らかである。ローラ１０ａによる搬送においては、ローラ１０ａはワークＷと共に進行するわけではなく、ワークＷの先端部Ｗａがローラ１０ａから前方に張り出すにつれて、先端部Ｗａは自重により下方に垂れてゆく。すると、先端部Ｗａは隣のローラ１０ａに突き当たる可能性がある。これと異なり、図６（ａ）より理解されるように、突起１１４はワークＷと共に進行するので、その搬送方向先端が下方に垂れても、突起１１４に突き当たることがない。また、ワークＷの端部は一列に並んだ複数の突起１１４に支えられ、これと共に動くので、柱に支えられた天井のごとく平坦な形状が保持される。

図７を参照するに、ワークＷの幅方向両端が平坦に支持され、一定の高さにされる一方、ワークＷの中央付近は自重により下方に僅かに撓みうる。すなわち、ワークＷは凹の字の形状になりうる。あるいは、ワークＷの中央付近を撓ませる変形手段を設けてもよい。

そのような変形手段の一は、特定の浮上高さＨを生ずる気体供給装置である。気体供給装置が供給する加圧気体において、加圧力を適宜に調整することにより、浮上部１１６上における浮上高さＨを、突起１１４上におけるワークＷの高さよりも低くすることができる。あるいは、幅方向に複数並んだ浮上部１１６のうち、中央拠りの浮上部１１６のみ浮上力を減じてもよい。さらにあるいは、気体供給装置または浮上部１１６に、適宜の圧損手段または流量調整手段を設けて、中央付近において浮上力を減じてもよい。かかる変形手段により、図７に示すごとくワークＷに凹の字の形状を取らせることができる。あるいは、浮上部１１６による浮上力を強めることにより、ワークＷに凸の字の形状を取らせてもよい。

変形手段の他の一は、突起１１４が、ワークＷを撓ませるべく構成されていることである。ワークＷは、浮上部１１６上において、ワークＷの重量と浮上部１１６による浮上力との関係で決まる固有の浮上高さＨを有する。突起１１４がワークＷを撓ませないように支持する高さをＬ２とすると、突起１１４がこれよりも高い高さＬ１を有するように形成されていれば、図７に示すごとくワークＷに凹の字の形状を取らせることができる。

変形手段のさらに他の一は、突起１１４の各先端が搬送部１１２に向かって下る傾斜を有することである。突起１１４が傾斜していることで、ワークWの中央付近が下方に撓むことが促される。

上述の実施形態には種々の変更がありうる。以下では特に、搬送部および吸引部について、幾つかの変更した実施形態を説明する。

図８（ａ）は変更した実施形態の一を示し、搬送部３１２と吸引部３２２とが独立して設けられている。吸引部３２２は搬送部３１２に隣接して平行に延びており、搬送部３１２は、これまでに説明した実施形態と同様に、複数の突起３１４を備えてもよい。吸引部３２２は、搬送部３１２に平行に並んだ複数の突起３２２ａを備え、その開口を介して気体を吸引する。好ましくは突起３１４は吸引部３２２の突起３２２ａよりも僅かに高く形成される。吸引部３２２は、減圧チャンバを介さずに直接に気体Ｇ’を吸引する手段に接続できる。

あるいは、突起３２２ａに代えて、搬送部３１２に平行に延びたスリットや、他の形態を採用することもできる。

さらにあるいは、吸引部がベルトを包むカバーを備え、カバー内を負圧にするものであってもよい。これも吸引部が搬送部と同一直線上に並ぶべく配列された態様の一種である。搬送部の全体が負圧になり、ワークＷの端部が偏って吸引されることがなく、その平坦性を確保するに有利である。

また、図８（ｂ）に示すごとく、吸引部３２２に連通した流路３３０ｂと、浮上部１１６に連通した流路３３０ａとを連結し、以って気体Ｇを循環せしめてもよい。これらは循環部を構成する。ポンプあるいはコンプレッサのごとき手段３３０にとっては、流入と流出とが釣り合うことにより、エネルギ効率が高まるので、省エネ性の点で有利である。またこの場合、単一の手段３３０が、気体を吸引する手段と気体を加圧する手段とを兼ねる。

あるいは図９のごとく、搬送部がローラコンベアであってもよい。方向Ｘに沿って複数のローラ４１４が配列されており、枠４０２にそれぞれ回転可能に支持される。複数のローラ４１４と同一直線上に、好ましくは交互に、複数の吸引部４１２ａが配列されている。ローラ４１４の各シャフトはプーリ４１０ｂに結合しており、電動モータのごとき駆動装置４１０もプーリ４１０ｂに結合している。これらのプーリ４１０ｂがベルト４１０ｅにより互いに連結されることにより、総てのローラ４１４が同期して回転する。駆動装置４１０のシャフト４１０ｃは、好ましくは反対側の端にまで延長され、反対側の端のプーリ４１０ｂを回転せしめる。以って両端のローラ４１４が同期して回転する。あるいは、ベルトによらずにシャフトおよびギア機構によって駆動装置を構成してもよい。吸引部４１２ａは、上述の実施形態と同様に、それぞれポンプあるいはコンプレッサのごとき吸引手段に連通しており、ワークＷの端を吸引する。

このような態様によっても、ワークＷの幅方向両端を平坦に支持する一方、ワークＷの中央付近を僅かに撓ませることができる。

図１０を参照して、上述の各実施形態が奏する効果を説明する。図１０（ａ）を参照するに、従来技術のごとくワークＷの全体的な形状を平坦に保持しようとすると、ワークＷの先端が支持されていないとき、自重により先端は矢印Ｈのごとく下方に撓んでしまう。例えばワークＷが一のローラから次のローラへ移動するとき、あるいは、一の搬送装置から次の搬送装置へ移動するときに、このような状態になりうる。ワークWは、下方に撓むことによりローラあるいは搬送装置に衝突しやすい。一方、本実施形態によれば、図１０（ｂ）に示すごとく、ワークＷの幅方向両端は搬送方向Ｘに沿って平坦であり、中央付近は僅かに撓む。すると、ワークＷが幅方向に波打っているので、搬送方向ＸにはワークＷは自由に変形することができず、それゆえワークＷの先端は、支持されていなくても、下方に撓むことがない。ワークＷが一のローラから次のローラへ移動するとき、あるいは、一の搬送装置から次の搬送装置へ移動するときであっても、ワークＷの先端がローラあるいは搬送装置に衝突することが防止される。

上述の各実施形態が奏する効果を検証する。

図１１は、検証装置５００、５０２の構成を説明するための説明図である。特に、図１１（ａ）は、検証装置５００の上面図を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＤ矢視の側面図を示し、図１１（ｃ）は、検証装置５０２における図１１（ｂ）に対応する位置の側面図を示す。ここでは、ワークＷとして１３００ｍｍ×１０００ｍｍ×０．３ｍｍのアルミ板を用いた。

図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、検証装置５００は、浮上部５０４と突起部５０６とを含んで構成される。浮上部５０４は、浮上部１１６と同様、例えば、圧縮空気を噴出する噴出装置等で構成され、ワークＷの下方に、ワークＷが水平に保たれる圧力より低い圧力を生じさせる。そのため、ワークＷは、突起部５０６で支持つつ、中央部分Ｗｂが鉛直下方に凹んでいる。

また、図１１（ｃ）に示すように、検証装置５０２は、浮上部５０４と突起部５０８とを含んで構成される。突起部５０８は、突起部５０６よりも高さが低く、浮上部５０４は圧力を生じさせる機能を停止している。そして、ワークＷは、突起部５０８および浮上部５０４によって、平坦な状態で支持されている。

検証装置５００、５０２のいずれにおいても、ワークＷは、図１１（ａ）中、下方の端部Ｗａが突起部５０６、５０８よりも、長さＬ２だけ突き出て保持される。ここでは、長さＬ２を、２００ｍｍとした。

図１２は、検証結果を示すグラフである。特に、図１２（ａ）は、図１１（ａ）のＤ矢視における、ワークＷの端部Ｗａの形状を示し、図１２（ｂ）は、初期振動を与えたときのワークＷの減衰特性を示す。図１２（ａ）において、横軸は、ワークＷの端部Ｗａにおいて、突起部５０６、５０８から突き出した位置を示し、縦軸は、端部Ｗａの横軸で示された突き出し位置における高さを示す。また、図１２（ｂ）において、横軸は時間（秒）を示し、縦軸は、端部Ｗａのある測定点の高さを示す。

ここで、実線５１０は、検証装置５００によってワークＷの中央部分Ｗｂが鉛直下方に凹んで保持されたときの測定結果を示し、破線５１２は、検証装置５０２によってワークＷが平坦な状態のときの測定結果を示す。

図１２（ａ）に示すように、ワークＷが平坦に保持された状態では、端部Ｗａは大きく垂下している。それに対して、ワークＷの中央部分Ｗｂが鉛直下方に凹んだ状態では、端部Ｗａの垂下の幅が、ワークＷが平坦な状態のときの１／３程度まで低減された。

次に、初期振動が与えられて最大振幅となってから振動が収束するまでにかかる時間を比較する。図１２（ｂ）に示すように、ワークＷが平坦に保持された状態における時間ｔ１に対して、ワークＷの中央部分Ｗｂが鉛直下方に凹んだ状態における時間ｔ２は、半分以下にまで短縮された。

上述したように、検証装置５０２においては、ワークＷは浮上部５０４と接触しているが、ワークＷと浮上部５０４の接触が、このようなワークＷの振動の収束の早さにはほとんど影響がないことは、別途の検証実験によって確認されている。

この検証によって明らかなように、本発明の何れかの実施形態による搬送装置によって、ワークＷの中央部分Ｗｂが鉛直下方に凹んだ状態で、ワークＷを搬送すれば、ワークＷの端部Ｗａの垂下を抑制し、ワークＷの振動を抑えて、安定した搬送を遂行可能となる。

好適な実施形態により本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記開示内容に基づき、当該技術分野の通常の技術を有する者が、実施形態の修正ないし変形により本発明を実施することが可能である。

基板の先端の撓みを防止できる搬送装置が提供される。

１００ 搬送装置
１１２，３１２ 搬送部
１１２ａ，３２２，４１２ａ 吸引部
１１４，３１４ 突起
１１６ 浮上部
１１８ 支持台
１２０ 減圧チャンバ
４１４ ローラ
Ｘ 搬送方向
Ｗ ワーク
Ｇ，Ｇ’ 気体

Claims (6)

1. 対象物を気体により浮上させて第１の方向へ搬送するための搬送装置であって、
   前記気体を噴出して前記対象物に与圧することにより前記対象物を浮上させる浮上部と、
   前記第１の方向に延びた無端のベルトと、前記ベルトから突出して前記対象物に接触可能な複数の突起と、を備え、前記対象物に接触して前記第１の方向へ駆動するべく構成された搬送部と、
   前記ベルトと一体であって、前記搬送部と同一直線上に並ぶべく配列され、前記対象物に負圧を与えて前記対象物を前記搬送部に接触せしめる吸引部と、
   を備えた搬送装置。
2. 請求項１の搬送装置であって、前記吸引部と前記複数の突起とは、前記第１の方向に交互に配置されている、搬送装置。
3. 請求項１の搬送装置であって、前記浮上部または前記搬送部は、前記対象物をその幅方向中央において撓ませるべく構成された変形手段を含む、搬送装置。
4. 請求項３の搬送装置であって、前記変形手段は、前記複数の突起上における前記対象物の高さよりも低い浮上高さを前記浮上部に生ぜしめるべく構成された気体供給装置、または、前記浮上部における前記対象物の浮上高さよりも高く形成された前記複数の突起である、搬送装置。
5. 請求項１の搬送装置であって、
   前記吸引部が吸引した前記気体を前記浮上部に循環せしめるべく構成された循環部をさらに備えた搬送装置。
6. 請求項１の搬送装置であって、前記複数の突起の各先端は、前記浮上部に向かって下る傾斜を有する、搬送装置。

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