JPH1066367A - Electrostatic levitation apparatus of levitator made of dielectric and insulator - Google Patents

Electrostatic levitation apparatus of levitator made of dielectric and insulator

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JPH1066367A
JPH1066367A JP21858296A JP21858296A JPH1066367A JP H1066367 A JPH1066367 A JP H1066367A JP 21858296 A JP21858296 A JP 21858296A JP 21858296 A JP21858296 A JP 21858296A JP H1066367 A JPH1066367 A JP H1066367A
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dielectric
electrostatic
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Toshiro Higuchi
俊郎 樋口
Shiyougiyou Den
鍾業 田
Shiyouyu Ko
紹愉 胡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the time required to lift a levitation, improve the levitation rigidity and the stability of the levitation system and, further, improve a restoration force applied to the levitation in its horizontal direction and the rigidity of the restoration force. SOLUTION: In order to form the electrodes of a stator 10, a plurality of electrode groups, which are respectively composed of a plurality of electrodes arranged alternately are formed on an insulating substrate. A controller 40 which generates a control voltage by which a levitation 20 is lifted stably is provided. The gap between the stator and the levitation is detected by displacement sensors 31-34 and fed back to the controller. The control voltage generated by the controller and a constant DC voltage are alternately applied to the electrodes and many boundaries between the electrodes to which different voltages ate applied are formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電力を用いて浮
上体、特にガラスやセラミックスのような誘電体や絶縁
体からなる浮上体を、周囲環境から完全に非接触で浮上
させる静電浮上装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic levitation in which a levitation body, especially a levitation body made of a dielectric or an insulator such as glass or ceramics, is completely non-contacted from the surrounding environment by using electrostatic force. It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
文献「8インチシリコンウエハの静電浮上」、静電気学
会講演論文集、pp.141−144、1995に開示
されるものがあった。図7はかかる従来の静電浮上装置
の固定子の電極面の平面図である。
2. Description of the Related Art Conventionally, techniques in such a field include:
Document "Electrostatic Levitation of 8-inch Silicon Wafer", Proceedings of the Electrostatics Society of Japan, pp. 141-144, 1995. FIG. 7 is a plan view of an electrode surface of a stator of such a conventional electrostatic levitation device.

【0003】この図において、910は固定子、911
〜914は電極、991〜994は変位センサ用穴を示
している。固定子910は絶縁基板からなり、その上
に、4つの導電体の電極911〜914が均等に形成さ
れ、1つのリングを形成している。このリングの外径
は、固定子910と対向する浮上体(シリコンウエハ)
の外径と等しくなっている。また、浮上体の位置及び姿
勢を検出するため、電極911〜914には、変位セン
サ用穴991〜994が設けられ、この変位センサ用穴
991〜994には各々変位センサが配置される。
[0003] In this figure, reference numeral 910 denotes a stator;
Reference numerals 914 denote electrodes, 991 to 994 denote holes for displacement sensors. The stator 910 is made of an insulating substrate, on which four conductive electrodes 911 to 914 are uniformly formed to form one ring. The outer diameter of this ring is a floating body (silicon wafer) facing the stator 910.
Is equal to the outer diameter of In order to detect the position and orientation of the floating body, the electrodes 911 to 914 are provided with displacement sensor holes 991 to 994, and the displacement sensors are provided in the displacement sensor holes 991 to 994, respectively.

【0004】このような従来の静電浮上システムでは、
変位センサを用いて検出した浮上体(シリコンウエハ)
の位置及び姿勢に基づいて、電極911〜914への印
加電圧を能動的に制御することにより、浮上体を安定浮
上させる。また、従来は、浮上体の電位をゼロボルトに
保つため、電極911と電極913は正の電圧で、電極
912と電極914は負の電圧で制御している。
In such a conventional electrostatic levitation system,
Floating body (silicon wafer) detected using displacement sensor
By actively controlling the voltage applied to the electrodes 911 to 914 based on the position and posture of the floating body, the floating body is stably levitated. Conventionally, in order to keep the potential of the floating body at zero volt, the electrodes 911 and 913 are controlled by a positive voltage, and the electrodes 912 and 914 are controlled by a negative voltage.

【0005】なお、本発明に係る固定子電極構造の概念
を説明する前に、まず、従来の静電浮上装置での電極構
造を用いて導体やシリコンウエハのような半導体を浮上
させる場合と、ガラスやセラミックスのような誘電体や
絶縁体を浮上させる場合に形成される電界や浮上体表面
の電荷の挙動、またその電荷により発生する静電浮上力
について、図8を参考にしながら、簡単に説明する。
Before describing the concept of the stator electrode structure according to the present invention, first, a case where a conductor or a semiconductor such as a silicon wafer is levitated by using an electrode structure in a conventional electrostatic levitation apparatus is described. The electric field formed when a dielectric or insulator such as glass or ceramics is levitated, the behavior of the charge on the surface of the levitating body, and the electrostatic levitation force generated by the charge are briefly described with reference to FIG. explain.

【0006】また、誘電体や絶縁体の浮上体が電極の真
下の位置から水平方向にずれたとき、その水平方向に作
用する復元力について、図9を参考にしながら説明す
る。次に、本発明に係る誘電体や絶縁体の静電浮上に適
した固定子電極構造の概念について、図10を参考にし
ながら説明する。図8〜図10において、911、91
2、915〜918は電極を示す。その内、電極911
と912は前述したように従来の静電浮上装置での電極
を示す。図8と図10における電極と浮上体間に作用す
る静電力は、浮上体の垂直方向成分のみを示している。
また、図9において、浮上体の水平方向における復元力
は、電極と浮上体間に作用する静電力の水平方向成分で
ある。
The restoring force acting in the horizontal direction when the floating body of the dielectric or insulator is displaced in the horizontal direction from the position immediately below the electrodes will be described with reference to FIG. Next, the concept of a stator electrode structure suitable for electrostatic levitation of a dielectric or insulator according to the present invention will be described with reference to FIG. 8 to 10, 911, 91
Reference numerals 2,915 to 918 indicate electrodes. Among them, the electrode 911
Reference numerals 912 and 912 denote the electrodes of the conventional electrostatic levitation device as described above. The electrostatic force acting between the electrode and the floating body in FIGS. 8 and 10 shows only the vertical component of the floating body.
In FIG. 9, the horizontal restoring force of the floating body is a horizontal component of the electrostatic force acting between the electrode and the floating body.

【0007】まず、従来の静電浮上装置を用いて導体や
シリコンウエハのような半導体を浮上する場合について
説明する。浮上ギャップが電極と浮上体の重なっている
部分の面積に比べて十分小さい場合、電極への印加電圧
の制御を開始すると、電極911には電圧+Vが、電極
912には電圧−Vが印加され、図8(a)に示すよう
な電界と電荷分布が形成される。つまり、導体や半導体
の中では電荷が自由に移動できるので、電極911と電
極912に電圧が印加された直後、電極911には正の
電荷が、その電極911と対向する浮上体A面には負の
電荷が(電極912には負の電荷が、その電極912と
対向する浮上体A面には正の電荷が)各々電極と浮上体
Aの表面の全面に渡って、瞬時に現れる。
First, a case where a semiconductor such as a conductor or a silicon wafer is levitated by using a conventional electrostatic levitating apparatus will be described. When the control of the voltage applied to the electrodes is started when the floating gap is sufficiently smaller than the area of the overlapping portion between the electrode and the floating body, a voltage + V is applied to the electrode 911 and a voltage −V is applied to the electrode 912. An electric field and charge distribution as shown in FIG. That is, since charges can move freely in a conductor or a semiconductor, immediately after a voltage is applied to the electrodes 911 and 912, a positive charge is applied to the electrodes 911 and a floating body A surface facing the electrodes 911 is applied. A negative charge (a negative charge on the electrode 912 and a positive charge on the surface of the floating body A facing the electrode 912) appears instantaneously over the entire surface of the electrode and the floating body A.

【0008】これにより、電極と浮上体A間のギャップ
には満遍なく強い電界が形成され、浮上体はその表面の
全体に渡って単位面積当たりほぼ同じ大きさの浮上力を
受け、電極に電圧が印加されると同時に浮上することに
なる。次に、従来の電極構造でガラスやセラミックスの
ような誘電体や絶縁体からなる浮上体Bを浮上する場合
は、電極に電圧が印加されると、誘電体や絶縁体は導体
ではないので、分極することになり、図8(b)に示す
ような電界や電荷分布が形成される。このとき、浮上体
Bの界面には上向きと下向きの力が作用し、その内、上
向きの力から下向きの力を引いた力が浮上力となる。
As a result, a strong electric field is uniformly formed in the gap between the electrode and the floating body A, and the floating body receives a levitation force of approximately the same magnitude per unit area over the entire surface thereof, and a voltage is applied to the electrode. It will fly as soon as it is applied. Next, when a floating body B made of a dielectric or an insulator such as glass or ceramics is floated with a conventional electrode structure, when a voltage is applied to the electrode, the dielectric or the insulator is not a conductor. Polarization results in the formation of an electric field and charge distribution as shown in FIG. At this time, an upward force and a downward force act on the interface of the floating body B, and the force obtained by subtracting the downward force from the upward force becomes the floating force.

【0009】なお、浮上体Bが誘電体や絶縁体の場合
に、電極に電圧を印加するとにより形成される電界は、
電極911と電極912の境界付近では強いが、境界か
ら遠くなるにつれ段々弱くなる。それゆえ、境界付近で
は多くの分極が起こり、浮上力も強くなるが、境界から
遠い所では電界が弱いので分極発生が少なり、浮上力も
弱くなる。
When the floating body B is a dielectric or an insulator, an electric field formed by applying a voltage to the electrode is:
It is strong near the boundary between the electrodes 911 and 912, but becomes weaker as the distance from the boundary increases. Therefore, many polarizations occur near the boundary and the levitation force increases. However, the polarization is reduced and the levitation force decreases at a location far from the boundary because the electric field is weak.

【0010】また、境界の付近では浮上体Bの上面から
入り込み、浮上体Bの上面から出る電気力線が存在し、
この部分では浮上体Bに上向きの力のみが働き、強い浮
上力が得られることになる。更に、境界付近では電界が
強いので誘電体や絶縁体は早く分極するが、遠い所では
分極遅れが大きくなる。それにより、境界から遠い所で
は境界付近より長時間に渡って浮上力が徐々に増加する
ことになる。また、境界付近では強い電界が形成される
ので、浮上体Bにダイポールが誘起され、それと電極上
で作られるダイポールとの間に強い静電吸引力が発生す
る。
In the vicinity of the boundary, there are lines of electric force entering from the upper surface of the floating body B and exiting from the upper surface of the floating body B,
In this portion, only the upward force acts on the floating body B, and a strong floating force is obtained. Further, the dielectric and the insulator are polarized early because the electric field is strong near the boundary, but the polarization lag increases in a distant place. As a result, the levitation force gradually increases over a longer period of time at a location far from the boundary than at the vicinity of the boundary. Further, since a strong electric field is formed near the boundary, a dipole is induced in the flying body B, and a strong electrostatic attraction force is generated between the dipole and the dipole formed on the electrode.

【0011】なお、板ガラスのように微弱な導電性を有
する高抵抗体の場合について説明すると次のようであ
る。高抵抗体の場合、電極間の境界付近での電界は強い
ので、この境界付近に対向する浮上体Bの部分には電荷
が早く集まるが、境界から遠いところでは電界の強さが
小さいため、電荷が集まるので相当な時間を要する。つ
まり、電極911と電極912に電圧を印加したとき、
境界付近では浮上力が素早く増加するが、境界から遠い
所では長時間に渡って浮上力が徐々に増加することにな
る。
The case of a high-resistance body having a weak conductivity such as a sheet glass will be described as follows. In the case of a high-resistance body, the electric field near the boundary between the electrodes is strong, so that the electric charges gather quickly at the part of the floating body B facing the vicinity of the boundary, but since the electric field strength is small at the part far from the boundary, It takes a considerable amount of time because charges are collected. That is, when a voltage is applied to the electrodes 911 and 912,
The levitation force increases quickly near the boundary, but gradually increases over a long period of time far from the boundary.

【0012】次に、浮上体の水平方向における復元力に
ついて説明する。浮上体Aが導体や半導体の場合、浮上
体Aに作用する復元力はエッジ効果をその原理としてい
る。しかし、浮上体Bが誘電体や絶縁体の場合はそのエ
ッジ効果による復元力は非常に小さく、次のように説明
できる。誘電体や絶縁体の浮上体Cが、図9に示すよう
に、電極の真下の位置から水平方向にずれたとき、浮上
体Cの誘電緩和現象または浮上体の高い抵抗率のため、
浮上体Cが電極の真下の位置に浮上したとき誘導された
電荷分布状態は、浮上体Cが水平方向にずれても直ちに
は変わらない。これにより、境界付近では、図9に示す
ように、復元力が作用する。この境界付近での復元力
は、その境界付近で誘導された電荷量が浮上体Cの縁付
近に誘導された電荷量より遙に多いので、浮上体Cの縁
付近に作用する復元力より、遙かに大きい。
Next, the restoring force of the floating body in the horizontal direction will be described. When the floating body A is a conductor or a semiconductor, the principle of the restoring force acting on the floating body A is the edge effect. However, when the floating body B is a dielectric or an insulator, the restoring force due to its edge effect is very small, and can be explained as follows. As shown in FIG. 9, when the floating body C of the dielectric or the insulator is displaced in a horizontal direction from a position directly below the electrode, a dielectric relaxation phenomenon of the floating body C or a high resistivity of the floating body,
The state of charge distribution induced when the levitation body C floats right below the electrode does not change immediately even if the levitation body C shifts in the horizontal direction. As a result, a restoring force acts near the boundary as shown in FIG. The restoring force near the boundary is larger than the rest of the floating body C because the amount of electric charge induced near the boundary is much larger than the amount of electric charge induced near the edge of the floating body C. It is much larger.

【0013】このように、浮上体Cの全面に渡って強い
浮上力を得、また素早く浮上力を増加させるためには、
異なる電圧が印加される電極間の境界を沢山作ればよい
ことが分かる。つまり、図10に示すように、固定子の
上に多数の電極を形成し、その電極に正と負(または、
正とゼロ、負とゼロ)の電圧を交互に印加することによ
り、浮上体Dの全面に渡って強い電界を発生させ、浮上
体Dを素早く浮上させることができる。また、これによ
り、浮上体Dの水平方向における復元力や剛性を増加さ
せることができることは言うまでもない。
As described above, in order to obtain a strong levitation force over the entire surface of the levitation body C and to quickly increase the levitation force,
It can be seen that many boundaries between electrodes to which different voltages are applied may be made. That is, as shown in FIG. 10, a large number of electrodes are formed on the stator, and the electrodes are positive and negative (or
By alternately applying voltages of (positive and zero, negative and zero), a strong electric field is generated over the entire surface of the floating body D, and the floating body D can be quickly levitated. In addition, it is needless to say that the restoring force and the rigidity of the floating body D in the horizontal direction can thereby be increased.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の静電浮上装置は、図7に示すように、4つの電極で構
成される電極構造を有するので電極間の境界は4つしか
なく、ガラスやセラミックスのような誘電体や絶縁体を
浮上させる場合、浮上時間(制御開始から浮上体が浮上
するまでの時間を浮上時間と称する)が長くなる問題点
があった。
As described above, the conventional electrostatic levitation device has an electrode structure composed of four electrodes as shown in FIG. 7, so that there are only four boundaries between the electrodes. When a dielectric or insulator such as glass or ceramics is levitated, there has been a problem that the levitating time (the time from the start of control until the levitating body floats) is increased.

【0015】実験によると、温度20℃、湿度45%R
Hの環境下で、最初電極に、電圧±1.5kVを印加
し、直径100mm、厚み0.7mmのガラス板を初期
ギャップ0.35mmから目標ギャップ0.3mmに浮
上させるのに、約2分程度の時間を要した。また、電極
への印加電圧の変化に対する浮上体の表面に現れる電荷
の時間遅れが大きく、そのため浮上系が不安定になりや
すく、浮上剛性が低くなる問題点があった。
According to experiments, the temperature was 20 ° C. and the humidity was 45% R.
Under an environment of H, a voltage of ± 1.5 kV is first applied to the electrode, and a glass plate having a diameter of 100 mm and a thickness of 0.7 mm is floated from an initial gap of 0.35 mm to a target gap of 0.3 mm for about 2 minutes. It took some time. In addition, there is a problem that the time appearing on the surface of the floating body with respect to the change in the voltage applied to the electrode has a large time delay, so that the floating system is likely to be unstable and the floating rigidity is low.

【0016】更に、浮上体が電極の真下の位置から水平
方向にずれた場合、浮上体に作用する水平方向の復元力
も小さいので、この静電浮上装置をロボットなどの搬送
装置に取り付け、浮上体を浮上した状態で搬送すると
き、搬送速度を上げることができず、搬送効率や搬送シ
ステムの信頼性を高めることができなかった。そこで、
本発明は、上記問題点を除去し、浮上体を素早く浮上さ
せ、浮上時間を短縮するとともに、浮上剛性や浮上系の
安定性を高めることができ、しかも、浮上体の水平方向
に作用する復元力や、その剛性を向上させることができ
る誘電体や絶縁体からなる浮上体の静電浮上装置を提供
することを目的とする。
Further, when the floating body is displaced in a horizontal direction from a position directly below the electrode, the horizontal restoring force acting on the floating body is small. When the paper is transported in a floating state, the transport speed cannot be increased, and the transport efficiency and the reliability of the transport system cannot be increased. Therefore,
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention eliminates the above-described problems, quickly raises a floating body, shortens the floating time, increases the floating rigidity and stability of the floating system, and furthermore, restores the floating body in the horizontal direction. An object of the present invention is to provide an electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator capable of improving a force and its rigidity.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 (1)誘電体や絶縁体からなる浮上体を静電力を用いて
浮上させる静電浮上装置において、絶縁基板上に複数の
電極グループが形成され、その各電極グループは交互に
配置されている複数の電極から形成されている固定子
と、この固定子に対向する浮上体と、前記固定子と前記
浮上体とのギャップを検出する変位センサと、前記浮上
体を安定浮上させるための制御電圧を発生する制御器と
を備え、前記変位センサを用いて検出した前記浮上体の
浮上位置に基づいて前記制御器から作り出した制御電圧
と一定直流電圧とを前記各電極グループの電極に交互に
印加するようにしたものである。
According to the present invention, there is provided an electrostatic levitation apparatus for floating a floating body made of a dielectric or an insulator using electrostatic force. A plurality of electrode groups are formed, each electrode group is a stator formed of a plurality of electrodes arranged alternately, a floating body facing the stator, the stator and the floating body A displacement sensor that detects the gap of the, and a controller that generates a control voltage for stably levitating the levitation body, from the controller based on the levitation position of the levitation body detected using the displacement sensor The created control voltage and constant DC voltage are alternately applied to the electrodes of each electrode group.

【0018】(2)上記(1)記載の誘電体や絶縁体か
らなる浮上体の静電浮上装置において、各電極グループ
を形成する複数の電極は、その面積が互いに異なるよう
にしたものである。 (3)上記(1)記載の誘電体や絶縁体からなる浮上体
の静電浮上装置において、各電極グループを形成する複
数の電極は、その面積が互いに同じであるようにしたも
のである。
(2) In the electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to the above (1), the plurality of electrodes forming each electrode group have different areas from each other. . (3) In the electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to the above (1), the plurality of electrodes forming each electrode group have the same area.

【0019】(4)上記(1)記載の誘電体や絶縁体か
らなる浮上体の静電浮上装置において、各電極グループ
を形成する複数の電極には、浮上体の位置に基づいて作
り出した制御電圧と、ゼロボルトとを交互に印加するよ
うにしたものである。 (5)上記(1)記載の誘電体や絶縁体からなる浮上体
の静電浮上装置において、浮上体の位置に基づいて作り
出す制御電圧の極性を、浮上体の電位がゼロボルトとな
るように選ぶようにしたものである。
(4) In the electrostatic levitation apparatus for a floating body made of a dielectric or an insulator according to the above (1), a plurality of electrodes forming each electrode group have a control created based on the position of the floating body. Voltage and zero volts are alternately applied. (5) In the electrostatic levitation apparatus for a floating body made of a dielectric or an insulator according to the above (1), the polarity of the control voltage generated based on the position of the floating body is selected so that the potential of the floating body becomes zero volt. It is like that.

【0020】(6)上記(3)記載の誘電体や絶縁体か
らなる浮上体の静電浮上装置において、各電極グループ
を形成するその面積が互いに同じである複数の電極に
は、浮上体の位置に基づいて作り出した制御電圧と、そ
の制御電圧と反対極性の同じ絶対値を有する電圧とが交
互に印加され、浮上体の電位がゼロボルトとなるように
したものである。
(6) In the electrostatic levitation device for a floating body made of a dielectric or an insulator according to the above (3), a plurality of electrodes forming each electrode group having the same area are provided with the floating body. The control voltage generated based on the position and the voltage having the same absolute value of the opposite polarity to the control voltage are alternately applied so that the potential of the floating body becomes zero volt.

【0021】(7)上記(1)記載の誘電体や絶縁体か
らなる浮上体の静電浮上装置において、前記浮上体は板
状体である。 (8)上記(7)記載の誘電体や絶縁体からなる浮上体
の静電浮上装置において、浮上体はガラス板である。 (9)上記(7)記載の誘電体や絶縁体からなる浮上体
の静電浮上装置において、浮上体はセラミックス板であ
る。
(7) In the electrostatic levitation device for a floating body made of a dielectric or an insulator according to the above (1), the floating body is a plate-like body. (8) In the electrostatic levitation apparatus for a floating body made of a dielectric or an insulator according to the above (7), the floating body is a glass plate. (9) In the electrostatic levitation device for a floating body made of a dielectric or an insulator according to the above (7), the floating body is a ceramic plate.

【0022】このように、本発明によれば、固定子の上
に多数の電極を形成し、その電極に制御電圧と一定直流
電圧(ゼロボルトを含む)、または制御電圧とその制御
電圧と反対極性の同じ絶対値を有する電圧とを交互に印
加することにより、異なる値の電圧が印加される電極間
の境界を数多く作り、浮上体(誘電体や絶縁体)の全面
に渡って強い電界を発生させ、浮上体を素早く浮上さ
せ、浮上時間を短縮すると同時に、浮上剛性や浮上系の
安定性を高めることができる。また、浮上体の水平方向
に作用する復元力やその剛性を向上させることができ
る。
As described above, according to the present invention, a number of electrodes are formed on a stator, and a control voltage and a constant DC voltage (including zero volts) or a control voltage and a polarity opposite to the control voltage are applied to the electrodes. By alternately applying a voltage having the same absolute value as above, many boundaries between electrodes to which different voltage values are applied are created, and a strong electric field is generated over the entire surface of the floating body (dielectric or insulator) As a result, the levitation body can be swiftly levitated to shorten the levitation time, and at the same time, the levitation rigidity and the stability of the levitation system can be increased. Also, the restoring force acting on the floating body in the horizontal direction and its rigidity can be improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の
第1実施例を示す誘電体や絶縁体からなる浮上体の静電
浮上装置の概略構成図であり、図2はその静電浮上装置
における固定子の電極構造及び配線を示す。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator, showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows an electrode structure and wiring of a stator in the electrostatic levitation device. Show.

【0024】図1において、10は固定子、20はこの
固定子10と対向する誘電体や絶縁体からなる浮上体、
31〜34は変位センサ、40は制御器を示している。
図1及び図2で示すように、固定子10は絶縁基板から
なり、その上に誘電体や絶縁体からなる浮上体20に浮
上力を与えるための電極11a〜11d、12a〜12
d、13a〜13d、14a〜14dが形成されてい
る。
In FIG. 1, 10 is a stator, 20 is a floating body made of a dielectric or an insulator facing the stator 10,
31 to 34 are displacement sensors, and 40 is a controller.
As shown in FIGS. 1 and 2, the stator 10 is formed of an insulating substrate, and electrodes 11a to 11d and 12a to 12f for applying a floating force to a floating body 20 formed of a dielectric or an insulator.
d, 13a to 13d and 14a to 14d are formed.

【0025】これらの電極は同じ形状を有する4つのグ
ループに分かれて固定子10の上に均等に配置されてい
る。つまり、電極11a〜11dが1つの電極グループ
(これを電極グループ1とする)を形成しており、電極
12a〜12dが1つの電極グループ(これを電極グル
ープ2とする)を、電極13a〜13dが1つの電極グ
ループ(これを電極グループ3とする)を、電極14a
〜14dが1つの電極グループ(これを電極グループ4
とする)を形成している。
These electrodes are divided into four groups having the same shape and are evenly arranged on the stator 10. That is, the electrodes 11a to 11d form one electrode group (this is referred to as electrode group 1), and the electrodes 12a to 12d form one electrode group (this is referred to as electrode group 2) and the electrodes 13a to 13d Represents one electrode group (hereinafter referred to as an electrode group 3) with the electrode 14a.
14d is one electrode group (this is electrode group 4
) Is formed.

【0026】この各電極グループは4つの電極で構成さ
れ、その電極の内、一番内側の電極は長方形状を、残り
の3つの電極は長方形状の中空を有する長方形状をして
おり、その4つの電極は面積が互いに等しくなってい
る。また、各電極グループ内の一番外側に配置されてい
る電極11a、12a、13a、14aにより形成され
る長方形状の電極の長辺と短辺の長さは、浮上体20の
長辺と短辺の長さと等しくなっている。
Each electrode group is composed of four electrodes, of which the innermost electrode has a rectangular shape, and the remaining three electrodes have a rectangular shape having a rectangular hollow. The four electrodes have equal areas. The long sides and short sides of the rectangular electrodes formed by the outermost electrodes 11a, 12a, 13a, and 14a in each electrode group are shorter than the longer sides of the floating body 20. It is equal to the length of the side.

【0027】なお、各電極グループを形成する電極は1
個置きに互いに接続されており(図2の点線参照)、2
つの組の電極を形成している。つまり、電極グループ1
を例にとると、電極11aと電極11cは裏面で互いに
接続されており、1つの組の電極(これを電極グループ
1の1組電極とする)を形成しており、また、電極11
bと電極11dは裏面で互いに接続されており、1つの
組の電極(これを電極グループ1の2組電極とする)を
形成している。電極グループ2,3,4についても同様
である。
The electrodes forming each electrode group are 1
Are connected to each other (see the dotted line in FIG. 2).
To form one set of electrodes. That is, electrode group 1
Is taken as an example, the electrode 11a and the electrode 11c are connected to each other on the back surface to form one set of electrodes (this is referred to as one set of electrodes of the electrode group 1).
The electrode b and the electrode 11d are connected to each other on the back surface, and form one set of electrodes (this is referred to as two sets of electrodes of the electrode group 1). The same applies to the electrode groups 2, 3, and 4.

【0028】各電極グループを形成する2つの組の電極
の内、1つの組の電極には制御器40からの制御電圧が
印加され、もう1つの組の電極には常にゼロボルトが印
加される。つまり、電極グループ1の1組電極(電極1
1aと11c)には制御電圧V1が、電極グループ2の
1組電極(電極12aと12c)には制御電圧V2が、
電極グループ3の1組電極(電極13aと13c)には
制御電圧V3が、電極グループ4の1組電極(電極14
aと14c)には制御電圧V4が印加される。
Of the two sets of electrodes forming each electrode group, one set of electrodes receives a control voltage from the controller 40 and the other set of electrodes always receives zero volts. That is, one set of electrodes (electrode 1
1a and 11c) have a control voltage V1, and one set of electrodes (electrodes 12a and 12c) of electrode group 2 has a control voltage V2.
A control voltage V3 is applied to one set of electrodes (electrodes 13a and 13c) of electrode group 3 and one set of electrodes (electrode 14) of electrode group 4.
Control voltage V4 is applied to a and 14c).

【0029】そして、電極グループ1の2組電極(電極
11bと11d)と電極グループ2の2組電極(電極1
2bと12d)と電極グループ3の2組電極(電極13
bと13d)と電極グループ4の2組電極(電極14b
と14d)には、常にゼロボルトの電圧が印加されるよ
うになっている。なお、各電極グループの一番内側に配
置されている11d、12d、13d、14dには、浮
上体20の浮上位置を検出するための変位センサ用穴9
1〜94が開いている。
Then, two sets of electrodes (electrodes 11b and 11d) of electrode group 1 and two sets of electrodes (electrode 1
2b and 12d) and two pairs of electrodes (electrode 13)
b and 13d) and two sets of electrodes of electrode group 4 (electrode 14b
And 14d), a voltage of zero volts is always applied. It should be noted that the innermost 11d, 12d, 13d, and 14d of each electrode group has a displacement sensor hole 9 for detecting the floating position of the floating body 20.
1 to 94 are open.

【0030】また、上記した電極への電圧は、スルーホ
ール(図示なし)を通して、裏面から供給するようにな
っている。これ以降の全ての実施例において、電極への
電圧はこの第1実施例と同じように、スルーホールを通
して裏面から供給するようになっている。次に、浮上体
20を安定浮上させるには、電極への印加電圧V1、V
2、V3、V4を能動的に制御すればよい。つまり、変
位センサ31〜34を用いて、浮上体20の位置及び姿
勢を検出し、この検出された信号に基づいて制御器40
で浮上体20を安定浮上させるための制御電圧V1、V
2、V3、V4を作り出し、電極グループ1の1組電極
(11aと11c)と、電極グループ2の1組電極(電
極12aと12c)、電極グループ3の1組電極(13
aと13c)と、電極グループ4の1組電極(電極14
aと14c)に印加することにより、浮上体20を安定
浮上させることができる。
The above-mentioned voltage to the electrodes is supplied from the back surface through through holes (not shown). In all of the following embodiments, the voltage to the electrodes is supplied from the back surface through the through holes, as in the first embodiment. Next, in order to stably float the floating body 20, the voltages V1 and V
2, V3 and V4 may be actively controlled. That is, the position and orientation of the levitation body 20 are detected using the displacement sensors 31 to 34, and the controller 40 is controlled based on the detected signals.
Control voltages V1 and V for stably floating the floating body 20
2, V3, and V4, and one set of electrodes (11a and 11c) of electrode group 1, one set of electrodes (electrodes 12a and 12c) of electrode group 2, and one set of electrodes (13
a and 13c) and one set of electrodes (electrode 14
a and 14c), the floating body 20 can be stably levitated.

【0031】このように第1実施例では、制御電圧が印
加される電極とゼロボルトが印加される電極を交互に配
置し、電極間の境界を数多く形成することにより、長方
形状のガラスやセラミックスなどの誘電体や絶縁体を浮
上させるとき、制御開始から浮上するまでの時間を短縮
することができる。また、浮上系の安定性や浮上剛性、
浮上体の水平方向における復元力や、その剛性を向上さ
せることができる。
As described above, in the first embodiment, the electrodes to which the control voltage is applied and the electrodes to which zero volt is applied are alternately arranged, and a large number of boundaries between the electrodes are formed. When floating the dielectric or insulator, the time from the start of control to the floating can be shortened. In addition, the stability and levitation rigidity of the levitation system,
The restoring force of the floating body in the horizontal direction and its rigidity can be improved.

【0032】実験により、上記した固定子10を用い、
温度20℃、湿度45%RHの境界下で、横×縦×厚さ
(100mm×100mm×0.7mm)のガラス板の
浮上実験を行い、制御開始から僅か約1秒で初期ギャッ
プ0.35mmから目標ギャップ0.3mmに浮上する
ことを確認した。この実験において、各電極グループの
1組電極への最初の印加電圧は3kVで、各電極グルー
プの2組電極にはゼロボルトを印加した。
According to experiments, using the above-described stator 10,
Under the boundary of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 45% RH, a floating experiment of a glass plate of width × length × thickness (100 mm × 100 mm × 0.7 mm) was performed, and the initial gap was 0.35 mm in only about 1 second from the start of control. It was confirmed that the target surface floated to the target gap of 0.3 mm. In this experiment, the initial voltage applied to one set of electrodes in each electrode group was 3 kV, and zero volts was applied to two sets of electrodes in each electrode group.

【0033】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。図3は本発明の第2実施例を示す誘電体や絶縁体か
らなる浮上体の静電浮上装置の固定子の電極構造及び配
線を示す。この図において、110は固定子、111a
〜111j、112a〜112f、113a〜113
j、114a〜114fは電極、191〜194は変位
センサ用穴を示している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 shows an electrode structure and wiring of a stator of an electrostatic levitation device of a floating body made of a dielectric or an insulator according to a second embodiment of the present invention. In this figure, 110 is a stator, 111a
~ 111j, 112a ~ 112f, 113a ~ 113
j, 114a to 114f indicate electrodes, and 191 to 194 indicate holes for displacement sensors.

【0034】ストリップ状の電極111a〜111j、
112〜112f、113a〜113j、114a〜1
14fは、第1実施例のように、4つのグループに分か
れており、絶縁基板からなる固定子110の上に形成さ
れている。つまり、電極111a〜111jが電極グル
ープ1を形成しており、電極112a〜112fが電極
グループ2を、電極113a〜113jが電極グループ
3を、電極114a〜114fが電極グループ4を形成
している。電極グループ1は電極グループ3と同じ形状
をしており、電極グループ2は電極グループ4と同じ形
状をしている。
The strip-shaped electrodes 111a to 111j,
112-112f, 113a-113j, 114a-1
14f are divided into four groups, as in the first embodiment, and are formed on the stator 110 made of an insulating substrate. That is, the electrodes 111a to 111j form an electrode group 1, the electrodes 112a to 112f form an electrode group 2, the electrodes 113a to 113j form an electrode group 3, and the electrodes 114a to 114f form an electrode group 4. Electrode group 1 has the same shape as electrode group 3, and electrode group 2 has the same shape as electrode group 4.

【0035】この4つの電極グループにより形成される
長方形状の電極の長辺と短辺の長さは、浮上体の長辺と
短辺の長さと各々等しくなっている。なお、同じ電極グ
ループを形成する多数の電極は、互いに、その面積が等
しくなっており、かつ、1個おきに互いに接続されてお
り(図3の点線参照)、2つの組の電極を形成してい
る。
The lengths of the long side and the short side of the rectangular electrode formed by the four electrode groups are equal to the lengths of the long side and the short side of the floating body, respectively. A large number of electrodes forming the same electrode group have the same area and are connected to every other electrode (see the dotted line in FIG. 3), forming two sets of electrodes. ing.

【0036】つまり、電極グループ1を例にとると、電
極111a、111c、111e、111g、111i
は裏面で互いに接続されており、電極グループ1の1組
電極を形成しており、また、電極111b、111d、
111f、111h、111jは裏面で互いに接続され
ており、電極グループ1の2組電極を形成している。電
極グループ2、3、4についても同様である。
That is, taking the electrode group 1 as an example, the electrodes 111a, 111c, 111e, 111g, 111i
Are connected to each other on the back surface to form one set of electrodes of electrode group 1, and electrodes 111b, 111d,
111f, 111h, and 111j are connected to each other on the back surface, and form two sets of electrodes of electrode group 1. The same applies to the electrode groups 2, 3, and 4.

【0037】なお、第1実施例と同様に、各電極グルー
プを形成する2つの組の電極の内、1つの組の電極には
制御器からの制御電圧が印加され、もう1つの組の電極
には常にゼロボルトが印加される。つまり、電極グルー
プ1の1組電極(電極111a、111c、111e、
111g、111i)には制御電圧V1が、電極グルー
プ2の1組電極(電極112b、112d、112f)
には制御電圧V2が、電極グループ3の1組電極(電極
113b、113d、113f、113h、113j)
には制御電圧V3が、電極グループ4の1組電極(電極
114a、113c、113e)には制御電圧V4が印
加される。
As in the first embodiment, of the two sets of electrodes forming each electrode group, a control voltage from a controller is applied to one set of electrodes, and another set of electrodes is formed. Is always applied with zero volts. That is, one set of electrodes of electrode group 1 (electrodes 111a, 111c, 111e,
111g, 111i) is supplied with the control voltage V1 by one set of electrodes (electrodes 112b, 112d, 112f) of the electrode group 2.
Control voltage V2 is applied to one set of electrodes of electrode group 3 (electrodes 113b, 113d, 113f, 113h, 113j)
And the control voltage V4 is applied to one set of electrodes (electrodes 114a, 113c and 113e) of the electrode group 4.

【0038】そして、電極グループ1の2組電極(電極
111b、111d、111f、111h、111j)
と、電極グループ2の2組電極(電極112a、112
c、112e)と、電極グループ3の2組電極(電極1
13a、113c、113e、113g、113i)
と、電極グループ4の2組電極(電極114b、114
d、114f)には、常にゼロボルトの電圧が印加され
る。
Then, two sets of electrodes of the electrode group 1 (electrodes 111b, 111d, 111f, 111h, 111j)
And two pairs of electrodes (electrodes 112a, 112a
c, 112e) and two sets of electrodes of electrode group 3 (electrode 1
13a, 113c, 113e, 113g, 113i)
And two sets of electrodes of electrode group 4 (electrodes 114b, 114b
d, 114f), a voltage of zero volts is always applied.

【0039】このように第2実施例では、単純な形状で
あるストリップ状の電極を一列に並べ、その電極に制御
電圧とゼロボルトを交互に印加することにより、電極間
の境界を数多く形成させ、長方形状の誘電体や絶縁体か
らなる浮上体を短時間で安定性高く浮上させる。また、
電極グループ1と電極グループ3を形成する電極を横方
向に並べることにより、横方向(図3における左右方
向)における復元力やその剛性を、電極グループ2と電
極グループ4を形成する電極は縦方向に並べることによ
り、縦方向(図3における上下方向)における復元力や
その剛性を向上させるようにしている。
As described above, in the second embodiment, strip electrodes having a simple shape are arranged in a line, and a control voltage and zero volts are alternately applied to the electrodes to form a large number of boundaries between the electrodes. A floating body made of a rectangular dielectric or insulator is floated with high stability in a short time. Also,
By arranging the electrodes forming the electrode groups 1 and 3 in the horizontal direction, the restoring force and its rigidity in the horizontal direction (the horizontal direction in FIG. 3) can be reduced, and the electrodes forming the electrode groups 2 and 4 can be arranged in the vertical direction. In order to improve the restoring force and its rigidity in the vertical direction (vertical direction in FIG. 3).

【0040】次に、本発明の第3実施例について説明す
る。図4は本発明の第3実施例を示す誘電体や絶縁体か
らなる浮上体の静電浮上装置の固定子の電極構造を示す
図である。図4において、210は固定子、211〜2
14、211aa〜211ae、211ba〜211b
e、211ca〜211ce、212aa〜212a
e、212ba〜212be、212ca〜212c
e、213aa〜213ae、213ba〜213b
e、213ca〜213ce、214aa〜214a
e、214ba〜214be、214ca〜214ce
は電極、291〜294は変位センサ用穴を示してい
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a view showing an electrode structure of a stator of an electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 4, reference numeral 210 denotes a stator;
14, 211aa to 211ae, 211ba to 211b
e, 211ca to 211ce, 212aa to 212a
e, 212ba-212be, 212ca-212c
e, 213aa to 213ae, 213ba to 213b
e, 213ca-213ce, 214aa-214a
e, 214ba-214be, 214ca-214ce
Indicates electrodes, and 291 to 294 indicate holes for displacement sensors.

【0041】電極211aa〜211ae、211ba
〜211be、211ca〜211ceは裏面で互いに
接続されており、制御電圧V1(図示なし)が供給され
る。電極212aa〜212ae、212ba〜212
be、212ca〜212ceは裏面で互いに接続さ
れ、制御電圧V2(図示なし)が供給される。電極21
3aa〜213ae、213ba〜213be、213
ca〜213ceは裏面で互いに接続され、制御電圧V
3(図示なし)が供給される。電極214aa〜214
ae、214ba〜214be、214ca〜214c
eは裏面で互いに接続され、制御電圧V4(図示なし)
が供給される。
Electrodes 211aa to 211ae, 211ba
To 211be and 211ca to 211ce are connected to each other on the back surface, and are supplied with a control voltage V1 (not shown). Electrodes 212aa to 212ae, 212ba to 212
be, 212ca to 212ce are connected to each other on the back surface, and supplied with a control voltage V2 (not shown). Electrode 21
3aa to 213ae, 213ba to 213be, 213
ca to 213ce are connected to each other on the back surface, and the control voltage V
3 (not shown) are supplied. Electrodes 214aa to 214
ae, 214ba-214be, 214ca-214c
e are connected to each other on the back side, and are connected to a control voltage V4 (not shown).
Is supplied.

【0042】更に、格子状の電極211〜214には、
常にゼロボルトとが供給されるようになっている。な
お、各電極グループにおける同一制御電圧が印加される
電極の総面積は、ゼロボルトが印加される電極の面積と
等しくなっている。この固定子210を用い、制御電圧
V1、V2、V3、V4を能動的に制御することによ
り、長方形の誘電体や絶縁体を短時間で安定性よく浮上
させる。
Further, the grid electrodes 211 to 214 have
Zero volts are always supplied. The total area of the electrodes to which the same control voltage is applied in each electrode group is equal to the area of the electrodes to which zero volt is applied. By actively controlling the control voltages V1, V2, V3, and V4 using the stator 210, a rectangular dielectric or insulator is floated in a short time with good stability.

【0043】次に本発明の第4実施例について説明す
る。図5は本発明の第4実施例を示す誘電体や絶縁体か
らなる浮上体の静電浮上装置の固定子の電極構造及び配
線を示す図である。この図において、310は固定子、
311a〜311d、312a〜312d、313a〜
313d、314a〜314dは電極、391〜394
は変位センサ用穴を示している。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a view showing an electrode structure and wiring of a stator of an electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to a fourth embodiment of the present invention. In this figure, 310 is a stator,
311a to 311d, 312a to 312d, 313a to
313d, 314a to 314d are electrodes, 391 to 394
Indicates a displacement sensor hole.

【0044】この第4実施例では、浮上体として円形状
のガラスやセラミックスのような誘電体や絶縁体のディ
スクを用いる。そこで、固定子310の上に形成されて
いる電極の構造を、浮上体の円形状に対応した形にした
ことを除けば、その構造の基本的な概念は第1実施例の
固定子10(図2参照)と同様である。つまり、電極
は、4つのグループに分けられ、その各グループを形成
する電極は、図5に示すように配線され、2つの組の電
極を形成している。
In the fourth embodiment, a disk made of a dielectric or insulator such as circular glass or ceramic is used as a floating body. Therefore, except for the fact that the structure of the electrodes formed on the stator 310 is formed in a shape corresponding to the circular shape of the floating body, the basic concept of the structure is that of the stator 10 of the first embodiment. (See FIG. 2). That is, the electrodes are divided into four groups, and the electrodes forming each group are wired as shown in FIG. 5 to form two sets of electrodes.

【0045】この2つの組の電極の内、1つの組の電極
には常にゼロボルトが印加され、残りの1つの組の電極
には制御電圧が印加されるようになっている。なお、各
グループを形成する電極は扇状で、その面積は等しくな
っている。また、各電極グループの一番外側に配置され
ている電極311a、312a、313a、314aに
よって形成される円の外径は浮上体の外径と等しくなっ
ている。
Of the two sets of electrodes, zero volts is always applied to one set of electrodes, and a control voltage is applied to the other set of electrodes. The electrodes forming each group are fan-shaped and have the same area. The outer diameter of the circle formed by the outermost electrodes 311a, 312a, 313a, and 314a of each electrode group is equal to the outer diameter of the floating body.

【0046】なお、上記した第1実施例から第4実施例
では、板状体を空間上で安定浮上させるため、浮上体の
上の4箇所で浮上体に与えられる静電力を制御したが、
これは冗長性を持たせた場合であり、浮上体を安定浮上
させるには最低の3箇所で静電力を制御するだけで十分
である。図6は本発明の第5実施例を示す誘電体や絶縁
体からなる浮上体の静電浮上装置の固定子の電極構造及
び配線を示す図である。
In the first to fourth embodiments, the electrostatic force applied to the floating body is controlled at four points above the floating body in order to stably float the plate-like body in space.
This is a case where redundancy is provided, and it is sufficient to control the electrostatic force at at least three places in order to stably levitate the floating body. FIG. 6 is a view showing an electrode structure and wiring of a stator of an electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to a fifth embodiment of the present invention.

【0047】図6において、410は固定子、411a
〜411d、412a〜412d、413a〜413d
は電極、491〜493は変位センサ用穴を示してい
る。この第5実施例では、浮上体を安定浮上させるため
には、浮上体に最低の3箇所で浮上力を制御すればよい
ので、電極を第4実施例(図5参照)の4つのグループ
から3つのグループにしたことを除けば、その構造や配
線の基本的な概念は第4実施例と同様である。
In FIG. 6, reference numeral 410 denotes a stator, 411a.
~ 411d, 412a ~ 412d, 413a ~ 413d
Indicates an electrode, and 491 to 493 indicate holes for a displacement sensor. In the fifth embodiment, the levitation force may be controlled at a minimum of three places on the levitation body in order to stably levitate the levitation body. Therefore, the electrodes are formed from the four groups of the fourth embodiment (see FIG. 5). Except for the three groups, the basic concept of the structure and wiring is the same as that of the fourth embodiment.

【0048】この固定子410を用い、固定子の電極に
印加される制御電圧を能動的に制御することにより、円
形状の誘電体や絶縁体のディスクを短時間で安定性よく
浮上させることができる。なお、上記した第4実施例及
び第5実施例において、固定子の上に形成されている電
極の形状を、第2実施例と第3実施例の趣旨に基づいた
形状にすることができることは言うまでもない。
By using this stator 410 and actively controlling the control voltage applied to the electrodes of the stator, a circular dielectric or insulating disk can be stably levitated in a short time. it can. In the fourth and fifth embodiments described above, the shape of the electrode formed on the stator can be changed to a shape based on the gist of the second and third embodiments. Needless to say.

【0049】また、上記の第1実施例〜第5実施例で
は、浮上体として円形状や長方形状の誘電体や絶縁体か
らなる浮上体を用いたが、それ以外の形状を有するもの
でも、本発明の趣旨に基づいて、電極構造を工夫するこ
とにより浮上体を短時間で浮上させ、かつ水平方向にお
ける復元力を増加させることができることは言うまでも
ない。
In the first to fifth embodiments, a floating body made of a circular or rectangular dielectric or insulator is used as a floating body. However, a floating body having any other shape may be used. It is needless to say that, based on the gist of the present invention, the floating structure can be raised in a short time and the restoring force in the horizontal direction can be increased by devising the electrode structure.

【0050】更に、上記の第1実施例〜第5実施例で
は、浮上体が誘電体や絶縁体である場合を例示したが、
浮上体として導体や半導体など種々なものが用いられる
場合にも本発明は適用できる。なお、上記の第1実施例
〜第5実施例において、常にゼロボルトが印加される電
極に、ゼロボルトではない一定の電圧を印加することが
できることは言うまでもない。
Further, in the first to fifth embodiments described above, the case where the floating body is a dielectric or an insulator has been exemplified.
The present invention can be applied to a case where various types of floating bodies such as conductors and semiconductors are used. In the first to fifth embodiments, it is needless to say that a constant voltage other than zero volt can be applied to the electrode to which zero volt is always applied.

【0051】また、上記の第1実施例〜第4実施例にお
いて、浮上体(特に、導体や半導体)の電位をゼロボル
トに維持したい場合には、電極に印加される制御電圧V
1、V2、V3、V4の内、2つの制御電圧の極性とし
て、同じ極性を有する残りの2つの制御電圧の極性と反
対極性を用いればよい。例えば、制御電圧V1とV3の
極性として正を、制御電圧V2とV4の極性として負を
とることができる。この場合、浮上体が固定子の真下に
一定のギャップで浮上した時、浮上体の電位をゼロボル
トに保つことができるようになる。
In the first to fourth embodiments, when it is desired to maintain the potential of the floating body (especially, a conductor or a semiconductor) at zero volt, the control voltage V
Of the 1, V2, V3, and V4, the polarity of the two control voltages may be opposite to the polarity of the remaining two control voltages having the same polarity. For example, the polarities of the control voltages V1 and V3 can be positive, and the polarities of the control voltages V2 and V4 can be negative. In this case, when the floating body floats with a certain gap just below the stator, the potential of the floating body can be maintained at zero volt.

【0052】更に、上記の第1実施例〜第5実施例にお
いて、常にゼロボルトが印加される電極に、制御電圧と
反対極性の電圧を印加することができる。つまり、本発
明の第1実施例(図2)を参考にして説明すると、電極
グループ1の2組電極(電極11bと11d)には制御
電圧−V1を、電極グループ2の2組電極(電極12b
と12d)には制御電圧−V2を、電極グループ3の2
組電極(電極13bと13d)には制御電圧−V3を、
電極グループ4の2組電極(電極14bと14d)には
制御電圧−V4を印加することができる。これにより、
浮上体の電位はゼロボルトを保つことになる。本発明の
第2実施例〜第5実施例についても同様である。
Further, in the first to fifth embodiments, a voltage having a polarity opposite to the control voltage can be applied to the electrode to which zero volt is always applied. In other words, with reference to the first embodiment (FIG. 2) of the present invention, the control voltage -V1 is applied to the two sets of electrodes (electrodes 11b and 11d) of the electrode group 1, and the two sets of electrodes (electrodes of the electrode group 2). 12b
And 12d), the control voltage −V2 is applied to the electrode group 3 2
The control voltage -V3 is applied to the assembled electrodes (electrodes 13b and 13d).
The control voltage -V4 can be applied to two sets of electrodes (electrodes 14b and 14d) of the electrode group 4. This allows
The floating body potential will remain at zero volts. The same applies to the second to fifth embodiments of the present invention.

【0053】なお、上記の第1実施例〜第5実施例にお
いて、各グループを形成する電極の形を本発明の趣旨に
基づいて変えたり、また電極の数を増減できることは言
うまでもない。また、上記の第1、2、4、5実施例で
は、各グループを形成する電極の面積が互いに等しい場
合を例示したが、異なる面積にするようにしてもよい。
In the first to fifth embodiments, it goes without saying that the shape of the electrodes forming each group can be changed or the number of electrodes can be increased or decreased based on the spirit of the present invention. Further, in the first, second, fourth, and fifth embodiments, the case where the areas of the electrodes forming each group are equal to each other is exemplified, but the areas may be different.

【0054】更に、上記第3実施例では、各グループに
おいて制御電圧が印加される電極と常にゼロボルトが印
加される電極の面積が等しい場合を例示したが、異なる
面積にすることができることは言うまでもない。本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨
に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の
範囲から排除するものではない。
Further, in the third embodiment, the case where the area of the electrode to which the control voltage is applied and the area of the electrode to which zero volt is always applied in each group is exemplified, but it is needless to say that the areas can be different. . The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。固定
子の上に多数の電極を形成し、その電極に制御電圧とゼ
ロボルトを交互に印加することにより、異なる電圧が印
加される電極間の境界を数多く形成し、浮上体(特に、
ガラスやセラミックスのような誘電体や絶縁体)の全面
に渡って強い電界を発生させることができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. By forming a large number of electrodes on the stator and alternately applying a control voltage and zero volts to the electrodes, a large number of boundaries between the electrodes to which different voltages are applied are formed, and a floating body (particularly,
A strong electric field can be generated over the entire surface of a dielectric or insulator such as glass or ceramics).

【0056】これにより、浮上体を短時間で浮上させる
ことが可能であると同時に、浮上剛性や浮上系の安定性
を高めることができる。また、このように、電極間の境
界を数多く作ることにより、浮上体がその水平方向にず
れた場合、浮上体に作用する復元力やその剛性を増加さ
せることができる。
As a result, the floating body can be floated in a short time, and at the same time, the floating rigidity and the stability of the floating system can be improved. Also, by forming a large number of boundaries between the electrodes as described above, it is possible to increase the restoring force acting on the floating body and its rigidity when the floating body is displaced in the horizontal direction.

【0057】これにより、より的確に、制御性よく静電
力による浮上体の非接触支持を行うことができる。ま
た、ロボットなどの搬送装置を用いてガラス板などを静
電力で浮上させた状態で搬送する場合、短時間で浮上さ
せることが可能であり、更に、水平方向における復元力
やその剛性を向上させることができるので、搬送速度を
上げることができ、搬送システムの効率や信頼度を高め
ることができる。
Thus, the non-contact support of the floating body by electrostatic force can be performed more accurately and with good controllability. In addition, when a glass plate or the like is conveyed while levitating by electrostatic force using a conveyance device such as a robot, it is possible to levitate in a short time, and furthermore, the restoring force in the horizontal direction and its rigidity are improved. Therefore, the transfer speed can be increased, and the efficiency and reliability of the transfer system can be increased.

【0058】このように、本発明は光学機器や、液晶デ
ィスプレイ製造工程、半導体製造工業、精密機械工業な
どの分野において、導体や半導体は言うまでもなく、誘
電体や絶縁体の静電浮上装置、また搬送装置などに利用
することができる。
As described above, the present invention is applicable to the field of optical equipment, liquid crystal display manufacturing process, semiconductor manufacturing industry, precision machine industry, etc. It can be used for a transfer device and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す誘電体や絶縁体から
なる浮上体の静電浮上装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例を示す誘電体や絶縁体から
なる浮上体の静電浮上装置における固定子の電極構造及
び配線を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an electrode structure and wiring of a stator in the electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例を示す誘電体や絶縁体から
なる浮上体の静電浮上装置の固定子の電極構造及び配線
を示す図である。
FIG. 3 is a view showing an electrode structure and wiring of a stator of an electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施例を示す誘電体や絶縁体から
なる浮上体の静電浮上装置の固定子の電極構造及び配線
を示す図である。
FIG. 4 is a view showing an electrode structure and wiring of a stator of an electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4実施例を示す誘電体や絶縁体から
なる浮上体の静電浮上装置の固定子の電極構造及び配線
を示す図である。
FIG. 5 is a view showing an electrode structure and wiring of a stator of an electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5実施例を示す誘電体や絶縁体から
なる浮上体の静電浮上装置の固定子の電極構造及び配線
を示す図である。
FIG. 6 is a view showing an electrode structure and wiring of a stator of an electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】従来の静電浮上装置の固定子の電極面の平面図
である。
FIG. 7 is a plan view of an electrode surface of a stator of a conventional electrostatic levitation device.

【図8】従来の静電浮上装置での電極構造を用いて導体
やシリコンウエハのような半導体を浮上させる場合と、
ガラスやセラミックスのような誘電体や絶縁体を浮上さ
せる場合に形成される電界や浮上体表面の電荷の挙動、
またその電荷により発生する静電浮上力についての説明
図である。
FIG. 8 shows a case where a conductor or a semiconductor such as a silicon wafer is levitated using an electrode structure in a conventional electrostatic levitation device;
The behavior of the electric field formed when a dielectric or insulator such as glass or ceramics is levitated, or the behavior of the charge on the levitating surface,
FIG. 4 is an explanatory diagram of an electrostatic levitation force generated by the charge.

【図9】従来の静電浮上装置における誘電体や絶縁体の
浮上体が電極の真下の位置から水平方向にずれた場合の
その水平方向に作用する復元力についての説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a restoring force acting in the horizontal direction when a floating body made of a dielectric or an insulator is horizontally displaced from a position directly below an electrode in a conventional electrostatic levitation device.

【図10】本発明に係る誘電体や絶縁体からなる浮上体
の静電浮上に適した固定子電極構造の概念についての説
明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a concept of a stator electrode structure suitable for electrostatic levitation of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,110,210,310,410 固定子 20 浮上体 31,32,33,34 変位センサ 40 制御器 11a〜11d,12a〜12d,13a〜13d,1
4a〜14d,111a〜111j,112a〜112
f,113a〜113j,114a〜114f,211
〜214,211aa〜211ae,211ba〜21
1be,211ca〜211ce,212aa〜212
ae,212ba〜212be,212ca〜212c
e,213aa〜213ae,213ba〜213b
e,213ca〜213ce,214aa〜214a
e,214ba〜214be,214ca〜214c
e,311a〜311d,312a〜312d,313
a〜313d,314a〜314d,411a〜411
d,412a〜412d,413a〜413d 電極 91〜94,191〜194,291〜294,391
〜394,491〜493 変位センサ用穴
10, 110, 210, 310, 410 Stator 20 Floating body 31, 32, 33, 34 Displacement sensor 40 Controller 11a to 11d, 12a to 12d, 13a to 13d, 1
4a to 14d, 111a to 111j, 112a to 112
f, 113a to 113j, 114a to 114f, 211
To 214, 211aa to 211ae, 211ba to 21
1be, 211ca to 211ce, 212aa to 212
ae, 212ba-212be, 212ca-212c
e, 213aa to 213ae, 213ba to 213b
e, 213ca-213ce, 214aa-214a
e, 214ba-214be, 214ca-214c
e, 311a to 311d, 312a to 312d, 313
a to 313d, 314a to 314d, 411a to 411
d, 412a to 412d, 413a to 413d Electrodes 91 to 94, 191 to 194, 291 to 294, 391
~ 394,491-493 Displacement sensor hole

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘電体や絶縁体からなる浮上体を静電力
を用いて浮上させる静電浮上装置において、(a)絶縁
基板上に複数の電極グループが形成され、該各電極グル
ープは交互に配置されている複数の電極から形成されて
いる固定子と、(b)該固定子に対向する浮上体と、
(c)前記固定子と前記浮上体とのギャップを検出する
変位センサと、(d)前記浮上体を安定浮上させるため
の制御電圧を発生する制御器とを備え、(e)前記変位
センサを用いて検出した前記浮上体の浮上位置に基づい
て前記制御器から作り出した制御電圧と一定直流電圧と
を前記各電極グループの電極に交互に印加することを特
徴とする誘電体や絶縁体からなる浮上体の静電浮上装
置。
1. An electrostatic levitation device for floating a floating body made of a dielectric or an insulator using electrostatic force. (A) A plurality of electrode groups are formed on an insulating substrate, and the electrode groups are alternately formed. A stator formed from a plurality of electrodes arranged; (b) a floating body facing the stator;
(C) a displacement sensor for detecting a gap between the stator and the floating body, (d) a controller for generating a control voltage for stably floating the floating body, and (e) the displacement sensor A control voltage and a constant DC voltage generated from the controller based on the floating position of the floating body detected by using a dielectric or an insulator, which are alternately applied to the electrodes of the respective electrode groups. Electrostatic levitation device for levitation.
【請求項2】 請求項1記載の誘電体や絶縁体からなる
浮上体の静電浮上装置において、前記各電極グループを
形成する複数の電極は、その面積が互いに異なることを
特徴とする誘電体や絶縁体からなる浮上体の静電浮上装
置。
2. The dielectric levitation device according to claim 1, wherein said plurality of electrodes forming said electrode groups have different areas from each other. Electrostatic levitation device for levitation bodies made of materials and insulators.
【請求項3】 請求項1記載の誘電体や絶縁体からなる
浮上体の静電浮上装置において、前記各電極グループを
形成する複数の電極は、その面積が互いに同じであるこ
とを特徴とする誘電体や絶縁体からなる浮上体の静電浮
上装置。
3. The electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to claim 1, wherein the plurality of electrodes forming each of the electrode groups have the same area. An electrostatic levitation device for levitation bodies made of dielectrics and insulators.
【請求項4】 請求項1記載の誘電体や絶縁体からなる
浮上体の静電浮上装置において、前記各電極グループを
形成する複数の電極には前記浮上体の浮上位置に基づい
て作り出した制御電圧とゼロボルトとを交互に印加する
ことを特徴とする誘電体や絶縁体からなる浮上体の静電
浮上装置。
4. The electrostatic levitation apparatus for a floating body made of a dielectric or an insulator according to claim 1, wherein the plurality of electrodes forming each of the electrode groups are controlled based on the floating position of the floating body. An electrostatic levitation device for a levitation body made of a dielectric or an insulator, wherein a voltage and zero volts are alternately applied.
【請求項5】 請求項1記載の誘電体や絶縁体からなる
浮上体の静電浮上装置において、前記浮上体の浮上位置
に基づいて作り出す制御電圧の極性を、前記浮上体の電
位がゼロボルトとなるように選ぶことを特徴とする誘電
体や絶縁体からなる浮上体の静電浮上装置。
5. The electrostatic levitation apparatus for a levitation body made of a dielectric or an insulator according to claim 1, wherein the polarity of the control voltage generated based on the levitation position of the levitation body is 0 volt. An electrostatic levitation device for a levitation body made of a dielectric or an insulator, characterized by being selected as follows.
【請求項6】 請求項3記載の誘電体や絶縁体からなる
浮上体の静電浮上装置において、前記各電極グループを
形成するその面積が互いに同じである複数の電極には、
前記浮上体の浮上位置に基づいて作り出した制御電圧
と、該制御電圧と反対極性の同じ絶対値を有する電圧と
が交互に印加され、浮上体の電位がゼロボルトとなるこ
とを特徴とする誘電体や絶縁体からなる浮上体の静電浮
上装置。
6. The electrostatic levitation device of a levitation body made of a dielectric or an insulator according to claim 3, wherein the plurality of electrodes forming the respective electrode groups have the same area,
A control voltage generated based on the floating position of the floating body, and a voltage having the same absolute value of the opposite polarity to the control voltage are alternately applied, and the potential of the floating body becomes zero volts. Electrostatic levitation device for levitation bodies made of materials and insulators.
【請求項7】 請求項1記載の誘電体や絶縁体からなる
浮上体の静電浮上装置において、前記浮上体は誘電体や
絶縁体の板状体であることを特徴とする誘電体や絶縁体
からなる浮上体の静電浮上装置。
7. The electrostatic levitation device for a floating body made of a dielectric or an insulator according to claim 1, wherein the floating body is a plate of a dielectric or an insulator. An electrostatic levitation device for a floating body consisting of a body.
【請求項8】 請求項7記載の誘電体や絶縁体からなる
浮上体の静電浮上装置において、前記浮上体はガラス板
であることを特徴とする誘電体や絶縁体からなる浮上体
の静電浮上装置。
8. The electrostatic levitation apparatus for a floating body made of a dielectric or an insulator according to claim 7, wherein the floating body is a glass plate. Electro-levitation device.
【請求項9】 請求項7記載の誘電体や絶縁体からなる
浮上体の静電浮上装置において、前記浮上体はセラミッ
クス板であることを特徴とする誘電体や絶縁体からなる
浮上体の静電浮上装置。
9. The electrostatic levitation device for a floating body made of a dielectric or an insulator according to claim 7, wherein the floating body is a ceramic plate. Electro-levitation device.
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