JPWO2017122763A1 - 非接触搬送装置および非接触搬送システム - Google Patents

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Abstract

別の装置を用いることなく、搬送物を搬送路から所定の場所に移すことができるとともに、搬送路が傾斜あるいは下向きにしても搬送物を落下させることなく非接触で搬送することができる非接触搬送装置および非接触搬送システムを提供する。
搬送物１を非接触の状態で保持する保持装置１１と、保持装置１１を移動させる移動装置１０とを備え、保持装置１１は、搬送物１を離反させる離反装置７と、搬送物１を引き寄せる引き寄せ装置とを備え、離反装置７は、多数の気孔を有する多孔質材料からなる搬送板２と、搬送板の気孔に気体を送り、気孔から搬送物に向けて気体を噴出させるコンプレッサー６とを備え、移動装置１０は、磁性体８と磁石９により構成されて、搬送物を非接触でかつ搬送板側に引き寄せながら移動させる移動装置である。

Description

本発明は、ウェハ、プリント配線基板、ポリマーフィルム、金属等の固体の平板状、もしくは片面が平面状の搬送物を搬送路から離反させて搬送する非接触搬送装置および非接触搬送システムに関する。
従来、ウェハの搬送装置としては、搬送室内に供給される気体の流量を流量制御器によって制御して、ウェハと搬送板の間の隙間に流れる気体の流れを分子流または遷移流領域とすることにより、搬送室内を高い真空度に保ってウェハを搬送でき、バッファ室なしに各種真空処理装置に直接接続できる搬送装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、多孔質材で構成されたエア浮上用走路面の中央部に両隣の多孔質材より厚さが薄い非磁性体部材を設け、磁石が配置されているエア浮上搬送用キャリヤを、前記非磁性体部材の裏側に磁気的に駆動する手段を収めた多孔質エア浮上搬送用走路が知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、ガイド部材、スライダ、内部移動体で構成されるエアスライド装置であって、スライダは吹き出し空気による静圧力で非接触支持され、磁石を配置された内部移動体の移動に伴い、磁気吸引力で移動させる搬送装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
また、浮上用電圧発生器の前段に、静電浮上用電極に交番電界を印加するための除電信号を発生する除電信号発生器を設けることにより、ガラス基板の静電気を確実に除電でき、ゴミやほこりが付着することのない小型の静電浮上搬送装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。
特開２００１−１７６９５０号公報 実用新案登録第３１５９１３７号公報 特開平５−２３８５４６号公報 特開２０００−２５９４８号公報
しかしながら、従来の非接触搬送装置にあっては、搬送はできても搬送物を搬送路上から所定の場所に移す場合には、別の装置が必要となる。
また、搬送路が傾斜して立体的に変化する場合には、搬送物が重力により落下する。
本発明は、前記事情に鑑みて為されたものであり、別の装置を用いることなく、搬送物を搬送路から所定の場所に移すことができるとともに、搬送路が傾斜あるいは下向きにしても搬送物を落下させることなく非接触で搬送することができる非接触搬送装置および非接触搬送システムを提供することを目的とする。
搬送物を非接触で搬送する非接触搬送装置であって、
前記搬送物を非接触の状態で保持する保持装置と、前記保持装置を移動させる移動装置とを備え、
前記保持装置は、前記搬送物を離反させる離反装置と、前記搬送物を引き寄せる引き寄せ装置とを備え、
前記離反装置は、多数の気孔を有する多孔質材料からなる保持部材と前記保持部材の前記気孔に気体を送り、前記気孔から前記搬送物に向けて気体を噴出させる気体送出手段とを備えて搬送物を離反させ、
前記引き寄せ装置は、前記移動装置に取り付けられ、前記移動装置を移動させることで搬送物が移動されることを特徴とする。
また、前記離反装置の保持部材は、固定された搬送路を構成するものであり、前記移動装置は前記搬送路の搬送物と反対側に配置され、且つ前記引き寄せ装置を兼用するものであり、前記搬送物を引き寄せながら移動することが好ましい。
本発明においては、多数の気孔を有する多孔質材料からなり、前記搬送路を形成する搬送板の前記気孔に、気体送出手段により、気体を送り、前記気孔から前記搬送物に向けて気体を噴出させて搬送物を搬送路から離反させるとともに、引き寄せ装置により、保持部材側に前記搬送物を引き寄せることにより、搬送物を保持部材から所定距離離間させた状態で保持する。そして、このようにして非接触で搬送物を保持した保持部材を移動装置により移動させて所望の場所に搬送物を移動させる。
したがって、搬送板を傾斜あるいは下向きになっていても、保持部材が傾斜搬送物を落下させることなく、搬送物を非接触で搬送することができる。
また、搬送板を搬送方向に平行に、かつ上下逆に重複させて設置すれば、搬送物が重複部分に達した時に、移動装置を切り替えることにより、搬送物は上部の搬送板に移り、上部搬送板の搬送目的位置まできたときに、移動装置の作動を停止することにより、搬送物が重力により落下するので、別の装置を用いることなく、搬送路としての搬送板から搬送物を所定の場所に移動させることができる。
本発明の前記構成において、前記引き寄せ装置は、磁石または静電チャック用電極の引力を用いるものであることが好ましい。
このようにすると、磁石または静電チャック用電極の引力と気体の圧力のバランスにより、離反している搬送物を正確に位置決めできるので、所定の位置から所定の位置まで正確に移動させることができる。
また、本発明の前記構成において、前記引き付け装置は、静電チャック用電極の引力を用いるものであり、前記静電チャック用電極は、搬送路の気体吹き出し口と反対側に、前記搬送路の搬送方向と交差する方向に所定間隔で複数個が配置され、
前記搬送物を搬送方向に移動させるとき、複数の前記静電チャック用電極の移相ずれを制御し前記搬送物に発生する誘導電荷の移相ずれを利用して前記搬送物を移動させる制御装置を備えていることが好ましい。
また、本発明の前記構成において、前記搬送路が水平で直線的に配置され、
前記搬送路の搬送方向の両端部に前記移動装置が配置され、
前記引き寄せ装置は搬送物の重力と離反装置を活用して非接触で浮上させ、
前記搬送路の一方の端部に置かれた前記搬送物を他方の端部に移動させる際、前記一方の端部に配置された前記移動装置にて前記搬送物が所定の速度に達するまで移動させ、当該速度に達した時に、一方の前記移動装置を止め、得られた慣性力にて前記搬送物を移動させ、前記搬送物が他端部に達した時に、他方の前記移動装置を作動させて前記搬送物を停止させる制御装置を備えているものとしてもよい。
また、本発明の前記構成において、前記保持部材は、水平面または鉛直面に対して角度を持って配置されていてもよい。
このようにすると、種々の方向に搬送することができる。また、作業空間を立体的に使用することができる。
また、本発明の非接触搬送システムは、隣接する一方の非接触搬送装置の前記搬送路と他方の非接触搬送装置の前記搬送路または前記保持部材とが互いに対向する向きにして、かつ、一部重複して配置されていることを特徴とする。
本発明においては、隣接する一方の非接触搬送装置および他方の非接触搬送装置の作動の切り・入りのタイミングを制御することにより、一方および他方の非接触搬送装置に渡って搬送物を搬送路から離反させたままの状態で、搬送することができる。また、隣接する互いの搬送路を搬送方向の異なるようにすることにより、搬送物の搬送方向を変えることができる。
本発明によれば、別の装置を用いることなく、搬送物を搬送路から所定の場所に移すことができるとともに、搬送路が傾斜あるいは下向きにしても搬送物を落下させることなく非接触で搬送することができる非接触搬送装置および非接触搬送システムを提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係る非接触搬送装置を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る非接触搬送装置を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る非接触搬送装置を示す平面図である。 図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る非接触搬送装置を用いた非接触搬送方法を説明するための平面図である。 図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る非接触搬送システムを示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る非接触搬送システムを示す断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る非接触搬送装置を示す平面図である。 図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る非接触搬送装置を示す断面図である。 図１２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明における搬送物の面積率αとコンダクタンス比βの関係を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の第１の実施形態に係る非接触搬送装置を、図１および図２に基づいて説明する。
これらの図において、搬送物１は、搬送路としての搬送板２上を離反しつつ、搬送板２の表面と平行に移動する。搬送物１としては、例えば、ウェハやポリマーフィルム等の平板状のものである。搬送物１としては、少なくとも片面（搬送板２と対向する面）が平面状のものが好ましい。
搬送板２は、多数の気孔を有する多孔質材料から形成されている。気孔は、この気孔を気体が通過する際のヘッドロスが大きいもの（後述のコンダクタンス比が小さいもの）が好ましい。搬送板２の素材は、後述する移動装置によって異なるが、静電力を用いる場合はセラミックスやプラスチックなどの絶縁体が好ましく、磁力などを用いるものの場合は非磁性体で構成するのが好ましく、例えば、多孔質セラミックス等から構成される。搬送板２は、平板状に形成され、帯状に延びている。
搬送板２の下側には、非磁性材料からなる蓋部材３ａが取付けられており、これにより搬送板２と蓋部材３ａとの間に密閉された加圧室４が形成されている。蓋部材３ａは、平板状に形成され、搬送板２と平行に延びている。蓋部材３ａは、移動装置として静電力を用いる場合はセラミックスやプラスチックなどの絶縁体が好ましく、磁力などを用いる場合は非磁性体で構成するのが好ましい。蓋部材３ａを搬送板２と同じように、多孔質セラミックスで構成してもよいが、この場合に気体が外部に漏れないように気孔を封止する。
搬送板２と蓋部材３ａとの間の加圧室４には、コンプレッサー（気体送出手段）６から加圧された気体が送り出され、これによりこの気体が搬送板２の気孔を通って搬送板２の表面から噴出するようになっている。この噴出する気体により搬送物１が搬送板２から離反するようになっている。
搬送板２とコンプレッサー６とにより、離反装置７が構成されている。
上述のように、搬送板２の多数の気孔について、この気孔の気体が通過するヘッドロスが大きいと、搬送板２の表面の一部で搬送物１が離反しつつ移動する場合でも、確実に移動することができる。例えば、特に、広い面積の搬送板２上を様々な軌跡で非接触搬送を行う場合や、小さな搬送物１を非接触搬送する場合などに、気孔の気体が通過する際の抵抗が大きいことは、有効である。一方、気孔の気体が通過するヘッドロスが大きくないと、搬送板２の搬送物１がない部分の気孔から気体が勢い良く噴出してしまい、搬送物１の部分の気体の噴出が弱くなって、斥力不足となり易い。
搬送物の進行方向（図２において矢印で示す。）の先端部には、鉄などの磁性材料からなる磁性体８が、クリップ止めもしくは接着剤等の固定手段により取り付けられている。一方、蓋部材３ａの下側には、磁性体８と対応する位置に、永久磁石、電磁石などからなる磁石９が配置されている。この磁石９は、蓋部材３ａから少し離れて配置され、移動手段（図示せず）により搬送板２の表面と平行に移動するようになっている。なお、磁石９は、蓋部材３ａに接触して移動してもよい。この場合には、蓋部材３ａの裏面が搬送板２の表面と平行になっているのが好ましい。
磁性体８と磁石９とにより、移動装置１０が構成されている。また、磁性体8の取り付け箇所は、搬送物の先端部でなくてもよい。
次に、このように構成された非接触搬送装置を用いて搬送物１を搬送する搬送方法を説明する。
まず、搬送板２と蓋部材３ａとの間の加圧室４に、コンプレッサー６により加圧された気体を送り込み、これによりこの気体が搬送板２の気孔を通って搬送板２の表面から噴出するようにする
次いで、搬送物１を搬送板２上の所定の位置に載置する。そうすると、搬送物１が搬送板２から離反した状態でその所定の位置に位置する。
次いで、磁石９を搬送物１の磁性体８に対応する位置に配置する。そうすると、磁性体８が磁石９の磁力により引き寄せられ、これにより搬送物１が位置固定される。なお、磁石９を所定の位置に配置してから、搬送物１を搬送板２上に載置するようにしてもよい。さらに、搬送物１を搬送板２上に載置してから、気体を搬送板２の表面から噴出させて搬送物１を搬送路から離反させるようにしてもよい。
次いで、磁石９を搬送物１を移動させたい位置まで移動させる。そうすると、磁石９と磁性体８との磁力による引力により、磁石９の移動に追従して搬送物１が離反したまま搬送板２の表面と平行に移動する。
次いで、コンプレッサー６からの気体の送り込みを止めるか、あるいは加圧室４から気体を抜いて、加圧室４の気圧を低下させる。そうすると、搬送物１が搬送板２の所定の位置に載置される。この載置位置は、磁石９の位置により正確に制御することができる。
次いで、磁石９を蓋部材３ａから離す。これにより、搬送物１が磁力の引力から解放される。なお、磁石９が電磁石の場合には、電磁石を消磁することにより、磁石９をそのままの位置にしておくこともできる。
このように構成された非接触搬送装置にあっては、搬送板２の表面から噴出する気体によって離反している搬送物１が、磁石９と磁性体８との磁力による引力によって搬送板２側に引き寄せられているので、搬送板２を水平面または鉛直面に対して角度を持って設置しても、搬送物１を落下させることなく、搬送板２上を搬送路から離反させつつ搬送することができる。搬送板２は、例えば、地面に対して傾斜して設置したり、搬送板２の表面を地面に向けるように設置したりできる。また、搬送板２を搬送方向に平行にかつ上下逆に設置すれば、搬送板２の搬送目的位置まできたときに、下部搬送板移動装置の引力の作用を停止すると同時に、上部搬送板の移動装置を稼働させることにより、上部搬送板によって所定の位置まで搬送され、上部搬送板移動装置を停止することにより、搬送物１が重力により落下するので、別の装置を用いることなく、搬送板２から搬送物１を所定の場所に移動させることができる。
次に、本発明の第２の実施形態に係る非接触搬送装置を、図３に基づいて説明する。
同図に示すように、この実施形態では、搬送物１の搬送方向の前後に磁性体８，８が取付けられるとともに、蓋部材３ａの下側には、各磁性体８，８と対応する位置にそれぞれ、磁石９，９が配置されている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
この実施形態によれば、搬送板２が傾斜等している場合でも、搬送物１が回転するのを抑制することができる。
次に、本発明の第３の実施形態に係る非接触搬送装置を、図４および図５に基づいて説明する。
これらの図に示すように、本実施形態では、第１の実施形態の磁石９の代わりに、搬送方向に延びた帯状の搬送板２の中に、多数の静電チャック用電極１２が埋め込まれている。これらの静電チャック用電極１２は、搬送方向に直交するようにして延びかつ互いに平行で所定間隔をおいた複数の線状に配置されている。これらの静電チャック用電極１２に通電されると、静電チャック用電極１２と搬送物１との間に発生する引力によって、搬送物１を引き寄せるようになっている。図５において、破線の矢印は、気体の流れを示している。搬送物１を搬送方向に移動させるときには、多数の静電チャック用電極１２に正負の電位を交互にかけることにより搬送物１に静電チャック用電極１２と反対の電位を発生させ、この静電チャック用電極１２に流れる電流の位相を制御する制御装置(図示せず）を備えている。
なお、この実施形態では、第１の実施形態で設けられた搬送物１の磁性体８は設けられていない。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
この実施形態では、磁石９の代わりに、静電チャック用電極１２を用いるため、搬送物１と静電チャック用電極１２表面との距離を短く設定することができる。
静電チャック用電極１２の表面と搬送板２の表面との距離は、０．００１〜５．０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．００１〜３．０ｍｍ、さらに好ましくは０．００１〜２．０ｍｍである。また、搬送板２の厚さは、２．０〜２５．０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは２．０〜２０．０ｍｍ、さらに好ましくは２．０〜１０．０ｍｍである。
次に、本発明の第３の実施形態に係る非接触搬送装置を用いた非接触搬送方法を、図６および図７に基づいて説明する。
まず、搬送板２と蓋部材３ａとの間の加圧室４に、コンプレッサー６により加圧された気体を送り込み、これによりこの気体が搬送板２の気孔を通って搬送板２の表面から噴出するようにする
次いで、所定形状（この例では、四角板状）の搬送物１を搬送板２上の所定の位置に載置する。そうすると、搬送物１が搬送板２から離反した状態でその所定の位置に停止する。
次いで、搬送物１が載置された下側に位置する静電チャック用電極１２（この例では、４列の静電チャック用電極１２）に通電し正負の電位を交互にかける。そうすると、搬送物１に静電チャック用電極１２と反対の電位が発生して搬送物１が引き寄せられ、これにより搬送物１が位置固定される。なお、搬送物１が載置される下側に位置する静電チャック用電極１２（この例では、４列の静電チャック用電極１２）に通電してから、搬送物１を搬送板２上に載置するようにしてもよい。さらには、搬送物１を搬送板２上に載置してから、気体を搬送板２の表面から噴出させて搬送物１を搬送路から離反させるようにしてもよい。
搬送物１を搬送方向に移動させるときは、複数の静電チャック用電極１２を流れる電流の移相ずれを制御し搬送物１に発生する誘導電流の移相ずれを利用して搬送物１を移動させる制御装置（図示せず）を設け、この制御装置を用いて、搬送物１を浮いたまま搬送方向に順次移動させる。
次いで、コンプレッサー６からの気体の送り込みを止めるか、あるいは加圧室４から気体を抜いて、加圧室４の気圧を低下させる。そうすると、搬送物１が搬送板２の所定の位置に載置される。この載置位置は、静電チャック用電極１２の位置により正確に制御することができる。
次いで、静電チャック用電極１２への通電を止める。これにより、搬送物１が静電チャック用電極１２による引力から解放される。
なお、搬送板１を水平で直線的に配置し、搬送板１の搬送方向の両端部に前記移動装置が配置され、一方の端部に置かれた搬送物１を他方の端部に移動させる際、一方の端部に配置された前記移動装置にて搬送物１が所定の速度に達するまで移動させ、当該速度に達した時に、一方の移動装置を止め、得られた慣性力にて搬送物１を移動させ、搬送物１が他端部に達した時に、他方の前記移動装置を作動させて搬送物を停止させる制御装置を設けるようにすれば、非接触搬送の一部を慣性力で行うことができる。
次に、本発明の第４の実施形態に係る非接触搬送システムを、図８に基づいて説明する。
この実施形態では、前述の第２の実施形態に係る非接触搬送装置が複数（この例では、２個）設けられている。また、隣接する一方の非接触搬送装置が他方の非接触搬送装置に対して上下逆転されて設置されている。搬送板２、２は、互いに平行配置されている。また、一方の非接触搬送装置と他方の非接触搬送装置とは、搬送方向において、搬送板２、２が一部重複して設置されている。
このようにすると、隣接する一方の非接触搬送装置および他方の非接触搬送装置の作動の切り・入りのタイミングを制御する（合わせる）ことにより、隣接する一方の非接触搬送装置によって、搬送板２の一端部から他端部に搬送し、そのまま状態で、他方の非接触搬送装置によってさらに他の搬送板２の一端部から他端部に搬送することができる。この場合、互いの搬送板２は一直線状に配置しても良いし、互いに角度を持って配置するようにしてもよい。
また、搬送板２が下向きの非接触搬送装置を非接触搬送の最後の非接触搬送装置にするようにすると、搬送板２の搬送目的位置まできたときに、移動装置１０の引力の作用を停止することにより、搬送物１が重力により落下するので、別の装置を用いることなく、搬送板２から搬送物１を所定の場所に移動させることができる。
次に、本発明の第５の実施形態に係る非接触搬送システムを、図９に基づいて説明する。
この実施形態では、前述の第３の実施形態に係る非接触搬送装置が複数（この例では、２個）設けられている。また、隣接する一方の非接触搬送装置が他方の非接触搬送装置に対して上下逆転されて設置されている。搬送板２、２は、互いに平行配置されている。また、一方の非接触搬送装置と他方の非接触搬送装置とは、搬送方向において、搬送板２、２が一部重複して設置されている。
このようにしても、第１の実施形態の非接触搬送システムと同様に、搬送物１を搬送することができる。
次に、搬送板２について説明する。すなわち、搬送物１の大きさにかかわらず、搬送物１の重力相当以上の斥力を有する搬送板２を如何に得るかについて説明する。
加圧室４の圧力（以下、内圧という。）がＰ２となっている搬送板２に、搬送物１を載置すると、搬送物１により覆われた気孔の開口において、鉛直方向に外圧（例えば、大気圧、もしくは真空の場合もある。）Ｐ１と内圧Ｐ２との差圧ΔＰを受けて非接触される。すなわち、搬送物１は、搬送物１により覆われた全ての気孔の開口面積の総和に差圧ΔＰを乗じた斥力Ｆを受ける。
本発明の第６の実施形態に係る非接触搬送装置を、図１０、図１１に基づいて説明する。
これらの図において、搬送物１は、搬送路２上を非接触の状態で搬送路２の表面と平行に移動する。搬送物１としては、例えば、ウェハ、プリント配線基板、ポリマーフィルム、金属等の平板状のものである。搬送物１としては、平板状、もしくは少なくとも片面（後述する保持部材３と対向する面）が平面状のものが好ましい。
非接触搬送装置の保持部材３は、多数の気孔を有する多孔質材料から形成されている。気孔は、この気孔を気体が通過する際のヘッドロスが大きいもの（後述のコンダクタンス比が小さいもの）が好ましい。保持部材２の素材は、後述する移動装置によって異なるが、静電力を用いる場合はセラミックスやプラスチックなどの絶縁体が好ましく、磁力などを用いるものの場合は非磁性体で構成するのが好ましく、例えば、多孔質セラミックス等から構成される。保持部材３は、四角の平板状に形成されている。
保持部材３の上側には、非磁性材料からなる蓋部材３ａが取付けられており、これにより保持部材３と蓋部材３ａとの間に密閉された加圧室４が形成されている。蓋部材３ａは、平板状に形成され、保持部材３と平行に延びている。蓋部材３ａは、後述する引き寄せ装置として静電力を用いる場合はセラミックスやプラスチックなどの絶縁体が好ましく、磁力などを用いる場合は非磁性体で構成するのが好ましい。蓋部材３ａを保持部材３と同じように、多孔質セラミックスで構成してもよいが、この場合に気体が外部に漏れないように気孔を封止する。
保持部材３と蓋部材３ａとの間の加圧室４には、コンプレッサー（気体送出手段）６から加圧された気体が送り出され、これによりこの気体が保持部材３の気孔を通って保持部材３の表面から噴出するようになっている。この噴出する気体により搬送物１が保持部材３から離反される（離間される）ようになっている。
保持部材３とコンプレッサー６とにより、離反装置７が構成されている。
搬送物の進行方向（図１０、図１１において矢印で示す。）の先端部および後端部には、鉄などの磁性材料からなる磁性体８，８が、クリップ止めもしくは接着剤等の固定手段により取り付けられている。一方、蓋部材３ａの上側には、各磁性体８，８と対応する位置にそれぞれ、永久磁石、電磁石などからなる磁石９，９が配置されている。
これらの磁性体８，８と磁石９，９と引き合うことにより、搬送物１が保持部材３側に引き寄せられるようになっている。なお、磁性体８，８の取り付け箇所は、搬送物の先端部および後端部でなく、任意の箇所でよい。磁性体８，８の取り付け箇所は、重心に１カ所あるいは重心を保持できるように複数個設けるのが好ましい。
磁性体８，８と磁石９，９とにより、引き寄せ装置が構成されている。
搬送物１は、離反装置７が保持部材３から離反させる力と、引き寄せ装置が保持部材３側に引き寄せる力とが均衡した位置で、保持部材３に非接触状態で保持されるようになっている。
離反装置７と引き寄せ装置により、保持装置１１が構成されている。
保持装置１１により保持部材３に保持された搬送物１は、保持部材３を移動させる移動装置１０により移動するようになっている。
移動装置１０としては、例えば、アクチュエータで移動するアームやマニュピレータ等が用いられるが、保持部材を移動させることができる装置であれば良い。本例では、蓋部材３ａの外面の中央部に固定された移動装置１０を油圧あるいは空圧等のアクチュエータで移動させることにより、保持部材３を移動させるようになっている。
次に、このように構成された非接触搬送装置を用いて搬送物１を搬送する搬送方法を説明する。
まず、所定形状（本例では四角板状）の搬送物１を搬送路２上に所定位置に載置する。
次いで、保持部材３と蓋部材３ａとの間の加圧室４に、コンプレッサー６により加圧された気体を送り込み、これによりこの気体が保持部材３の気孔を通って保持部材３の表面から噴出するようにする。
次いで、移動装置１０を移動させることにより、保持部材３を搬送物１に対向するように位置させる。そうすると、磁性体８が磁石９の磁力により引き寄せられるとともに、保持部材３の表面から噴出する気体により搬送物１が保持部材３から離反され、これにより保持部材３側に引き寄せる力と保持部材３から離反させる力とが均衡した位置で、搬送物１が保持部材３に非接触状態で保持される。
次いで、移動装置１０を移動させることにより、保持部材３を所定位置まで移動させる。
次いで、磁石９が電磁石の場合には電磁石を消磁することにより、永久磁石の場合は磁石を遠ざけることにより、搬送物１を搬送路２に載置する。
その後、移動装置１０を移動させることにより、保持部材３を搬送物１から離すか、あるいはコンプレッサーからの空気を止める。
このように構成された非接触搬送装置にあっては、搬送物１は、離反装置７が保持部材３から離反させる力と、引き寄せ装置が保持部材３側に引き寄せる力とが均衡した位置で、保持部材３に非接触状態で保持されるようになっているので、保持部材３を下側にしてあるいは水平面に対して角度を持って位置させても、搬送物１を落下させることなく、搬送路２上を搬送路２と非接触の状態で搬送することができる。
また、搬送物１は、離反装置７が保持部材３から離反させる力と、引き寄せ装置が保持部材３側に引き寄せる力と調整することにより、搬送物１を保持したり、置いたりすることができるので、別の装置を用いることなく、搬送物１を所定の場所に移動させることができる。
なお、前述の実施の形態では、搬送物１を搬送路２上で移動させたが、搬送路２上ではなく、ある場所から他の場所に移動させるようにしてもよく、さらには高さが異なる場所等に移動させてもよい。さらには、この非接触搬送装置では、どの向きにでも搬送物１を保持することができるので、横向きに置かれていた搬送物１を上向きに置く等搬送物１の向きを変えて置くようにしてもよく、また搬送途中で保持部材３の向きを変えるようにしてもよい。
次に、本発明の第７の実施形態に係る非接触搬送装置を、図１２、図１３に基づいて説明する。
これらの図に示すように、本実施形態では、第６の実施形態の磁石９の代わりに、保持部材３の中に、複数の静電チャック用電極１２が埋め込まれている。これらの静電チャック用電極１２に通電されると、静電チャック用電極１２と搬送物１との間に発生する引力によって、搬送物１を保持部材３側に引き寄せるようになっている。静電チャック用電極１２が引き寄せ装置として機能する。
なお、この実施形態では、第６の実施形態で設けられた搬送物１の磁性体８は設けられていない。その他の構成は、第６の実施形態と同様である。
この実施形態では、磁石９の代わりに、静電チャック用電極１２を用いるため、搬送物１と静電チャック用電極１２の表面との距離を短く設定することができる。
静電チャック用電極１２の表面と保持部材３の表面との距離は、０．００１〜５．０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは０．００１〜３．０ｍｍ、さらに好ましくは０．００１〜２．０ｍｍである。また、保持部材３の厚さは、２．０〜２５．０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは２．０〜２０．０ｍｍ、さらに好ましくは２．０〜１０．０ｍｍである。
次に、本発明の第７の実施形態に係る非接触搬送装置を用いた非接触搬送方法を、説明する。
まず、所定形状（本例では四角板状）の搬送物１を搬送路２上に所定位置に載置する。
次いで、移動装置１０を移動させることにより、保持部材３を搬送物１に対向するように位置させる。
次いで、保持部材３の加圧室４に、コンプレッサー６により加圧された気体を送り込み、これによりこの気体が保持部材３の気孔を通って保持部材３の表面から噴出するようにするとともに、静電チャック用電極１２に通電して、搬送物１を保持部材３側に引き寄せる。これにより、保持部材３側に引き寄せる力と保持部材３から離反させる力とが均衡した位置で、搬送物１が保持部材３に非接触状態で保持される。
次いで、移動装置１０を移動させることにより、保持部材３を所定位置まで移動させる。
次いで、これらの静電チャック用電極１２への通電を止めるとともに、コンプレッサー６からの気体の送り込みを止めるか、あるいは加圧室４から気体を抜いて、加圧室４の気圧を低下させる。これにより、搬送物１が重力により所定位置に落下して載置される。
なお、搬送物１を、搬送路２上ではなく、横向き等で置く場合には、加圧室４への気体の送り込みを継続しておくようにしてもよい。
次いで、移動装置１０を移動させることにより、保持部材３を搬送物１から離す。
次に、保持部材３について説明する。すなわち、搬送物１の大きさにかかわらず、搬送物１の重力相当以上の斥力を有する保持部材３を如何に得るかについて説明する。
加圧室４の圧力（以下、内圧という。）がＰ２となっている保持部材３に、搬送物１を載置すると、搬送物１により覆われた気孔の開口において、鉛直方向に外圧（例えば、大気圧、もしくは真空の場合もある。）Ｐ１と内圧Ｐ２との差圧ΔＰを受けて非接触される。すなわち、搬送物１は、搬送物１により覆われた全ての気孔の開口面積の総和に差圧ΔＰを乗じた斥力Ｆを受ける。
前述の各実施形態において、保持部材３は、例えば、多孔質セラミックスからなり、直径が０．５〜１０μｍの気孔が密接して形成され、気孔率ηが２０〜６０％となっている。ここで、気孔率ηとは、背面側と連通する気孔が保持部材３の平面に等密度で形成されているものとして、保持部材３表面の単位面積に対する単位面積内に開口する気孔の総開口面積の比率をいう。セラミックス焼結技術を用いれば、直径が０．５〜１０μｍの範囲で、気孔率ηを２０〜６０％の範囲で多孔質セラミックスの保持部材３を形成することができる。なお、この保持部材３は、セラミックスに限らず、ポリマーなどの有機物あるいは金属等で形成してもよい。
また、コンプレッサー圧がＰ３のコンプレッサー６を用いて加圧し、加圧室４の内圧をＰ２のときの流量Ｑは、下記（ａ)式で表される。
Ｑ＝Ｃ１×（Ｐ１−Ｐ２）＝Ｃ２×（Ｐ２−Ｐ３）・・・（ａ)
ここに、
Ｑ：流量
Ｃ１：Ｐ１−Ｐ２間のコンダクタンス比
Ｃ２：Ｐ２−Ｐ３間のコンダクタンス比
Ｐ１：外圧
Ｐ２：内圧
Ｐ３：コンプレッサー圧
上記（ａ）式を変形すると下記（ｂ)式となる。
ΔＰ＝（Ｐ１−Ｐ２）＝（Ｐ１−Ｐ３）／（１＋Ｃ１／Ｃ２）・・・（ｂ)
上記（ｂ)式におけるＣ１／Ｃ２が、保持部材３の表面を覆う搬送物１の面積率αを除いた部分のコンダクタンス比β×（１−α）に相当するので、これに置き代えると、下記（ｃ）式となる。
ΔＰ＝（Ｐ１−Ｐ２）＝（Ｐ１−Ｐ３）／［１＋β×（１−α）］・・・（ｃ）
ここに、
β＝ｋ×ｄ２×η／t
ｋ：定数
ｄ：気孔直径
η：気孔率
ｔ：保持部材の厚み
ここで、外圧Ｐ１と内圧Ｐ２の差をΔＰとすると、下記（ｄ）式を得る。
ΔＰ＝（Ｐ１−Ｐ３）／[１＋β（１−α）]・・・（ｄ）
ここで、搬送物１を搬送路２と非接触の状態で保持させることから、差圧ΔＰが搬送物１の重量の圧力換算値Ｐ１より大きいことが必要である。
ここに、
ＰＷ＝（Ｗ／Ｓ１）
ＰＷ：搬送物の重量の圧力換算値
Ｗ：搬送物の重量
Ｓ１：搬送物の面積
したがって、下記（ｅ）式を得る。
ΔＰ＝（Ｐ３−Ｐ１）／[１＋β（１−α）]＞ＰＷ・・・（ｅ）
この（ｅ）式を変形することにより、下記（ｆ)式を得る。
β×（１−α）<［（（Ｐ３−Ｐ１）／ＰＷ）−１］・・・（ｆ）
この（ｆ）式を満たす保持部材３の表面を覆う搬送物１の面積率αと、コンダクタンス比βの保持部材３を選定すれば、搬送物１の大きさにかかわらず、確実に搬送物の重力相当以上の斥力を有する保持部材３とすることができる。
図１４は、本発明におけるΔＰが０．３ａｔｍの場合の搬送物１の面積率αとコンダクタンス比βの関係を示す図である。
同図に示すように、保持部材３の表面を覆う搬送物１の面積率αが大きくなるほどコンダクタンス比βが大きくしないと０．３ａｔｍを確保できない。
次に、本発明の搬送板２について下記の条件で実施した結果を、表１に示す。この表１の判定欄は、非接触が良好な場合を○、不良な場合を×とした。
＜実施条件＞
搬送板の形状：平板状および円柱状
面積率α：０．０〜０．６５６（−）
コンダクタンス比β：０．８３〜１６６８０（−）
定数ｋ： ０．１４９１〜４４．４８
気孔直径ｄ：０．５〜５０（μｍ）
気孔率η： ２５〜６０（−）
搬送板の厚みｔ：２〜１０（ｍｍ）
搬送物の面積Ｓ１：（ｍｍ２）Ｓ０×α
搬送板の面積Ｓ０：
４００（２０ｍｍ×２０ｍｍ）（ｍｍ２）
搬送物の重量の圧力換算値ＰＷ：０．１（ａｔｍ）
搬送板の材質：アルミナ・シリカ系セラミックス
Figure 2017122763
本発明の（ｆ）式を満たす搬送板２の表面を覆う搬送物１の面積率αと、コンダクタンス比βの搬送板２を選定すれば、搬送物１の大きさにかかわらず、確実に搬送物１の重力相当以上の斥力を有する搬送板２とすることができた。
これにより、同じ搬送板２で、異なる大きさの搬送物１を非接触搬送できるので、種々の搬送物１を搬送することが、同じ搬送装置を用いて行うことができ、作業効率を高めることができる。
本発明は、半導体、液晶、プリント配線基板などの製造装置や、印刷機の作業工程、その他搬送時に取り扱い傷防止などで、種々の大きさのワーク(搬送物)を搬送する場合に適している。
１ 搬送物
２ 搬送板（搬送路）
３ 保持部材
４ 加圧室
５ 柱
６ コンプレッサー（気体送出手段）
７ 離反装置
８ 磁性体
９ 磁石（引き寄せ装置）
１０ 移動装置
１１ 保持装置
１２ 静電チャック用電極(引き寄せ装置)

Claims (7)

  1. 搬送物を非接触で搬送する非接触搬送装置であって、
    前記搬送物を非接触の状態で保持する保持装置と、前記保持装置を移動させる移動装置とを備え、
    前記保持装置は、前記搬送物を離反させる離反装置と、前記搬送物を引き寄せる引き寄せ装置とを備え、
    前記離反装置は、多数の気孔を有する多孔質材料からなる保持部材と前記保持部材の前記気孔に気体を送り、前記気孔から前記搬送物に向けて気体を噴出させる気体送出手段とを備えて搬送物を離反させ、
    前記引き寄せ装置は、前記移動装置に取り付けられ、前記移動装置を移動させることで搬送物が移動されることを特徴とする非接触搬送装置。
  2. 前記離反装置の前記保持部材は、固定された搬送路を構成するものであり、前記移動装置は、前記搬送路の搬送物と反対側に配置され、且つ前記引き寄せ装置を兼用するものであり、前記搬送物を引き寄せながら移動することを特徴とする請求項１に記載の非接触搬送装置。
  3. 前記引き寄せ装置は、磁石または静電チャック用電極の引力を用いるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触搬送装置。
  4. 前記引き寄せ装置は、静電チャック用電極の引力を用いるものであり、前記静電チャック用電極は、搬送路の気体吹き出し口と反対側に、前記搬送路の搬送方向と交差する方向に所定間隔で複数個が配置され、
    前記搬送物を搬送方向に移動させるとき、複数の前記静電チャック用電極の移相ずれを制御し前記搬送物に発生する誘導電荷の移相ずれを利用して前記搬送物を移動させる制御装置を備えていることを特徴とする請求項２に記載の非接触搬送装置。
  5. 前記搬送路が水平で直線的に配置され、
    前記搬送路の搬送方向の両端部に前記移動装置が配置され、
    前記引き寄せ装置は搬送物の重力と離反装置を活用して非接触で浮上させ、
    前記搬送路の一方の端部に置かれた前記搬送物を他方の端部に移動させる際、前記一方の端部に配置された前記移動装置にて前記搬送物が所定の速度に達するまで移動させ、当該速度に達した時に、一方の前記移動装置を止め、得られた慣性力にて前記搬送物を移動させ、前記搬送物が他端部に達した時に、他方の前記移動装置を作動させて前記搬送物を停止させる制御装置を備えていることを特徴とする請求項２に記載の非接触搬送装置。
  6. 前記保持部材は、水平面または鉛直面に対して角度を持って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触搬送装置。
  7. 請求項１または２に記載の非接触搬送装置を複数用いた非接触搬送システムであって、
    隣接する一方の非接触搬送装置の前記搬送路と他方の非接触搬送装置の前記搬送路または前記保持部材とが互いに対向する向きにして、かつ、一部重複して配置されていることを特徴とする非接触搬送システム。
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