KR20170125837A - 가스 부상 워크 지지 장치 및 비접촉 워크 지지 방법 - Google Patents

가스 부상 워크 지지 장치 및 비접촉 워크 지지 방법 Download PDF

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KR20170125837A
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유키 스즈키
사다오 타니가와
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가부시끼가이샤 니혼 세이꼬쇼
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Abstract

(해결수단) 가스를 상방으로 분출하는 가스 상방 분출부(2B)와, 상기 가스 상방 분출부(2B)의 상방측에 위치해서 가스를 하방으로 분출하는 가스 하방 분출부(2A)를 갖고, 상기 가스 하방 분출부(2A)는 상기 가스 상방 분출부(2B)로부터 분출되는 상기 가스로 부상 지지되는 판상 워크(100)에 대해서 상기 판상 워크(100)의 상방으로부터 상기 가스를 하방으로 분사해서 압력을 가하는 위치에 설치되어 있어 판상 워크의 부상 지지에 있어서 부상량을 균일하게 해서 평면도를 높게 지지하는 것을 가능하게 한다.

Description

가스 부상 워크 지지 장치 및 비접촉 워크 지지 방법
본 발명은 유리 기판 등의 판상 워크를 가스의 분사에 의해 비접촉으로 부상시키는 가스 부상 워크 지지 장치 및 비접촉 워크 지지 방법에 관한 것이다.
유리 기판 등의 판상 워크를 가스 분사로 부상시키는 장치는 지금까지 몇개의 제안이 이루어져 있다.
예를 들면 특허문헌 1에서는 도 7(A)에 나타내듯이, 베이스 상에 정압을 발생하는 다공질 블록(51)과 부압을 발생시키는 흡인 블록(52)을 각각 설치한 부상 흡인 혼합부(50)가 제안되어 있다. 다공질 블록(51)에서는 에어를 공급하고, 다공질체의 상면으로부터 에어를 분출시켜서 유리 기판으로 이루어지는 판상 워크(100)를 비접촉 상태로 유지한다. 그것과 동시에, 흡인 블록(52)으로 흡인력을 작용시켜서 유리 기판(100)을 부상 흡인 혼합부(50)의 상면측에 가까이 끌어 당기고 있다. 이 흡인력과, 전술한 부상력의 조화에 의해, 유리 기판(100)은 부상 흡인 혼합부(50)의 상면에 대해서 대략 일정한 부상량으로 부상하여 안정된 부상 상태가 얻어지는 것으로 하고 있다.
또한, 특허문헌 2에서는 도 8(A)에 나타내듯이, 부상 유닛(60)의 상방에서 부상된 판상 워크(100)는 도면에 나타내지 않은 반송 장치로 척해서 화살표 방향으로 반송된다. 이 부상 유닛(60)에서는 다공질판(61)의 전면으로부터 공기가 분출해서 다공질판(61)의 전면이 에어 베어링면으로 되므로, 판상 워크(100)에 휘어짐을 발생시키지 않고 부상시켜서 다공질판(61)과 비접촉으로 반송하는 것이 가능해진다. 또한, 흡인 구멍(62)에서는 판상 워크(100)를 흡인하는 힘을 발생시킨다. 이 흡인력은 다공질판(61)로부터 분출한 공기에 의해 부상한 판상 워크(100)의 부상량을 규제하는 것이다. 따라서, 이 흡인력을 제어함으로써, 판상 워크(100)의 부상량을 제어하는 것이 가능하게 된다고 하고 있다.
일본 특허공개 2006-266351호 공보 일본 특허공개 2008-110852호 공보
그러나, 특허문헌 1에서 나타내어지는 장치에서는 정압을 발생하는 에리어와 부압을 발생하는 에리어가 다른 블록으로 되어 있으므로, 정압 에리어에서는 부상력, 부압 에리어에서는 흡인력이 단독으로 발생한다. 이 때문에, 정압 발생 블록 위와 부압 발생 블록 위의 기판의 부상량을 비교했을 경우, 어느 정도 부상량의 차가 발생해서 실제로는 도 7(B)에 나타낸 바와 같이 유리 기판 전체에서 보면 평면도가 낮아진다. 이에 따라 이 장치에서는 기판의 전면 혹은 기판의 일부분에 대해서 가공을 행하는 프로세스에 있어서, 기판의 전면 혹은 기판의 일부분의 평면도가 높을 필요가 있는 경우에, 그 조건을 만족할 수 없는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 2에서 나타내어지는 장치에서는 정압 발생 에리어(다공질판) 상과 부압 발생 에리어(흡인 구멍) 상에서 내부 구조적으로 부상량에 차가 나지 않는 연구가 이루어지고 있지만, 실제로, 대형의 유리 기판이 복수의 부상 유닛 상에 걸쳐져서 부상하고 있을 때에는 부상 유닛의 배열 방법에 따라서는 도 8(B)에 나타낸 바와 같이 유리 기판의 중앙부에서 에어가 빠지기 어려워진다. 이에 따라 다공질판으로부터 발생한 정압에 의해 에어 고임이 발생하여 기판 중앙부가 솟아올라 유리 기판 전체의 평면도가 낮아진다고 하는 현상이 발생한다. 이것을 해소하기 위해서는 흡인 구멍을 유리 기판의 중앙부에 많이 배치하는 방법을 들 수 있지만, 유리는 반송되므로 중앙부가 일정하지 않는 것, 또한, 유리 사이즈에 의해 최적의 흡인 구멍의 레이아웃이 바뀌어 버리는 것이 문제가 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 유리 기판 등의 판상 워크 전면의 부상량을 균일하게 해서 판상 워크의 평면도를 높게 할 수 있는 가스 부상 워크 지지 장치 및 비접촉 워크 지지 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
즉, 본 발명의 일형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 가스를 상방으로 분출하는 가스 상방 분출부와, 상기 가스 상방 분출부의 상방측에 위치해서 가스를 하방으로 분출하는 가스 하방 분출부를 갖고,
상기 가스 하방 분출부는 상기 가스 상방 분출부로부터 분출되는 상기 가스로 부상 지지되는 판상 워크에 대해서 상기 판상 워크의 상방으로부터 상기 가스를 하방으로 분사해서 압력을 가하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 상방으로부터의 가스 분출과, 하방으로부터의 가스 분출에 의해 판상 워크가 끼워 넣어지며, 판상 워크를 안정되게 비접촉으로 지지할 수 있어 판상 워크의 평면도를 높일 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 상기 본 발명에 있어서, 상기 가스 하방 분출부의 일부 또는 전부가 상기 가스 상방 분출부가 설치된 영역의 전부 또는 일부에 맞춰서 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 가스 상방 분출부에 맞춰서 가스 하방 분출부를 배치할 수 있거나, 또는 가스 하방 분출부에 맞춰서 가스 상방 분출부를 배치할 수 있어 소망의 에리어에서 가스에 의한 판상 워크의 끼워넣음을 양호하게 행해서 판상 워크의 평면도를 높일 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 상기 본 발명에 있어서, 상기 판상 워크에 대한 가공 에리어를 제외해서 상기 가스 하방 분출부가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 가공 에리어 이외에 가스 하방 분출부를 배치함으로써 소정의 가공을 원활하게 행할 수 있다.
또한, 판상 워크의 가공 방법(프로세스)에 의해 워크의 부상량, 부상 강성을 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 상기 본 발명에 있어서, 상기 판상 워크에 대한 가공 에리어를 사이에 두고 상기 가스 상방 분출부가 설치된 영역의 일부에 맞춰서 상기 가스 하방 분출부가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 가공 에리어에 있는 판상 워크를 양측으로부터 가스로 끼워 넣음으로써 가공 에리어에서의 판상 워크의 평면도를 높여 정밀한 가공을 가능하게 한다.
판상 워크의 일부분에 대해서 가공을 행하는 프로세스에 있어서는 전면 뿐만 아니라, 가공점 부근을 본 발명의 구조로 함으로써 판상 워크의 일부분에 대해서 균일한 부상량을 얻을 수 있는 구조로 할 수 있다. 이 때의 부상량과 부상 강성은 가스 하방 분출부로부터의 가압 기체의 유량이나 압력 및 가스 상방 분출부로부터의 가압 기체의 유량이나 압력을 조절함으로써 임의로 설정할 수 있다. 또한, 판상 워크에 대해서 상하 방향으로부터 압력이 가해지므로, 가공 에리어 부근에서 특히 판상 워크를 평탄하게 교정하는 힘이 발생한다.
본 발명의 다른 형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 상기 본 발명에 있어서, 상기 가스 상방 분출부에 형성된 복수의 가스 상방 분출 구멍과, 상기 가스 하방 분출부에 형성된 복수의 가스 하방 분출 구멍의 한쪽 또는 양쪽에 대해서 일부 또는 전부에서 블로잉 위치를 조정하는 위치 조정부를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 위치 조정부에 의한 블로잉 위치의 조정에 의해 판상 워크에 가해지는 압력의 조정이나 부상 위치를 변경할 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 상기 본 발명에 있어서, 상기 위치 조정부는 위치 조정 가능한 분출 구멍을 개별로, 또는 소정의 개수마다 위치 조정 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 일부의 분출 구멍에 대한 조정에 의해 판상 워크의 휘어짐이나 구부러짐을 정밀하게 수정할 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 상기 본 발명에 있어서, 상기 가스 상방 분출부에 형성된 복수의 가스 상방 분출 구멍과, 상기 가스 하방 분출부에 형성된 복수의 가스 하방 분출 구멍의 일부 또는 전부에 대해서 가스의 블로잉 유량 및/또는 압력을 조정하는 가스류 조정부를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 가스류 조정부에 의한 블로잉 유량 및 또는 압력의 조정에 의해 판상 워크에 가해지는 압력의 조정이나 부상 위치를 변경할 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 상기 본 발명에 있어서, 상기 가스류 조정부는 가스류 조정 가능한 분출 구멍을 개별로, 또는 소정의 개수마다 가스의 블로잉 유량 및/또는 압력을 조정 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 일부의 분출 구멍에 대한 조정에 의해 판상 워크의 휘어짐이나 구부러짐을 정밀하게 수정할 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 상기 본 발명에 있어서, 상기 판상 워크의 부상 지지에 있어서 상기 위치 조정부의 조정량을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 제어부의 동작에 의해 위치 조정부의 조정을 동적으로 행할 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 상기 본 발명에 있어서, 상기 판상 워크의 부상 지지에 있어서 상기 가스류 조정부의 조정량을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 제어부의 동작에 의해 가스류 조정부의 조정을 동적으로 행할 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 상기 본 발명에 있어서, 상기 판상 워크의 높이 위치를 검지하는 검지부를 갖고, 상기 제어부는 상기 검지부의 검지결과에 의거하여 상기 조정량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 판상 워크의 상태에 따라 위치 조정부나 가스류 조정부를 제어해서 안정 지지와 높은 평면도를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 형태의 가스 부상 워크 지지 장치는 상기 본 발명에 있어서, 상기 가스 하방 분출부에 형성된 복수의 하방 분출 구멍은 상기 가스 상방 분출부에 형성된 복수의 상방 분출 구멍에 대해서 서로의 블로잉 방향에서 일부 또는 전부가 겹쳐져 있는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 하방 분출 구멍의 위치를 정보 분출 구멍의 위치에 블로잉 방향에서 겹쳐지도록 함으로써 상하의 압력으로 판상 워크의 끼워넣음이 양호하게 행해진다.
본 발명의 일형태의 비접촉 워크 지지 방법은 판상 워크의 상방과 하방으로부터 각각 상기 판상 워크를 향해서 가스를 분출하고, 상기 판상 워크를 상기 가스로 끼워넣으면서 비접촉으로 부상 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태의 비접촉 워크 지지 방법은 상기 본 발명에 있어서, 상기 판상 워크에 대한 가스의 분출 위치의 갭량과, 상기 가스의 유량의 한쪽 또는 양쪽을 조정함으로써 상기 판상 워크의 휘어짐 및 구부러짐을 교정해서 평탄화하는 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
즉, 본 발명에 의하면, 판상 워크의 임의의 면(전면 또는 일부분)에 대해서 상하 방향으로부터 가스를 분출함으로써 부상시키므로, 판상 워크의 임의의 면에 균등한 힘이 가해져서 판상 워크의 임의의 면 전면에 있어서 동등의 부상량이 얻어지며, 또한, 이 힘에 의해, 판상 워크의 임의의 면의 휘어짐이나 구부러짐을 교정해서 평탄하게 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태의 가스 부상 워크 지지 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 마찬가지로 가스 상방 분사부와 판상 워크 하면의 거리와, 가스 상방 분사부의 가스 분사에 의한 단위체적당 힘 및 단위면적당 판상 워크의 하중의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 마찬가지로 가스 하방 분사부와 판상 워크 상면의 거리와, 가스 하방 분사부의 가스 분사에 의한 단위체적당 힘의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 마찬가지로 가스 상방 분사부와 판상 워크 하면의 거리와, 가스 상방 분사부의 가스 분사에 의한 단위면적당 힘과 가스 하방 분사부의 가스 분사에 의한 단위면적당 힘의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 2의 가스 부상 워크 지지 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 3의 가스 부상 워크 지지 장치를 나타내는 도면(도A) 및 부상 유닛(2E)의 부분 확대도(도B)이다.
도 7은 특허문헌 1에 있어서의 부상 장치를 나타내는 (A)도 및 상기 부상 장치의 과제를 나타내는 (B)도이다.
도 8은 특허문헌 2에 있어서의 부상 장치를 나타내는 (A)도 및 상기 부상 장치의 과제를 나타내는 (B)도이다.
(실시형태 1)
이하에, 본 발명의 일실시형태를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.
가스 부상 워크 지지 장치(1)는 상부측의 부상 유닛(2A)과, 하부측의 부상 유닛(2B)이 상하로 간격을 두고 대향해서 설치되어 있다.
부상 유닛(2A)은 하면에 다수의 구멍이 개구된 다공질체로 이루어지는 가스 하방 분출부(3A)와, 그 상방에 위치하는 대좌(4A)를 갖고 있고, 대좌(4A)는 그 상방에 위치하는 유닛 부착 베이스(5A)에 부착되어 있다. 가스 하방 분출부(3A)의 각 구멍이 본 발명의 가스 하방 분출 구멍에 해당된다.
부상 유닛(2B)은 상면에 다수의 구멍이 개구된 다공질체로 이루어지는 가스 상방 분출부(3B)와 그 하방에 위치하는 대좌(4B)를 갖고 있고, 대좌(4B)는 그 하방에 위치하는 유닛 부착 베이스(5B)에 부착되어 있다. 가스 상방 분출부(3B)의 각 구멍이 본 발명의 가스 상방 분출 구멍에 해당된다.
유닛 부착 베이스(5A,5B)를 상하 방향에 배치함으로써 부상 유닛(2A,2B) 각각의 분출부의 표면이 대향하는 구성으로 한다. 이에 따라 가스 하방 분출 구멍은 가스 상방 분출 구멍과 불로잉 방향에서 겹쳐져 있다.
또, 유닛 부착 베이스(5A)는 Z축 스테이지를 따라 이동 가능한 높이 조정 기구(6)에 부착되어 있고, 높이 위치의 조정이 가능하게 되어 있다. 높이 조정 기구(6)의 조정에 의해 가스 하방 분출부(3A)의 높이 위치, 즉 블로잉 위치가 변경된다. 높이 조정 기구(6)는 본 발명의 위치 조정부에 해당된다. 이 조작에 의해, 부상 유닛(2A,2B)간의 갭(L)을 조정할 수 있다.
대좌(4A)에서는 가스 하방 분출부(3A)에 연통하는 급기관(7A)이 접속되어 있고, 급기관(7A)은 유량 제어 밸브(8A)를 개재해서 도시하지 않은 가압 기체 공급부에 접속되어 있다. 유량 제어 밸브(8A)는 급기관(7A)을 통해서 가스 하방 분출부(3A)에 공급되는 가스의 유량 및 압력을 조정할 수 있다. 즉, 유량 제어 밸브(8A)는 본 발명의 가스류 조정부에 해당된다.
또한, 대좌(4B)에서는 가스 상방 분출부(3B)에 연통하는 급기관(7B)이 접속되어 있고, 급기관(7B)은 유량 제어 밸브(8B)를 개재해서 도시하지 않은 가압 기체공급부에 접속되어 있다. 유량 제어 밸브(8B)는 급기관(7B)을 통해서 가스 상방 분출부(3B)에 공급되는 가스의 유량 및 압력을 조정할 수 있다. 즉, 유량 제어 밸브(8B)는 본 발명의 가스류 조정부에 해당된다.
또, 급기관(7A,7B)으로부터 가스의 공급을 받는 가스 하방 분출부(3A), 가스 상방 분출부(3B)에서는 전면의 가스 하방 분출 구멍, 가스 상방 분출 구멍으로부터 가압 기체를 분출하도록 유로가 형성되어 있다. 가스 하방 분출부(3A), 가스 상방 분출부(3B)는 전면으로부터 균등하게 가압 기체를 분출할 필요가 있으므로 다공질체가 바람직하지만, 동등의 성능을 갖는 분출부이면 그것에 한정되지 않는다.
또한, 가스 부상 워크 지지 장치(1)에서는 높이 조정 기구(6), 유량 제어 밸브(8A,8B)를 제어하는 제어부(9)를 갖고 있다. 제어부(9)는 CPU와 이것을 동작시키는 프로그램, 불휘발 메모리, RAM 등의 기억부에 의해 구성되어 있다. 제어부(9)는 초기 설정에 의해 높이 조정 기구(6), 유량 제어 밸브(8A,8B)를 조정해도 좋고, 또한, 비접촉 지지 중에 이들을 동적으로 조정하는 제어를 행해도 좋다. 또한, 도시가 생략된 높이 검지부에 의한, 비접촉 지지하는 판상 워크(100)에 대한 검지결과에 의거하여 높이 조정 기구(6), 유량 제어 밸브(8A,8B)를 조정하는 제어를 행해도 좋다.
상하의 부상 유닛(2A,2B) 사이에 판상 워크(100)를 설치한다. 본 실시형태에서는 판상 워크는 유리 기판으로서 기술한다. 또, 본 실시형태 1에서의 판상 워크(100)의 사이즈는 부상 유닛(2A,2B)의 가스 상방 분출부(3B) 상면의 범위 내에 포함되는 사이즈이다.
여기에서, 상하의 부상 유닛(2A,2B)에 급기관(7A,7B)을 통해서 가압 기체를 공급한다. 이 실시형태 1에서는 가압 기체는 공기, 크린 드라이 에어, N2 등의 기체를 사용할 수 있다. 본 발명으로서는 특별히 기체의 종류는 한정되지 않는다.
상하의 부상 유닛(2A,2B)에 공급되는 가압 기체는 각각 유량 제어 밸브(8A,8B)로 압력·유량을 제어할 수 있다. 상하의 부상 유닛(2A,2B)에 가압 기체를 공급하면, 유량 제어 밸브(8A,8B)에 의해 압력·유량이 조정되어 가스 하방 분출부(3A), 가스 상방 분출부(3B)로부터 임의의 압력·유량의 가압 기체가 분출한다. 상측의 부상 유닛(2A)의 가스 하방 분출부(3A)로부터 분출한 가압 기체는 판상 워크(100)의 상면에 분출된다. 하측의 부상 유닛(2B)의 가스 상방 분출부(3B)로부터 분출한 가압 기체는 판상 워크(100)의 하면에 분출된다. 이 판상 워크(100)의 상면과 하면에 분출된 가압 기체의 분출력이 밸런스되어 판상 워크(100)는 전면에 있어서 균일하게 부상한다.
이하에 가압 기체의 분출력과 부상량의 관계에 대해서 설명한다.
도 2는 도 1의 부상 유닛(2A)에 임의의 인가압력 Pu[kPa]를 가한 경우, 부상 유닛(2A)과 판상 워크(100)인 유리 기판간의 갭(Lu)과, 부상 유닛(2A)의 가스 하방 분사부(3A)로부터 분출되는 가압 기체가 유리 기판의 상면에 부여하는 단위면적당 힘 Fu[gf/㎠]의 관계를 나타낸 것이다. 또, 그래프의 기울기나 절편, 또 유량 Qu[L/min]은 다공질체의 종류(기공지름이나 기공률)에 의해 바뀐다. 또 유리 기판의 단위면적당 하중을 Fg로 하면, 최종적으로 부상 유닛(2B)측으로부터 유리 기판의 하면으로의 분출력과 밸런스되는 힘의 크기는 Fu+Fg[gf/㎠]가 된다. 이후, 중력 방향의 힘 Fu+Fg이라고 부른다.
도 3은 도 1의 부상 유닛(2B)에 임의의 인가압력 Pd[kPa]을 가한 경우, 부상 유닛(2B)과 판상 워크(100)인 유리 기판간의 갭 Ld[㎛]과, 부상 유닛(2B)의 가스 상방 분사부(3B)로부터 분출되는 가압 기체가 유리 기판의 하면에 부여하는 단위면적당 힘 Fd[gf/㎠]의 관계를 나타낸 것이다. 그래프의 기울기나 절편, 또 유량 Qd[L/min]은 다공질체의 종류(기공지름이나 기공률)에 의해 바뀐다. 이후, 반중력 방향의 힘 Fd라고 부른다.
중력 방향의 힘 Fu+Fg과 Fd의 힘이 동일해졌을 때, 밸런스되어 유리 기판은 부상한다.
부상 유닛(1A,1B)간의 갭을 L, 가스 하방 분출부(3A)의 하면과 유리 기판의 상면의 갭을 Lu, 가스 상방 분출부(3B)의 상면과 유리 기판의 하면과의 갭을 Ld, 유리 기판의 두께를 Lg로 하면,
|L|=|Lu|+|Lg|+|Ld|
로 나타내어진다.
여기에서, 중력 방향의 힘 Fu+Fg은 유리 기판의 상면에 가해져서 반중력 방향의 힘 Fd은 유리 기판의 하면에 가해진다.
|Lu|≤|L|-|Lg|=|Lu|+|Ld|
|Ld|≤|L|-|Lg|=|Lu|+|Ld|
가 된다.
따라서, 반대 방향의 힘이 같은 범위에 가해진다고 간주할 수 있으므로, 반중력 방향을 정방향으로 하면, 도 2를 반전해서 도 3을 겹친 도 4에 있어서, 중력 방향의 힘(Fu+Fg)의 그래프와 반중력 방향의 힘 Fd의 그래프의 교점의 X축의 값이 부상량이 되고, 이 부상량은 유리 기판 전면에 대해서 같은 즉 부상량은 일정하게 된다.
또한, 교점의 Y축의 값을 보면, 유리 기판의 상하면의 단위면적에 부여하는 힘으로 되어 있고, 상하로부터 이 힘으로 판상 워크를 압박하고 있는 상태가 된다. 즉 유리 기판은 상하면 전면을 공기로 프레스되어 있는 상태로 되어 있고, 이것이 유리 기판을 평탄하게 교정하는 기판 교정력이 된다.
또한, 일시적인 외란에 의해 부상량이 변화되어 버릴 경우, 예를 들면 부상량이 작아진 경우에는 Fu+Fg는 작아지고, Fd는 커진다. 따라서, 반중력 방향의 힘>중력 방향의 힘이 되고, 유리 기판을 밀어 올리고, 밸런스점까지 되돌린다. 부상량이 커진 경우에는 Fu+Fg는 커지고, Fd는 작아진다. 따라서, 중력 방향의 힘>반중력 방향의 힘이 되고, 유리 기판을 밀어 내리고, 밸런스점까지 되돌린다. 이 밸런스점으로 되돌아오려고 하는 힘 즉 부상 강성은 밸런스점에 있어서의 중력 방향의 힘과 반중력 방향의 힘의 그래프의 교차 각도 θ에 의해 바뀐다. 교차 각도 θ가 클수록 부상 강성이 강하고, 작을수록 부상 강성이 약하다.
본 실시형태에서는 부상 유닛에 인가하는 압력 갭, 또 부상 유닛의 종류를 변경함으로써 부상 유닛과 판상 워크의 거리, 가스 분사의 유량, 압력이 바뀌고, 상술한 부상량, 기판 교정력, 부상 강성을 임의로 설정할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는 가스 하방 분사부(3A)와 가스 상방 분사부(3B)에서 각각 급기관(7A,7B)을 접속하고, 각각에서 가스 유량과 압력을 조정 가능하게 했지만, 가스 하방 분사부(3A)와 가스 상방 분사부(3B)의 각각에서 복수의 에리어로 나누어서 각각 에리어마다 가스 유량과 압력을 조정 가능하게 해도 좋고, 또한, 개별의 분사 구멍마다 가스 유량과 압력을 조정할 수 있도록 해도 좋다. 또한, 가스 유량과 압력의 조정은 어느 한쪽만을 행하는 구성으로 해도 좋다.
(실시형태 2)
상기 실시형태 1에서는 가스 상방 분사부의 전부에 맞춰서 가스 하방 분사부를 설치했지만, 가스 상방 분사부의 일부에 맞춰서 가스 하방 분사부를 설치하는 것이어도 좋다. 이 실시형태 2를 도 5에 의거하여 설명한다. 또, 그 때에, 가스 하방 분출부의 일부에 맞춰서 가스 상방 분출부를 설치하고 있는 것이어도 좋다.
실시형태 2에서는 판상 워크(100)에 대한 가공 에리어(W)를 설치하고, 가공 에리어(W)를 회피하도록 가스 하방 분사부를 설치하고 있다.
이 실시형태 2에서는 부상 유닛(2B)측은 실시형태 1과 동일한 구성을 갖고 있어, 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.
한편, 상방에서는 가공 에리어(W)를 피하도록 부상 유닛(2C)과 부상 유닛(2D)이 부상 유닛(2B)과 대향하도록 설치되어 있다.
부상 유닛(2C)은 가공 에리어(W)의 일측방에 위치하고, 하면에 다수의 구멍이 개구된 다공질체로 이루어지는 가스 하방 분출부(3C)와 그 상방에 위치하는 대좌(4C)를 갖고 있고, 대좌(4C)는 그 상방에 위치하는 유닛 부착 베이스(5C)에 부착되어 있다. 가스 하방 분출부(3C)의 각 구멍이 본 발명의 가스 하방 분출 구멍에 해당된다.
부상 유닛(2D)은 가공 에리어(W)의 타측방에 위치하고, 하면에 다수의 구멍이 개구된 다공질체로 이루어지는 가스 하방 분출부(3D)와 그 상방에 위치하는 대좌(4D)를 갖고 있고, 대좌(4D)는 그 상방에 위치하는 유닛 부착 베이스(5D)에 부착되어 있다. 가스 하방 분출부(3D)의 각 구멍이 본 발명의 가스 하방 분출 구멍에 해당된다.
또, 도시는 생략되어 있지만, 유닛 부착 베이스(5C)와 유닛 부착 베이스(5D)는 연결되고, Z축 스테이지를 따라 이동 가능한 높이 조정 기구(6)에 부착되어 있어 높이 위치의 조정이 가능하게 되어 있다. 높이 조정 기구(6)의 조정에 의해 가스 하방 분출부(3C) 및 가스 하방 분출부(3D)의 높이 위치, 즉 블로잉 위치가 변경된다. 이 조작에 의해, 부상 유닛(2B)과, 부상 유닛(2C,2D) 사이의 갭(L)을 조정할 수 있다.
또, 여기에서는 유닛 부착 베이스(5C)와 유닛 부착 베이스(5D)가 연결되어서 높이 조정 기구(6)에 부착되어 있는 것으로서 설명했지만, 각각 독립된 높이 조정 기구에 부착되어 서로 독립해서 높이 조정할 수 있는 구성으로 해도 좋다.
대좌(4D)에서는 가스 하방 분출부(3D)에 연통하는 급기관(7D)이 접속되어 있고, 급기관(7D)은 유량 제어 밸브(8D)를 개재해서 도시가 생략된 가압 기체 공급부에 접속되어 있다. 유량 제어 밸브(8D)는 급기관(7D)을 통해서 가스 하방 분출부(3D)에 공급되는 가스의 유량 및 압력을 조정할 수 있다. 즉, 유량 제어 밸브(8D)는 본 발명의 가스류 조정부에 해당된다.
또한, 대좌(4C)에서는 가스 하방 분출부(3C)에 연통하는 급기관(7C)이 접속되어 있다. 급기관(7C)은 급기관(7D)에 연결함으로써 유량 제어 밸브(8D)에 의해 가스의 유량이나 압력을 조정할 수 있다.
또, 급기관(7C)을 급기관(7D)에 연결하지 않고, 유량 제어 밸브(8D)와는 별도의 유량 제어 밸브(도면에는 나타내지 않는다)를 급기관(7C)에 개재해서 급기관(7C)측의 가스 유량이나 압력을 급기관(7D)측과는 독립해서 조정할 수 있도록 해도 좋다.
또한, 가스 부상 워크 지지 장치(1A)에서는 높이 조정 기구(6), 유량 제어 밸브(8D)를 제어하는 제어부(9)를 갖고 있다. 제어부(9)는 CPU와 이것을 동작시키는 프로그램, 불휘발 메모리, RAM 등의 기억부에 의해 구성되어 있다. 제어부(9)는 초기 설정에 의해 높이 조정 기구(6), 유량 제어 밸브(8D)를 조정해도 좋고, 또한, 비접촉 지지 중에 이들을 조정하는 제어를 행해도 좋다.
또한, 이 실시형태 2에서는 가공 영역(W)에 판상 워크의 높이를 검지하는 높이 검지부(10,11)가 가공 영역(W)의 양측에 위치하도록 설치되어 있다. 높이 검지부(10,11)는 광센서나 레이저 등을 이용하여 판상 워크(100)의 높이 위치를 검지한다. 높이 검지부(10,11)의 검지결과는 제어부(9)에 송신되어 있고, 높이 검지부(10,11)에 의한 판상 워크(100)에 대한 검지결과에 의거하여 높이 조정 기구(6), 유량 제어 밸브(D)를 조정하는 제어를 행해도 좋다.
이 실시형태 2에서는 가공 에리어(W)를 통해서, 예를 들면 유리 기판으로의 레이저 조사나 노광 등의 가공을 행할 수 있다. 이 때, 에리어(B)에서는 부상 유닛(2B)으로부터의 반중력 방향의 힘밖에 가해지지 않고, 판상 워크(100)에 대한 교정력은 얻어지지 않는다. 그러나, 판상 워크(100)는 에리어(A)와 에리어(C)에서 평탄하게 교정되어 부상하고 있고, 또한, 판상 워크(100)에는 강성이 있으므로 에리어(B) 부분만 판상 워크(100)가 크게 솟아 오르지는 않고 에리어(B)에 있어서도 가공에 악영향을 미치지 않을 정도로 균일한 부상량을 확보할 수 있다.
(실시형태예 3)
상기 실시형태 2에서는 가공 에리어를 제외하고, 가스 상방 분사부에 맞춰서 가스 하방 분사부를 설치하고 있지만, 가공 에리어의 근방에만 가스 하방 분사부를 설치하도록 해도 좋다. 이 실시형태 3을 도 6(A) (B)에 의거하여 설명한다.
실시형태 3에서는 하방측에 부상 유닛(20B,20C,20D)이 판상 워크(100)의 반송 방향을 따라 배치되어 있다. 판상 워크(100)는 반송 장치(15)에 의해, 도시 반송 방향으로 비접촉 상태로 반송된다.
부상 유닛(20B)은 상면에 다수의 구멍이 개구된 다공질체로 이루어지는 가스 상방 분출부(23B)와 그 하방에 위치하는 대좌(24B)를 갖고 있고, 부상 유닛(20C)은 상면에 다수의 구멍이 개구된 다공질체로 이루어지는 가스 상방 분출부(23C)와 그 하방에 위치하는 대좌(24C)를 갖고 있고, 부상 유닛(20D)은 상면에 다수의 구멍이 개구된 다공질체로 이루어지는 가스 상방 분출부(23D)와 그 하방에 위치하는 대좌(24D)를 갖고 있다. 대좌(24B,24C,24D)는 그 하방에 위치하는 유닛 부착 베이스(5B)에 공통해서 부착되어 있다. 가스 상방 분출부(23B,23C,23D)의 각 구멍이 본 발명의 가스 상방 분출 구멍에 해당된다.
한편, 상방측에서는 가공 에리어(W)를 사이에 둔 위치에서 부상 유닛(20C)의 영역에 맞춰서 부상 유닛(2E)과 부상 유닛(2F)이 설치되어 있다. 부상 유닛(2E)은 가공 에리어(W)의 일측방에 위치하고, 하면에 개구된 다공질체로 이루어지는 가스 하방 분출부(3E)와 그 상방에 위치하는 대좌(4E)를 갖고 있고, 대좌(4E)는 그 상방에 위치하는 유닛 부착 베이스(5E)에 부착되어 있다. 가스 하방 분출부(3E)의 각 구멍이 본 발명의 가스 하방 분출 구멍에 해당된다.
부상 유닛(2F)은 가공 에리어(W)의 타측방에 위치하고, 하면에 개구된 다공질체로 이루어지는 가스 하방 분출부(3F)와 그 상방에 위치하는 대좌(4F)를 갖고 있고, 대좌(4F)는 그 상방에 위치하는 유닛 부착 베이스(5F)에 부착되어 있다. 가스 하방 분출부(3F)의 각 구멍이 본 발명의 가스 하방 분출 구멍에 해당된다.
또, 도면에서는 나타내고 있지 않지만, 유닛 부착 베이스(5E)와 유닛 부착 베이스(5F)는 연결되고, Z축 스테이지를 따라 이동 가능한 높이 조정 기구(6)에 부착되어 있어 높이 위치의 조정이 가능하게 되어 있다. 높이 조정 기구(6)의 조정에 의해 가스 하방 분출부(3E) 및 가스 하방 분출부(3F)의 높이 위치, 즉 블로잉 위치가 변경된다. 이 조작에 의해, 부상 유닛(20C)과 부상 유닛(2E,2F)간의 갭(L)을 조정할 수 있다.
또, 여기에서는 유닛 부착 베이스(5E)와 유닛 부착 베이스(5F)가 연결되어서 높이 조정 기구(6)에 부착되어 있는 것으로서 설명했지만, 각각 독립된 높이 조정 기구에 부착되어서 독자적으로 높이 조정할 수 있는 구성으로 해도 좋다.
대좌(4E,4F)에서는 가스 하방 분출부(3E,3F)에 연통하는 도시가 생략된 급기관이 접속되어 있다. 급기관에서는 상기 실시형태와 마찬가지로, 흐름 조정부인 유량 제어 밸브를 설치할 수 있고, 대좌(4E,4F)마다 급기관과 유량 조정부를 설치해서 개별적으로 가스 유량 및 압력을 조정할 수 있도록 해도 좋다.
또한, 가스 부상 워크 지지 장치(1B)에서는 높이 조정 기구(6), 유량 제어 밸브를 제어하는 제어부를 설치해서 동작을 제어하도록 해도 좋다. 그 때에, 가공 영역(W)에 판상 워크의 높이를 검지하는 높이 검지부를 설치하고, 높이 검지부의 검지결과를 제어부에 송신해서 상기 제어를 행해도 좋다.
실시형태 3에서는 판상 워크(100)를 가공점 부근의 영역만 평탄하게 교정하여 정밀도 높은 부상을 실현할 수 있다.
또, 실시형태 3에서는 상기한 바와 같이 판상 워크(100)를 도시 반송 방향을 따라 반송하는 반송 장치(15)를 갖고 있다. 반송 장치(15)는 예를 들면 판상 워크(100)의 일부를 파지해서 반송 방향을 따른 이동력을 부여하거나, 반송 방향의 후방으로부터의 압출, 반송 방향의 전방으로부터의 인장 등에 의해 행하거나 할 수 있다. 또한, 가스의 압력에 의해 판상 워크(100)를 반송하는 기구로 해도 좋다. 본 발명으로서는 반송 장치의 구성이 특별히 한정되는 것은 아니고, 가스 부상한 피반송물을 반송할 수 있는 구성이면 좋다.
판상 워크(100)는 부상 유닛(20B) 위를 도 6에 나타내는 반송 방향을 따라 비접촉으로 반송된다.
이 때, 반송 방향의 상류측에서는 판상 워크(100)는 부상 유닛(20B)으로부터 분출하는 가압 기체에 의해 부상하고 있는 것뿐이므로, 평탄하게 교정되지 않고, 판상 워크(100)의 부상량은 저정밀도이다.
그 후에 판상 워크(100)는 부상 유닛(20B) 위를 하류측으로 반송되고, 부상 유닛(2E,20C)간에 돌입된다. 이 때, 판상 유닛(100)이 부상 유닛(2E,20C)간에 돌입되기 쉽도록 부상 유닛(2E)의 가스 하방 분출부(3E)의 반송 방향 상류측에 상류단일수록 판상 워크(100)와의 거리가 커지도록 테이퍼 가공부(T) 등의 가공을 하고 있어도 좋다. 이에 따라 판상 워크(100)가 부상 유닛(2E,20C)간에 돌입했을 때에, 상방으로부터의 압력의 변동을 작게 해서 판상 유닛(100)의 흔들림 등을 작게 할 수 있다. 또한, 가스 하방 분출부(3E)의 반송 방향 상류측에서, 그 하류측보다 가스의 유량이나 압력을 작게 해 둠으로써 동일한 작용을 얻을 수 있다.
판상 워크(100)는 부상 유닛(2E,20C)간의 영역에서는 실시형태 1에 나타낸 부상 원리에 의해, 고밀도의 부상량이 얻어진다. 반송이 진행되면, 판상 워크(100)는 부상 유닛(2E,20C)간의 영역으로부터 부상 유닛(20D)만으로 부상 지지된다. 이 영역에서도 교정은 행해지지 않고, 저정밀도의 지지가 이루어진다.
본 실시형태 3에 의하면, 가공점 부근(가공을 목적으로 하는 영역)은 고정밀도로 부상시킬 수 있고, 그 이외의 영역(반송만을 목적으로 하는 영역)은 판상 워크가 부상 유닛(20B,20D)으로부터 분출되는 가압 기체에 의해 부상 유닛에 접촉 없이 반송할 수 있을 정도로 부상시킬 수 있어 장치구조를 간략하게 해서 장치 비용을 저감할 수 있다. 이 실시형태 3에서는 판상 유닛의 사이즈에 상관없이, 비접촉으로 지지해서 반송할 수 있다.
이상, 본 발명에 대해서, 상기 각 실시형태에 의거하여 설명했지만, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한은 적당한 변경이 가능하다.
1 가스 부상 워크 지지 장치
1A 가스 부상 워크 지지 장치
1B 가스 부상 워크 지지 장치
2A 부상 유닛
2B 부상 유닛
2C 부상 유닛
2D 부상 유닛
2E 부상 유닛
2F 부상 유닛
3A 가스 하방 분출부
3B 가스 하방 분출부
3C 가스 하방 분출부
3D 가스 하방 분출부
3E 가스 하방 분출부
3F 가스 하방 분출부
6 높이 조정 기구
7A 급기관
8A 유량 제어 밸브
7B 급기관
8B 유량 제어 밸브
8D 유량 제어 밸브
9 제어부
10 높이 검지부
11 높이 검지부
15 반송 장치
20B 부상 유닛
20C 부상 유닛
20D 부상 유닛
23B 가스 상방 분출부
23C 가스 상방 분출부
23D 가스 상방 분출부
W 가공 에리어
T 테이퍼 가공부

Claims (14)

  1. 가스를 상방으로 분출하는 가스 상방 분출부와, 상기 가스 상방 분출부의 상방측에 위치해서 가스를 하방으로 분출하는 가스 하방 분출부를 갖고,
    상기 가스 하방 분출부는 상기 가스 상방 분출부로부터 분출되는 상기 가스로 부상 지지되는 판상 워크에 대해서 상기 판상 워크의 상방으로부터 상기 가스를 하방으로 분사해서 압력을 가하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 부상 워크 지지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 하방 분출부는 일부 또는 전부가 상기 가스 상방 분출부가 설치된 영역의 전부 또는 일부에 맞춰서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 부상 지지 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 판상 워크에 대한 가공 에리어를 제외해서 상기 가스 하방 분출부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 부상 워크 지지 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판상 워크에 대한 가공 에리어를 사이에 두고 상기 가스 상방 분출부가 설치된 영역의 일부에 맞춰서 상기 가스 하방 분출부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 부상 워크 지지 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 상방 분출부에 형성된 복수의 가스 상방 분출 구멍과, 상기 가스 하방 분출부에 형성된 복수의 가스 하방 분출 구멍의 한쪽 또는 양쪽에 대해서 일부 또는 전부에서 블로잉 위치를 조정하는 위치 조정부를 갖는 것을 특징으로 하는 가스 부상 워크 지지 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 조정부는 위치 조정 가능한 분출 구멍을 개별로, 또는 소정의 개수마다 위치 조정 가능한 것을 특징으로 하는 가스 부상 워크 지지 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 상방 분출부에 형성된 복수의 가스 상방 분출 구멍과, 상기 가스 하방 분출부에 형성된 복수의 가스 하방 분출 구멍의 일부 또는 전부에 대해서 가스의 블로잉 유량 및/또는 압력을 조정하는 가스류 조정부를 갖는 것을 특징으로 하는 가스 부상 워크 지지 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스류 조정부는 가스류 조정 가능한 분출 구멍을 개별로, 또는 소정의 개수마다 가스의 블로잉 유량 및/또는 압력을 조정 가능한 것을 특징으로 하는 가스 부상 워크 지지 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판상 워크의 부상 지지에 있어서 상기 위치 조정부의 조정량을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 가스 부상 워크 지지 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판상 워크의 부상 지지에 있어서 상기 가스류 조정부의 조정량을 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 가스 부상 워크 지지 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판상 워크의 높이 위치를 검지하는 검지부를 갖고, 상기 제어부는 상기 검지부의 검지결과에 의거하여 상기 조정량을 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 부상 워크 지지 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 하방 분출부에 형성된 복수의 하방 분출 구멍은 상기 가스 상방 분출부에 형성된 복수의 상방 분출 구멍에 대해서 서로의 블로잉 방향에서 일부 또는 전부가 겹쳐져 있는 것을 특징으로 하는 가스 부상 워크 지지 장치.
  13. 판상 워크의 상방과 하방으로부터 각각 상기 판상 워크를 향해서 가스를 분출하고, 상기 판상 워크를 상기 가스로 끼워 넣으면서 비접촉으로 부상 지지하는 것을 특징으로 하는 비접촉 워크 지지 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 판상 워크에 대한 가스의 분출 위치의 갭량과, 상기 가스의 유량의 한쪽 또는 양쪽을 조정함으로써 상기 판상 워크의 휘어짐 및 구부러짐을 교정해서 평탄화하는 것을 특징으로 하는 비접촉 워크 지지 방법.
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