JP2006264804A - 大型フラットパネルの浮上ユニット及びこれを用いた非接触搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型ガラス基板全面に対する浮上量を高めつつガラス基板の撓みを回避することができる等、大型ガラス基板の搬送に対処できる浮上ユニットの提供。
【解決手段】 実施形態に係る浮上ユニット１は、搬送する大型ガラス基板Ｇに対応させた所定サイズのベース体２と、このベース体２の底面２０に設けられた給気部２１と、ベース体２の上面２２に設けられた多孔部２３と、給気部２１からベース体２内に流入し、多孔部２３から流出して基板Ｇを浮上させる空気を、ベース体２の上面２２から底面２０に流出させ、且つ、ベース体２外に排気させる排気部２４と、この排気部２４に設けられた流量調整器２５と、ベース体２の上面２２のエッジ部２６に形成され、且つ、基板Ｇを動圧空気により浮上させるエッジ孔部２７と、このエッジ孔部２７から流出する空気の風速を調整する風速調整器２８を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＬＣＤ，ＰＤＰ等に用いられる大型フラットパネルを浮上させて非接触で搬送する浮上ユニット及びこれを用いた非接触搬送装置に関する。

近年のフラットパネルディスプレイの大型化に伴い、製造工程における大型ガラス基板の搬送は、従来のローラー式、ベルト式等の接触式では、斑痕、擦傷等によるガラス基板の損傷が問題となりつつある。
このようなガラス基板の損傷を避けることができる空気による浮上搬送の技術分野においては、特許文献１の空気浮上装置をはじめ、各種非接触搬送装置が開発されている。
特開２００４−２６２６０８

しかし、このような非接触搬送装置において、ガラス基板の大型化、薄板化が急激に進むに従い、ガラス基板の「撓み」等が大きな問題となってきた。
以下では、ガラス基板の大型化に伴う撓みの問題点、その他の問題点及びこれらの原因を説明する。

ガラス基板が大型化すればする程、撓み量は大きくなり、それに伴ってガラス基板の浮上量（浮上ユニットの搬送面からガラス基板までの浮上高さ）を大きくすることが求められる。因みに、第６世代（１５００×１８００）以降の大型ガラス基板では、約３ミリメートル以上の浮上量が必要になることが予想される。
浮上量を大きくするには、より多くの空気を浮上ユニットに供給する必要があり、大風量ゆえに空気のガラス基板に対する吹出し、ガラス基板からの排出の方法によっては空気流による撓みの発生も起こり得る。

この現象の原因を図４に基いて説明する。
図４において浮上ユニット１００から多孔板１０１の吹出口１０２を通じて吹出された空気は、ガラス基板Ｇと浮上ユニット１００間に空気膜１０３を形成し、これか浮上量となる。
この浮上量は、一般に吹出風量が大きければそれに相応して大きくなる。
しかし、これに比例して吹出し空気がガラス基板Ｇの周辺から流出するときの風速Ｖが大きくなると、ガラス基板Ｇのオーバーハング部分Ｇ１において、下部の静圧Ｐｓ２が上部の静圧Ｐｓ１より小さくなり、その結果、図４の矢印Ｆに示すような上からの押下げ力が働き、ガラス基板Ｇが撓むことになる。
この撓み現象を防ぐためには、流出風速Ｖを低く抑える必要があり、これは大風量化の必要性と相反することになり、両者をバランスする工夫が求められることになる。

次に、ガラス基板Ｇに撓みが生じて接触事故を起こす場所は、主として浮上ユニット搬送面（多孔板１０１の表面）からガラス基板Ｇがオーバーハングしている部分Ｇ１である。そしてこの部分と隣接する製造ライン１１０間の乗移り部分Ｓでの事故は、製造装置のレイアウト等で柔軟性が要求される製造ラインでは構造的に避けられない問題である。
即ち、図５に示したように乗移り部分Ｓのオーバーハング距離が大きくなるとガラス基板Ｇの自重により撓みを生じ、接触事故につながる。
よって、オーバーハング距離に応じて、部分的にガラス基板Ｇの浮上量を上げる必要がある。

次に、ガラス基板Ｇに対する成膜等の製造工程においては、ガラス表面の状況が変化し、工程毎に異なる撓みが発生する可能性があり、これにも対処する必要がある。

次の問題点としては、製造ラインを構成する複数の浮上ユニット１００・・・のうち、ガラス基板Ｇが乗っている浮上ユニット１００とガラス基板Ｇが乗っていない浮上ユニット１００では、それらの吹出風量に差が生じてしまうことである。
これはガラス基板Ｇの重みによる抵抗のため、図６に示しようにガラス基板Ｇが搬送される工程において、ガラス基板Ｇが乗っていない浮上ユニット１００からはより多くの空気（吹出風量Ａ）が吹出され、肝心なガラス基板Ｇが乗っている浮上ユニット１００から吹出される空気（吹出風量Ｂ）は、逆に減ってしまうという現象が起こる。
ガラス基板Ｇの浮上量をどの浮上ユニット１００でも一定にするためには、ガラス基板Ｇの有無に係わらず各浮上ユニット１００から一定の空気が吹出される機能を備える必要がある。

以上の問題点及び課題を纏めると、大型ガラス基板全面に対する浮上量を高めつつガラス基板の撓みを回避するための浮上ユニットの新規な構成と、大型ガラス基板の一部に撓みがある場合に、ガラス基板全体の浮上量の嵩上げでは非現実的であることから、部分的な浮上量の嵩上げを行うための浮上ユニットの新規な構成と、これらの浮上ユニットにより構成される搬送路での大型ガラス基板の効率的な浮上量を確保するための非接触搬送装置の新規な構成である。

所定サイズのベース体と、このベース体の底面に設けられた給気部と、前記ベース体の上面に設けられた多孔部と、前記給気部からベース体内に流入し、前記多孔部から吹出してガラス基板を浮上させる空気を、前記ベース体上面からベース体底面に流出させ、且つ、ベース体外に排気させる排気部と、この排気部に設けられた流量調整器と、前記ベース体のエッジ部に取り付けられ、且つ、前記ベース体上面から前記ガラス基板を浮上させる空気を吹出すエッジ孔部を備えたことを特徴とする浮上ユニットとした（請求項１に記載の発明）。

前記ガラス基板のサイズは特に限定されるものではないが、大型のガラス基板が想定されている。

上記発明において、前記給気部の設置数は、前記排気部の設置数に略対応し、且つ、前記ガラス基板の搬送方向に沿って設けられていることを特徴とする浮上ユニットとした（請求項２に記載の発明）。

上記発明において、前記多孔部を形成する孔の開口率は、前記ガラス基板の搬送方向に交差する前記エッジ部から中央部に従い除除に密状態から疎状態になっていることを特徴とする浮上ユニットとした（請求項３に記載の発明）。

上記浮上ユニットにより搬送路が構成される非接触搬送装置において、各浮上ユニット毎に定風量装置を設置したことを特徴とする非接触搬送装置とした（請求項４に記載の発明）。

本発明に係る浮上ユニットによれば、所定の浮上量、例えば３ミリメートル以上の浮上量を保ちながら、ガラス基板のオーバーハング部分の撓みに対しては、空気流のコントロールや、動圧による部分的な浮上量の増強対策により、大型ガラス全面が平均に浮上する機能を持つ浮上ユニットによる非接触搬送装置を提供することができる。

上記各発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は実施形態に係る浮上ユニットの斜視図、図２は同ユニットの縦断面図及び平面図、図３は同ユニットにより組み立てられた非接触搬送装置の縦断面図である。
これらの各図において、同一の構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
浮上ユニットの浮上対象物として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ），プラズマディスプレイ（ＰＤＰ），フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ），電界発光ディスプレイ（ＥＬ）等のフラットパネルディスプレイ用の大型のフラットパネルを想定している。これらパネルにはガラス基板、プラスチック等の合成樹脂基板が含まれるが、以下の説明ではガラス基板を代表実施例とする。

実施形態に係る浮上ユニット１は、図１及び図２に示したように、搬送する大型ガラス基板（以下では単に基板ともいう）に対応させた所定サイズのベース体２と、このベース体２の底面２０に設けられた給気部２１と、前記ベース体２の上面２２に設けられた多孔部２３と、前記給気部２１からベース体２内に流入し、前記多孔部２３から流出して基板Ｇを浮上させる空気（以下ではエアともいう）を、前記ベース体２の上面２２から底面２０に流出させ、且つ、ベース体２外に排気させる排気部２４と、この排気部２４に設けられた流量調整器２５と、前記ベース体２の上面２２のエッジ部２６に形成され、且つ、基板Ｇを動圧空気により浮上させるエッジ孔部２７を備えている。
このエッジ孔部２７から流出する空気について、その風速を調整する風速調整器２８を取付けてもよい。

前記給気部２１に対しては、ＨＥＰＡフィルタ等で浄化された清浄な空気が送風ダクトを介して供給され、前記多孔部２３から吹出る空気により上面２２とその上方の基板Ｇと間に広範囲に気体膜が形成され、基板Ｇが前記ベース体２の両サイドに配置される搬送ローラ（図示せず）により搬送方向Ｘに力を与えられることで搬送路が構成される。

前記ベース体２は、立方体状であって前記給気部２１の孔、前記多孔部２３の各孔、前記排気部２４の孔及びエッジ孔部２７の孔を除き気密に構成されている。そして、ベース体２の内部に所定容積の空気を貯留させて前記多孔部２３から略均一化された圧力の空気を吹出させるようになっている。
このベース体２の材質は例えばステンレス、アルミ等の金属が用いられるが、気密性を保つことができればどのような材質でもよい。

前記ベース体２の縦寸法及び横寸法の具体的な所定サイズは、浮上及び搬送対象となる基板Ｇのサイズに対応させればよく、このようなサイズであれば、搬送路のレイアウトに対して柔軟に対処できる。

前記給気部２１は、前記ベース体２の底面２０において基板Ｇの搬送方向Ｘに略沿うように、且つ、その前後の２箇所に形成されている。
この給気部２１は、基板Ｇの浮上量に必要なエアをベース体２内に流入させることができればよく、その口径、配置位置及び配置個数は上記構成に限定されるものではない。

前記多孔部２３は上面２２に多数形成された孔により形成されている。
これらの孔は、例えば上面２２を打抜き加工して形成されたもので、このようなパンチング孔とすることで空気の吹出抵抗を弱め、浮上量の増加を図ることができる。
これら多数の孔は、図１等に示したように基板Ｇの搬送方向Ｘに対し略交差する方向に配列され、且つ、搬送方向Ｘの前後の上面２２において行及び列のピッチが狭く打ち抜かれ、上面の中央に近づくに従い、除除に行及び列のピッチが広げられて打ち抜かれている。即ち、搬送方向Ｘに交差するエッジ部２６において開口率が密状態に打ち抜かれ、上面２２の中央部に近づくに従い除除に開口率が疎状態に打ち抜かれている。
これは、気体膜は基板Ｇの中央部で膨らむ傾向にある等、基板Ｇの搬送時の特性に合わせたものである。

なお、前記多孔部２３の孔の上記配列を始め、孔形状、孔径等は、基板Ｇに対して所定の浮上量を得ることができるように、設計し決定すれば良い。

前記排気部２４は、前記上面２２に形成された流入口２４０と、前記底面２０に形成された排出口２４１と、これら流入口２４０と排出口２４１間に設けられた連接筒２４２からなる。
この排気部２４は、前記給気部２１と同様に、基板Ｇの搬送方向Ｘに略沿うように設置され、前記給気部２１に挟まれて形成されている。
これらの排気部２４、２４は、後に詳述するように基板Ｇに所定の浮上量を与えことができるエアを調整可能にベース体２外に排気させることができればよく、流入口２４０、排出口２４１、連接筒２４２の形状、サイズ、位置及び個数等は上記構成に限定されるものではない。
また、前記排気部２４の設置数２は、前記給気部２１の設置数２に対応しており、給気と排気のバランスが図られているが、これらの設置数に限定されるものでもない。

前記流量調整器２５は前記排気部２４からの空気の排出量を調整するもので、前記排出口２４１に取付けられている。この流量調整器２５により排出口２４１の開口面積を調整でき、例えば各製造工程毎に変化するガラス基板の撓み或いは基板Ｇ中央部が膨らむ状態に適宜対処できるようになっている。

前記エッジ孔部２７は、隣接する浮上ユニット１、製造装置等に乗移ろうとする基板Ｇのオーバーハング部分（端部Ｇ１）に対し、浮上量を局所的に増加させるための空気を流出させるもので、その空気の風速Ｖ１は風速調整器２８により調整され、浮上量を制御できるようになっている。

以上のように構成された浮上ユニット１の作用効果を図２に基いて説明する。
前記給気口２１からベース体２内に流入する給気量Ｑ１の空気は、前記多孔部２３から基板Ｇに向って吹出され、気体膜を形成すると共に前記基板Ｇの四方の端部から排出量Ｑ２と、前記排気部２４から排出される排出量Ｑ３に分かれて流出する（Ｑ１＝Ｑ２＋Ｑ３）。
前記排出量Ｑ２が多くなると流出する風速が早くなり、前述のように基板Ｇの端部Ｇ１に撓みが生じやすいので、前記排出量Ｑ３を増やして排出量Ｑ２を低減させる。この調整は前記流量調整器２５により行う。
よって、基板Ｇ全面に対する浮上量を高めつつ、基板Ｇの撓みを回避することができる浮上ユニット１となっている。
また、製造工程毎に変化する基板Ｇの撓み、歪みに柔軟に対処できる浮上ユニット１になっている。

これに加え、基板Ｇの自重による撓みや製造工程によって生じる撓み、歪みに対しては、エッジ孔部２７からの風速Ｖ１を加えることにより、空気流の動圧によって撓み、歪み個所をより多く浮上させることができる浮上ユニット１になっている。この風速の調整は前記風速調整器２８により行う。

次に浮上ユニット１により構成される非接触搬送装置を図３に例示する。
上述のように前記多孔部２３の孔の空気通過抵抗は比較的小さいので基板Ｇの重みにより抵抗の増加比率は大きく、複数の浮上ユニット１により非接触搬送装置を構成する場合に、基板Ｇの有無により吹出空気量は大きく上下する場合がある。
この問題を解決するために、各浮上ユニット１Ａ〜１Ｄに連結する送風ダクト３に定風量装置４Ａ〜４Ｄをつけて、基板Ｇの有無に係わらず一定の風量が各ユニット１Ａ〜１Ｄから吹出させる構成とする。
各定風量装置４Ａ〜４Ｄはそれぞれの浮上ユニット１Ａ〜１Ｄが必要とする風量にあわせて予め風量設定をしておき、常に設定風量を送風する機能を持たせるようにして、浮上ユニット１Ａ〜１Ｄにより構成される搬送路での大型ガラス基板に対し、効率的な風量設定が可能な非接触搬送装置とすることができる。

実施形態に係る浮上ユニットの斜視図、 同ユニットの断面図及び平面図、 同ユニットによる非接触搬送装置の側面図、 従来例の説明図、 従来例の説明図、 従来例の説明図。

符号の説明

１ 浮上ユニット ２ ベース体
２０ 底面 ２１ 給気部
２２ 上面 ２３ 多孔部
Ｇ 基板 ２４ 排気部
２５ 流量調整器 ２６ エッジ部
２７ エッジ孔部 ２８ 風速調整器
２４０ 流入口 ２４１ 排出口
２４２ 連接筒 Ｘ 搬送方向
Ｇ１ 基板の端部 Ｑ１ 給気量
Ｑ２ 排出量 Ｑ３ 排出量
Ｖ１ 風速 １Ａ〜１Ｄ 浮上ユニット
４Ａ〜４Ｄ 定風量装置

Claims (4)

1. 所定サイズのベース体と、
   このベース体の底面に設けられた給気部と、
   前記ベース体の上面に設けられた多孔部と、
   前記給気部からベース体内に流入し、前記多孔部から吹出してガラス基板を浮上させる空気を、前記ベース体上面からベース体底面に流出させ、且つ、ベース体外に排気させる排気部と、
   この排気部に設けられた流量調整器と、
   前記ベース体のエッジ部に取り付けられ、且つ、前記ベース体上面から前記ガラス基板を浮上させる空気を吹出すエッジ孔部と、
   を備えたことを特徴とする浮上ユニット。
2. 前記給気部の設置数は、前記排気部の設置数に略対応し、且つ、前記ガラス基板の搬送方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮上ユニット。
3. 前記多孔部を形成する孔の開口率は、前記ガラス基板の搬送方向に交差する前記エッジ部から中央部に近づくに従い密状態から疎状態になっていることを特徴とする請求項１に記載の浮上ユニット。
4. 請求項１に記載の浮上ユニットにより搬送路が構成される非接触搬送装置において、各浮上ユニット毎に定風量装置を設置したことを特徴とする非接触搬送装置。

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