(57)【要約】【課題】本発明は、非接触型サクショングリッピング装置及びこれを有する非接触型サクショングリッピングフレームに関する。【解決手段】本発明ににおいては、平板状物体の一面と接するときに閉曲面を形成する圧力部と、前記平板状物体から見て、前記圧力部より凸状に丸く延設されたＲ部と、前記Ｒ部より、前記平板状物体から離れる垂直方向に少なくとも一部が直線状に延設された側部と、前記側部と連結されて、外部からハウジング内に空気を供給する空気注入口を具備するハウジング部と、空気注入口から供給される空気が前記Ｒ部に沿って吐出されるように、前記側部の内壁との間に間隔を開けて配設されたノズル先端を有し、前記ノズル先端から前記空気注入口の方向に行くほど径が小さくなるように形成された傾斜面を有する漏斗形状で、ハウジング部の内部の空いた空間に挿入されるノズル部と、を含むことを特徴とする非接触型サクショングリッピング装置が提供される。【選択図】図２
2010241603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状物体を非接触でサクショングリッピングする非接触型サクショングリッピング装置であって、
平板状物体の一面と仮りに直に接したときに閉曲面を形成する圧力部と、前記平板状物体から見て、前記圧力部より凸状に丸く延設されたＲ部と、前記Ｒ部より、前記平板状物体から離れる垂直方向に少なくとも一部が直線状に延設された側部と、前記側部と連結されて、外部から供給される空気を注入する空気注入口を形成する連結部とを具備するハウジング部と、
前記空気注入口から供給された空気が前記平板状物体に垂直な方向に吐出されるように、前記ハウジング部の側部の内壁との間に一定の間隔を開けて配設されたノズル先端を有し、前記ノズル先端から前記空気注入口の方向に行くほど径が小さくなるように形成された傾斜面を有する漏斗形状をなし、前記ハウジング部の内部の空いた空間に挿入されるノズル部と、を含むことを特徴とする、非接触型サクショングリッピング装置。
【請求項２】
前記ノズル先端は、前記圧力部よりも前記空気注入口の方向に入った位置に配設されることを特徴とする、請求項１に記載の非接触型サクショングリッピング装置。
【請求項３】
前記ノズル先端は、前記Ｒ部と前記側部との境界線を基準にして空気注入口の方に近い位置に配設されることを特徴とする、請求項２に記載の非接触型サクショングリッピング装置。
【請求項４】
前記ハウジング部は、前記平板状物体から見て、前記圧力部より前記Ｒ部と反対方向に凸状に丸く延設された外部Ｒ部をさらに具備することを特徴とする、請求項１または２に記載の非接触型サクショングリッピング装置。
【請求項５】
前記平板状物体が載置される水平面を基準として、前記ハウジング部及び前記ノズル部の各水平方向の断面が、前記圧力部によって形成される閉曲面の重心点を基準に重心点対称形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の非接触型サクショングリッピング装置。
【請求項６】
前記圧力部は、前記平板状物体から見た平面形状が、同心円形状、二重楕円形状及び二重四角形状のうちより選ばれたいずれか１つに形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の非接触型サクショングリッピング装置。
【請求項７】
複数個の水平バーを有するフレームと、
前記フレームの水平バーに取り付けられる、複数個の非接触型サクショングリッピング装置を具備し、
前記非接触型サクショングリッピング装置は、
平板状物体の一面と仮りに接したときに閉曲面を形成する圧力部と、前記平板状物体から見て、凸状にラウンディングされるように圧力部より凸状に丸く延設されたＲ部と、前記Ｒ部より、前記平板状物体から遠くなる垂直方向に少なくとも一部が直線状に延設された側部と、前記側部と連結されて、外部から供給される空気を注入する空気注入口を具備するハウジング部と、
前記空気注入口から供給される空気を前記平板状物体に垂直となる方向に吐出するように、前記側部の内壁との間に間隔を開けて配設されたノズル先端を有し、前記ノズル先端から前記空気注入口の方向に行くほど径が小さくなるように形成された傾斜面を有する漏斗形状で、ハウジング部の内部の空いた空間に挿入されるノズル部と、を含むことを特徴とする非接触型サクショングリッピングフレーム。
【請求項８】
前記ノズル先端は、前記Ｒ部と前記側部との境界線を基準にして空気注入口の方に近い位置に配設されることを特徴とする、請求項７に記載の非接触型サクショングリッピングフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型サクショングリッピング装置、及びこれを有する非接触型サクショングリッピングフレームに関し、より具体的には、ガラス等の平板状物体を、接触すること無く、真空を利用して持ち上げる非接触型サクショングリッピング装置、及びこれを有する非接触型サクショングリッピングフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス、鋼板、半導体用ウエハー等のような平板状物体は、生産工程及び生産後に適用される後工程において、平板の両面のうちいずれか一方の面を吸着して移送する必要がある。ディスプレイ用平板ガラスを例に挙げて使うと、生産工程において吸着が必要な場合としては、平板ガラスを適合したサイズに切断する工程と、切断したガラスの側面を丸みを帯びるようにグラインドする(ラウンディング)工程とを挙げることができ、生産後に適用される後工程において吸着が必要な場合としては、平板のガラス基板上に回路をパターニングする工程を挙げることができる。
【０００３】
ディスプレイ用平板ガラスは、高い表面平滑度と高い平行度を必要とする。さらに、ガラス表面に生じたスクラッチは、完成したディスプレイ装置の一部の画素に不良画素という問題点を引き起こすことから、厳しい検査が求められている。
【０００４】
その上、次世代のディスプレイ用ガラス基板として開発されているガラスパネルは、薄肉で、かつ幅と長さが約２ｍに至る大型サイズである。このような大型サイズのディスプレイ用ガラス基板の両端を把持して持ち上げると、中央部が垂れ下がるようになることにより、ガラス基板が震えたり、安全に反転させるために複雑な器具などが必要となったりする。
【０００５】
ところで、平板ガラスを移送したり、あるいは反転させるとき、平板ガラスと接触する接触式装置を使用すると、平板ガラスの面が汚染する問題があるため、非接触方式で装置を使用する研究が進められている。このような従来の非接触式真空装置の一例を図１を用いて説明することとする。この従来の非接触式真空装置は、中央部に、外部から供給される真空ホース１２１を介して真空吸引力を提供し、真空吸引力が提供される周囲では、圧縮空気ホース１２２を用いて十分な圧力の空気が外部に抜け出すことができるようにして、平坦面と接触しないようにする構成を有している。
【０００６】
しかし、このような従来の非接触式装置は、真空を形成するために４〜７気圧の装置が必要となり、このような真空圧を形成するためにはコンプレッサーが必要であるが、クリーンルームの内部に、このような真空圧を提供するコンプレッサーを設けることができないため、クリーンドライエア(CDA：Clean  Dry  Air)という別の高価な装備を使用しなければならない問題があった。
さらに、従来の非接触式装置は、平板ガラスと非接触式装置との間の間隔を０.２mm乃至０.３mmに維持しているが、この程度の間隔を維持すると、平板ガラスが従来の非接触式装置に当接して、スクラッチが発生する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国実用新案登録第２０−０４０１２５９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】株式会社コガネイ社「調質、補助、真空機器総合カタログ」６４１〜６４９ページ、「非接触搬送機器」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、比較的に低い約０.３気圧以下の空気圧を用いることにより、別途の高価な装備を使用せずに、平板状物体を非接触で持ち上げる非接触型サクショングリッピング装置、及びこれを有する非接触型サクショングリッピングフレームを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上述した目的は、平板状物体を非接触でサクショングリッピングする非接触型サクショングリッピング装置に関するものであって、平板状物体の一面と仮りに接したときに閉曲面を形成する圧力部と、前記平板状物体から見て、前記圧力部より凸状に丸く延設されたＲ部と、前記Ｒ部より、前記平板状物体から離れる垂直方向に少なくとも一部が直線状に延設された側部と、前記側部と連結されて、外部からハウジング内に空気を供給する空気注入口とを具備するハウジング部と、空気注入口から供給される空気が前記Ｒ部に沿って吐出されるように、前記側部の内壁との間に間隔を開けて配設されたノズル先端を有し、前記ノズル先端から前記空気注入口の方向に行くほど径が小さくなるように形成された傾斜面を有する漏斗形状で、ハウジング部の内部の空いた空間に挿入されるノズル部と、を含むことを特徴とする非接触型サクショングリッピング装置によって達成することができる。
【００１１】
ノズル先端は、前記Ｒ部と前記側部との境界線を基準にして空気注入口の方向に近い位置に形成されることが好ましく、ハウジングには、平板状物体から見て、圧力部より前記Ｒ部とは反対方向に凸状に丸く延設された外部Ｒ部をさらに具備することにより、平板状物体の震えを除去することができるようにした。
【００１２】
また、圧力部は、平板状物体の一面と仮に接したときに閉曲面を形成するものであれば、どのような形状であってもよいが、特に、平板状物体から見た圧力部の平面形状を、同心円形状、二重楕円形状及び二重四角形状のうちより選ばれたいずれか１つの形状に形成することが好ましい。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、複数個の水平バーを有するフレームと、フレームの水平バーに取り付けられる、複数個の非接触型サクショングリッピング装置を具備し、非接触型サクショングリッピング装置は、平板状物体の一面と接するときに閉曲面を形成する圧力部と、平板状物体から見たとき、凸状にラウンディングされるように圧力部より延設されたＲ部と、Ｒ部より、前記平板状物体から遠くなる垂直方向に少なくとも一部が直線状に延設された側部と、前記側部と連結されて、外部から供給される空気を注入する空気注入口を具備するハウジング部と、空気注入口から供給される空気が前記Ｒ部に沿って吐出されるように、前記側部の内壁との間に間隔を開けて配設されたノズル先端を有し、前記ノズル先端から空気注入口の方向に行くほど径が小さくなるように形成された傾斜面を有する漏斗形状で、ハウジング部の内部の空いた空間に挿入されるノズル部と、を含むことを特徴とする非接触型サクショングリッピングフレームによって達成することができる。このとき、ノズル先端は、Ｒ部と側部との境界線を基準にして空気注入口の方向に近い位置に形成されるようにすることで、コアンダ効果がより確かに発生されるようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置は、従来の非接触式装置に比べて１/３０程度の圧力を用いる注入空気を利用して、動作させることができる。特許文献１として前記した従来の非接触式装置は、通常、４〜７気圧にて動作しており、最近には、２気圧程度にて動作する装置が試験稼動中であることが知られているが、本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置は、コアンダ効果を用いることにより、従来の技術に比べて非常に低圧力である約０.３気圧であっても作動することが可能となった。
【００１５】
したがって、従来の技術では、高い空気圧を注入するために、クリーンルームの外部にコンプレッサーを設置し、空気を浄化するために、別の装置であるCDAを使用しなければならなかった。これに比して、本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置は、低圧力下であっても動作することができるため、現在、産業界でクリーンルーム内において使用されている空圧の空気をそのまま使用することができ、このような空圧の空気を用いることができなくても、注入される空気圧が低く、クリーンルームの内部に設置可能なリングブロワーを用いることが可能となる利点がある。
【００１６】
また、非特許文献１として前記した従来の非接触式装置は、装置面と平板状物体との非接触距離が０.３mm以下に維持されるものであり、このような従来の非接触式装置は、装置面と平板状物体との非接触距離が非常に短くて、従来の非接触式装置を使用して平板状物体を取り扱う場合、平板状物体が装置面に接触する場合がよく発生する。このことは、従来の非接触式装置が高圧を使用することから、装置面と平板状物体の一面との間を通過する流速が高速となり、これによって装置面と平板状物体の一面との間の非接触距離が短くなるのである。これに比して、本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置は、約０.３気圧程の低気圧を使用するために装置面(圧力部)と平板状物体との間を通過する流速が減少され、これによって平板状物体を持ち上げる場合でも、圧力部と平板状物体との間の非接触距離を十分長く維持することができるようになる。したがって、本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置を使用する場合、平板状物体にスクラッチが生じることがほとんど発生しなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の非接触真空装置の断面図である。
【図２】本発明にかかる一実施例の非接触型サクショングリッピング装置の断面図である。
【図３】本発明にかかる一実施例の非接触型サクショングリッピング装置の空気の流れと平板ガラスにかかる圧力とを説明するための断面図である。
【図４】サイズの小さい平板ガラスＧを、本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置を使用して持ち上げた後に反転させた状態の斜視図である。
【図５】本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置を板厚の薄い板材に適用した場合に発生する震え現象を説明するための断面図である。
【図６】本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置のさらに他の実施例の斜視図である。
【図７】本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置の圧力部によって形成される多様な閉曲面の例である。
【図８】本発明にかかるさらに他の実施例であって、非接触型サクショングリッピング装置を使用して非接触型サクショングリッピングフレームを構成した一実施例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の特徴及び利点は、添付の図面に基づいた以下の好ましい実施例に関する詳細な説明によりもっと明らかになる。ここで、本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、発明者が自分の発明をもっとも最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して、本発明の技術的な思想に符合する意味や概念として解釈しなければならない。
【００１９】
図２は、本発明による一実施例の非接触型サクショングリッピング装置である。本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置１００は、コアンダ効果を発生させるハウジング部とノズル部とで構成される。ハウジング部は、平板状物体の一面と仮りに直に接したときに閉曲面を形成する圧力部１１と、平板状物体から見て、圧力部より凸状に丸く延設されたＲ部１３と、Ｒ部１３より、平板状物体から離れる垂直方向に少なくとも一部が直線状に延設された側部１５と、側部１５と連結されて、外部からハウジング部に空気を供給する空気注入口２７を形成する連結部１７とで構成される。ノズル部２１は、略漏斗形状を有するが、図２に示されているように、側部１５の内壁１５-１に沿って空気がやっと流通することができる程度に狭い間隔(△)だけ内壁１５-１から離隔されて、尖ったような形状を有するノズル先端２３と、ノズル先端２３から空気注入口２７の方向に行くほど径が小さくなるように形成された傾斜面を有する漏斗形状で、ハウジング部の内部の空いた空間に挿入されて形成される。コアンダ効果をもたらす形状は、圧力部１１、Ｒ部１３、側部１５、及びノズル部２１によって構成されることから、連結部１７及び空気注入口２７の形状、あるいは空気を注入する方式は主な特徴部であるとはいえないため、多様な変形が可能である。
【００２０】
図２に示されているように、本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置１００は、圧力部１１が仮想の水平面Ｌと閉曲面を形成するようにした。圧力部１１は、平板状物体を引き寄せる吸引力が作用するような形状であれば、その形状を問わないので、いずれの閉曲面の形状を有していても構わない。しかし、設計及び製造の便宜のために、圧力部１１は、閉曲面の重点を基準にして対称する形状に設けられることが好ましい。これをより具体的に説明すると、平板状物体が載置される水平面を基準にして、ハウジング部及びノズル部２１の各水平断面が圧力部１１によって形成される閉曲面の重心点を基準に重心点対称形状を有するように形成することである。
【００２１】
また、圧力部１１によって形成される閉曲面で平板状物体に吸引力が印加されるようにするためには、図２に示されているように、ノズル先端２３を仮想の水平面Ｌよりも空気注入口に近い上方に位置させて、閉曲面、Ｒ部１３、側部１５及びノズル部により空き空間が形成されるようにした。より好ましくは、コアンダ効果をより確実に具現するために、ノズル先端２３を、ハウジング部のＲ部１３と側部１５との境界線Ｑを基準にして空気注入口２７により近い位置に設けるようにした。
【００２２】
図３は、本発明にかかる一実施例の非接触型サクショングリッピング装置の空気の流れと平板ガラスにかかる圧力とを説明するための断面図であって、図４は、サイズの小さい平板ガラスＧを、本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置を使用して持ち上げた後に反転させた状態を示す図である。図３に示されているように、空気注入口を介して注入される空気は、ノズル部の傾斜面に沿って流下し、ノズル先端とハウジング部の内壁１５-１との間を通過した後に、Ｒ部に沿って流れ、その以後、圧力部を通過して外部へ吐出される。
【００２３】
コアンダ効果とは、流体が湾曲面に沿って流れる効果を意味する。本発明の非接触型サクショングリッピング装置は、このようなコアンダ効果を利用して、注入された空気がハウジング部のＲ部を通して流れるように誘導することにより、平板状物体に吸引力と斥力を発生させることができる。図３に示されているように、本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置に供給された空気が流れると、平板ガラスＧ、ハウジング部、及びノズル先端の表面によって形成される内部空間の圧力Ｐ１は、周りの圧力Ｐよりも低くなるように形成される。すなわち、Ｐ１＜Ｐとなり、Ａ１で表示された領域では、平板ガラスを非接触型サクショングリッピング装置の方向に引き寄せる吸引力が発生する。一方、Ｒ部を通過して圧力部へ高い流速で流れる空気の流れにより、この部分の圧力Ｐ２は、周りの圧力Ｐよりも高く形成される。すなわち、Ｐ２＞Ｐとなり、Ａ２で表示された領域では、平板ガラスを非接触型サクショングリッピング装置とは反対の方向に押し出す斥力が発生するようになる。
【００２４】
本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置１００は、空気注入ホース３５を介して注入される、比較的に低圧の空気を利用して平板状物体Ｇに引力と斥力を発生させて、図４に示されているように、平板ガラスを非接触状態で持ち上げることが可能となる。従来の非接触式装置では、２気圧以上の高い圧縮空気の注入を必要としていたが、それに対し、コアンダ効果を利用する本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置の場合、凡そ約０.３気圧ほどの空気を注入すれば良い。したがって、従来の非接触式装置は、クリーンルームの外部に設置されるコンプレッサーとCDAを別途で具備する必要があったが、それに対して本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置の場合は、送風機の一種であるリングブロワー(ring  blower)を使用しても十分な空気を印加することが可能となる。
【００２５】
一方、薄板材の平板状物体を本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置１００を使用してサクショングリッピングする場合、圧力部の外部に吐出される空気の流れにより、板材の一部に震え現象が発生する可能性がある。図５は、本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置を板厚の薄い板材に適用した場合に発生する震え現象を説明するための断面図である。図５に示されているように、非接触型サクショングリッピング装置の圧力部から抜けていく空気の流れにより、Ａ３で表示された領域では、薄い板厚の板材Ｇに震え現象が発生することがある。
【００２６】
図６は、本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置のさらに他の実施例である。図２に示された非接触型サクショングリッピング装置との異なる構成に対してのみ説明することとする。図６に示されているように、ハウジング部において、平板状物体Ｇから見て、圧力部より前記Ｒ部とは反対の方向に凸状に丸く延設された外部Ｒ部１９をさらに具備する。該具備された外部Ｒ部１９により、注入された空気は、Ｒ部と圧力部を通過して抜けてきた空気が、外部Ｒ部１９によって平板状物体Ｇから離れる垂直方向へと流れが変更される。したがって、板厚の薄い板材に本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置１００を適用した場合であっても、震え現象を相当除去することが可能となる。
【００２７】
さらに、外部Ｒ部１９の上方に空気を外部で吸引する送風機をさらに具備した場合、追加で設置された送風機を用いて、外部Ｒ部１９を通過して外部に抜けていく空気の量を調節することにより、平板状物体Ｇを非接触型サクショングリッピング装置１００から容易に持ち上げたり、あるいは下ろすことができるようになる。例えば、平板状物体Ｇを非接触型サクショングリッピング装置１００を使用して持ち上げる場合は、外部Ｒ部１９に設置された送風機を停止させるか、または低速で動作させることで、また、平板状物体Ｇを非接触型サクショングリッピング装置１００を使用して下ろす場合は、外部Ｒ部１９に設置された送風機を高速で動作させることで、抜けていく空気の量を増加させることができる。
【００２８】
図７は、本発明にかかる非接触型サクショングリッピング装置の圧力部によって形成される、多様な閉曲面の例である。図７に示された非接触型サクショングリッピング装置の圧力部は閉曲面を形成するが、取り扱いする平板状物体の種類に応じて、平板状物体から見た圧力部の平面形状を、同心円形状（ａ）、二重四角形状（ｂ）及び二重楕円形状（ｃ）等、多様に形成することができる。
【００２９】
図８は、本発明にかかるさらに他の実施例であって、非接触型サクショングリッピング装置を使用して非接触型サクショングリッピングフレームを構成した一実施例である。フレーム２００は、多数個の水平バーと垂直バーとを具備し、水平バーの下方の部分に一定の間隔で設置された非接触型サクショングリッピング装置１００を有する。図８に示された非接触型サクショングリッピングフレーム２００は、広い面積を有した平板状物体をサクショングリッピングするために適した実施例である。図面に示されていないが、非接触型サクショングリッピング装置１００には、圧縮空気を注入しなければならず、圧縮空気は、水平バーと垂直バーとに空気ノズルを形成するか、または別途の空気ノズルを介して供給することができるのは勿論である。
【符号の説明】
【００３０】
１１    圧力部
１３    Ｒ部
１５    側部
１５-１  内壁
１７    連結部
１９    外部Ｒ部
２３    ノズル先端
２７    空気注入口
１００  非接触型サクショングリッピング装置
２００  フレーム
【図１】
2010241603.tif 000003
【図２】
2010241603.tif 000004
【図３】
2010241603.tif 000005
【図４】
2010241603.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010241603.tif 000008
【図７】
2010241603.tif 000009
【図８】
2010241603.tif 000010