(57)【要約】【課題】高負荷容量化によって、軽量の薄板形状以外の形状のワーク、剛体ではないワーク、重量が大きなワーク等を浮上させる浮上装置として使用することができる浮上装置を提供すること。【解決手段】本発明によれば、支持面とワークの表面との間に空気膜を形成し支持面上でワークを浮上させる浮上装置１であって、多孔質体で形成され、支持面が表面に形成された多孔質カーボンパッド２と、多孔質カーボンパッドを収容する非通気性のパッドホルダ４と、多孔質カーボンパッドとパッドホルダとの間に形成された複数の溝１０と、パッドホルダに形成され、溝に連通した高圧気体流路１４と、を備え、複数の溝の各々は、他の溝と独立した空間を構成し、複数の溝の各々に、高圧気体流路に連通した開口１２が形成されている浮上装置が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持面とワークの表面との間に空気膜を形成し前記支持面上でワークを浮上させる浮上装置であって、
多孔質体で形成され、表面が前記支持面とされた多孔質カーボンパッドと、
前記多孔質カーボンパッドを収容する非通気性のパッドホルダと、
前記多孔質カーボンパッドと前記パッドホルダとの間に形成された複数の溝と、
前記パッドホルダに形成され、前記溝に連通した高圧気体流路と、を備え、
前記複数の溝の各々は、他の溝と独立した空間を構成し、
前記複数の溝の各々に、前記高圧気体流路に連通した開口が形成されている、
ことを特徴とする浮上装置。
【請求項２】
前記複数の溝の各々が、直線状の溝である、
請求項１に記載の浮上装置。
【請求項３】
前記開口が、前記各溝の長手方向中央に形成されている、
請求項２に記載の浮上装置。
【請求項４】
前記複数の溝が、同心状に配置された環状の溝である、
請求項１に記載の浮上装置。
【請求項５】
前記複数の溝に供給される高圧気体の圧力が１MPa以上である、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の浮上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮上装置に関し、詳細には、支持面とワークの表面との間に空気膜を形成し、支持面上でワークを浮上させ、ワークを非接触で運動させることができる浮上装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
支持面から高圧の空気を流出させて支持面とワークの表面との間に空気膜を形成し、支持面上でワークを浮上させる浮上装置が知られている。このような浮上装置としては、例えば、特許文献１に記載されているような、多孔質カーボンパッドを使用した浮上装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の浮上装置は、液晶表示装置に使用される薄板状のガラス基板、半導体ウエハ等の平坦で比較的、軽量なワークを浮上（即ち支持）するために使用されていた。
このような従来の浮上装置は、比較的、軽量なワークを浮上させるために使用されるものであり、装置内に１ＭPa未満の圧力を有する気体を導入して、この気体を多孔質体で形成されたパッドの表面（支持面）から流出（吹き出）させ、ワークを支持面上で浮上させる。
【０００５】
このような装置は、非接触でワークを支持することができるという優れた特性を有するため、負荷容量を増大させる（高負荷容量化する）ことによって、上述したような液晶表示装置に使用される薄板状のガラス基板、半導体ウエハ等の平坦で比較的、軽量のワーク以外のワークを浮上（支持）するために使用することが期待されている。
なお、負荷容量とは、浮上装置が支持できる荷重を示す指標を指す。
【０００６】
ここで、浮上装置の負荷容量を大きくするためには、浮上装置に供給する気体の圧力を高くすることが必要となるが、引用文献１の浮上装置等の従来構造の浮上装置に、高負荷容量化すべく、例えば１ＭPa以上という高い圧力の気体を導入すると、内部に破損が生じる、長期間の使用に耐えられない等の問題が発生していた。
【０００７】
このため、引用文献１等に開示されているような従来の多孔質体を使用した浮上装置は、高負荷容量化によって、軽量の薄板形状以外の形状のワーク、剛体ではないワーク、比較的重量が大きなワーク等を浮上させる浮上装置として使用することができなかった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、高負荷容量化によって、軽量の薄板形状以外の形状のワーク、剛体ではないワーク、重量が大きなワーク等を浮上させる浮上装置として使用することができる浮上装置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】
【０００９】
本願発明の発明者は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、従来技術の浮上装置では、多孔質カーボンパッド（カーボンパッド）を支持するホルダの表面に形成された溝の幅が、溝の曲がり角部あるいは交差部で他の部分（直線部など）より広くなるため、高圧の気体を溝に流入させた場合に、溝の曲がり角部あるいは交差部の近傍で多孔質カーボンパッドの剥離等が発生し易くなるということを見出し、この知見に基づいて、本願発明をなしたものである。
【００１０】
本発明によれば、
支持面とワークの表面との間に空気膜を形成し前記支持面上でワークを浮上させる浮上装置であって、
多孔質体で形成され、表面が前記支持面とされた多孔質カーボンパッドと、
前記多孔質カーボンパッドを収容する非通気性のパッドホルダと、
前記多孔質カーボンパッドと前記パッドホルダとの間に形成された複数の溝と、
前記パッドホルダに形成され、前記溝に連通した高圧気体流路と、を備え、
前記複数の溝の各々は、他の溝と独立した空間を構成し、
前記複数の溝の各々に、前記高圧気体流路に連通した開口が形成されている、
ことを特徴とする浮上装置が提供される。
【００１１】
このような構成によれば、多孔質カーボンパッドとパッドホルダとの間に形成された溝に、１MPa以上という高圧の気体を導入しても、破損が起こりにくく、浮上装置の高負荷容量化が可能となる。
【００１２】
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記複数の溝の各々が、直線状の溝である。
【００１３】
本発明の他の好ましい態様によれば
前記開口が、前記各溝の長手方向中央に形成されている。
【００１４】
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記複数の溝が、同心状に配置された環状の溝である。
【００１５】
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記複数の溝に供給される高圧気体の圧力が１ＭPa以上である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高負荷容量化によって、軽量の薄板形状以外の形状のワーク、剛体ではないワーク、重量が大きなワーク等を浮上させる浮上装置として使用することができる浮上装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の好ましい実施形態の浮上装置の平面図である。
【図２】図１のII-II線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の浮上装置のパッドホルダの平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態の浮上装置のパッドホルダの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の浮上装置について説明する。図１は、本発明の好ましい実施形態の浮上装置１の平面図であり、図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。
【００１９】
本実施形態の浮上装置１は、軽量の薄板形状以外の形状のワーク、剛体ではないワーク、重量が大きなワーク等を浮上させる浮上装置である。
【００２０】
浮上装置１は、多孔質カーボンからなる矩形のカーボンパッド２と、このカーボンパッド２が収容される非通気性の金属製のパッドホルダ４とを備えている。パッドホルダ４の上面には、外周縁に沿った立上がり部６が形成され、立上がり部６で囲まれた凹所が、カーボンパッド２が収容される収容部８とされている。
【００２１】
カーボンパッド２は、従来技術の浮上装置に使用されているカーボンパッドの炭素材料（多孔質カーボン）より、組織の結合度が高く、曲げ強さに優れる炭素材料（多孔質カーボン）で形成され、高い圧力に耐えることができる。
【００２２】
具体的には、従来技術の浮上装置に使用されているカーボンパッドの炭素材料（多孔質カーボン）は、フィラーとバインダーを使った２元系であり、ショア硬度がHSD 65、通気率が0.２〜6.0ｃｍ2／秒、曲げ強さが35Ｎ／ｍｍ2程度であった。
これに対し、本実施態様の浮上装置１に使用されるカーボンパッド２の炭素材料（多孔質カーボン）は、１元系であり、ショア硬度がHSD 100〜125、通気率が0.２〜6.0（ｃｍ2／秒）、曲げ強さが64〜108Ｎ／ｍｍ2である。
【００２３】
このようにカーボンパッド２の通気率は、従来技術の浮上装置に使用されているカーボンパッドの通気率とほぼ等しい値であるが、硬度、曲げ強さ等は、従来比で、より高い値となっている。
【００２４】
カーボンバッドを製造するために材料を調整するときに、通気率を変化させないことが重要である。
浮上装置では、供給された高圧気体の流れを被支持体とカーボンパッドとの間の支持隙間に流出させる前に、カーボンパッドに供給された高圧気体の流れを、カーボンパッドが有する絞り機能によって、適切に調整している。
したがって、浮上装置の特性は、このカーボンパッドの絞りによって決定づけられており、通気率が変化すると、絞りの特性が変化してしまい、支持特性も変わってしまう。したがって、本実施態様では、従来技術のカーボンパッドの材料と通気率が異ならないように材料を調整している。
【００２５】
一方、本実施態様の浮上装置では、被支持体と接触した場合にも破損がしにくく、且つ付加容量が高くなるように、従来の炭素材料より高い硬度、曲げ強さを有する多孔質かカーボンパッドの材料として使用されている。
【００２６】
ここで、上記通気率Ｋは次の式１で示される。
Ｋ＝Ｑ・Ｌ／Ｐ・Ａ ・・・式１
Ｑ：通気量（MPa・ｃｍ3／秒）
Ｌ：カーボンパッド２の厚さ（ｃｍ）
Ｐ：溝１０内の圧力（MPa）
Ａ：カーボンパッド２に面する溝１０の面積（ｃｍ2）
【００２７】
また、パッドホルダ４の立ち上がり部６は、高さがカーボンパッド２の厚さより若干低くなるように構成されている。したがって、カーボンパッド２が、パッドホルダ４の収容部８に収容されると、カーボンパッド２の上面は、パッドホルダ４の立上がり部６の頂面より上方に配置された状態となる。
【００２８】
立上がり部６で囲まれた収容部８の底面には、複数本の直線状の細長い溝１０が形成されている。各溝１０は、互いに連通しないように平行に配置され、互いに独立し、その幅が一定とされている。
【００２９】
各溝１０は、カーボンパッド２が収容部８に収容され、接着材等によって収容部８内に固定されると、カーボンパッド２の裏面によって上方から閉鎖され、それぞれが独立した空間となる。
【００３０】
各溝１０の長手方向中央には、１つの開口１２が形成され、各開口１２は、パッドホルダ４に形成された高圧気体流路１４を介して、浮上装置１の外部に配置される高圧気体供給源（図示せず）に連通される。
【００３１】
このような構成を有する浮上装置１では、高圧気体供給源から高圧気体流路１４を介して１MPa以上の高圧気体が、各溝１０内に供給される。各溝１０は、上方から多孔質カーボン製のカーボンパッド２によって閉鎖されているので、高圧気体は、カーボンパッド２内の細孔を通り、カーボンパッド２の表面２ａ（支持面）全体から略均一に流出する。
【００３２】
この状態で支持面２ａの上方にワークを配置すると、カーボンパッド２の表面（支持面）全体から略均一に流出する高圧空気が、支持面とワークとの間に空気膜を形成し、ワークが浮上装置１のカーボンパッド２の支持面の上方に支持される。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態の浮上装置２０について説明する。図３は、浮上装置２０のパッドホルダ２２の平面図である。
浮上装置２は、平面形状が円形である点、およびパッドホルダ２２に形成された複数の溝２４が同心状に配置された環状溝である点を除き、浮上装置と同一構造を有している。
【００３４】
浮上装置２０では、環状の各溝２４が独立しており、環状の各溝２４内に１つの開口２６が形成されている。各開口２６は、径方向に一列に配列され、各開口２６は、パッドホルダ２２に形成された高圧気体流路を介して、浮上装置２０の外部に配置される高圧気体供給源（図示せず）に連通するように構成されている。
【００３５】
このような構成を有する浮上装置２０でも、高圧気体供給源から高圧気体流路を介して１MPa以上の高圧気体が各溝２４内に供給される。各溝２４は、上方から多孔質カーボン製の円盤状のカーボンパッドによって閉鎖されているので、高圧気体は、カーボンパッド内の細孔を通り、カーボンパッド２の表面（支持面）全体から略均一に流出する。
【００３６】
この状態で支持面の上方にワークを配置すると、カーボンパッドの表面（支持面）全体から略均一に噴出する高圧空気が、支持面とワークとの間に空気膜を形成し、ワークが浮上装置２０のカーボンパッドの支持面の上方に支持される。
【００３７】
本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。
【００３８】
上記実施形態の浮上装置は、パッドホルダに形成された１本の溝に１つの開口が開口している構成であったが、本発明は、１本の溝の複数の開口が開口している構成、例えば、図４に示すように、パッドホルダ３０の１本の溝３２に、２つの開口３４、３４が形成されている構成、あるいは１本の溝に３以上の開口が形成されている構成でもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１：浮上装置
２：カーボンパッド
４：パッドホルダ
６：立上がり部
８：収容部
１０：溝
１２：開口
１４：高圧気体流路
【図１】
2014024663.tif 000003
【図２】
2014024663.tif 000004
【図３】
2014024663.tif 000005
【図４】
2014024663.tif 000006