(57)【要約】      （修正有）【課題】ディスプレイなどの大型化に対応してそれらの基板などの諸物体をできるだけ少ないパワーで、効率的に浮上させて、非接触状態が得られる簡単な構造の物体浮上ユニットを提供する。【解決手段】板状のユニット本体１１の表面に設けた凹部１２の開口縁部と、前記凹部１２をその凹部１２との間に気体の供給路を形成する隙間を隔てて覆う板状の蓋体１５との間に、気体の吐出口１７を形成し、この吐出口１７から前記凹部１２の外側に向けて傾斜させて気体を吐出するように構成する。吐出口１７から吐出される気体は、浮上ユニット上の浮上物体に直接に当たる動圧と、浮上ユニット１１と浮上物体との間の空隙部に形成される静圧とにより、物体を効率的に浮上させることができる。【選択図】図２
2006008350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮上させようとする物体と対向する表面に開口し、内側壁が開口部側で径大となる凹部を有する板状のユニット本体と、前記凹部をその凹部との間に気体の供給路を形成する隙間を隔てて覆う板状の蓋体とを具備し、前記ユニット本体の凹部の底部に設けられた気体送入口から前記隙間をとおして前記ユニット本体の表面に気体を吐出。
【請求項２】
前記凹部の内側壁が、ユニット本体の表面と３０〜６０度の角度を有する請求項２記載の物体浮上ユニット。
【請求項３】
気体送入口を有する密閉筐体の天板部に、請求項１または２記載の物体浮上ユニットの複数個を配列した物体浮上装置。
【請求項４】
前記密閉筐体の天板部との間に間隔を隔てて物体を搬送する搬送機構をさらに具備する請求項３記載の物体浮上装置。
【請求項５】
気体送入口および加熱機構を有する密閉筐体の天板部に、請求項１または２記載の物体浮上ユニットの複数個を配列した熱処理装置。
【請求項６】
熱処理炉内に、請求項５記載の熱処理装置の複数個を多段に配列した熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶やプラズマディスプレイに代表される大型フラットパネルディスプレイなどの大型平板状物体を容易に浮上搬送するための物体浮上ユニット、それを用いた物体浮上装置、並びにこれに搬送機構や加熱機構を組み合わせた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種フラットパネル製造工程において、ガラス基板などの移動、搬送手段として、従来はその両側端部を円形のコロで支え、その回転によって搬送するのが一般的であった。ところが、近年製品の大型化が急速に進み、１メートル角以上の基板では、両端支持だけではその自重によって数ミリ程度の撓みが生じて正常な搬送に支障が起こる。そこで、基板の中央部の下側に先端を細くして接触面積を最小限にした支持体を設け、これにより基板に平坦性を保ちながら搬送するようにしている。そのため基板に傷や汚れが生じる問題が避けられなかった。
【０００３】
この課題を解決する手段として、非接触搬送が種々提案されている。具体的には、基板などの搬送物体の下側から気体を送り込み、その力で浮上させて非接触にするものである。
【０００４】
次に代表的な浮上装置を示す。
図９は、密閉筐体１の天板２に多数の円形の通気孔４を設け、筐体下部の気体送入口３から送風装置で気体を送入して天板の通気孔４から吐出される気体によって上の板状物体５を浮上させ、これにより非接触状態を実現するものである（特許文献１参照）。
【０００５】
同様に、炉体の下方中間に多数の通気孔を設けた炉床板を固定して密閉チャンバー部を形成し、底部に設けた気体送入口から、加熱ヒーターで加熱した熱風を送風装置により送入して炉床板上の基板などの物体を浮上させて搬送する連続式熱処理炉もある（特許文献２参照）。
【０００６】
図１０は、多数の通気孔を設けた天板の代わりに多孔質セラミック板６を用いて圧力損失を改善し、静圧により物体５を浮上させるものである（特許文献３参照）。
【０００７】
浮上効果を改善するために、図１１のように、天板７にカップ状凹部８を設け、その底部に通気孔９を設けたものである（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００３−６３６４３号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７３６８号公報
【特許文献３】特開２００３−２６７５４８号公報
【特許文献４】特開平６−４０５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
液晶やプラズマディスプレイなどの画面の大型化、薄型化に伴って、使用するガラス基板などは、大きさのみならず重量、自重による撓み量などが一層増大する傾向がある。これを解決する一手段として、従来から半導体ウェハーの搬送などに応用されている浮上搬送法を改善した種々のものが知られている。しかし、これらにはそれぞれ欠点があり、利用範囲が限られるために実用上十分ではない。
【０００９】
大きさ、重量が極度に増大した基板などの物体を浮上して非接触状態にするには、多大な気体吐出量を必要とし、単なる従来方式のパワーアップのみでは限界がある。また、吐出量を増大するための気体送入装置、気体圧搾装置の大容量化に伴う騒音の増加や、工場ユーティリティへの負担、設備費の増加が生じ、コストアップになる。
【００１０】
本発明は、これらの課題を解決し、ディスプレイなどの大型化に対応してそれらの基板などの諸物体をできるだけ少ないパワーで、効率的に浮上させて、非接触状態が得られる簡単な構造の物体浮上ユニットを提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、また、この物体浮上ユニットを効果的に組み込んだ物体浮上装置、ならびにこれに搬送機構や加熱機構を組み合わせた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】
【００１２】
本発明の物体浮上ユニットは、浮上させようとする物体と対向する表面に開口し、内側壁が開口部側で径大となる凹部を有する板状のユニット本体と、前記凹部をその凹部との間に気体の供給路を形成する隙間を隔てて覆う板状の蓋体とを具備し、前記ユニット本体の凹部の底部に設けられた気体送入口から前記隙間をとおして前記ユニット本体の表面に気体を吐出するように構成したものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の浮上ユニットによると、浮上ユニット本体とその凹部を覆う蓋体との間に形成される吐出口から吐出される気体は、凹部の開口部から外向きに傾斜した方向に向かう。従って、吐出口から吐出される気体が、浮上ユニット上の浮上物体に直接に当たる動圧と、浮上ユニットと浮上物体との間の空隙部に形成される気体層の静圧とにより、物体を浮上させることができる。このため、多孔質セラミックを利用した従来方式に比べて、浮上ユニットと浮上物体との間の静圧気体層に加えて気体吐出速度による動圧を利用できるため、動圧利用と静圧利用の両方式の長所を発揮する。
【００１４】
従って、大型で重い板状物体でも従来品よりもはるかに低圧のブロワーの力で浮上させることができ、省エネルギー、騒音対策、設備投資の節減などを図ることができる。また、多数の孔から真上方向に気体を吐出する従来品に比べても浮上物体表面に直接強い風速で気体が当たることがないので、気体と浮上物体との摩擦によって起こる静電気による弊害も少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の物体浮上ユニットは、板状のユニット本体の表面に設けた凹部の開口縁部と、前記凹部をその凹部との間に気体の供給路を形成する隙間を隔てて覆う板状の蓋体との間に、気体の吐出口を形成し、この吐出口から前記凹部の外側に向けて傾斜させて気体を吐出するように構成したことを特徴とする。
前記の吐出口から吐出される気体は、浮上ユニット上の浮上物体に直接に当たる動圧と、浮上ユニットと浮上物体との間の空隙部に形成される静圧とにより、物体を効率的に浮上させることができる。
【００１６】
前記凹部は、その内側壁が開口部側で径大となるように傾斜面を有しており、ユニット本体の表面と３０〜６０度の角度を有することが好ましい。後述の実施例で説明するように、凹部の内側壁およびこれに対向する蓋体の外周部は、ユニット本体の表面となす角が４５度のとき、動圧と静圧による浮上効果が最大となる。
【００１７】
本発明は、また、上記の浮上ユニットの複数個を用いた大型の物体浮上装置を提供する。この物体浮上装置は、気体送入口を有する密閉筐体の天板部に、上記の物体浮上ユニットの複数個を配列して構成される。
前記密閉筐体の天板部との間に間隔を隔てて物体を搬送する搬送機構をさらに具備することにより、搬送装置として利用することができる。
【００１８】
本発明の物体浮上装置によれば、各種フラットパネルディスプレイに用いる大型、薄型のガラス基板などの板状物体を浮上させ、非接触状態に保つことによって、撓みにも関係なく、傷、汚れの心配もなしに、軽い力で、容易に搬送、移動させることができる。
【００１９】
さらに、本発明は、気体送入口および加熱機構を有する密閉筐体の天板部に、上記の物体浮上ユニットの複数個を配列した熱処理装置を提供する。
この熱処理装置を多段に配列すれば、大量の被処理物体に対応した熱処理装置を構成できる。
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態１
図１および図２は本発明の物体浮上ユニットの基本構成を示す。物体浮上ユニット１０は、上面に円形に開口した凹部１２を有する板状の浮上ユニット本体１１と、凹部を覆う板状の蓋体１５とから構成される。凹部１２の内側壁１３は、開口部側で径大となるように傾斜面で構成される。蓋体１５は、凹部１２の底部および内側壁との間に所定の隙間を隔てて凹部１２を覆うように、浮上ユニット本体１１に固定されている。その固定手段は、図示していないが、例えば、３本のボルトとナットであり、各ボルトには、前記隙間に位置する部分にスペーサをはめあわせる。この例では、浮上ユニット本体１１の上面には、凹部１２の開口縁部と蓋体１５との間にリング状の吐出口１７が形成される。
【００２１】
浮上ユニット本体１１は、凹部１２の底に、気体送入口１４を有する。この気体送入口１４から気体、例えば空気を高圧ブロアーで凹部１２内へ供給し、浮上ユニット本体１１と蓋体１５との間に形成される隙間を経て、上面に開口している吐出口１７から吐出させる。
浮上ユニット本体１１および蓋体１５の材料は、金属、合成樹脂またはセラミックなどから適宜選択して用いることができる。特に、後述のように、熱処理装置に適用する場合には、その温度や雰囲気に耐える材料を選択する必要がある。
【００２２】
凹部１２の内側壁１３は、開口部側で径大となるように傾斜し、これに対向する蓋体の外周部１６も同様に傾斜しているから、図矢印のように吐出口１７から吐出される気体は、前記傾斜方向に沿って、吐出口１７から外向きに傾斜して吐出される。
【００２３】
上記の物体浮上ユニット１０によると、リング状の吐出口１７から吐出される気体は、その中心部から外向きに傾斜した方向に向かう。従って、吐出口１７から吐出される気体が、物体浮上ユニット上の浮上物体に直接に当たる動圧と、物体浮上ユニットと浮上物体との間の空隙部に形成される気体層の静圧とにより、物体を浮上させることができる。
【００２４】
このように本発明の物体浮上ユニットは、従来品の欠点を補った上、動圧利用と静圧利用の両方式の長所を組み合わせてその相乗効果を発揮する構成を完成したものである。凹部１２の大きさ、気体の通路となる凹部の内面と蓋体との間の間隙の大きさ、浮上ユニット本体と蓋体の組合せなどは、浮上させたい物体の大きさ、重量、形態などに応じて最適値を選択、設計すればよい。
図３は上記の浮上ユニットを用いた浮上装置を示す。この浮上装置は、浮上ユニット１０に筐体１８を組み合わせ、筐体の気体送入口１９から筐体内へ気体を導入し、浮上ユニット１０の吐出口１７から吐出するように構成したものである。
【００２５】
実施の形態２
図５および図６は、上記の浮上ユニットを複数個組み合わせて、大型物体を浮上させるように構成した装置を示す。
ここに示す物体浮上装置２０は、浮上させようとする物体に応じた大きさの密閉筐体３０の天板２１に、上記の浮上ユニットを形成したものである。すなわち、天板２１に、複数の凹部２２を設け、各凹部を覆う蓋体２５を組み合わせて複数の浮上ユニットを形成している。凹部２２の底には、気体送入口２４を有する。
【００２６】
筐体３０の底部および側壁部を構成する本体部３１には、気体送入口３２が設けられている。この送入口３２から高圧ブロワーなどによって密閉筐体３０内に送入された気体は、天板２１に多数個形成された各々の浮上ユニットの底部の気体送入口２４から各ユニットの気体供給路となる凹部と蓋体との間の隙間に沿って流れ、上部に開口した吐出口から吐出される。こうして、浮上対象物体３５は、各ユニットの吐出口から吐出される気体による動圧と、天板２１と浮上対象物体３５との間に形成される気体層による静圧とにより、浮上装置２０とは非接触状態が確保される。
【００２７】
このような浮上装置を、一般の端面支持による搬送機構と組み合わせれば、摩擦が少ないために、大型で重く撓みの生じ易いガラス基板などの物体も傷、汚れの心配なく極めて軽い力で容易に搬送することができる。
【００２８】
基板表面に各種機能性塗膜などを形成し、搬送途上で硬化処理または熱処理などをしようとする場合は、気体送入口３２に加熱気体を送入すればよい。さらに熱効率を向上するためには、密閉筐体３０の内部に、シーズヒーターなどの加熱ヒーター、赤外線または遠赤外線ヒーターなどの加熱機構３３を組み込むのが効果的である。
【００２９】
実施の形態３
コンベヤーによる焼成炉よりも一層生産処理能力の向上が可能な多段式バッチ焼成処理の場合も、被処理物体の大型化に伴いその中央部の撓みによる課題は同様である。そこで、焼成炉へ被処理物体を搬出入するロボットは、被処理物体の両端を支持するアームに加えて、被処理物体の中央部を支持するアームも必要となる。そのため、被処理物体に傷、汚れの発生が避けられない。
【００３０】
図７は、そのような課題を解決した熱処理装置を示す。
この熱処理装置５０は、バッチ式熱処理炉５１に、図５および図６に示したような物体浮上装置を組み合わせたものである。物体浮上装置４０は、密閉筐体の天板４１に、上面に開口した凹部およびこの凹部を覆う蓋体４５を設け、凹部の底に設けた気体送入口４４から供給した気体を上面のリング状の吐出口から吐出するようにした浮上ユニットの複数個を有する。浮上装置４０の密閉筐体内には、図６と同様に加熱機構４３を設けてある。
【００３１】
各浮上装置４０の密閉筐体には気体送入口４２が設けられ、各気体送入口４２には、図示しない高圧ブロワーなどに接続されたパイプが接続されている。ここに用いる気体供給源のブロアーなどは、その容量や騒音の程度など、および浮上物体の大きさ、筐体の容積などにより、接続する浮上装置の数を適宜設定する。浮上装置４０の気体送入口４２から密閉筐体内へ導入された高圧気体は、ここで加熱機構４３により加熱される。加熱された気体は、浮上ユニットの気体送入口４４から凹部と蓋体との間の隙間を経て、天板４１の吐出口より吐出される。なお、浮上装置４０の下部に送風孔を設けることにより、被処理物体５５をその上部からも加熱するようにすることもできる。また、炉５１内には、必要に応じて、浮上装置とは別個の加熱機構５３を設けることができる。
【００３２】
上記のように、炉内には、熱処理しようとする物体の数に応じて、所定の間隔で浮上装置を複数段に設置する。そして、浮上装置４０上で被熱処理物体５５を搬送するためのローラーなどの搬送機構５６を炉壁に設ける。このようにバッチ式熱処理炉に、加熱機構を内蔵した浮上装置４０と、搬送機構５６を設けることにより、被加熱物体を両端支持のみで熱処理することができるとともに、炉への被熱処理物体の搬出入を行うことができる。
【００３３】
熱処理を行う雰囲気を還元性雰囲気や不活性雰囲気とする必要のある場合は、物体浮上装置に送入する気体は、その雰囲気に合わせて、還元性気体や不活性気体を用いる。
【００３４】
図８は縦型の熱処理装置を示す。
この熱処理装置６０は、熱処理炉６１に、加熱機構を内蔵した浮上装置４０と、縦型の搬送機構６６を組み合わせたものである。搬送機構６６は、板状の物体５５の端面を支持する溝付きのローラー６７を所定間隔で設けた駆動軸を有するもので、この駆動軸の複数を物体の搬送方向に沿って適宜設けてある。
【実施例１】
【００３５】
厚さ２０ｍｍのアクリル樹脂製板からなる浮上ユニット本体１１の上面に、開口部の径が８０ｍｍ、深さ１０ｍｍ、内側壁の傾斜角度４５度の凹部１２を設け、その底部中央に内径が５ｍｍの気体送入口１４を設けた。この内部をその底部および内側壁との間に１ｍｍの間隙が形成されるように蓋体１５を取り付けた。この浮上ユニットに、図３に示すように、厚さ１ｍｍのステンレス鋼板からなる筐体１８を組み合わせた。この浮上装置の上部に、大きさ１６０×１６０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を載せ、筐体下部の気体送入口１９から高圧ブロワーで空気を筐体内の圧力を２ｋＰａまで送入することによって、ガラス基板を０.５ｍｍ程度浮上させることができた。
【００３６】
凹部１２の内側壁の傾斜角θ1と、蓋体１５の外周壁１６の傾斜角θ2との組み合わせによって、送入口１４から供給される空気が吐出口１７から吐出される量、速度、方向などが変化する。その結果、図４に一例のデータを示すように、浮上能力は変化する。そこで、浮上物体の種類、材質、大きさ、重さ、厚さ、撓みなどを考慮して最適な角度θ1およびθ2を選択すればよい。４５度と４５度の組合せを中心に、実用上必要な動圧と静圧の割合に応じて３０度から６０度の範囲に設定するのが実用上有効である。
【実施例２】
【００３７】
実施の形態２に示す浮上装置において、凹部２２の開口部の直径が８０ｍｍの浮上ユニットを、長さ９００ｍｍ、幅４００ｍｍ、厚さ２０ｍｍのアルミ製天板２１の上面に、図５のような配置で１１個形成した。密閉筐体３０は、側面板および底板に２ｍｍ厚のステンレス鋼板を用いた、深さ１００ｍｍの筐体である。この筐体の底板または側面板に内径５０ｍｍの気体送入口３２を設け、高圧ブロワーを用いて、密閉筐体３０の内圧を２ｋＰａに設定して空気を送入した。その結果、大きさ５５０×６５０ｍｍ、厚さ７ｍｍの大型ガラス基板を０．５ｍｍ浮上させることができた。この非接触状態を保持しながら、ガラス基板の両端面を搬送用ローラで支持する汎用の搬送機構を組み合わせることで軽い力、小さい動力で容易に移動、搬送ができた。
【００３８】
内部に８００Ｗのシーズフィンヒーターを６本使用した加熱機構３３を設置した筐体３０を炉内に設け、さらに浮上物体の上部に、図７のように遠赤外線ヒーターなどによる加熱装置を設けることで２５０℃の加熱処理ができた。
【実施例３】
【００３９】
図７に示すように、汎用の加熱処理炉５１に、シーズヒーターによる加熱機構５３を内蔵し、側面に気体送入口４２を有する、厚さ８０ｍｍに薄型化した浮上装置４０を５個一定間隔で設置した。そして、搬送機構５６上に実施例２と同様の基板をセットして熱処理した。その結果、５枚の基板を同時に２３０℃で熱処理することができた。
【００４０】
上記の例においては、物体浮上ユニットに設ける凹部は、円形であり、この凹部の開口縁部と蓋体との間に形成される気体の吐出口はリング状であった。しかし、前記吐出口は、必ずしも円形である必要はない。楕円形や多角形でもよく、中心部に対し点対称であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の浮上装置は、板状の物体を非接触で浮上させることができるから、液晶やプラズマディスプレイに代表される各種のフラットパネルディスプレイに使用されるガラス基板などを、傷をつけたり汚したりせずに容易に移動、搬送することができる。従って、今後本格化する４０インチ以上の製品用のガラスなど各種基板の生産工程に適用できる。また、単なる基板の搬送のみでなく、基板に機能性を付加するために構成する各種材料の成膜、硬化、熱処理などの生産工程にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の物体浮上ユニットの基本構成を示す平面図である。
【図２】同物体浮上ユニットの縦断面図である。
【図３】同物体浮上ユニットを用いた物体浮上装置の例を示す縦断面図である。
【図４】同物体浮上ユニットの凹部内側壁および蓋体外周部の傾斜角度と物体の浮上量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の物体浮上ユニットを多数個組み合わせた大型の物体浮上装置の平面図である。
【図６】図４のVI−VI’線断面図である。
【図７】加熱機構を内蔵した物体浮上装置を組み込んだ多段熱処理装置の縦断面図である。
【図８】加熱機構を内蔵した物体浮上装置を組み込んだ縦型の多段式熱処理装置の縦断面図である。
【図９】多数の通気孔を設けた従来の浮上ユニットの縦断面図である。
【図１０】多孔質セラミック板を用いた従来の浮上ユニットの縦断面図である。
【図１１】カップ状凹部を形成した従来の浮上ユニットの縦断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  浮上ユニット
１１  浮上ユニット本体
１２、２２  凹部
１３  内側壁
１４、２４、４４  気体送入口
１５、２５、４５  蓋体
１６  蓋体の外周壁
１７  気体吐出口
１８、３０  筐体
２０、４０  物体浮上装置
２１、４１  天板
３５、５５  物体
４３、５３  加熱機構
５１  熱処理炉
５６、６６  搬送機構
【図１】
2006008350.tif 000003
【図２】
2006008350.tif 000004
【図３】
2006008350.tif 000005
【図４】
2006008350.tif 000006
【図５】
2006008350.tif 000007
【図６】
2006008350.tif 000008
【図７】
2006008350.tif 000009
【図８】
2006008350.tif 000010
【図９】
2006008350.tif 000011
【図１０】
2006008350.tif 000012
【図１１】
2006008350.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月10日(2004.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
浮上させようとする物体と対向する表面に開口し、内側壁が開口部側で径大となる凹部を有する板状のユニット本体と、前記凹部をその凹部との間に気体の供給路を形成する隙間を隔てて覆う板状の蓋体とを具備し、前記ユニット本体の凹部の底部に設けられた気体送入口から前記隙間をとおして前記ユニット本体の表面に気体を吐出するように構成したことを特徴とする物体浮上ユニット。