专利名称：非接触式运送装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非接触式的运送装置，其能利用压力流体、在非 接触的状态下保持并运送工件。
背景技术：
迄今为止，已知的是非接触式的运送装置被用来解决运送半导 体晶片的问题，这种装置能利用由气体流动所产生的伯努利 (Bernoulli)效应、按照非接触的方式运送被制成薄片状部件的工件， 其中，这样的部件可制成液晶显示装置和等离子体显示装置。
例如在第2002- 64130号日本专利公报中就公开了这样的非接触 式运送装置，该装置具有凹槽，其中，该凹槽的内周表面为圆筒形， 且凹槽面对着工件的开口侧形成了平坦表面，并制有流体通道，其用 于将输送来的流体从面对着凹槽内周表面的射流孔喷射到凹槽的内 部。此外，通过借助于从流体引入端口供给的空气使气流在平坦表面 与工件之间高速流动，可利用伯努利效应产生负压，并将工件抬起， 由此可利用在平坦表面与工件之间流动的正压空气流运送工件，同时 可保持平坦表面与工件之间的非接触状态。
另外，在这种类型的非接触式运送装置中，空气的供给量(输送 压力)是恒定的，且要运送不同重量和尺寸的工件。因而，希望能获 得如下的设计通过增大支持着工件的作用力，能保持并运送更大、 更重的工件。与此同时，还希望能稳定地保持并运送薄的轻质工件。 更具体来讲，希望能研制出这样的非接触式运送装置其能保持并运 送更多类型的工件，同时，针对于固定的空气供给量(压力)，能增大 对工件进行保持的数值范围。
发明内容
本发明总的目的是提供一种非接触式的运送装置，其能可靠而稳
定地保持并运送工件，同时，相对于空气的供给量，其增大了对该工
件进行保持的数值范围。
从下文结合附图所作的描述，可更加清楚地认识到上述目的以及 本发明的其它目的、特征、以及优点，在附图中，示例性地表示了本 发明的优选实施方式。
图1是根据本发明第一实施方式的非接触式运送装置的总体透视
图2是图l所示非接触式运送装置的分解透视图； 图3是从不同的视角对图2所示的非接触式运送装置所作的分解 透视图4是图l所示非接触式运送装置的垂向剖视图5中放大的剖视图表示了图4所示非接触式运送装置中环形凹 槽的附近部位；
图6是沿图4中的VI-VI线所作的剖视图7中的图线是特性曲线图，其表示的是对于图1所示非接触式 运送装置的涡流室构造、可保持着工件的作用力与间隙之间的关系， 其中的间隙是指工件与支持表面之间的距离；以及
图8中的图线是特性曲线图，其表示的是对于图1所示非接触式 运送装置中设置有凸出部分和未设置凸出部分的情况、可保持着工件 的作用力与间隙之间的关系，其中的间隙是指工件与支持表面之间的 距离。
具体实施例方式
图1中的附图标记l指代根据本发明一种实施方式的非接触式运 送装置。
如图1到图4所示，该非接触式运送装置10包括壳体(主体) 12，其横截面被制成基本上为U形；以及内部构件(主体)14，其被 安装到壳体12中，其中，通过利用多个连接螺栓16将壳体U与内部 构件14相互连接起来，形成了盘形的结构。
壳体12的大体中心位置处制有孔18，内部构件14的一部分插入 到该孔中，且壳体12包括位于其外周部的环形凸缘20，其沿垂直方 向延伸向内部构件14。在凸缘20的内周侧设置有与孔18连通的空间 22。凸缘20被制成基本上平行于壳体12的轴线。
孔18的直径基本上是恒定的。在孔18的外周侧设置了多个螺栓 孔24，连接螺栓16从这些螺栓孔中穿插过，在螺栓孔24的径向外侧， 还设置了多个安装孔26。多个螺栓孔24和多个安装孔26被分别布置 在相等的直径位置上，且等间距地分隔开，并都以孔18为中心。例如 当非接触式运送装置10与机械手等设备进行连接时，就要用到安装孔 26。
此外，在壳体12面对着内部构件14的内壁面上，利用位于螺栓 孔24与安装孔26之间的环形沟槽安装了第一密封构件28，且类似地， 利用位于凸缘20下端面上的环形沟槽安装了第二密封构件30。当壳 体12与内部构件14被连接起来时，第一、第二密封构件28、 30可防 止在壳体12与内部构件14之间流动的空气泄漏到外部。
凸缘20外周表面的直径被制成基本上是恒定的，而凸缘20的内 周表面32则包括台阶部分34，在朝向壳体12下端面的方向上，该台 阶部分34以阶梯的形式扩大了直径。
内部构件14的横截面基本上为T形，该内部构件包括基本上 在其中心位置处形成的圆柱形的凸台36;在凸台36的端部处形成的 底座38，其直径比凸台36增大了预定的径向量；在底座38的径向外 侧设置的板体42，其具有用于保持工件W (见图4)的支持表面40; 以及将底座38与板体42连接起来的接合区段44。
凸台36从壳体12的孔18中插过，并在其大体中心的位置处沿轴 向制有供给端口 46(空气供给部分)，空气从该端口供给进入。与管 道(图中未示出)连接的联接件利用螺紋连接与供给端口 46装配到一 起，其中，空气从空气供应源经管道输送到供给端口 46中。
底座38被布置在壳体12的空间22中，以使得其外周面面对着凸 缘20的内周表面32。此外，在带有其台阶部分34的凸缘20的内周
表面32与底座38的外周表面之间形成了环形的通道48，空气流经该 通道。更具体来讲，环形通道48限定了一个空间，在该空间中，借助 于布置在内周侧的第一密封构件28和布置在外周侧的第二密封构件 30保持着气密的状态。
此外，在底座38的内部，制有多个(例如两个)连通通道(通道) 50，它们与供给端口46相连，并沿径向向外延伸。连通通道50被布 置成围绕着供给端口 46的中心、在周向上以相等的间距间隔开，且穿 透到底座38的外周表面上，从而面对着壳体12的凸缘20。此外，连 通通道50与供给端口 46以及内部构件14外周侧上形成的环形通道 48都是连通的。
在底座38上布置了多个螺紋孔52，它们被定位成面对着壳体12 的螺栓孔24。通过使经螺栓孔24插入的各连接螺栓16分别与各螺紋 孔52实现螺紋接合，可将壳体12与内部构件14连接到一起。多个螺 紋孔52形成在位于多个连通通道50之间的位置处。
另外，由于被安装在壳体12内壁面中的第一密封件28抵接着底 座38，所以可防止空气从底座38与壳体12之间泄漏出去。
在另一方面，在底座38的下端面上制有向外凸出的部分(凸起) 54，其在与凸台36分离的方向上(即箭头X的方向上)向外凸出， 其横截面基本上为梯形。凸出部分54被布置在底座38的中心处，且 其外周上形成了第一锥形表面(第二斜面)56，在离开底座38的方向 上(即在箭头X的方向上)，其直径逐渐缩小。第一锥形表面56相对 于底座38底壁面(壁面)58的斜角ei例如被设定为大于或等于30°， 且小于90。 (30。幼1<90°),其中，底壁面58限定了第一锥形表面56 的起始位置点。底座38的底壁面58被布置成基本上平行于板体42 的支持表面40(见图5，下文将对其作详细讨论)。另外，第一锥形表 面56相对于底座38底壁面58的斜角ei例如可被优选地设定为60° (91 = 60。)。
板体42被制成其直径与壳体12的外周直径基本上相等，并具有 均匀的厚度。板体42被布置成遮盖着作为壳体12组成部分的凸缘20
的下端面。更具体来讲，面对着壳体12的板体42上表面与凸缘20 相抵接，而其下表面则露向外界，该下表面起到能保持工件W的支持 表面40的作用。
此外，支持表面40被布置成这样其比设置在内部构件14上的 凸出部分54的端面突出了预定的高度T。换言之，凸出部分54的端 面按照这样的形式布置使其相对于面对工件W的支持表面40向内 缩回预定的高度T。如图4所示，工件W与凸出部分54之间的间隙 Cl大于工件W与支持表面40之间的间隙C2(分开距离)，即C1>C2。
此外，通过使安装在凸缘20中的第二密封构件30抵接着板体42， 可防止空气从板体42与壳体12之间泄漏出去。
接合区段44从底座38的外周区域向径向外侧延伸，并被制成环 形，其将底座38与板体42的内周区域连接起来。在接合区段44的内 周形成了第二锥形表面(第一斜面)60，在从底座38向板体42的方 向(箭头X的方向)上，该锥形表面的直径逐渐地增大，而接合区段 44的外周直径则被制成基本上是恒定的，且与内部构件14的轴线平 行。
如图5所示，第二锥形表面60相对于底座38的底壁面58的斜角 92例如被设定为大于或等于30°,且小于90。 (30。幼2<90。)，其中， 底壁面58限定了第二锥形表面60的起始位置点。第二锥形表面60 相对于底座38的底壁面58的斜角02例如可被优选地设定为60° (02 =60。)。
具体来讲，利用底座38的底壁面58、凸出部分54的第一锥形表 面56、以及接合区段44的第二锥形表面，在内部构件14上形成了环 形凹槽62。该环形凹槽62的横截面被制成梯形，在离开底座38的方 向(箭头X的方向)上，其横截面的宽度逐渐增大。
另外，在接合区段44上制有多个引出孔64,这些引出孔将接合 区段44的外周表面与位于接合区段内周侧的第二锥形表面60连通起 来。引出孔64被制成直径基本上恒定的直线形，以使得其位于环形凹 槽62 —侧的端部开口在第二锥形表面60上。
引出孔64被布置成与在接合区段44与凸出部分54之间形成的环 形凹槽62相切。因而，环形通道48与环形凹槽62通过引出孔64实 现了相互连通。
另外，第二锥形表面60被定位成与制在板体42内周侧上的第三 锥形表面66相邻接。第三锥形表面66是倾斜的，从而，在从第二锥 形表面60向支持表面40的方向上，第三锥形表面的直径是逐渐增大 的。第三锥形表面66相对于底座38的底壁面58的斜角63被设定为 小于第二锥形表面60的斜角02 (03<02)。
具体来讲，当流经环形凹槽62的空气沿着第二、第三锥形表面 60和66流向支持表面40时，由于第二锥形表面60与第三锥形表面 66 —起以阶梯的形式来增大直径，所以可将空气逐渐地引导向支持表 面40,从而使空气相当平稳地流动。
此外，在内部构件14的下方部分处形成了涡流室68，其被凸出 部分54、底座38的底壁面58、接合区段44的第二锥形表面60、以 及板体42的第三锥形表面66包围着。涡流室68被制成包括环形凹槽 62，其中，涡流室的外周表面被形成为锥形，且其直径在朝向支持表 面40的方向上逐渐增大。此外，内周表面被制成锥形，其直径在朝向 内部构件14中心侧的方向上逐渐减小，且该涡流室的大体中心部分相 对于支持表面40向内缩回了预定的长度。
根据本发明该实施方式的非接触式运送装置10的结构基本上如 上文所述的那样。下面将介绍该实施方式的工作过程以及优点。
空气经管道从空气供应源(图中未示出)供应到供给端口 46，于 是，被输送到供给端口 46的空气经由多个连通通道50引入到环形通 道48中。此外，空气经由与环形通道48相通的多个引出孔64引导到 环形凹槽62中。此时，由于引出孔64被布置、定向成与环形凹槽62 相切，所以，从引出孔64中导出的空气被以涡流的形式输送到涡流室 68中并沿着环形凹槽62流动。结果就是，利用空气在涡流室68中产 生了涡旋气流，由此使空气流经环形凹槽62，并沿着该凹槽流动，同 时增大了空气的流动速度，其中，凹槽62是向内凹缩的，且其横截面基本上为梯形。
在此情况下，由于开口向涡流室68侧部的多个引出孔64都沿切 向与构成涡流室68的环形凹槽62相连，从而使得被引导到环形凹槽 62中的空气的流动方向沿着周向定向在相同的方向上。
此外，在支持表面40与工件W之间(其位于面对内部构件14 的支持表面40的位置处)，被设置成沿涡旋方式流入到涡流室68中的 空气沿支持表面40高速流向外周，因而，在支持表面40与工件W之 间就产生了负压。在此情况下，在涡流室68中，空气从制在环形凹槽 62外周侧的第二锥形表面60、沿着第三锥形表面66流动，从而平稳 地流向支持表面40。
结果就是，被布置在与内部构件14的支持表面40相对的位置处 的工件(例如晶片等工件)受到了涡流室68中所产生负压抽吸作用的 吸引，而在另一方面，由于空气(正压)流入到工件W与内部构件 14的支持表面40之间，所以还受到斥力，从而，利用负压与正压之 间的平衡，可将工件W保持在非接触状态。结果就是，在工件W被 保持在支撑状态的情况下，工件W在非接触运送装置10的支持表面 40上被运送到预定的地点。
作用在工件W上的正压与负压是随着内部构件14的支持表面40 与工件W之间的间隙C2而变化的。具体来讲，当间隙变小时，负压 会变小，正压会增大。在另一方面，如果间隙C2变大，负压将增大， 而正压将减小。在此情况下，由于工件W的自重与正压、负压实现了 平衡，被提起的工件W将获得最佳的间隙。因此，晶片或柔性薄膜等 工件W例如可净皮无歪曲地进4亍运送。
图7和图8中的特性图线表示了在非接触式运送装置10中、工件 W与支持表面40之间形成的间隙C2与可保持着工件W的保持力F 之间的关系。图7中的实线A表示了根据该实施方式的非接触式运送 装置10的特性，而虚线a则表示了这样情况下的特性涡流室的外周 表面被制成沿垂直方向延伸的圆筒形。在另一方面，图8中的实线B 表示了根据上述实施方式的非接触运送装置10的特性，而虛线b则表
示了未设置有凸出部分的非接触式运送装置的特性。
如图7所示，可以理解相比于在涡流室外周表面被制成基本上 为圆筒形、且相对于支持表面垂直的情况下的保持力F最大值al，通 过在涡流室68的外周表面上设置向支持表面40 —侧沿径向扩展的第 二、第三锥形表面60、 66，并将空气向外朝向工件W引流到涡流室 68，可使保持着工件W时的保持力F的最大值Al变大(Al>al )。
更具体来讲，通过在涡流室68的外周表面上设置朝向支持表面 40 —侧径向扩展的第二、第三锥形表面60和66，使得在涡流室68 中旋动的空气逐渐流向第二锥形表面60和第三锥形表面66，从而使 空气平稳地流过支持表面40。按照这种方式，可将涡流室68中的空 气沿锥形的外周表面平稳地引导向支持表面40。换言之，在涡流室68 中快速流动空气并不会脱离第二、第三锥形表面60和66，而是被平 稳地引导着在支持表面40上流过，从而被向外引流到大气中。
因而，由于涡流室68的外周表面被制成其直径在朝向支持表面 40方向上增大的锥形表面，所以可增大对工件W的保持力F,因而， 在所输送空气量给定的情况下，能可靠而稳定地支撑、运送更重的工 件。
如图8所示，可以看出与未设置凸出部分54的情况下的最小值 bl相比，通过在空气流经的涡流室68中设置朝向工件W向外凸出的 凸出部分54,使得保持工件W时的保持力F的最小值Bl变小了 (BKbl )。 一般情况下，在所运送工件的重量小于保持力F最小值Bl、 bl所能保持的工件W的重量的情况下，就要考虑该轻工件会经受不 利振动的问题。
按照这种方式，由于设置了凸出部分54，使得保持力F的最小值 Bl变小了，从而，能可靠而稳定地运送更轻的工件W。
更具体来讲，从图7和图8可看出，通过在涡流室68中设置凸出 部分54,可减小能支撑起工件W的保持力F的最小值B1。此外，通 过在涡流室68的外周表面上设置其直径朝向支持表面40增大的第二 和第三锥形表面60、 66，可加大保持力F的最大值Al。结果就是，可增大能保持住工件W的保持力F的范围(Bl到Al)，工件W可被 更为可靠、稳定地保持在支持表面40上。
如上所述，在该实施方式中，在内部构件14的下部上设置了面向 工件W向外突伸的凸出部分54。通过设置横截面形状基本上为梯形 的凸出部分54，使得可保持着工件W的保持力F的范围相比于未设 置这种凸出部分54的常规非接触式运送装置得以增大，因而能将工件 W可靠而稳定地保持在支持表面40上。
此外，当工件W接近于支持表面40和与支持表面分离开时，在 涡流室68中的空气相对于工件W将起到气垫的作用。因此，通过在 涡流室68中设置凸出部分54，可减小涡流室68的体积容量。因而， 由于涡流室68的体积容量减小，可适当地抑制由气垫作用引发的、在 涡流室68与工件W之间产生的耦合振动。
此外，由于工件W与支持表面40之间的间隙C2被设定为较小 的量，所以能更为可靠而稳定地保持工件W。
更进一步，制在内部构件14下侧、且空气被从多个引出孔64引 流到其中的涡流室68是由凸出部分54、底座38的底壁面58、制在接 合区段44内周侧的第二锥形表面60、以及制在板体42内周侧的第三 锥形表面66限定的。第二、第三锥形表面60和66的直径被制成朝向 支持表面40 —侧的方向上逐渐增大。
结果就是，在涡流室68中快速流动的空气不会与第二锥形表面 60和第三锥形表面66脱离，其被引导着沿支持表面40—侧流动，可 平稳地流向外界大气。因而，与具有垂直设置的圆周面的传统圆筒形 涡流室相比，可在非接触运送装置IO的支持表面40与工件W之间获 得更低的负压(压力分布)，由此，对于同样的空气供给量，能增大对 工件W进行保持的作用力。结果就是，对于该非接触式运送装置10， 能借助于支持表面40稳定地保持并运送工件W。
根据本发明的非接触式运送装置并不限于上述的实施方式，在不 悖离本发明核心思想和本质的前提下，可采用多种其它的结构。
权利要求
1.一种非接触式运送装置，其包括主体(12、14)；形成在所述主体(12、14)内部的通道(48)，从空气供给部分(46)供给的空气流经该通道；支持表面(40)，其被布置在所述主体(12、14)的端部上，以便于面对工件(W)；环形的涡流室(68)，其被布置在所述支持表面(40)的径向内侧，并具有面向所述工件(W)的开口，且具有第一斜面(60)，在朝向所述工件(W)的方向上，该斜面的直径逐渐增大；与所述涡流室(68)的所述第一斜面(60)相连接的引出孔(64)，其在所述涡流室(68)与所述通道(48)之间连通，用于将所述空气向外引流到所述涡流室(68)中；以及向外凸出的凸起(54)，其大体上设置在所述涡流室(68)的中心处，在朝向所述工件(W)的方向上，所述凸起(54)的直径逐渐缩小。
2. 根据权利要求l所述的非接触式运送装置，其特征在于，所述 引出孔(64)与所述涡流室(68)切向地相连。
3. 根据权利要求2所述的非接触式运送装置，其特征在于所述 凸起(54)与所述工件(W)之间的间隙(Cl)被设定为大于所述支 持表面(40)与所述工件(W)之间的间隙(C2)。
4. 根据权利要求2所述的非接触式运送装置，其特征在于，所述 第一斜面(60)相对于所迷涡流室(68)的壁面(58)的斜角(02) 被设定为大于或等于30。，且小于90。(30。《e2<90。)，其中，壁面(58) 限定了所述第一斜面(60)的起始位置点。
5. 根据权利要求4所述的非接触式运送装置，其特征在于，在所 述凸起(54 )的外周部分上形成了第二斜面(56 )，且所述第二斜面(56 ) 相对于所述涡流室(68)的所述壁面(58)的斜角(ei)被设定为大于或等于30。，且小于卯° (30°幼1<90°),其中，壁面(58)限定了 所述第二斜面(56)的起始位置点。
6. 根据权利要求4所述的非接触式运送装置，其特征在于，所述 第一斜面(60)的所述斜角(02)被设定为60。。
7. 根据权利要求5所述的非接触式运送装置，其特征在于，所述 第二斜面(56)的所述斜角(ei)被设定为60°。
8. 根据权利要求5所述的非接触式运送装置，其特征在于，所述 主体(14)包括第三斜面(66)，在朝向所述工件(W)的方向上，其 直径逐渐增大，且该斜面被布置在所述支持表面(40)的径向内侧， 所述第三斜面(66)被布置在所述支持表面(40)的相对于所述第一 斜面(60)的一侧，且所述第三斜面(66)相对于所述涡流室(68) 的壁面(58)的斜角(03)小于所述第一斜面(60)的所述斜角(02)。
9. 根据权利要求l所述的非接触式运送装置，其特征在于，所述 通道(48)的内壁面形成有台阶部分，在朝向所述支持表面(40)的 方向上，该台阶部分的直径以阶梯的形式增大。
全文摘要
本发明公开一种非接触式运送装置。具有供给端口(46)的内部构件(14)被安装到壳体(12)的内部，壳体(12)与内部构件(14)通过连接螺栓(16)连接到一起。空气被输送到内部构件(14)的供给端口(46)，并经连通通道(50)被引流到环形通道(48)中。而后，空气被从与环形通道(48)连通的多个引出孔(64)沿旋流方向向外引流到面对着工件(W)的环形凹槽(62)中。此外，通过使空气沿环形凹槽(62)流动，可将工件保持在相对于内部构件(14)的支持表面(40)不接触的状态下，其中，环形凹槽的横截面被制成大体上为梯形。
文档编号B65G49/05GK101172540SQ20071015297
公开日2008年5月7日 申请日期2007年9月29日 优先权日2006年10月2日
发明者中野和夫, 杨清海, 细野正行, 高桥克彰 申请人:Smc株式会社