CN101541651B - 用于提高输送装置的性能的系统 - Google Patents

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Abstract

用于输送和精确处理扁平物体的系统和方法，该系统和方法采用多个支撑件。所述系统包括：设置在一个或多个驱动单元(122)中的多个真空预载驱动轮(120)，每个驱动单元(122)包括至少一个真空预载驱动轮(120)；位于每个真空预载驱动轮(120)附近的一块或多块柜台板(200)上的一个或多个真空端口，该真空端口用于在所述物体上施加向下的力。每个驱动单元(122)的所述真空端口(210)均连接至主真空管，该主真空管带有通向真空源的可控阀。当所述主真空管与真空源相连通时，所述物体和所述真空预载驱动轮(120)之间的法向力增大，从而使得横向驱动力增大。

Description

用于提高输送装置的性能的系统
技术领域
本发明涉及输送系统。更特别地，涉及用于提高与非接触式输送模块相联的输送装置的性能的系统和方法，以及在工作过程中，在支撑非接触式气动/机械(aeromechanical，AM)平台的基底上施加精确的直线运动的机构。 
背景技术
输送装置应用于许多领域。本发明用于提高输送装置的性能，所述输送装置通常为大而平的物体，如平板显示器(FPD)、太阳能电池底板、印刷版，以及其它平板状基底如硅晶片和其它类似物。通常这些平板状物体在突出于运输装置表面的多个轮子上输送，所述轮子在所述物体的下方旋转，将所述物体推向想要的方向。不过，对于轻质的物体，或者当所述物体主要由气垫(或AM平台)支撑时，由于整体的低摩擦，所述轮子可能会在所述物体的下方打滑，从而使其对所述物体的掌握变松、不能推动物体，或者将物体导向错误的方向。 
发明内容
本发明的一个目的是提供输送性能提高的输送装置。 
本发明的另一个目的是提供一种坚固的直线驱动机构，该机构主要但不仅仅用于在精密的AM平台上运送大而薄的物体(如平板显示器-FPD-玻璃)。 
附图说明
图1a为根据本发明的一个优选实施例的真空预载(VPL)输送系统的横截面图，采用驱动轮来支撑和输送底板，而真空预载施加在选定的轮上； 
图1b为根据本发明的一个优选实施例的VPL输送系统的横截面图，图中输送系统用气垫来支撑，用真空预载驱动轮来产生需要的驱动力； 
图1c为具有分离式柜台板(counter plate)的VPL输送机的近视图； 
图1d为具有共用柜台板的独立式VPL输送单元的近视图，所述柜台板上装有真空端口和压力端口； 
图1e为VPL输送机的近视图，该图中的输送机除了所述柜台板为AM平台整体的一部分之外，其余部分与图2d中的VPL输送机类似； 
图2a为根据本发明优选实施例的VPL输送系统的正面视图，图中所述输送系统用成排的驱动轮来支撑和输送底板，其中侧面的所述轮排加有真空预载(见图1a)； 
图2b为根据本发明优选实施例的VPL输送系统的正面视图，所述输送系统具有两排侧面的真空预载驱动轮，该驱动轮结合有用于支撑所述底板的气垫式支撑元件； 
图2c为根据本发明优选实施例的长形VPL输送系统的正面视图，所述输送系统具有两排横向并行排列的真空预载驱动轮，该驱动轮与非接触式支撑元件相结合； 
图2d图2c中所述并行排列的驱动轮的侧视图； 
图2e为图2c中所述并行排列的驱动轮的横截面图；图中驱动轮可用于需要精确的底板运动的场合； 
图2f为图2c所示侧-侧并排式驱动轮机构的俯视图，所述机构具有直接驱动电机和用于支撑所述轮的公共轴的球轴承； 
图2g为两排平行的驱动轮机构的俯视图，所述两排驱动轮通过一个变速箱相接合，并由共用的电机操动； 
图2h为侧-侧并排式驱动轮机构的俯视图，图中的驱动轮被分为两个对齐的部分，每个部分均由专用的直接驱动电机来操动，以在直线运动和旋转时使所述两个部分保持同步(从而控制运动的直线性)； 
图3a为VPL输送机(轮-轮相接式结构)的侧视图，所述输送机具有根据本发明优选实施例的传动带机构，该传动带机构带有提升机构，用于提升所述传动机构和所述柜台板； 
图3b为根据本发明优选实施例的VPL输送机(轮-轮相接式结构)的侧视图，图纸输送机具有传动带机构，该传动带机构带有仅仅用于提升所述传动机构的提升机构； 
图4a为根据本发明优选实施例的独立式VPL输送机(轮-轮相接式结构)的轴测图； 
图4b～c为为根据本发明优选实施例的独立式VPL输送机(侧-侧并排式驱动轮结构)的俯视图； 
图4d为根据本发明优选实施例的、装有磁力传动的一排VPL输送机轮的轴测图； 
图5a为根据本发明优选实施例的、结合有AM平台的独立式可替换(即插即用)VPL输送机的正面视图； 
图5b为根据本发明优选实施例的VPL输送机的正面视图，图中所述柜台板为AM平台的一部分； 
图6a展示了根据本发明优选实施例的VPL输送机的操作模式，在该模式中，用气垫支撑所述输送底板，用真空增加摩擦力； 
图6b展示了根据本发明优选实施例的VPL输送机的被动模式，在该模式中，用气垫支撑被输送物体(不提供真空)； 
图6c展示了根据本发明优选实施例的VPL输送机的安全模式，在该模式中，通过真空端口输入加压气体，以将所述底板(向上)抬离所述轮； 
图7a～7d展示了根据本发明一些优选实施例的、与非接触式输送装置结合为一体的VPL输送机的各种不同结构； 
图7e～7h展示了根据本发明一些优选实施例的、与非接触式精密平台结合为一体的VPL输送机的各种不同结构； 
图7k展示了根据本发明一些优选实施例的VPL输送机的典型机构，该机构既具有精密的直接驱动(侧-侧并排式轮)，也具有加载/卸载的VPL运输机(轮-轮相接式)； 
图8a～8c为输送轮附近真空端口的若干可选排列的剖视图； 
图9a～9e为输送轮附近真空端口的若干可选排列的正面视图； 
图10a展示了具有两个交叉的VPL输送机(轮-轮相接式结构)和VPL旋转机构的非接触式分配模块1000，每个VPL旋转轮均装有独立的驱动，所有轮驱动均为电子同步。 
图10b展示了具有两个交叉的VPL输送机(侧-侧并排式结构)和一个VPL旋转机构的非接触式分配模块1001，所述VPL旋转机构的所有轮均由共用的锥齿轮变速箱驱动； 
图11展示了供三个连续过程使用的带VPL操作系统的非接触式轨道，所述VPL操作系统包括加载/卸载装置和用于精确直线运动的装置； 
图12展示了带驱动轮的VPL平台，所述驱动轮分布在所述平台的顶面上。 
具体实施方式
本发明的一个主要方面是提供具有改进的输送性能的、用于平板状物体的处理或精确直线运动的输送系统。特别地，该系统结合有AM平台和输送模块，其中，所述物体由气垫无接触地支撑。特别地，本发明的所述“物体”涉及薄(从而相对较易弯曲)而宽的板，如平板显示器(FPD)玻璃(一般为0.4～1.2mm宽，最高可达3200mm×2600mm，第10代玻璃)和太阳能电池基板(玻璃或硅)。改进的输送性能通过在一个或多个驱动轮附近增加真空端口以建立真空预载来实现。随着在重力之上再添加真空下吸力，使得作用在真空预载轮上的负载力增加，从而使得横向驱动(摩擦)力增加(具体取决于所述板与轮之间的摩擦系数)。当采用真空预载设计时，重力仅仅是总驱动力的较小贡献者。对于AM平台，主要由气垫来承载所述板的重量这一点具有极其重要的意义。通过采用真空预载设计对输送机的驱动轮或者直线(或旋转)运动系统包括精确直线运动系统的驱动轮进行预加载，将输送力与重力分离。因此，本发明的一些实施方式还包括对非水平式板的处理。 
本发明可应用于采用驱动轮支撑和输送物体的输送系统，更特别适用于这样的输送系统：在该系统中，用气动/机械(AM)支撑装置(产生气垫以支撑所述板的非接触式NC平台)来支撑所述板，所述板由真空预载驱动轮驱动、在所述平台的上方输送。 
本发明使得驱动力增加并使力处于受控状态，从而带来了AM系统(NC输送装置和NC平台，包括需要精确直线运动系统来进行机器运送的NC平台)的高输送性能，所述AM系统尤其适于处理宽而薄的板例如FPD和其它类似的扁平状物体。通过对驱动轮采取真空预载设计，可使所述宽而薄的板在运送过程中(即：在移动过程中)的不平度与传统轮式输送机相比可降低多达10倍。 
根据本发明的真空预载输送系统的驱动机构所需的驱动轮较少，在采用轮-轮相接式结构时，传统的用于输送第8～10代FPD玻璃的输送机有8～10排驱动轮，而与之相比，本发明的输送系统一般只需两排驱动轮(每排驱动轮均为一个真空预载驱动轮单元)。作为选择地，如果采用侧-侧并排式结构，则本发明需要一排8～16个具有公共轴的驱动轮，而传统用于第8～10代FPD玻璃的输送机需有150～250个轮。 
在本发明的一些实施例中，本发明的系统包括AM平台。在此情形下，当采用传统的轮式输送机时，为了对所述输送系统进行装载，需要抬升所述轮(此时重力是唯一向下的作用力)，但是在采用真空预载时，则不需要抬升所述轮。此外，当只有重力起作用时，由于驱动力有限，用真空预载驱动轮输送机能够以可靠而安全的方式获得更高的输送速度和速度上倾度(即加速度)。因此，根据本发明的改进式真空预载输送机更经济且快速，提供更少的接触和污染。本发明的真空预载输送机在处理非接触式平台上的板时非常有用，例如装载和卸载操作和/或在运送过程中使板在AM平台上进行精确的直线运动。本发明也可用于交叉有FPD或太阳能电池生产线的输送和自动化模块(即：在加工机器之间经济地运送板如FPD或太阳能电池基板)。 
本发明一个优选实施例的真空预载(VPL)输送机的基本原理如图1a所示。施加VPL(真空预载)以提高输送机(例如图2a中的轮式输送机)的输送性能(主要是驱动力)。物体10，如薄而易弯曲的板(例如平板显示器-FPD，或者太阳能电池基板)，由轮式输送机支撑和运送(见图2a)。但是，必须强调一点：虽然(本发明)主要针对扁平状的、薄而易弯曲的板，但广义上的所述真空预载(VPL)设计还可用于运送更大范围的物体。图1a为典型轮式输送机的剖视图，其中，在一排或多排驱动轮处(见图2a中的400a)设置有真空预载设计，而另外的若干排驱动轮(轮120a)则为标准轮排(即：无真空预载)。通过与驱动机构122相连的公共轴123来驱动所有的轮，以使所述板直线地向前移动。 
在传统的轮式输送机中，所述水平驱动力(即：与重力相垂直的力)等于所述物体的重量(Fg)乘以所述轮121与所述板10之间的摩擦系数，所述板一般由非金属的绝对无尘兼容材料制成。为了提高和/或控制所述水平驱动力，在排列成排400的驱动轮120的附近施加真空预载(见图2a)。柜台板200与轮120相邻，该柜台板200上设有一个或多个真空吸入端口210，以增加所述板和轮120之间的法向力。调节所述柜台板，使之低于轮120的顶部、形成约50～500微米的落差。当端口210与真空源(图中未示出)相连时，低于大气压的压力使得所述柜台板200和由轮120支撑的所述板10之间形成足够薄的空间201。因此，轮120受到比重力(Fg)更大的向下的力(Fv)。实际上，在施加 真空预载时(例如如图2a所示，仅仅在2～5排轮上施加真空预载)，Fv增大到Fg的2～10倍(如果需要的话，可以更大，真空度越高、所述落差越小，则所述向下的力越大)。 
图2a为根据本发明一个优选实施例的轮式输送模块的俯视图，所述轮式输送模块具有5排支撑板10的轮，其中，在侧面的两排400轮处施加有真空预载(中间的几排400a包含的是传统的驱动轮120a)。所述输送机被一个底座结构(未示出)撑离地面一个理想的高度(保持水平)。所有的轮排均由连接至驱动单元122的公共轴123驱动。所述5排(即：包括侧面施加了真空预载的两排)轮中的所有轮均由拉紧的柔性带140驱动。必须强调的是，使所述轮动作的方法有很多种，带驱动不过是其中之一种(还可使用同步带，或者现有技术中公知的机械或磁力机构)。 
图2b展示了根据本发明另一个优选实施例的气动/机械输送模块的俯视图，所述输送模块具有(类似于图2a中的轮式输送机)侧面的两排400用于驱动所述板的、施加有真空预载的轮(轮排400a包含的是传统的驱动轮120a)。这两排轮由连接至驱动单元122的公共轴123驱动。但是，本实施例中轮式输送机内部的3排轮被3个长形的气动/机械(AM)支撑“轨道”所取代。AM轨道300通过形成于所述AM轨道300的顶面和所述板10之间的气垫来无接触地支撑所述板10(见图1b)。所述板10的重量由所述两排轮400和所述3个AM轨道300共同支撑，从而使得由重力引起的驱动力(该驱动力与轮所受的向下的力成正比，所述轮只支撑了所述板的重量的一部分)降低(也可能会变化)，因此重力的重要性变小，而真空预载可更有效地提高所述AM输送机的驱动力。 
图1b展示了根据本发明另一个实施例的、用于AM输送机的真空预载实施方式，其致力于提高和/或控制AM输送机的驱动力(如图2b中所示)。图1b为典型的AM输送机的横截面图，其中在一个或多个驱动轮排(图2b，400)处施加有真空预载，以增加驱动力。AM轨道300通过气垫301(如专利文献WO 03/060961中所述的PA型气垫。用带有多个压力口和排泄口的支撑面来产生PA型流体垫，流体可被排到四周)无接触地支撑所述板10，所述气垫301通过从压力端口310馈入的空气形成。一般气垫301的气隙为100～500微米(所述气隙越大，总流速MFR就越大)。用于驱动轮120的真空预载设计类似于图1a中的驱动轮120。 
图1c展示了根据本发明另一个优选实施例的真空预载设计的局部实施案例，其中，所述驱动轮120的两侧设有两个小的、带有一个或多个真空端口210的柜台板200，所述真空端口与所述轮之间的距离为5～15毫米，所述柜台板200与所述轮之间相距1～2毫米(所述柜台板比所述轮的顶部低50～500微米)。所述真空端口的直径为2～6mm，真空度为500～900mbar(绝对压力)。 
图1d展示了根据本发明另一个优选实施例的真空预载设计的共用式实施案例。一排驱动轮(如图1d所示的轮-轮相接式结构)共用一块柜台板200，轮120位于裂口202的中央，所述裂口202穿通所述柜台板200，轮的顶部比所述柜台板200的顶面高50～500微米。除了在柜台板200上设有一个或多个真空端口210之外，还在每个轮120的旁边设有多个压力端口310以防止接触，特别是当运送易弯曲的板如FPD玻璃时。在该结构中，所述柜台板200的宽度一般为80～120毫米，其中，压力端口310距所述轮的末端的距离是真空端口距所述轮的最近末端的距离的4～8倍或更多。 
必须强调一点：由于这种结构可与若干个输送模块相结合，所述结构可作为独立式或即插即用式“VPL输送单元”。 
这使得可以快速地移去和替换掉发生故障的VPL输送单元，使得维修更容易和便利。 
图1e展示了根据本发明另一个优选实施例的真空预载设计的具体实施案例，在图示结构中，柜台板与AM平台为一体(即：是AM平台的一部分)。在这种整体式结构中，VPL输送机的柜台板200设在非接触式支撑平台的两个部分300a之间，所述平台产生气垫(例如PA型气垫)、从下方支撑所述板。从图中可以清楚地看出，在所述长形部分300a和200之间，有一开有空气洞口382的长形表面凹槽381，以建立局部平衡(参见专利文献WO 03/060961)，从而使所述宽的板保持平直。该VPL设计的其它细节类似于对图1d的解说所述。 
图2c展示了根据本发明另一个优选实施例的VPL设计的具体实施案例，在图示结构中，所述VPL输送机具有侧-侧并排式驱动轮120，该驱动轮120具有垂直于输送移动方向的公共轴123。图2c展示了两个连在一起的VPL输送模块(A和B)，每个模块均包括一个横向的VPL输送单元498和5根非接触式支撑AM轨道300(例如基于PA型气垫)。每个横向的VPL输送单元498均具有一块柜台板200和一排具有公共轴123的侧-侧并排式轮120，所述公共轴123与电机122直接相连。轮与轮之间的距离一般为60毫米或更大一些(轮越多，则驱动力越大，总流速增大)，需要时，轮与轮之间的距离可以不是统一的。C处的局部放大图显示：每个轮120附近均设有真空端口210和压力端口310。必须强调：为了使所述模块上方的被运送物能够平稳移动，所述轴之间的距离(即模块A的轴123和模块B的轴123之间的距离)要比所述板10的长度稍微短些(一般是50∶100毫米)。 
图2d的展示了与公共轴150相结合的一排侧-侧并排式VPL驱动轮152和154。所述轮被分为两组。a组的所述轮152由一种材料制成(一般为金属加工而成)；b组的所 述轮由两种材料制成，轮的内部部分154可由例如金属制成，而其带接触面的外部部分156可由绝对无尘兼容材料制成，所述绝对无尘兼容材料如PEEK(非金属)，这种材料与玻璃接触时具有很高的摩擦系数。(显然，一排轮中可含有a组或者b组的轮)这种设计提供了需要的刚度，并可在必要时更换所述部分156。如图2e所示，当需要高精度的直线运动机制时，所述刚度就非常重要。图2e展示了横向的VPL驱动机构的具有外部部分166的轮164和轴160。为了获得高精度(直线运动)，需要执行以下过程： 
·用相同的材料加工成轮164和轴160(一体化，一般为金属)； 
·再装上外环166； 
·最后，进行外部接触表面的第二步加工。 
但正确的加工不是影响最终产品的全部因素，轴承和驱动也影响着运动的直线性和速度的波动性。 
图2f～2h展示了本发明一个优选实施例的横向VPL输送单元的几个可选组合，用于提供正确的板的运送；图2f展示了横向VPL输送机构，该机构具有多个轮120和一根由驱动系统122直接驱动的公共轴123。所述系统一般设有齿轮箱，并选择性地设有用于控制运动的编码器。可以使用交流电机、直流电机和步进电机。轴123在若干部位由轴承124支撑，所述轴承124被附加于所述输送模块结构(未示出)之上。图2g展示了具有两根平行的轴123(例如类似于图2e中类似的设计)的横向VPL输送机构，每根轴123的两端均由轴承124支撑。所述轴通过三爪(three-yaw)变速箱125与驱动系统122相连。图2h展示了被分成两个对齐的部分的横向VPL输送机构。每个部分均由专用的直接驱动传动系统(122a，122b)来操动。还设有传动控制单元1222，以在直线运动过程中使所述两个驱动系统同步，或者实现较理想的旋转(以控制运动的直线性)。 
图3a为根据本发明一个优选实施例的独立式VPL输送机400(轮-轮相接式)的侧视图。输送机400的柜台板200由侧板420支撑，该侧板420还支撑轴承121的外壳。轮120的顶部突出于柜台板200的顶面上50～500微米(这可例如通过用螺丝调节其水平高度获得，图中未示出)。柜台板200上还设有与轮120相对的开口(槽)205。设于柜台板200上的真空端口和其它AM细节设计在本图中未示出(可参见图4a)。轴123将使轮旋转的驱动力施加到其中一个轮上，同时所有的轮均由带430驱动。用调整惰轮425使所述带保持绷紧状态。所述VPL输送机400由抬升机构450支撑，而该抬升机构450由底座结构20支撑。所述抬升机构可用于抬高和降低所述驱动轮400(包括所述柜台板)。 
图3b为根据本发明的一个优选实施例的VPL输送机400a(轮-轮相接式结构)的侧视图。该图所示的输送机非常类似于前述的独立式VPL输送机400。区别在于：在图3b的实施方式中，只有驱动机构被抬高或降低，而柜台板200a保持静止，选择性地成为AM平台的一部分(见图1e)。其它细节类似于图3a。 
图4a为根据本发明一个优选实施例的、轮-轮相接式结构的独立式VPL输送机555的示意图。所述VPL输送机包括柜台板200和一排驱动轮120。在每个轮的旁边(210)或轮与轮之间(210a)设有至少一个真空端口，以施加向下的真空力(VPL设计)。真空端口的数量和位置与待载板的挠性有关，并由想要达到的驱动力决定。但是，当板易于弯曲时，有必要在柜台板200的边缘和轮与轮之间(310a，此时代替真空端口210a)增设压力端口310，以形成气垫支撑，防止由于板的下垂而产生接触(由于所述真空端口的作用，产生了使所述板向下弯曲的力)。主真空管1210向VPL输送机555的每个真空端口供应真空。所述主真空管1210通过阀门1211连接至真空源(未示出)，以使所述系统能进行各种不同的操作模式。所述VPL输送机555还设有为每个压力端口供应气体的主加压气管道1220。可选的，所述VPL输送机555还包括另外的加压气管道1230，该管道1230通过控制阀1231与所述主真空管1210相连通。这种设计是为了确保“无接触”，这将在下面对图6c的解说中详述。 
图4b和4c为根据本发明一个优选实施例的侧-侧并排式结构的独立VPL输送机555a的示意图。图4b为VPL输送机555a的俯视图。所述输送机555a包括柜台板200和一排侧-侧并排式真空预载驱动轮120，该驱动轮120位于柜台板200上的槽202中。每个驱动轮的旁边均设有真空端口，以施加真空下吸力。但是，当板易弯曲时，有必要在柜台板200的边缘和轮与轮之间增设压力端口310。图4c展示了覆盖有柜台板的VPL输送机555a。可以明显地看出，输送机555a的驱动轮120具有公共轴123，该公共轴123直接连接至驱动系统122(例如电机和齿轮)，其中所述轴由轴承124支撑于柜台板200(图中用虚线表示)上。 
图4d展示了根据本发明一个优选实施例的、以磁力传动单元为基础的可选驱动机构，该驱动机构应用于工作于无尘环境中的VPL输送机中(例如作为图4a所示VPL输送机的驱动机构)。公共轴180通过磁力传动单元182与横轴181相连(每个驱动轮一根横轴)。在横轴181和每个驱动轮120之间设有第二磁力传动单元183。 
图5a为根据本发明一个优选实施例的输送系统的非接触式(NC)AM平台的俯视图，所述系统装备有即插即用式VPL输送模块。所述NC AM平台包括两个带抬升机构(见图3a～b)的可替换的VPL输送单元550(也可参见图4a中的555)，以及3个AM部分 500和501。所述AM平台可采用例如PA型气垫。在500和501之间有一长形狭槽，用于安装即插即用式VPL输送单元550。位于内部的两个VPL输送单元550用于支撑不同宽度的板(所述板宽度大于两个单元550之间的距离，以使板可以连续通过所述系统)。当处于装载、卸载程序或旁路模式运作时，平台520的两个平行对齐的VPL输送单元550运转。装载之后，所述板被精密的直线运动机构565夹紧，所述机构565具有用于夹紧所述板的真空垫566和位于长形狭槽567下面的长形滑块，所述长形狭槽567设于AM部分500上(在被垫566夹紧后，抬升机构将所述单元550降低)。当在工作模式中需要精确的运动时，所述直线运动机构565会抓紧所述玻璃(即板)，当过程结束时，VPL输送机被举起，并再次进行操作以将所述板卸载。这一过程与提供在线制造FAB的操作系统是兼容的。 
图5b为根据本发明另一个优选实施例的与平台520(见图5a)类似的AM平台530的俯视图，该平台530安装有一体化的VPL驱动单元560。所谓“一体化”意味着所述NC平台530的顶面510和所述VPL驱动单元560的所述柜台板包含一块共用的板。其它细节多与图5a类似。在此情形下，单元560的每个驱动轮均对齐地突出于NC平台530的顶板之上(例如100微米，100微米相当于支撑所述板通过所述非接触式平台530的气垫的气隙的一半或更少)。在所述AM平台530的中央设有精密过程区510，用于获得所述板的精确漂浮间隙，例如，形成PV型气垫。与AM平台520(图5a)相比，所述VPL驱动单元560被分为两部分，且所述单元560不穿透所述过程区域510。这防止由驱动轮560引起的混乱导致所述过程区域510的混乱。还有，直线驱动系统565穿过所述过程区域，从而决定了所述平台的总体精确性(即：板的平直度)。 
因此，在工作模式中，当用所述一体化VPL驱动单元560(举例)来装载和卸载板时，VPL驱动单元560的真空端口可流体连接至真空源，从而使所述易弯曲的板(例如0.7毫米厚的FPD玻璃)由于真空下吸力的作用而下垂，并在预期的下向力的作用下接触到驱动轮的顶面。在不工作时，真空源关闭，板被其周围的气垫向上推，从而安全的漂浮在驱动轮的上方(也见图6a～c)。因此，在某些实施例中可以省去抬升机构(和时间花费)(但在另外的一些实施例中，必须设有抬升机构)。 
图6a～c更多地展示了根据本发明一个优选实施例的一体化VPL驱动单元560的工作模式，该驱动单元不需要抬升机构。图6a为单元560附近的NC平台600的横截面图。在该图中，真空被供应给轮120两侧的真空端口210；从而在空间201处产生了低于大气压的环境，易弯曲的板10被向下吸、从标称悬浮位(见图6b)下垂，从而使板10在预期的下向力(Fv)的作用下下垂、接触到轮120。在单元560的周围，具有多个压力端口 的NC平台600形成气垫301，以支撑板10、防止板10与NC平台600的顶面接触。图6b中的所有元件均类似于图6a，但不供应真空给所述一体化VPL驱动单元560的真空端口。在这种情形下(标称悬浮)，板10可由于重力作用而微微下垂，但仍有NC平台600形成的气垫301围绕在单元560的周围、支撑着板10，将板10从轮120的顶部撑离一段安全的悬浮距离。图6c展示了使板10与轮120的顶部之间的安全距离进一步增大的可选实施例。可通过将真空源(连接至单元560的真空端口)切换为加压气源以在真空预载驱动轮附近获得更大的上推力来实现上述目的。这种对安全距离的增大决定于施加的压力水平。因此，仅仅通过接通/切断通向560的真空端口的真空源，就可使板10和真空预载驱动轮120之间形成接触和产生横向驱动力。 
随着所述板被运送、并仅仅覆盖住VPL驱动单元的一部分，大量的真空端口没有被盖住，暴露于周围的压力环境中(即大气环境)，从而使得总流速(MFR)大大增加。为了防止总流量的不必要损失，可以用限流器219(图6a)流动连通VPL驱动单元560的每个真空端口，从而在真空端口未被覆盖时起限流作用。所述限流器可采用SASO限流器(参见专利文献WO 01/14782、US 6,644,703，和US 6,523,572)。根据本发明一个优选实施例的NC平台也可在每个真空端口310中安装有限流器319(如SASO喷嘴或类似物)，以限制总流速，并提供对抗接触的更大阻力。 
图7a～d展示了根据本发明一些优选实施例的AM平台的一些结构，所述AM平台装备有一个或多个一体化的、具有轮-轮相接式结构(见图3a)的VPL驱动单元。所述平台可包括如图5a所示的精密直线驱动系统。图7a为装备有VPL驱动单元710的NC平台701。单元710具有两排位于平台701的侧面的驱动轮。图7b为装备有VPL驱动单元720的NC平台702。单元720具有位于平台702的中心线上的两排相邻的驱动轮。图7c为装备有VPL驱动单元730的NC平台703。单元730具有两排位于平台701内的驱动轮。图7d为装备有VPL驱动单元740的NC平台704。单元740具有三排驱动轮，其中两排位于平台704的两侧，另外一排位于平台704的中心线上。 
图7e～h展示了根据本发明一些优选实施例的精密PA-PV(2100-2200)型AM平台的一些结构，所述平台装备有一个或多个一体化的、具有轮-轮相接式结构(见图4a)的VPL驱动单元770，用于输送任务如装载、卸载和运送，或者侧-侧并排式轮结构780(见图4b)，用于输送任务；所述平台装备还装备有精密的系统组合样式790(例如：图4b所示的VPL驱动单元装备有图2e所示的轴)，用于选择性地代替图5a所示的精密直线运动机构565、提供精确的直线运动。图7e～7f中的AM平台是PA-PV-PA型的，其中，横向伸长的过程区位于PV型区域2000的中央。在这些情形下，所述板的冲程稍稍大于 板的长度。图7e具有两个用于装载和卸载的输送单元780，分别位于所述平台的上游和下游位置。两个精密单元790同步运转，在输送所述板时将所述板驱向前方(或后方，如果需要的话)。图7f类似于7e，但用VPL驱动单元770(轮-轮相接式结构)代替了单元780。图7g～7h中的AM平台为PA-PV-PA-PV-PA型，其中，在PV区域2000的中央有两个横向伸长的过程区，该两过程区之间的距离约为所述板的长度的一半。在这些情形下，板的冲程比板的长度的一半稍大。图7g具有一个精密的VPL驱动单元790，用于在处理过程中正确地夹持所述板，所述处理过程可同时在两个过程区2200处发生，图7g还具有两个用于装载和卸载的VPL驱动单元780。图7h具有3个同步运转的精密VPL驱动单元790，从而，该3轴驱动系统可进行精确的运动和装载、卸载操作。 
图7k展示了根据本发明一个优选实施例的可选VPL机构，该机构由具有三向齿轮箱754的单个驱动系统752驱动，所述驱动系统752可选为图7f所示的精密平台的VPL驱动系统。图示VPL机构包括两个平行的精密VPL输送单元756a、756b(侧-侧并排式结构)，和装载、卸载VPL输送单元750a、750b，其中，驱动力通过单元756a、756b的轴、经由传动带提供。注意：每个部分的操作可以仅仅通过切换真空进行，这将在下段详述。 
必须强调(见图6a～c)：通过将真空引入VPL驱动单元的真空端口，驱动力被导入所述输送机中。在以下部分相连的情况下可接通真空： 
·当所述板没有盖住所述真空端口时，接通真空； 
·当所述板只盖住部分真空端口时，接通真空； 
·当所述板盖住所有的真空端口时，接通真空(这适于采用侧-侧并排式轮机构的场合)； 
·当所述板不移动时，接通真空； 
·当所述板在所述平台上被运送时，接通真空； 
·当所述驱动轮不旋转时，接通真空； 
·当所述驱动轮在旋转时，接通真空； 
图8a～c展示了根据本发明一些优选实施例的驱动轮的一些结构，这些驱动轮将选择性地用于VPL设计特别是一体化的VPL驱动单元中。图8a描绘了要在以下场合使用的驱动轮820a：其中，VPL驱动单元设在NC平台的中央区域、被支撑的板10的下方。图 8b描绘了要在以下场合使用的驱动轮820b：其中，VPL驱动单元设在NC平台(见图7a)的边缘，并支撑所述板10的边缘。注意：为了防止接触，气垫支撑(310)设在靠近真空端口处。轮820b的轮缘821作为动态导向件——以确保所述板的运动轨迹“成一直线”。图8c描绘了被制成一个零件的双驱动轮820c，其中，VPL驱动单元的真空端口210位于所述轮(见图7b)之间。这一形式可用于所述板非常易于弯曲的场合。 
在不减损一般性的前提下，图9a～c展示了根据本发明一些优选实施例的、位于VPL驱动单元的所述轮周围的真空端口的一些布置方式。这些布置方式与待载板的不同弹力特性有关。图9a中，在所述轮120的两侧均布置有若干个真空端口911(图中显示3个只是一种举例)。在轮120的每侧只设一个真空端口912非常实用，因为这使得在运动方向上让所述板产生最小的弯矩。图9b中，只有所述轮120的一侧设有一个或多个(图中显示3个只是一种举例)真空端口921。图9c中，在两个顺序排列的轮之间设有若干个(图中显示4个只是一种举例)真空端口931(尽可能靠近所述轮)。图9d中，在轮120的侧面复合排布有一个或多个真空端口941，同时在两个顺序排列的轮之间设有一个或多个真空端口942(尽可能靠近所述轮)。图9e中，在两个相邻的轮(见图7b和图8c)之间布设有若干个真空端口951。 
图10a展示了根据本发明一些优选实施例的自动化模块1000，用于在VPL驱动设计的基础上、对所述板如FPD玻璃等进行夹持、运送、旋转和指引。所述模块1000包括非接触式平台1001和3个独立的VPL驱动单元——2个交叉的直线型VPL驱动单元1100和1200(轮-轮相接式结构)，和一个具有4个轮1301的VPL旋转单元1300。VPL旋转单元1300的轮1301可同时由四个分离的电机操动。通过使用该模块，可仅仅通过将真空接通或断开，就可以从一个驱动单元切换到另一个驱动单元。所述模块还具有一些位置传感器(未示出)以及附加装置例如定位器，以控制各种不同待载板的夹持任务(图中未示出)。以下是采用这种AM自动模块的一些例子： 
·通过模块1000用有效(有效，即真空处于接通状态)的VPL驱动单元1200在Y方向上运送所述板。 
·通过模块1000用有效(有效，即真空处于接通状态)的VPL驱动单元1100在X方向上运送所述板。 
·所述板被VPL驱动单元1200(在Y方向上)运送到模块1000的中心，接着1200的驱动轮停止；然后所述板在X方向上继续移动(VPL驱动单元1100的真空接通，VPL驱动单元1200的真空关闭，然后1100的驱动轮开始工作)。 
·(a)所述板被VPL驱动单元1200(在Y方向上)传送到1000的中心(驱动轮停止)， 
(b)接通1300的真空然后关闭1100的真空，使之交换而不出轨， 
(c)操作轮1301，以完成所述板的90度旋转， 
(d)接通1100的真空，然后断开1300的真空， 
(e)操作1200的驱动轮，在X方向上传送所述板。 
·所述板被VPL驱动单元1200(在X方向上)运送到模块1000的中心，接着停止，然后旋转，然后继续在X方向上移出所述模块。 
必须强调：在具有上述交叉轮排的情形下，如果交叉的轮排在四个驱动轮1230处(虚线所圈位置)过于接近，由于此时真空下吸力可能使所述板接触到所述交叉轮，从而可能发生连接失败。这种问题可以容易地克服，只要除去同一排中的至少两个所述轮或者将1230处的四个轮全部除去即可。 
图10b展示了根据本发明一个优选实施例的、对图10a中的模块1000作出修改的自动化模块1000a，用于在VPL驱动设计的基础上、对所述板如FPD玻璃等进行夹持、运送、旋转和指引。所述模块1000a包括非接触式平台1001a和5个独立的VPL驱动单元，即：2个侧-侧并排式结构单元(1110a，1110b)用于提供X方向上的直线运动，2个侧-侧并排式结构单元(1210a，1210b)用于提供Y方向上的直线运动，以及1个VPL旋转单元1300a。VPL旋转单元1300a的驱动轮1310经独立的轴1330、由公共的锥齿轮变速箱1320驱动。这种设计非常划算，并提供与图10a所示的模块1000相同的操作模式。类似地，通过将真空由接通改为切断可以控制不同任务的切换，反之亦然。 
图10b展示了根据本发明一个优选实施例的系统，该系统以非接触式轨道2000为基础，提供3个顺序连接的过程(2020，2040和2060)，所述系统位于长形AM平台2001的上方。设有VPL夹持系统的轨道2000包括5个侧-侧并排式结构的VPL单元，包括既用于装载也用于卸载的VPL驱动单元和用于提高精确直线运动的单元。VPL输送单元2100用于装载和卸载任务(其中板10被以200厘米/秒或更高的速度传送)。过程中的精确直线运动由3个精密VPL输送单元2200提供，提供精确定位和稳定而精确的速度(一般为5～50厘米/秒)。当将所述板以正确的方式进行直线传输时，传输过程中所述板漂浮在AM平台的上方。在过程中，至少一个位于所述玻璃上方的过程工具可以非常靠近板10 的顶面，从而必须使用可提供精确而稳定的气隙的非常精密的AM平台，即气垫(如真空预载(PV)气垫(PV型流体垫为真空预载流体垫，由具有多个压力端口的有效表面生成，且排泄口连接至真空源，从而过多的流体可通过所述真空排出，参见专利文献WO03/060961)。为了更便于连续传输，每个VPL单元之间的距离必须稍微小于所述板的长度。系统2000还设有控制箱3000，该控制箱3000通向(3999)更高层级的中央控制系统。控制箱3000通过线路3100与每个VPL驱动单元相连，所述线路3100与通向所述单元的压力/真空源和连有驱动系统的线路(包括通向传感装置的线路如接近传感器或编码器)相连接。控制箱3000还控制AM平台2001(线路3300)的康斯特布尔参数(constableparameter)，包括所有的反馈传感器。此外，控制箱3000与过程工具2020，2040和2060相连通(线路3400)。 
非常重要的一点是：与传统的直线驱动系统(如图5b所示)相比，使用侧-侧并排式精密VPL驱动单元(如图7e～7h和图11所示)更为有利。通过采用侧-侧并排式VPL驱动单元在精密AM平台上来处理所述板，所述精密过程区域提供了没有狭槽或交叉凹槽的、完全无接触的支撑，从而不会产生可能由直线运动系统导致的动态波动。 
因此，与过程区交叉的传统直线驱动系统相比，精密的(侧-侧并排式结构)VPL驱动单元在本地和动态方式上都提供了不受干扰的过程区。精密VPL驱动单元的典型性能： 
·为1米的冲程定位的精确度为约10微米； 
·在速度高于20厘米/秒时，速度波动小于1％； 
·加速度可达0.5G(取决于轮的数量)； 
·速度可达约100厘米/秒。 
图12展示了根据本发明一个优选实施例的带有驱动轮120的VPL平台5000，所述驱动轮120分布在所述平台的顶面上方，所述平台也用作与VPL设计有关的柜台板200。在不减损一般性的前提下，图中展示的驱动轮为错列布置，但也可采用其它的二元布置方式。驱动轮120周围的放大图显示：在200上形成有用于(容纳)驱动轮的狭槽202，驱动轮120的旁边设有真空端口210。该平台可用于运送相对较厚的板，这种设计可使这种板(如厚的太阳能电池玻璃)平整。注意，本实施例没有压力端口。 
本说明书中的术语“AM平台”、“NC平台”“模块”“输送模块”，如果没有特别指明的话，可以交换。“AM平台”通常指NC输送装置或过程机器的NC平台，除非另有所指。“运动(motion)”指直线、直线且精确的、旋转或者类似的运动。 
“驱动轮单元”、“VPL驱动单元”或精密驱动单元等术语可互换，除非另有声明。“轮”在大多数场合指驱动轮或VPL驱动轮。 
以上是本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (32)

1.用于输送和处理扁平物体的系统，该系统采用多个支撑件，所述系统包括：设置在一个或多个驱动单元中的多个真空预载驱动轮，每个驱动单元包括至少一个真空预载驱动轮，该真空预载驱动轮在所述物体上施加水平驱动力；位于每个真空预载驱动轮附近的一块或多块柜台板；位于所述一块或多块柜台板上的一个或多个真空端口，该真空端口用于在所述物体上施加向下的力，每个驱动单元的所述真空端口均连接至主真空管，该主真空管通过可控阀连接至真空源；以及一个或多个非接触式支撑平台，每个非接触式支撑平台均具有多个压力端口，用于产生气垫来支撑所述物体、并防止所述物体与所述非接触式支撑平台的顶面之间的接触；其中，当所述主真空管与真空源相连通时，所述物体和所述真空预载驱动轮之间的法向力增大，从而使得横向驱动力增大。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：还包括加压气供应管道，该加压气供应管道通过可控阀连接至所述主真空管。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述真空端口通过限流器与所述真空源相连通。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述支撑件包括一个或多个气动/机械支撑表面。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述支撑件包括另外的驱动轮。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：每个驱动单元均包括具有公共轴、侧-侧并排式设置的真空预载驱动轮。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于：所述公共轴的所述真空预载驱动轮和所述公共轴是一体的，从一整块金属材料加工而成。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于：每个驱动单元均分别由一个电机驱动。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于：每个驱动单元的所述电机直接连接至该驱动单元的公共轴。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于：两个或多个相邻的驱动单元由同一个电机驱动。
11.如权利要求6所述的系统，其特征在于：两个或多个相邻的驱动单元由分离的电机驱动并被电子同步化。
12.如权利要求6所述的系统，其特征在于：两个或多个相邻的驱动单元沿公共轴线平行对齐，并可分别运转，以获得不同的驱动。
13.如权利要求6所述的系统，其特征在于：至少一部分驱动单元还设有用于运动控制的编码器。
14.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述一个或多个驱动单元中的至少一部分便于向相反方向驱动。
15.如权利要求1所述的系统，其特征在于：每个驱动单元均包括一个接一个排列的真空预载驱动轮。
16.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述驱动单元的布置便于在一个以上的方向上进行输送。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于：所述驱动单元的布置便于在互相垂直的方向上进行输送。
18.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述一个或多个驱动单元中的一个或多个设有用于抬起或降低所述驱动单元的抬升机构。
19.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述一个或多个驱动单元中的一个或多个设有用于抬起或降低所述驱动轮的抬升机构。
20.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述至少一个驱动单元中的一个或多个包括一块或两块邻近所述驱动单元的每个驱动轮的柜台板。
21.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述至少一个驱动单元中的一个或多个单元包括带槽的柜台板，所述驱动轮嵌在所述槽内。
22.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述多个支撑件包括气动/机械支撑平台，且所述一个或多个驱动单元的所述柜台板与所述气动/机械支撑平台结合为一体。
23.如权利要求22所述的系统，其特征在于：所述一个或多个驱动单元的所述一块或多块柜台板为所述气动/机械支撑平台整体的一部分。
24.如权利要求22所述的系统，其特征在于：当真空端口与真空源分离、物体位于轮上时，所述真空预载驱动轮突出于所述柜台板的顶面上的高度约为所述物体的气浮间隙的一半。
25.如权利要求1所述的系统，其特征在于：还设有用于控制每个驱动单元的操作的控制单元。
26.如权利要求1所述的系统，其特征在于：还设有接近传感器。
27.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述一个或多个驱动单元可与所述系统分离。
28.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述驱动轮突起于所述一块或多块柜台板的顶面之上50～500微米。
29.如权利要求1所述的系统，其特征在于：位于驱动轮附近的所述一个或多个真空端口中的至少一部分端口距所述驱动轮的将与所述物体接触的一端的距离为10～30毫米。
30.如权利要求1所述的系统，其特征在于：位于所述系统的侧边缘的每个真空预载驱动轮均设有轮缘，以防止所述物体向外偏离。
31.如权利要求1所述的系统，其特征在于：驱动单元的每个所述真空预载驱动轮包括双轮。
32.如权利要求1所述的系统，其特征在于：驱动单元的所述驱动轮密集地分布在二维的单块柜台板内，便于在将所述物体整平到理想的平直度的条件下输送所述物体。
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