CN102101296B - 非接触搬运装置 - Google Patents

Abstract

一种非接触搬运装置，涉及一种搬运装置，该装置包括带有圆筒状内孔的罩体、位于罩体内的旋回扇叶以及带动旋回扇叶旋转的动力输入轴；所述罩体的顶端中心位置设置有动力输入轴安装孔以及分布于动力输入轴安装孔四周的吸气口；旋回扇叶由轴套和均匀分布在轴套上的叶片构成，所述的叶片下部垂直，上部弯曲，并且叶片弯曲的方向与旋回扇叶旋转的方向一致；所述的动力输入轴一端穿过动力输入轴安装孔与位于罩体内的旋回扇叶的轴套连接，另一端与位于罩体外的旋转驱动装置连接。本发明具有能耗低，悬浮力强的特点，并且本发明装置可以采用电机驱动，具有低成本、适用范围广、动作范围大等优点，符合当前半导体产业节能、高效的发展趋势，易于推广应用。

Description

非接触搬运装置

【技术领域】：

本发明涉及一种搬运装置，特别是一种用于搬运表面平坦的工件同时与工件不发生任何接触的非接触搬运装置。

【背景技术】：

随着电子技术的高速发展，半导体硅晶板趋向于高集成化和基板大型化，同时，液晶玻璃板等高性能器件也朝着大型化的方向发展。在搬运这些器件时，不能有任何接触，因为接触会使器件表面产生划痕和静电，从而导致废品的产生。另外在医药生产方面，在药物的搬运过程中，也常常会因为接触而产生药物污染，因此，对无接触搬运的需求已越来越大。为了避免因搬运过程中的接触产生的问题，以空气作为媒介的非接触式搬运装置得到广泛应用。空气具有不产生磨损，不发热，无磁场，不易产生静电等优点。

公开号为CN101172540、CN101264844的专利申请，通过将空气沿切线方向高速喷入一个圆筒状的空间，从而在圆筒状的空间的内壁表面形成旋转的空气薄层，旋转的空气薄层会通过空气的粘性和湍流的剪切力带动圆筒状的空间内的空气旋转而产生空气的旋流。旋转起来的空气产生离心力从而在圆筒状空间内形成负压，将装置下部的工件吸起并能保证与工件不发生任何接触。但是这些现有专利申请均存在以下缺点：

1、空气的粘性和湍流的剪切力很小并且沿着运动传递的方向发生减衰，因而无法带动圆筒状空间内的空气作高速的旋转运动，从而影响圆筒状空间内的负压的产生，进而影响悬浮力的大小。通常，为了获得比较大的悬浮力，往往需要很大供给流量，让空气以非常高的速度喷入到圆筒状空间。然而，所供给的大流量在通过细长喷嘴时伴随着能量的损失，同时，高速喷出的空气和内壁面发生碰撞也会导致大量的能量损失。因此，上述发明专利申请存在着悬浮力低下，高能耗的缺点，不符合当前节能减排的形势。

2、上述发明专利申请都采用喷嘴沿切线方向喷入空气的动作方式，因此都需要压缩气源供气，然而，以压缩气源作为动力源使得由上述专利申请构成的非接触式搬运系统具有以下缺点：

(2.1)能耗大：压缩空气源是把电力转化成压缩空气的能量，然后再把压缩空气的能量转化成搬运工件时所需的机械能，这样由电能-压缩气能-机械能的两次能量转化会带来极大的能量损失。

(2.2)结构复杂，成本高：需要构成压缩气源的相关设备，如空气压缩机、冷却除湿过滤器、减压阀、电磁阀、管路等设备，导致其系统构成庞大而复杂，设备成本高昂。

(2.3)适用范围小：只能在有压缩气源的场合下才能使用，适用范围受限。

(2.4)动作范围受限：上述现有发明专利申请和压缩气源之间通过气管连接，使得装置的动作范围受到气管长度的限制。

【发明内容】：

本发明要解决的技术问题是：提供一种低耗能高悬浮力的非接触搬运装置，以解决上述现有发明专利申请存在的悬浮力低下、能耗大、成本高，适用范围小和动作范围受限等技术难题。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种非接触搬运装置，该装置包括带有圆筒状内孔的罩体、位于罩体内的旋回扇叶以及带动旋回扇叶旋转的动力输入轴；所述罩体的顶部中心设置有动力输入轴安装孔以及分布于动力输入轴安装孔四周的吸气口；旋回扇叶由轴套和均匀分布在轴套上的叶片构成，所述的叶片下部垂直、上部弯曲，并且叶片上部的弯曲的方向与旋回扇叶的旋转方向一致；所述的动力输入轴一端穿过动力输入轴安装孔与位于罩体内的旋回扇叶的轴套连接，另一端与位于罩体外的旋转驱动装置连接。

本发明的进一步技术方案是：所述的罩体为分体式罩体，该分体式罩体由两端开口并带有圆筒状内孔的罩身和位于罩身顶端的上盖板构成，所述的动力输入轴安装孔及分布于动力输入轴安装孔四周的吸气口设置在上盖板上；或是所述的罩体为整体式罩体，该整体式罩体的顶部和带有圆筒状内孔的罩身连成一个整体，所述的动力输入轴安装孔及分布于动力输入轴安装孔四周的吸气口设置在罩体的顶部。

本发明的又一技术方案是：所述的罩体底部外周还设置有环形平台。

本发明的又一技术方案是：所述的罩体最下端的内侧设有倒角。

本发明的又一技术方案是：所述构成旋回扇叶的叶片垂直部份和弯曲部份之间为平滑过渡；或是所述构成旋回扇叶的叶片垂直部份和弯曲部份之间为弯折过渡。

本发明的动作原理是：

本发明装置被从动力输入轴所传入的动力驱动后，旋回扇叶旋转搅拌罩体内的空气形成旋流，在旋流的离心力的作用下罩体内产生负压，从而能够吸起置于装置下部的工件。同时，因为旋回扇叶的旋转方向和旋回扇叶的上部的弯曲方向一致，空气从上盖板的吸气孔被吸入，并从罩体和工件之间排出。因此，本发明装置能够实现在吸起工件的同时不与工件发生任何接触。

由于采用了上述结构，本发明之非接触搬运装置与现有技术相比，能达到以下效果：

1、本发明使用旋回扇叶搅拌的方式形成空气旋流。因为旋回扇叶通过叶片直接施力于空气，所以罩体内的空气能够被带动并实现高速的旋转运动，从而形成很高的负压，产生很强的悬浮力。一方面，本发明装置的结构和动作不存在前述的现有发明专利申请那样的能量损失(比如，流量通过细长喷嘴时的损失，高速喷出的空气和壁面发生碰撞而引起的损失等)，在耗能相同的情况下，本发明能产生更高速的旋流，从而形成更大的负压并获得更大的悬浮力。

为了证明这个结论，本申请人将本发明和CN101264844专利申请进行了压力分布比较试验(参见附图8)。实验结论证明：在消耗相同能量的情况下，本发明能获得比CN101264844专利低得多的负压，因而可以产生更大的悬浮力。

2、本发明装置设计有动力输入轴，使得本发明装置能够采用直接由电机驱动的方式，或是由电机所带动的传动齿轮或皮带驱动的方式。通过采用电机驱动，电能能够通过电机直接转换为实现非接触搬运所需的机械能，与使用压缩气源驱动的现有发明专利相比，本发明减少了能量使用过程中的转换环节，因此可以实现大幅度的节能。同时，削减了空气压缩机、冷却除湿过滤器、减压阀、电磁阀、管路等设备，大大降低了生产成本。另外，本发明装置因为使用电机驱动，所以只要有电源的场合就能使用本发明装置，其适用范围和动作范围不受限制，更易于推广使用。

下面，结合附图和实施例对本发明之非接触搬运装置的技术特征作进一步的说明。

【附图说明】：

图1～图2：实施例一所述本发明之非接触搬运装置的结构示意图；

图1：主视剖视图，图2：图1的俯视图；

图3：实施例一所述旋回扇叶的结构示意图；

图4：实施例二所述本发明之非接触搬运装置的结构示意图；

图5：实施例二所述旋回扇叶的结构示意图；

图6：实施例三所述本发明之非接触搬运装置的结构示意图；

图7：实施例四所述本发明之非接触搬运装置的结构示意图；

图8：本发明和CN101264844专利申请的旋流在工件表面所形成的压力分布示意图(图中，A-本发明申请，B-CN101264844)；

图中，各元件的标号如下：

1-罩体，    101-动力输入轴安装孔，102-吸气口，  103-罩身，

104-上盖板，105-环形平台，        106-倒角，    2-旋回扇叶，

201-轴套，  202-叶片，            3-动力输入轴，4-电机，

5-工件，    X-空气吸入的方向，    Y-空气排出的方向，

Z-悬浮力的方向。

【具体实施方式】：

实施例一：

图1～图2中公开的是一种非接触搬运装置，该装置包括带有圆筒状内孔的罩体1、位于罩体1内的旋回扇叶2以及带动旋回扇叶旋转的动力输入轴3；所述罩体1为分体式罩体，该分体式罩体由两端开口并带有圆筒状内孔的罩身103和位于罩身顶端的上盖板104构成，罩身外侧为圆柱形结构，上盖板104的中心上设置有动力输入轴安装孔101以及分布于动力输入轴安装孔四周的吸气口102，圆筒体103最下端内侧设有方形倒角106；所述的旋回扇叶2由轴套201和均匀分布在轴套上的叶片202构成，其中叶片202的下部垂直、上部弯曲，垂直部份和弯曲部份之间为平滑过渡，并且叶片弯曲的方向与旋回扇叶旋转的方向一致(参见图3)；所述的动力输入轴3一端穿过动力输入轴安装孔101与位于罩体1内的旋回扇叶的轴套201连接，另一端与安装在罩体顶部的旋转驱动装置——电机4的转轴直接连接。

实施例二：

图4中公开的是另一种非接触搬运装置，同实施例一一样，该装置包括带有圆筒状内孔的罩体1、位于罩体1内的旋回扇叶2以及带动旋回扇叶旋转的动力输入轴3；所不同之处在于：所述的罩体1为整体式罩体，该整体式罩体的顶部和带有圆筒状内孔的罩身连成一个整体，所述的动力输入轴安装孔101及分布于动力输入轴安装孔四周的吸气口102设置在罩体的顶部；所述的罩体1最下端内侧设有圆形倒角106；构成旋回扇叶的叶片垂直部份和弯曲部份之间为弯折过渡(参见图5)。其具体结构如下：

一种非接触搬运装置，该装置包括带有圆筒状内孔的罩体1、位于罩体1内的旋回扇叶2以及带动旋回扇叶旋转的动力输入轴3；所述的罩体1为整体式罩体，该整体式罩体的顶部和带有圆筒状内孔的罩身连成一个整体，罩身的外侧为圆柱形结构，罩体1顶部的中心上设置有动力输入轴安装孔101以及分布于动力输入轴安装孔四周的吸气口102，罩体1最下端内侧设有圆形倒角106；所述的旋回扇叶2由轴套201和均匀分布在轴套上的叶片202构成，其中叶片202的下部垂直、上部弯曲，垂直部份和弯曲部份之间为弯折过渡，并且叶片弯曲的方向与旋回扇叶旋转的方向一致；所述的动力输入轴3一端穿过动力输入轴安装孔101与位于罩体1内的旋回扇叶的轴套201连接，另一端与安装在罩体顶部的旋转驱动装置——电机4的转轴直接连接。

实施例三：

图6中公开的是又一种非接触搬运装置，同实施例一一样，该装置包括带有圆筒状内孔的罩体1、位于罩体1内的旋回扇叶2以及带动旋回扇叶旋转的动力输入轴3，而且罩体1均为分体式罩体；所不同之处在于：所述的罩体1底部外周还设置有环形平台105，以便于罩体的安装和起到缓冲器的作用，保证工件不和本装置发生碰撞，因为该环形平台105和工件5之间会夹着很薄的空气层，这个空气层有吸收振动的作用。

实施例四：

图7中公开的是又一种非接触搬运装置，同实施例二一样，该装置包括带有圆筒状内孔的罩体1、位于罩体1内的旋回扇叶2以及带动旋回扇叶旋转的动力输入轴3，而且罩体1均为整体式罩体，罩体1最下端内侧均设有圆形倒角106；构成旋回扇叶的叶片垂直部份和弯曲部份之间均为弯折过渡；所不同之处在于：所述的罩体1底部外周还设置有环形平台105，以便于罩体的安装和起到缓冲器的作用，保证工件不和本装置发生碰撞，因为该环形平台105和工件5之间会夹着很薄的空气层，这个空气层有吸收振动的作用。

作为实施例一～四的一种变换，所述的罩体1还可以是内部为圆筒形的孔、外侧为正方体形或是六面体形等其它形状的结构体。

作为实施例一～四的又一种变换，所述的电机还可以是安装在罩体外的其它位置。

作为实施例一～四的又一种变换，所述的旋转驱动装置可以是直接由电机组成，也可以是由电机、经电机带动的齿轮或皮带轮等传动机构组成，还可以是其它结构的旋转驱动装置。

当然，本发明之非接触搬运装置也可以仅作为一个搬运单元，同时由多个本发明装置组成一个搬运系统，以便吸起一个较大的工件。安装时可以采用一个电机直接驱动一个本发明装置，也可以由一个电机通过传动机构同时驱动多个本发明装置。

上述实施例一～四所述发明之非接触搬运装置的工作原理如下：

本发明装置被从动力输入轴所传入的动力驱动后，旋回扇叶2旋转搅拌罩体内的空气形成旋流，在旋流的离心力的作用下罩体内产生负压，当一块工件5被置于本发明装置的下部时，工件5上下表面的压力差会产生一个平衡工件重力的悬浮力；同时，因为旋回扇叶的旋转方向和旋回扇叶的上部的弯曲方向一致，空气从上盖板的吸气孔被吸入，并从罩体和工件之间排出。因此，本发明装置能够实现在吸起工件的同时不于工件发生任何接触。

Claims (2)

1.一种非接触搬运装置，该装置包括带有圆筒状内孔的罩体(1)、位于罩体(1)内的旋回扇叶(2)以及带动旋回扇叶旋转的动力输入轴(3)；所述罩体(1)的顶部中心设置有动力输入轴安装孔(101)以及分布于动力输入轴安装孔四周的吸气口(102)；旋回扇叶(2)由轴套(201)和均匀分布在轴套上的叶片(202)构成，所述的动力输入轴(3)一端穿过动力输入轴安装孔(101)与位于罩体(1)内的旋回扇叶的轴套(201)连接，另一端与位于罩体外的旋转驱动装置连接；其特征在于：所述的叶片(202)下部垂直、上部弯曲，并且叶片上部的弯曲的方向与旋回扇叶的旋转方向一致。

2.根据权利要求1所述的非接触搬运装置，其特征在于：所述的罩体(1)为分体式罩体，该分体式罩体由两端开口并带有圆筒状内孔的罩身(103)和位于罩身顶端的上盖板(104)构成，所述的动力输入轴安装孔(101)及分布于动力输入轴安装孔四周的吸气口(102)设置在上盖板(104)上。

3.根据权利要求1所述的非接触搬运装置，其特征在于：所述的罩体(1)为整体式罩体，该整体式罩体的顶部和带有圆筒状内孔的罩身连成一个整体，所述的动力输入轴安装孔(101)及分布于动力输入轴安装孔四周的吸气口(102)设置在罩体的顶部。

4.根据权利要求1所述的非接触搬运装置，其特征在于：所述的罩体(1)底部外周还设置有环形平台(105)。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的非接触搬运装置，其特征在于：所述的罩体(1)最下端的内侧设有倒角(106)。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的非接触搬运装置，其特征在于：所述构成旋回扇叶的叶片(202)垂直部分和弯曲部分之间为平滑过渡。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的非接触搬运装置，其特征在于：所述构成旋回扇叶的叶片(202)垂直部分和弯曲部分之间为弯折过渡。

8.根据权利要求5所述的非接触搬运装置，其特征在于：所述构成旋回扇叶的叶片(202)垂直部分和弯曲部分之间为平滑过渡。

9.根据权利要求5所述的非接触搬运装置，其特征在于：所述构成旋回扇叶的叶片(202)垂直部分和弯曲部分之间为弯折过渡。