CN1088178A - 用于输送物品的流体输送系统 - Google Patents

Abstract

用于输送物品的输送装置，包括一平板件，有一 工作面，其结构可接收物品，两排孔延伸穿过平板件， 通过孔供给的流体在两横向穿过孔的出口，并提供一 移动力，可输送物品，同时提供支承物品的压差。

Description

本发明涉及用于使物品移动的输送系统。更具体地说，本发明涉及一种流体输送系统，通过输送流体使物品相邻于输送装置被托住，而以可控的方式使物品移动。

已知一种例如气床的装置，它提供了一种物品可在其上飘浮的气垫。也已知一种空气运输器，沿一平行一表面的平面使物品飘浮，同时使用气流传递平移运动。

也已知一种输送床，使用直接的空气流输送物品。例如，Hassan    et    al的美国专利No.4，081，201，Loveless    et    al的美国专利No.4，278，366和DeRobertis    et    al的美国专利No.4，395，165公开了一种输送计算机芯片和晶片的系统，使用一低速空气膜并使空气相对于芯片和晶片输送的表面成一大的锐角排出系统。Futer的美国专利No.3，180，688，Lasch，Jr.et    al的美国专利No.3，645，581.Remge的美国专利No.3，614，168和Lasch，Jr的美国专利No.3，718，371分别公开了各种输送器，其相对于输送物品的表面以小于30°的小锐角使空气排出系统。Wallin    et    al的美国专利No.3，231，165公开了一种用于输送柔性薄片的空气输送器，使用了向外定向的空气出口。该系统要求朝后的出口以协助拉紧薄片，和一分段的表面以排出输送空气。这些系统较复杂，所以需要更简单和更有效的系统。

没有一种已知的系统公开过这样的流体输送设备，其用于输送包括柔性薄片的物品，其中，物品相邻其进行输送的工作面是连续的和基本平滑的。使供给到工作面的流体在工作面的侧边排出工作面。这些系统也没有一个公开了这样的流体输送系统，其中，流体沿位于工作面纵向中线两侧的第1和第2排出口供给到工作面，以输送柔性物品，各出口被定向以相对于输送方向向外的角度供给流体，防止从两排出口流出的流体碰撞，也不需要来自朝后的出口的向后的气流。这些系统也没有一个公开这样的出口，其有较小的长/宽比，同时以一小锐角喷射空气，也没有一个公开了这样的出口，能对流体产生一有角度的，非线性的，阶状的通道。

本发明提供了一种输送物品的输送系统，其改进了已知的输送系统，该输送系统使物品被托在输送表面上不与其接触而同时输送物品，并可控制它，可在任何方向输送物品。

输送系统有一工作面，其有一纵向中线和两侧边，工作面是连续的和基本平滑的，使供给到工作面的流体在工作面侧边排出工作面。通过一组终止于工作面出口的孔，使物品沿工作面支承和输送，沿确定了物品输送通路的第一和第二排出口向工作面供给流体。

第一和第二排出口位于工作面纵向中线两侧，各出口被定向与输送方向成一角度供给流体。流体动方向包括一垂直于输送方向的横向量和一平行于输送方向的向量。来自第一排出口的流体流不与相邻于工作面的来自第二排出口的流体流碰撞。从出口排出的流体沿工作面输送物品，并支承物品使其与工作面相邻并隔开，同时防止物品在输送时接触工作面。

图1A是本发明输送系统的示意透视图;

图1B是输送系统的示意剖面图;

图2是本发明输送系统沿图1出口排的剖视图;

图3是图1输送系统部分去掉的顶视图;

图4是水平一维输送通道示意图;

图5是弯曲的二维输送通道示意图;

图6是螺旋形三维输道通道示意图;

图7是颠倒的水平一维输送通道示意图;

图8是向下垂直输送通道示意图;

图9是向上垂直输送通道示意图;

图10是本发明输送系统另一实施例的示意透视图;

图11是图10输送系统示意图;

图12A和12B是本发明输送系统另一实施例的剖视图;

图13是输送系统示意剖面图，显示了物品从一个输送系统转移到另一个输送系统。

图1至3中示出了本发明的输送系统10，输送系统10能输送物品12而不与物品接触。系统10能输送物品，包括例如磁带的薄片，只要物品有一足够大的面积/重量比，能以一压差支承，和由一给定输送系统输送。输送系统10能以不同流体工作，包括空气，水，惰性碳氟化合物和各种其他气体和气体混合物。输送系统10包括一平面元件14，例如一顶板，其有一工作面16和一反面18。随着工作面16在物品12上的作用，能使物品12在一最佳方向输送。工作面16根据特定的用途可以是平的或弯曲的，而提供一维（图4），二维（图5），或三维（图6）的物品通道。

如图1A所示，一组有出口20的孔19与管道组件流体连通。孔19作为管通组件22的出口穿过平板件14延伸，并在工作面16上布置成两排出口20，也可使用一排或多排出口。如图所示，各排出口是线性的。如图1B所示，其是孔19的一般的示意显示，各孔19相对于工作面16成一锐角a延伸穿过平板件14。各孔19的出口20也被定向，使流体以与工作面16的同一角度a排出出口20，如图1A所示，各在出口相应排中的一对出口20，以一予定的最佳位置相互间隔。如下所述，各排出口的位置，在一排中相邻出口20和相邻排中相邻出口之间的距离，能根据所输送物品12的尺寸而选择。在同一位置垂直于物品运动相邻出口20之间的距离根据物品12的尺寸选择。对于3.5英寸的磁盘，该距离为1.27cm（0.5英寸）。在一排出口中平行于物品运动方向的相邻出口20之间的距离也根据物品12的尺寸选择，对于3.5英寸的磁盘是1.90cm（0.75英寸）。

示于图1A中的管道组件22，包括一外壳24，装在平板件14的相对表面18上。外壳24包括一通道，其形成一压力通风腔26，并有一底壁28和侧壁30，和一由平板件14相对面18形成的顶壁。至少一个侧壁30包括在工作面1b上方延伸的边缘导向件31，当输送物品12时引导物品，一入口32延伸进入壳体24，并将流体引入压力通风腔26通过孔19进行分配。入口32连接于一压力流体源34，其向管道组件32供应流体。

在压力通风腔26中的加压流体从出口20中排出，向物品12供给一个流体射流，以提供一移动力而输送物品12。流体射流产生一支承物品12的压差。压差在平板件工作面16和物品12底面36之间产生一固定的间隙。通过作用于物品12的力（包括重力）相平衡和保持均衡而建立起该固定间隙。

如图3所示，通过改变角度a和角度b能改变物品12的输送特性。随着角度b从90°减少至0°，在物品12顶面和底面之间的压差增加，物品速度减少。图2和图3显示了平板件14的夹层结构。

图3所示的夹层结构可由刚性或柔性材料构成，夹层可以是相互层压的。在整体厚度或单层厚度的空间限制内可根据需要有许多层以形成所需的出口形状。图3显示了平板件14的三层结构。第一层52是入口或供给层，包括一作为流体入口32的开口54。第二层56是定向层层，包括伸长的孔58，其通常在流体流的方向定向，并压流体流的方向分配流体。在该例中，这些开口限定了管道组件外壳压力通风腔的内部区域。第三层包括工作面16和流体经其流出的孔19的出口20。开口54，孔58和出口20联合构成孔19。如图中所示，各出口能对流体形成一有角度的，非线性形阶状通道。

如图所示，输送系统10可具有一连续的平滑工作面16，其表面除了出口20外没有裂口，也没有如侧边的边缘导向件那样的突出物。另外，在工作面上能形成槽和其他小的表面特征，但它们对于排出流体不是必需的。这些表面特征的存在使工作面是基本光滑的。并且，只要输送物品，工作面是必需的，工作面16有一在两侧边缘之间的纵向中线，并且不需要为便于流体排出而分段，根据物品是否比工作面更宽，供给到工作面上的流体在工作面侧边或在物品侧边排出。

第一和第二排出口位于工作面16纵向中线两侧。各出口被定向以与输送方向成一角度供给流体，如图1A所示。流体流的向量66促使形成压差和输送物品，而垂直于向量66的横向量62仅促使形成压差。向量和横向量62，66联合产生一流动方向64。当流体没有横向量62而排出时，与如果有一横向量相比，系统10将以一较小压差输送物品12。当流体没有向量66排出时，系统10托住物品12，不能输送，也不相接触。

如图所示，在第一排各出口20流体流横向量62的方向背离第二排各出口20流体流横向量方向。该孔的方向使系统10能拉紧柔性物品，能输送薄片而不会产生颤动或不稳定。从第一和第二排出口20到各自工作面侧边的垂直距离的选择要有助于流体在工作面侧边排出工作面面。另外，出口可以都以物品输送方向的流体流向量来定向。不需要朝后的出口来拉紧柔性物品。

可用一有环形截面的钻头来钻孔，当相对于工作面平面以一锐角钻孔时，在工作面上形成一有一椭圆形截面的出口，其具有由钻角α确定的长/宽比，它由等式1/W＝1/Sinα表示。然而，出口区域可有任何形状，它可是矩形，圆形，椭圆形，或任何规则或不规则多边形。出口长/宽比不由钻角公式所限制，并可实现比公式规定的小的多的长/宽比。于是，出口20能穿过工作面16延伸，以长/宽比小于2.9的出口，将流体以小于20°的有效角度供给到工作面。有效角度可小于15°和长/宽比小于3.8，有效角度可小于5°和长/宽比小于11.4。

根据伯努利原理，随着流体速度增加，其压力比以低速运动的周围流体的压力减小。速度差导致了压差。处于高低速流体之间的物品倾向于被压向高速流体，直至达到平衡。如果在一固定板和可运动物品之间施加一均匀的流体流，将在物品上产生一朝向板的均匀的力。如果物品有一足够大的面积/重量比，以使来自流体射流的向上的力等于或超过重力和其他引力，物品将不接触板。

只要在工作面16和物品12之间的流体流是均匀的，并且物品12有足够大的面积/重量比，压力将朝向工作面施加在物品上。所以，系统10可在薄片输送方向和横向于薄片方向的任何方向工作。在平板件14和物品12是水平而物品12位于平板件14工作面16顶部时（图4），以及垂直状态（图8和9），和物品12在平板件14工作面16之下（图7），或在沿360°圆形位置的任何方位，系统10都可工作，系统10是独立定向的。

图10显示了另一输送系统10A。输送系统10A包括一有一工作面16A的平板件，在该侧中，该平板件为一平面。平板件包括第一和第二排出口20A和一第三排出口40。所有出口20A，40相对工作面16A，以一锐角穿过平板件延伸。第三排出口40的方向与第一和第二排出口20A方向相反。第三排出口40可沿工作面16A纵向中轴线对中定位，而第一和第二排出口20A可包括沿工作面16A各横向侧延伸的两排出口。在相邻出口40之间平行于物品运动方向的距离根据物品12的尺寸、流率和孔的角度而选择，对于3.5英寸的磁盘是1.90cm（0.75英寸）。

管道组件22A与第一和第二排出口20A流体连通。外壳24A包括一第一通道，其限定了位于第一和第二排出口20A下面的第一压力通风腔26A。外壳24A的第二环形通道限定了一第二压力通风腔42，其位于第三排出口40下面。

如图10和11所示，第一和第二入口32A，44分别延伸穿过壳体24A进入对应的第一和第二压力通风腔26A，42。第1和第2入口32A，44连接于各自的压力流体源34A，46，可将压力流体供至压力通风腔26A，42，使其在不同压力下工作。供给第一压力通风腔26A的流体从第一和第二排出口20A中排出，提供一移动力而输送物品12。在压力下提供到第二压力通风腔42的流体从第三排出口40中排出，提供一个与移动力相反的制动力，并以此控制输送的速度。该流体也能在物品12和表面16A之间提供一增大的压差。另一方面，各排出口的输送和制动作用也可颠倒。如在前面的例子中一样，从出口20A，40排出的流体支承物品12而不产生接触。

在图12A和12B所示的变型中，一可移动滑片层48可打开和关闭孔19，以开通和关闭通过孔的流体射流，滑片层48也可颠倒穿过孔19的流体流方向，以改变作用于物品12的方向。随着滑片层48从图12A位置移动至图12B以位置，就变换了流体入口，和改变了流体射流方向，如图所示。

该用于物品的输送系统较简单，有很少的活动件，所以很少出现部分或全部的系统失效。被输送的物品很稳定，并能以较高的控制速度输送，并且系统10可颠倒或处于任何其他方向，这是有利的。

在这种布置中，具有合适的面积/重量比的物品12将被托住在平板件工作面16之上，并能在任何方向以极好的速度和方向控制进行输送。小出口以高的速度差排出流体，能以大约0至0.10cm的间隙将物品托在工作面16上面。在工作面16中心的一排出口20易于使是出口20间隔宽度许多倍的薄片或柔性物品变平展。并且，流体射流能控制工作面16平面上的运动，并能将物品12从一平板件转移到另一平板件，如图B所示。虽然所示的平板件是重叠的，但它们不需要重叠。

在该例中，出口20，40的直径小于0.152cm，物品12以离工作面16大约0～0.10cm的距离被托在平板件14上方的同时被输送。流体速度范围为大约100～300m/s。在另一实施例中，物品以离工作面小于大约0.015cm的间隔使用小于大约10瓦的功率以超过大约7.6m/s的速度沿一二维环形通道被输送。根据其用途，孔可相对于工作面以任何角度定向。

在另一实施例中，输送系统由三层夹层结构组成，（所有尺寸都是近似的）第一层52是0.4mm厚，并由乙烯树脂材料制造，其一面有粘合剂以粘贴在第二层上。第二层56是0.4mm厚，也由乙烯树脂材料制造，第二层两面都有粘合剂，以粘贴在第一和第三层上，第三层60是0.1mm厚，由不锈钢制造。形成于第三层60上的工作面16是25mm宽。该输送系统有两排孔19和在工作面16上形成两排出口20。出口20是矩形的，有1.0mm的宽度和5.0mm的长度。出口相对于工作面中线以30°的角度定向。出口20最外部分（从中心线）离工作面侧边是3.5mm，离在中线另一侧的相应出口是14.0mm，离在中线同一侧的相邻出口最外部分是12.0mm。出口对流体形成一有角度的，非线性的阶状通道。该通道使流体相对工作面1°以角度排出出口。参照图2，该角度由形成于第三层60的出口20左下角和右上角的对角线和工作面16之间形成的角度所限定。（第三层60是0.1mm厚，出口长度是5mm）。

形成一环路27cm长并有45个出口的输送系统用于输送一柔性带，其是25.4cm长，2.54cm宽，25.4微米厚，0.22克。进入第一层入口的空气质置流率范围从0.0006kg/sec至0.0010kg/sec。（空气速度范围从27m/sec至235m/sec，向量范围从23m/sec至204m/sec）。这在出口产生了高达300m/sec的空气速度，在高达1650cm/sec的速度输送物品。

Claims (11)

1、一种用于输送物品12的输送装置10，10A，其特征在于包括：

有一纵向中线和两侧边的工作面16，16A；其中，工作面16，16A是连续的和基本光滑的，使供给到工作面16，16A的流体在工作面16，16A的侧边排出工作面16，16A；

用于沿工作面16，16A独立定向地输送和支承物品12的装置，包括一组终止于工作面16，16A出口20，20A的孔19，以沿确定了物品12输送通道的第一和第二排出口将流体供给到工作面16，16A，其中，第一和第二排出口位于工作面16，16A纵向中线两侧，其中，各出口20，20A被定向，相对于输送方向成一角度而供给流体，流体流64的方向包括一垂直于输送方向的横向量62和一平行于输送方向的向量66，其中，来自第一排出口20，20A的流体流64不冲击来自在相邻工作面16，16A第二排出口20，20A的流体流，其中，排出出口20，20A的流体沿工作面16，16A输送物品12，并支承物品12，使其与工作面16，16A相邻并隔开一距离，而防止在输送期间物品接触工作面16，16A。

2、如权利要求1所述的输送装置10，其特征是，只要物品被输送，就必须有工作面16，16A。

3、如权利要求1所述的输送装置10，其特征是，出口20，20A延伸穿过工作面16，16A，以一有效角度α将流体供给到工作面16，16A，其中，各出口20，20A在工作面16，16A上有一截面，其长/宽比小于由等式1/W＝1/sinα所确定的值。

4、如权利要求1所述的输送装置10，其特征是，各出口对流体形成一有角度的，非线性的阶状通道。

5、如权利要求1所述的输送装置10，其特征是，在第一排出口20，20A的流体流64的横向量62的方向背离在第二排出口20，20A的该方向，各出口20，20A的流体流64的向量66是输送方向。

6、如权利要求1所述的输送装置10，其特征是，第一和第二排出口是线性的，在各排中的所有出口20，20A是纵向共线的。

7、如权利要求1所述的输送装置10，其特征是，当物品12是薄的柔性薄片时，从第一和第二排出口20，20A到各自工作面16侧边的垂直距离被选择，以协助输送薄片，能将其拉紧而不致折曲。

8、一种输送物品12的方法，物品12具有第一和第二面，其第一面36相邻于具有侧边的连续的和基本光滑的工作面16，16A，其中，工作面16，16A允许供给到工作面16，16A的流体在其侧边排出工作面16，16A，该方法的特征在于包括将流体供给到物品第一面36的步骤，以沿工作面16，16A独立定向地运输和支承物品12，其中，供给步骤包括从工作面16，16A纵向位置的纵向中线两侧的两横向位置供给流体，流体流64方向包括垂直于输送方向的横向量62和平行于输送方向的向量66，其中，在工作面16，16A一纵向位置的各横向位置的横向量62方向相互背离。

9、如权利要求8所述的方法，其特征是，包括使要供给的流体以离工作面16，16A各自侧边以一垂直距离供给到工作面16，16A的步骤，以协助流体在工作面16，16A侧边排出工作面16，16A。

10、如权利要求8所述的方法，其特征是，物品12是柔性的，还包括在输送期间保持拉紧物品12的步骤，以使物品12基本是平的和防止其折曲。

11、用于输送品12的装置10，其特征在于包括：

至少一个要输送的物品12;

一工作面16，16A，有一纵向中线和两侧边，其中，工作面是连续的和基本光滑的，允许供给到工作面16，16A上的流体在工作面16，16A侧边排出工作面16，16A;

沿工作面16，16A独立定向地输送和支承物品12的装置，包括一组孔19，终止于工作面16，16A上的出口20，20A，以将流体沿确定了物品12输送通道的第一和第二排出口供给到工作面16，16A上，其中，第一和第二排出口位于工作面16，16A纵向中线两侧，其中，各出口20，20A被定向，以相对输送方向成一角度供给流体，流体流方向64包括垂直于输送方向的横向量62和平行于输送方向的向量66，其中，来自第一排出口20，20A的流体流不冲击来自相邻工作面16，16A第二排出口20，20A的流体流，其中，从出口20，20A排出的流体沿工作面16，16A输送物品，并支承物品12，及其与工作面16，16A相邻和隔开，而防止在输送期间物品12接触工作面16，16A。

用于给孔19提供一流体源的装置。

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