CN110869299A - 非接触式处置器及使用非接触式处置器处置工件的方法 - Google Patents

Abstract

一种非接触式处置器，其包括一上部本体部分及可移动地耦接至该上部本体部分的一下部本体部分。该下部本体部分包括经组态以提升一物件的一非接触式定位盘及自该定位盘向下延伸的多个围阻栅栏。所述多个围阻栅栏被配置在待提升的该物件的一周边周围。

Description

非接触式处置器及使用非接触式处置器处置工件的方法

技术领域

本申请案主张2017年7月21日申请的美国临时申请案第62/535,427号的权益，该申请案以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

存在许多期望处置物件而同时排除或最小化与该物件的机械接触的情形。此在物件上部表面的物理状态在产品操作或质量的成果中是关键因素时，尤其成立。此种情形常见于诸如商业印刷、印刷电路板制造及微光刻行业中，其试图对通常精密且机械敏感表面作出高度精密修改。

在用于处置物件的自动化或半自动化系统中，常用若干方法。一个方法为使用机械方法运输物件。为了最小化由机械处置所引起的可能的损坏，此类型的典型方法依赖于机构以减小接触物件上部表面的量，抑或减小此种接触强加的机械影响。

另一个方法为使用真空移动及固持物件。采用此方法是因为真空方法大致并不需要移动的物件的深入机械处置，且是因为真空盘(亦被称作吸盘)通常由相对软及弹性材料制成以增强它们与表面作出的密封。然而，使用真空拿起物件需要机械接触以产生与物件上部表面的必需密封，且真空盘的物理冲击在玷污成像表面方面可与无意的手或机械夹持器的影响效果一样。

另一个方法为使用非接触式(亦被称作“无接触”)处置器，例如柏努利型或漩涡机型处置器。柏努利型及漩涡机型处置器不同处在于它们的特定操作模式，但大致排放流体流(通常为空气)以在物件表面与周围流体介质(通常为空气)之间产生压力差。此种非接触式处置器对于处置相对较小、脆弱及较薄(甚至带孔)物件良好地起作用。

尽管有用，但柏努利型处置器可能将物件侧向抛离处置器，而漩涡机型处置器可能旋离物件。此外，当柏努利型或漩涡机处置器拾取物件时，物件上部表面可能在自该处置器被抛离或旋离之前，接触处置器(例如，归因于随物件提升所致的其向上动量)。

发明内容

在一个具体实例中，非接触式处置器包括上部本体部分及可移动地耦接至上部本体部分的下部本体部分。该下部本体部分包括非接触式定位盘，其经组态以提升一物件，及自该定位盘向下延伸的多个围阻栅栏。该多个围阻栅栏被配置在待提升的该物件的一周边周围。

附图说明

图1根据本发明的一个具体实例说明非接触式处置器的侧视图。

图2说明图1中所示的非接触式处置器中的下部本体部分的部分横截面图。

图3及图5至图7说明底部平面视图，其示出相对于图1中所示的非接触式处置器处置的物件的围阻栅栏配置，其可以根据一些具体实例实施。

图4及图8到图10说明底部平面视图，其示出相对于图1中所示的非接触式处置器处置的物件的工件支撑件配置，其可以根据一些具体实例实施。

具体实施方式

本文中参看附图描述范例具体实例。除非另外明确地陈述，否则在附图中，构件、特征、组件等的大小、位置等以及其间的任何距离未必依据比例，而是出于明晰的目的而放大。在附图中，相同编号通篇指代相同组件。因此，可能在参考其他附图时描述相同或类似数字，即使该等数字在对应附图中未提及亦未描述。又，即使未经参考数字指示的组件亦可参考其他附图加以描述。

本文中所使用的术语仅出于描述特定范例具体实例的目的，且并不意欲为限制性的。除非另外定义，否则本文中所使用的所有术语(包括技术及科学术语)具有一般熟习此项技术者通常所理解的相同意义。如本文中所使用，除非上下文另外明确地指示，否则单数形式“一”及“该”意欲亦包括复数形式。应认识到，术语“包含”在用于本说明书中时指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件及/或构件的存在，但并不排除一或多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、构件及/或其群组的存在或添加。除非另外指定，否则在叙述值范围时，值范围包括该范围的上限及下限两者以及在其间的任何子范围。除非另外指示，否则诸如“第一”、“第二”等术语仅用于区别一个组件与另一组件。举例而言，一个节点可称为“第一节点”，且类似地，另一节点可称为“第二节点”，或反之亦然。

除非另外指示，否则术语“约”、“大约”等意谓量、尺寸、配方、参数及其他数量及特性并非且不必是确切的，而是可按需要为近似的及/或较大或较小的，从而反映容限、转换因子、舍位、量测错误等等，及熟习此项技术者已知的其他因子。空间相对术语，诸如“以下”、“下方”、“下部”、“以上”及“上部”等等可在本文中用于描述如在附图中所说明的一个组件或特征与其他组件或特征的关系。应认识到，该等空间相对术语意欲涵盖除附图中所描绘的定向之外的不同定向。举例而言，若将附图中的物件翻转，则描述为在其他组件或特征“以下”或“下方”的组件将定向为在其他组件或特征“以上”。因此，例示性术语“以下”可涵盖以上及以下两者的定向。物件或物品可以其他方式定向(例如，旋转90度或处于其他定向)，且本文中所使用的空间相对描述词可相应地进行解释。

图1根据一个具体实例说明非接触式处置器的侧视平面图。图2说明图1中所示的下部本体部分的部分横截面图。

参考图1及图2，非接触式处置器100可包括上部本体部分102及通过多个负载弹簧的销钉106耦接至上部本体部分的下部本体部分104。尽管未说明，但非接触式处置器100亦可以包括致动器，其经组态以相对于上部本体部分102移动下部本体部分104(例如，沿轴线A)。

上部本体部分102通常耦接至机器人运动系统(例如，笛卡尔机器人、Scara机器人、铰接式机器人等)(图中未示)，其经组态以移动非接触式处置器100。例如，非接触式处置器100可以在固持多个物件(例如，待分别提升)的卡匣或暗匣与经组态以处理该多个物件中的一者的系统之间移动。此种系统的范例包括LT3100及LT3110，其全部由电子科学工业公司制造。上述的非接触式处置器100的致动器可以被驱动以相对于上部本体部分102升高或降低下部本体部分104，以有助于自非接触式处置器100拾取物件或排放物件。

该多个负载弹簧的销钉106经组态以防止下部本体部分104在高减速度或加速度(例如，由机器人运动系统施加)移动期间不合需要地振动或者以其他方式移动。

下部本体部分104包括支撑板108、多个栅栏支撑件110、多个围阻栅栏112，及视情况，多个工件支撑件114(亦即，该多个工件支撑件114可省略)。然而，在一替代具体实例中，若非接触式处置器100包括多个工件支撑件114，则该多个围阻栅栏112可省略。支撑板108被固定至负载弹簧的销钉106，而该多个栅栏支撑件110被固定至支撑板108。该多个围阻栅栏112及工件支撑件114被固定至栅栏支撑件110的各别者。例如，至少一个围阻栅栏112及至少一个工件支撑件114可被固定至通用栅栏支撑件110。

下部本体部分104亦包括非接触式定位盘，诸如定位盘116(示出为虚线矩形)，其配置在多个栅栏支撑件110之间。如图2中最佳地示出，定位盘116包括定位盘本体200(通过其形成本体通道202)，及附接至定位盘本体200的末端效应板204。

本体通道202经组态以收纳经加压的流体源的出口末端(例如，连接至诸如空气的加压气体的储集器的软管或导管)。末端效应板204包括延伸穿过其的一或多个效应通道。至少一个效应通道与本体通道流体连通，使得经加压的流体(例如，诸如空气的气体)可自经加压的流体源的出口末端输送，穿过本体通道202，及进入形成在末端效应板204中的效应通道。在所说明的具体实例中，末端效应板204包括单效应通道，其包括第一部分206a及第二部分206b。效应通道的第一部分206a与本体通道202对准，以便直接收纳穿过本体通道202输送的经加压流体。如本领域中已知，尽管未说明，但第二部分206b与第一部分206a流体连通(例如，在图2中所示的横截面视图平面之外)。一般而言，且如本领域中已知，第二部分206b延伸到末端效应板204的效应表面208，且经组态以自末端效应板204排放流体流(通常为空气)以在物件210表面与末端效应板204与物件210之外的周围流体介质(通常为空气)之间产生压力差。因此，效应通道可以经组态以与常规的柏努利型或漩涡机型处置器相同的方式排放流体流。

物件210可为陶瓷基底、表面安装装置(SMD)电路板等，其可能带孔或不带孔。若为陶瓷基底、表面安装装置(SMD)电路板或类似者，则物件210上部表面(例如，如图2中所说明)支撑诸如薄膜电阻器、厚膜电阻器、SMD电阻器的装置，或其类似者，或其任何组合。

当物件210在非接触式处置器100邻近处(例如，末端效应板204附近)变为可操作时，末端效应板204排放的流体流产生的压力差足以导致物件210被朝向末端效应板204提升。

如上所述，常规的柏努利型及漩涡机型处置器可能将物件自处置器抛离或旋离。然而，在非接触式处置器100中，多个围阻栅栏112朝下延伸，至效应表面208以下，且经配置以便随物件210提升而环绕其周边。非接触式处置器100可包括至少两个(例如，两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个等)围阻栅栏112，其经配置以便随物件210提升而环绕其周边(例如，四个围阻栅栏112，如图3中所说明例示性地配置)。因此，当物件210朝向末端效应板204提升时，物件210(例如，四个围阻栅栏112)被提升至多个围阻栅栏112下部部分以上，且由此避免自非接触式处置器100被抛离或旋离。如图1及图2中示出，多个围阻栅栏112中的每一者包括倾斜的导引表面112a，其经组态以在非接触式处置器100在物件210被提升之前未理想地与其对准的情况下，随物件210被提升而与其一或多个边缘接合。

如上文亦提到的，常规的柏努利型或漩涡机型处置器可能拾取物件，使得物件的向上动量足以导致物件上部表面接触处置器。然而，在非接触式处置器100中，多个工件支撑件114朝下延伸，至效应表面208以下，且具有经组态以接触被提升物件210的上部表面边缘的倾斜表面114a(且不接触其上部表面)。因此，当物件210被朝向末端效应板204提升时，物件210上部表面被避免与非接触式处置器100的任何部分接触。非接触式处置器100可包括至少三个(例如，三个、四个、五个、六个、七个、八个等)工件支撑件114(例如，四个工件支撑件114，如图4中所说明例示性地配置)。各工件支撑件114的倾斜表面114a以在0.5至3mm(例如，1.5mm，或其左右)范围内的长度沿接触线接触被提升物件210的上部表面边缘。在所说明的具体实例中，各工件支撑件114包括可固定至定位盘本体200(例如，通过螺钉、销钉等)的工件支撑件本体部分114b。一般而言，工件支撑件114的材料可能以足够的摩擦力接触被提升物件210的上部表面边缘，以最小化或防止该被提升物件210的侧向移动。因此，若非接触式处置器100包括多个工件支撑件114，则多个围阻栅栏112可被省略。

多个围阻栅栏112及多个工件支撑件114可由聚合材料形成，诸如聚苯硫醚(PPS)(例如，以TECHTRON商标出售)、聚四氟乙烯(PTFE)(例如，以TEFLON商标出售)，或类似者，或其任何组合。一般而言，制备任何围阻栅栏112或工件支撑件114的材料可基于其对耗散静电电荷、耐化学性等的适用性而选择。

在图2中所说明的具体实例中，效应通道的第一部分206a被说明为仅部分延伸穿过末端效应板204的厚度，使得经由本体通道202输送且进入效应通道的经加压的流体的力在自末端效应板204被排放之前，被散布或扩散至第二部分206b中。然而，在一替代具体实例中，效应通道的第一部分206a可以完全穿过末端效应板204的厚度延伸(例如，以便与效应表面208相交)。在此替代具体实例中，经由本体通道202输送且进入效应通道的经加压的流体的一部分自第一部分206a直接传输穿过末端效应板204(亦即同时避开第二部分206b)，同时经由本体通道202输送且进入效应通道的经加压的流体的一部分在自末端效应板204被排放之前，被散布或扩散至第二部分206b中。如下文所论述，当待提升的物件210带孔时，直接自第一部分206a(亦即同时避开第二部分206b)使部分经加压的流体传输穿过末端效应板204可为有利的。

通常，待被非接触式处置器100处置的物件在通用卡匣或暗匣中彼此堆栈。有时，由自末端效应板204排放的流体流产生的上述压力差产生的提升力足以在物件210彼此堆栈(或者以其他方式彼此非常接近)时提升多个带孔物件210。若如上文所论述，效应通道的第一部分206a完全穿过末端效应板204延伸，则经由末端效应板204直接自第一部分206a(亦即，同时避开第二部分206b)传输的经加压的流体(例如，自效应表面208中心)可能有益地穿过待提升的上部物件210中的穿孔被传输，且防止其下方的物件210亦被提升。已发现，若下部本体部分104并不包括多个工件支撑件114，则仅提升最上部带孔物件210的能力被强化。然而，一般而言，诸位发明人已发现，为避免拾取多个带孔物件210，应在物件210受末端效应板204产生的提升力影响时干扰物件210周围的气流，由于带孔物件周围气流中的干扰，因此最上部带孔物件210倾向于导致下部物件210掉离非接触式处置器100。

亦发现，当物件210带孔时，在非接触式处置器100已提升带孔物件210且被提升物件210在固体表面之上时，物件210可能不合需要地振动。在此状况下，被排放的流体传输穿过带孔物件210，随后冲击固体表面，随后穿过带孔物件210被重新传回，且将下部本体部分102中的组分反射回至带孔物件210之上，以引起振动。为防止或者以其他方式最小化此振动，多个工件支撑件114可被省略。

前文说明本发明的具体实例及范例，且不应解释为对其限制。虽然已参看附图描述几个特定具体实例及范例，但熟习此项技术者将易于了解，对所揭示具体实例及范例以及其他具体实例的诸多修改在不显著背离本发明的新颖教示及优点的情况下为可能的。

例如，围阻栅栏112中的每一者已被描述为沿物件210周边在单个方向上延伸的结构。在另一个具体实例中，一或多个围阻栅栏112可以沿物件210周边在多个方向上延伸(例如，如图5或图6中例示性地说明)。在另一个具体实例中，非接触式处置器100可包括单个围阻栅栏112(例如，如图7中例示性地说明地那样组态)。

在另一范例中，工件支撑件114中的每一者已被描述为线性结构，其经配置以便在其转角区域附近接触物件210。在另一个具体实例中，工件支撑件114可被提供为线性结构，其经配置以便在其侧面区域附近接触物件210(例如，如图8中例示性地说明)。在其他具体实例中，一或多个工件支撑件114可被提供为经配置以便在其多个离散区接触物件210的结构(例如，如图9或图10中例示性地说明)。

在又一范例中，尽管导引表面112a被说明为倾斜的，但应了解，导引表面112a可不同地组态(例如，去角)。

相应地，所有此等修改意欲包括于如权利要求中所界定的本发明的范围内。举例而言，熟习此项技术者将了解，任何句子、段落、范例或具体实例的主题可与其他句子、段落、范例或具体实例的一些或全部的主题组合，除非此等组合彼此互斥。本发明的范围因此应由以下权利要求判定，且该等技术方案的等效物包括于本发明的范围中。

Claims (9)

1.一种非接触式处置器，其包含：

一上部本体部分；及

一下部本体部分，其可移动地耦接至该上部本体部分，其中该下部本体部分包括：

一非接触式定位盘，其经组态以提升一物件；及

多个围阻栅栏，其自该定位盘向下延伸，所述多个围阻栅栏配置在待提升的该物件的一周边周围。

2.根据权利要求1的非接触式处置器，其中该非接触式定位盘是柏努利型非接触式定位盘。

3.根据权利要求1的非接触式处置器，其中该非接触式定位盘是漩涡机型非接触式定位盘。

4.根据权利要求1的非接触式处置器，其中所述多个围阻栅栏中的至少一者包括一导引表面，其经组态以随该物件被提升而与待提升的该物件的一边缘接合。

5.根据权利要求1的非接触式处置器，其进一步包含耦接至该非接触式定位盘的一工件支撑件，该工件支撑件经组态以在该物件通过该非接触式定位盘提升时，接触待提升的该物件的一边缘。

6.根据权利要求1的非接触式处置器，其中该非接触式定位盘包括：

一定位盘本体，其具有一本体通道，该本体通道经组态以收纳一经加压的流体源的一出口末端；及

一末端效应板，其附接至该定位盘本体，其中该末端效应板包括背离该定位盘本体的一效应表面。

7.根据权利要求6的非接触式处置器，其中该末端效应板包括：

一效应通道，其延伸穿过该末端效应板，其中该效应通道包括与该本体通道流体连通的一第一部分，及与该第一部分流体连通且与该效应表面相交的一第二部分。

8.根据权利要求7的非接触式处置器，其中该效应通道的该第一部分延伸穿过该末端效应板以与该效应表面相交。

9.根据权利要求8的非接触式处置器，其中该效应通道的该第一部分与该效应表面的一中心相交。

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