CN1654288A - 运输装置 - Google Patents
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Abstract
一种运输装置,其可利用空气轴承水平地运输载体,所述空气轴承相对于基座表面保持旋转自由度。所述运输装置可沿着基座表面活动,并且包括:设置在基座上的空气轴承;连接器,其连接到空气轴承上部并在其中心设置有支撑件,所述支撑件具有允许空气轴承相对于基座自由转动的弯曲铰链结构;以及载体,所述载体由连接器的支撑件支撑以被运输,同时相对于基座表面保持水平。利用这种构造,空气轴承的移动不会影响载体,从而提高运输装置的精度和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及运输装置,尤其涉及一种能够水平地运输带有空气轴承的载体的运输装置,其中能保持空气轴承相对于基座表面的旋转自由度。
背景技术
一般来说,用于各种工业领域的运输机械已逐步地发展为具有高容量、小型和轻质结构(精细结构)以及高速度,以获得所希望的例如大量生产、性能改进等目的。特别是,在用于检测半导体晶片、液晶显示器(LCD)等的情况中,要求这类装置具有极好的清洁度、耐用性和精确性,因此,引入与这种装置一起使用的空气轴承的需求在增加。
这种空气轴承不会由于与基座表面接触而产生摩擦,从而空气轴承可以高速平滑地操作,而没有噪声。此外,空气轴承比其它种类的轴承具有更高的精确度,并且由于空气轴承不使用油作为润滑剂,因此其产生相对较小的污染。这样的空气轴承主要分为质量预加载型、磁体预加载型和真空预加载型。特别是,由于真空预加载型空气轴承不仅在平坦表面运输方面而且在精度方面具有卓越的性能,因而其被广泛地使用。
如图1所示,传统的用于精密器件的运输装置具有这样的结构:其中空气轴承1和载体2通过连接器3彼此牢固地连接。连接器3具有通过固定器4可活动地连接到空气轴承1的球形下部,以及通过紧固螺母5连接到载体2的上部。
空气轴承1利用充气结构产生薄空气层,以便载体2和空气轴承1在离开基座6表面预定距离处浮在薄空气层上。这时,如果基座6具有不规则表面,那么连接器3必须保持空气轴承1的旋转自由度和精密器件放置于其上的载体2的水平状态,从而保持运输装置的精确度和可靠性。此外,紧固螺母5允许载体2的高度被调节。
在传统运输装置采用质量预加载型或磁体预加载型空气轴承1的情况下,恒定的载重量垂直地压连接器3,从而消除连接器3和空气轴承1之间的小间隙。因此,即使空气轴承1通过基座6的不规则表面时,连接器3和空气轴承1之间也不留空间,从而保持载体2的水平状态。
同时,在采用真空预加载空气轴承1的传统运输装置的情况中,与质量预加载或磁体预加载型空气轴承1相反,通过排放和吸入空气来保持空气轴承1和基座6的表面之间的距离恒定。因此,如果空气轴承1经过基座6的不规则表面,由于连接器3和空气轴承1之间的小间隙,使得连接器3和空气轴承1之间留有空间。该空间使得载体2摇摆和倾斜,从而减小运输装置的精确度和可靠性。
此外,在传统的运输装置中,连接器3使得载体2较基座6的表面位于更高的位置,从而使运输装置的精度和可靠性降低。
发明内容
为了解决上述的和/或其它问题,总的发明构思的一个方面是提供一种运输装置,其可水平地运输载体,而与空气轴承的运动无关,并且可降低载体相对于基座表面的高度。
所述总的发明构思的其它方面和/或优点部分将在后面的说明中阐述,部分从该说明中显而易见,或可通过实施本发明而了解。
本发明的前述和/或其它方面通过提供一种运输装置来实现,所述运输装置可沿着基座表面活动,所述运输装置包括:设置在基座上的空气轴承;连接器,其连接到空气轴承上部并在其中心设置有支撑件,所述支撑件具有允许空气轴承相对于基座自由转动的弯曲铰链结构;以及载体,所述载体由连接器的支撑件支撑并被运输,同时相对于基座表面保持水平。
根据所述总的发明构思的一个方面,所述连接器的支撑件可具有双重型的弯曲铰链结构,并可包括第一支撑件和在相同表面上同心地形成的第二支撑件。
根据所述总的发明构思的一个方面,连接器的第一支撑件和载体中的一个可形成有连接突出,而连接器的第一支撑件和载体中的另一个可形成有对应所述连接突出的连接孔。
根据所述总的发明构思的另一个方面,所述空气轴承可形成有安放部分,所述连接器放置在该部分上,并且所述安放部分可形成有防干扰凹槽,以允许空气轴承旋转而不干扰连接器的支撑件。
根据所述总的发明构思的另一个方面,所述空气轴承可包括真空预加载型空气轴承。
根据所述总的发明构思的另一个方面,所述运输装置可进一步包括连接到载体的驱动器以便运输载体。
附图说明
通过以下结合附图对优选实施例的说明,本发明的这些和其它方面和优点将变得更加明显和更易于理解,其中
图1是传统运输装置的组合结构的剖视图;
图2是示意平面图,示出了根据总体发明构思的一个实施例的运输装置的整体构造;
图3示出了图2中的运输装置的分解透视图;
图4示出了图3中的运输装置的组装透视图;
图5示出了沿着图4中线V-V截取的运输装置的剖面图;
图6是图3的运输装置的连接器的平面图;和
图7A和7B的剖视图示出了根据所述总体发明构思的另一个实施例的运输装置的空气轴承以及连接器的操作。
具体实施方式
以下将具体说明本发明的实施例,其例子以附图示出,其中相同的标号在全文中表示相同的元件。对这些实施例进行描述旨在参照附图说明总的发明构思。
如图2至图6所示,根据本发明实施例的运输装置可包括:设置在基座10上的空气轴承20;连接器30,其连接到空气轴承20的上部并在其中心设置有支撑件32,支撑件32具有允许空气轴承20相对于基座10自由旋转的弯曲铰链结构;以及载体40,其由连接器30的支撑件32支撑,并在相对于基座10的表面保持水平的情况下被运输。
基座10可具有由于外部物质或疵点造成的不规则表面,并且如果这样的不规则表面影响载体40,那么载体40的水平状态变得不稳定,从而降低运输装置的精度和可靠性。因此,重要的是不规则表面不影响载体40。
空气轴承20可为充气结构以产生具有预定压力的空气,从而可在浮于基座10上方且离开基座20的表面预定距离的同时移动。这样的空气轴承20可包括公知的空气轴承,然而也可包括真空预加载型空气轴承,所述真空预加载型空气轴承在运输平表面和精度方面均具有极好的性能。
在真空预加载型空气轴承20中,与质量预加载型空气轴承或磁体预加载型空气轴承相反,通过排放和吸入空气,在空气轴承20和基座10的表面之间的距离可保持恒定。由于真空预加载型空气轴承20是公知的,这里省略关于其结构和功能的具体描述。
在总体发明构思的一个方面中,空气轴承20可由碳材料制成以便均匀地扩散和排放以预定压力提供的空气,并且,空气轴承20的底部可形成空气入口21以吸入空气。
空气轴承20可形成有安放部分22,其上可放置连接器30,安放部分22的中心可形成有防干扰凹槽23,以允许空气轴承20自由地旋转而不会干扰连接器30的支撑件32。并且,安放部分22可形成有螺纹孔24,其中根据应用于该运输装置的连接器30的结构,安放部分22和防干扰凹槽23的每个结构可有所不同。
连接器30可将空气轴承20与载体40连接,以允许载体40水平地滑动,同时保持空气轴承20的旋转自由度。即,连接器30可包括:设置在外周区域的连接部分34,以便与空气轴承20互锁;以及连接到载体40的支撑件32,所述支撑件32具有弯曲铰链结构以限制载体40相对于与x和y轴垂直的z轴的运动,并在空气轴承20沿着基座10的不规则表面移动时允许空气轴承20具有相对于x和y轴的沿α和β方向的旋转自由度。
连接器30的连接部分34可形成有与空气轴承20的螺孔24对应的多个通孔35,从而空气轴承20和连接器30可通过螺钉50等相互牢固地连接。
连接器30的支撑件32可以是双弯曲铰链结构,必要时可改变,并可包括第一支撑件32a和第二支撑件32b,所述两个支撑件同心地形成在相同表面上,以简化弯曲铰链结构并降低载体40相对于基座表面10的高度。
在相对于x轴的α方向上,旋转自由度可由第一弯曲铰链70控制,第一弯曲铰链70对称地设置以连接第一支撑件32a和第二支撑件32b。在相对于y轴的β方向上,旋转自由度可由第二弯曲铰链80控制,第二弯曲铰链80对称地设置以连接第二支撑件32b和连接部分34。因此,即使在空气轴承20相对于z轴移动,支撑载体40的连接器30的第一支撑件32a也不会相对于z轴移动,从而载体40的水平状态保持稳定。
在总体发明构思的一个方面中,第一和第二弯曲铰链70和80可通过电火花线切割方法形成。
第一弯曲铰链70设置在与第二弯曲铰链80相对于连接突出36的中心轴线而被设置在其上的线相垂直的线上。
支撑件32可包括:第一切断部分70a和70b,以形成第一弯曲铰链70;以及第二切断部分80a和80b,以形成第二弯曲铰链80,第一切断部分70a和70b以及第二切断部分80a和80b可形成在连接突出36周围。除第一弯曲铰链70外,第一支撑件32a可沿着第一切断部分70a和70b与第二支撑件32b分开,同样,除第二弯曲铰链80外,第二支撑件32b可沿着第二切断部分80a和80b与连接部分34分开。
空气轴承20沿α和β方向的旋转自由度可通过调节弯曲刚度来控制,其中可通过改变第一和第二弯曲铰链70和80之间的空间,即第一切断部分70a和70b或第二切断部分80a和80b的厚度来调节所述弯曲刚度。此外,相对于z轴的刚度可通过调节第一和第二弯曲铰链70和80的厚度来适当地调节,从而运输装置可根据放置在空气轴承20上的载体40的重量来设计。
连接器30的第一支撑件32a可形成有连接突出36,载体40可形成有对应于连接突出36的连接孔46,从而第一支撑件32a和载体40可牢固地连接在一起。这种结构仅以例子的方式示出,但并不局限于此。例如,连接器30的第一支撑件32a和载体40之一可形成有连接突出36,而连接器30的第一支撑件32a和载体40中的另一个可形成有与连接突出36对应的连接孔46。此外,连接器30与载体40的连接结构可有所不同,只要它们被牢固地连接即可。
载体40可用于运输精密器件,例如半导体晶片、LCD等,并且由于轻微的震动会导致检验出错,所以重要的是保持载体40处于水平状态。
另一方面,载体40的一端可连接到驱动器60并且被驱动器60运输,其中驱动器60有选择地包括公知的驱动器,例如汽缸、滚珠丝杠等。
图7A和7B的剖面图示出了当运输装置的空气轴承20旋转时连接器30的操作,其中实际上空气轴承的旋转角度很小,但在图中被放大了。
如图7A所示,在空气轴承20相对于x轴旋转的情况下,用于连接空气轴承20和载体40的连接器30的第一支撑件32a可保持在水平状态,同时,第二支撑件32b和连接部分34可以预定的角度与空气轴承20一起旋转。另外,如图7B所示,在空气轴承20相对于y轴旋转时,用于连接空气轴承20和载体40的连接器30的第一支撑件32a以及第二支撑件32b可保持在水平状态,同时,连接部分34可以预定的角度与空气轴承20一起旋转。
如上所述,支撑载体40的第一支撑件32a可维持载体40的水平状态,而与空气轴承20因基座的不规则表面而引起的运动无关,从而提高了运输装置的精度和可靠性。
如上所述,根据总体发明构思的一方面,空气轴承的运动不影响载体,从而提高了运输装置的精度和可靠性。
并且,根据总体发明构思的另一方面,有益的是,载体的高度可相对于基座表面被降低。
尽管在此示出和描述了本发明的若干实施例,但本领域的技术人员将会理解,在不偏离本发明的原理和实质的情况下可以对这些实施例进行变化,其范围限定在权利要求及其等同物的范围内。
Claims (20)
1.一种运输装置,用于沿着基座表面移动载体,所述运输装置包括:
设置在基座上的空气轴承;以及
连接器,其连接到空气轴承的上部并在其中心设置有支撑件,所述支撑件具有允许空气轴承相对于基座自由转动的弯曲铰链结构,其中,载体由连接器的支撑件支撑以被运输,同时相对于基座表面保持水平。
2.根据权利要求1所述的运输装置,其特征在于,所述连接器的支撑件包括双重弯曲铰链结构,并且具有第一支撑件和在相同表面上同心地形成的第二支撑件。
3.根据权利要求1所述的运输装置,其特征在于,所述连接器的第一支撑件和载体中的一个包括连接突出,而所述连接器的第一支撑件和载体中的另一个包括对应所述连接突出的连接孔。
4.根据权利要求3所述的运输装置,其特征在于,所述空气轴承包括安放部分,所述连接器放置在该部分上,并且所述安放部分包括防干扰凹槽,以允许空气轴承旋转而不干扰连接器的支撑件。
5.根据权利要求2所述的运输装置,其特征在于,所述连接器的第一支撑件和载体中的一个包括连接突出,而所述连接器的第一支撑件和载体中的另一个包括对应所述连接突出的连接孔。
6.根据权利要求5所述的运输装置,其特征在于,所述空气轴承包括安放部分,所述连接器放置在该部分上,并且所述安放部分包括防干扰凹槽,以允许空气轴承旋转而不干扰连接器的支撑件。
7.根据权利要求1所述的运输装置,其特征在于,所述空气轴承包括真空预加载型空气轴承。
8.根据权利要求2所述的运输装置,其特征在于,所述空气轴承包括真空预加载型空气轴承。
9.根据权利要求1所述的运输装置,其特征在于,所述运输装置进一步包括连接到载体并运输载体的驱动器。
10.一种运输装置,用于沿着基座表面移动载体,所述运输装置包括:
空气轴承,用于产生空气层,以便空气轴承浮在基座表面上方;和
连接器,其具有连接到空气轴承的连接部分、将连接到载体上的支撑件、以及在所述连接部分和所述支撑件之间形成的弯曲铰链,用于保持水平,而与基座表面无关。
11.根据权利要求10所述的运输装置,其特征在于,所述连接器包括在所述连接部分和所述支撑件之间形成的切断部分,用于将连接部分与支撑件分开,但弯曲铰链处除外。
12.根据权利要求10所述的运输装置,其特征在于,所述连接器包括第一支撑件和第二支撑件,所述弯曲铰链包括形成在第一支撑件和第二支撑件之间的第一弯曲铰链,以及形成在第二支撑件和连接部分之间的第二弯曲铰链。
13.根据权利要求12所述的运输装置,其特征在于,所述第一弯曲铰链设置为相对于连接器的中心轴线垂直于第二弯曲铰链。
14.根据权利要求12所述的运输装置,其特征在于,所述第一弯曲铰链包括一对第一弯曲副铰链,第二弯曲铰链包括一对第二弯曲副铰链,第一弯曲副铰链设置在与其上设置有第二弯曲副铰链的线相垂直的线上。
15.根据权利要求14所述的运输装置,其特征在于,所述支撑件进一步包括形成在第一支撑件和第二支撑件之间的第一切断部分,以及形成在第二支撑件和连接部分之间的第二切断部分。
16.根据权利要求15所述的运输装置,其特征在于,所述第一支撑件沿着第一切断部分与第二支撑件分开,但第一弯曲副铰链处除外,第二支撑件沿着第二切断部分与连接部分分开,但第二弯曲副铰链处除外。
17.根据权利要求15所述的运输装置,其特征在于,所述第一切断部分形成在第一弯曲副铰链之间,第二切断部分形成在第二弯曲副铰链之间。
18.根据权利要求15所述的运输装置,其特征在于,所述第一切断部分沿着连接器中心轴线的圆周方向相互分开。
19.根据权利要求15所述的运输装置,其特征在于,所述第一支撑件、第二支撑件和连接部分顺序设置在连接器中心轴线的径向方向上。
20.根据权利要求15所述的运输装置,其特征在于,所述空气轴承包括将被连接到连接器的连接部分的安放部分,以及形成在所述安放部分内以与第一和第二支撑件对应的防干扰凹槽,以便第一和第二支撑件在防干扰槽内自由地移动。
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