非接觸操作裝置及其方法

2023-05-03 01:50:46 1

專利名稱：非接觸操作裝置及其方法
技術領域：
本申請通常涉及一種操作物品的裝置和方法，特別地，涉及一種非接觸操作不同 物品的裝置和方法。
背景技術：
用於操作物品而非實質上接觸該物品的常規裝置和方法是熟知的。例如，經常運 用眾所周知的伯努利原理而提升和抓住物品而不接觸該物品的這種常規裝置和方法。為人 所知地，這種裝置和方法使用一種穿過物品表面而引起該物品朝向該裝置的氣流。與此同 時，來自同一氣流的壓力提供了一種抵抗物品和裝置之間相接觸的緩衝。

發明內容
其中一個例子中，非接觸操作裝置包括流體分配元件，該流體分配元件包括第一 流體埠。所述第一流體埠配置成分配流體並產生伯努利效應以吸引待由操作裝置操 作的物品，同時在所述物品和所述流體分配元件之間保持間隙。所述流體分配元件還包括 第二流體埠，該第二流體埠配置成分配流體以幫助保持所述間隙。非接觸操作裝置還 包括控制器，該控制器配置成控制流過至少所述第二流體埠的流體流以幫助保持所述間 隙。另一個例子中，非接觸操作裝置包括支承臂，該支承臂包括第一接合表面。所述非 接觸裝置還包括具有與所述第一接合表面配合的第二接合表面的流體分配元件，並且使得 所述流體分配元件接合地裝配到所述支承臂上。所述流體分配元件包括流體埠，所述流 體埠配置成產生伯努利效應以吸引待由操作裝置操作的物品，同時在所述物品和所述流 體分配元件之間保持間隙。所述非接觸操作裝置還包括偏置元件，其將所述第一接合表面 偏置成抵靠所述第二接合表面，以允許所述流體分配元件相對於所述支承臂的接合。又一個例子中，非接觸操作裝置包括支承臂，該支承臂具有第一流體通道和第二 流體通道。所述非接觸操作裝置還包括流體分配元件，其樞轉地連接到所述支承臂上。所 述流通分配元件包括與所述第一流體通道連通的第一流體埠，並且第一流體埠配置成 通過分配流體產生伯努利效應以吸引待由操作裝置操作的物品，同時在所述物品和所述流 體分配元件之間保持間隙。所述非接觸操作裝置還包括鎖定裝置，該鎖定裝置可選擇地將 所述流體分配元件相對於所述支承臂樞轉地鎖定在預想的角度位置，其中所述第二流體通 道向所述鎖定裝置提供動力。另一個例子中，非接觸操作裝置包括流體分配元件。所述流體分配元件包括流體 埠，所述流體埠配置成通過分配流體產生伯努利效應以吸引待由操作裝置操作的物品，同時在所述物品和所述流體分配元件之間保持間隙。所述流體分配元件包括蓋子，該蓋 子相對於所述流體埠可調整地安裝，其中所述蓋子相對於所述流體埠調整以改變由所 述流體埠分配的流體的特性。另一個例子中，一種操作物品的方法包括提供非接觸操作裝置的步驟，該操作裝 置包括流體分配元件，該流體分配元件包括第一流體埠和第二流體埠。該方法還包括 通過分配流體產生伯努利效應以吸引待由操作裝置操作的物品，同時在所述物品和所述流 體分配元件之間保持間隙的步驟。所述方法還包括改變通過至少所述第二流體埠的流體 流以幫助保持或改變所述間隙的步驟。


當本發明的具體實施例接合相對應的附圖閱讀時，上述和其他一些特徵、本發明 的內容和優勢將更好地理解，其中附圖1是本發明非接觸操作裝置的分解透視圖；附圖2是附圖1中非接觸操作裝置的前視透視圖；附圖3是附圖1中非接觸操作裝置的後視透視圖；附圖4是附圖1中非接觸操作裝置的後視圖；附圖5A-5D是沿著附圖4中直線5_5的非接觸操作裝置的剖面圖，描述了一個實 施例中操作物品方法的步驟；附圖5E是類似於附圖5A的非接觸操作裝置的剖面圖，除了具有一個用於調整增 加通過對應流體埠的流體流的蓋子；附圖6A-6B是沿著附圖4中直線6_6的非接觸操作裝置的剖面圖，描述了一個實 施例中連接流體分配元件到相應支承臂方法的步驟；附圖6C是附圖6B的非接觸操作裝置的剖面圖，保持流體分配元件相對於支承臂 鎖定；附圖7是本發明示例性控制器部分的示意圖；附圖8是附圖1非接觸操作裝置的側視圖，包括示例性的定位元件；附圖9是本發明非接觸操作裝置另一實施例的局部分解剖面圖；附圖10是附圖9的非接觸操作裝置的前視圖；附圖IlA是附圖10的非接觸操作裝置沿直線11A-11A的剖面圖；附圖IlB是類似於附圖IlA的非接觸操作裝置的剖面圖，顯示出支承臂的第一接 合表面從流體分配元件的第二接合表面的脫離。
具體實施例方式本發明現將結合對應實施例的附圖進行更加詳細地說明。當可能時，全部附圖的 相同的附圖標記用於表示相同或相似的部件。然而，本發明可能有多種不同形式，而這些不 能作為對在此提出的實施例的限制。提供的這些具體的實施例以使公開地更徹底和完全， 並且相對於本領域普通技術人員來說，充分地傳達本發明的範圍。非接觸操作裝置和方法，用於操作例如板材的物品。板材可包括帶狀物、帶子、基 材、板或其他物品。一個實施例中，板材可包括玻璃，例如是設計成用於液晶顯示屏(LCD)的玻璃。示例的物品可包括已製成的玻璃板或例如熔融拉製成玻璃板的材料。此處的非接觸裝置可用於以不同的方式操作物品。例如，操作包括拾起物品用於 傳輸、成型、精加工、檢查、測量或其他程序。在進一步的實施例中，操作包括偏置物品使其 在特定的方向移動和/或形成預想的形狀。例如，操作可包括偏置材料的橫向移動、製造時 的物品定型或其他的操作技術。一個實施例中，操作包括切削或玻璃拉制操作的其他程序 期間的玻璃板的穩定。附圖1-4說明本發明各示例方面的非接觸操作裝置100的一個實施例。非接觸操 作裝置100可包括具有第一流體埠 122的流體分配元件120，該第一流體埠 122配置成 分配流體以引起物品朝向流體分配元件120。例如，如下更加詳細描述的那樣，從第一流體 埠 122發出的流體可產生伯努利效應，以引起物品朝向流體分配元件120。當物品充分接 近流體分配元件120的表面時，流體產生作用於物品上的排斥力。因此，流體分配元件120 可包括第一流體埠 122，該第一流體埠配置成分配流體和產生伯努利效應以引起物品 (參見附圖5A中的附圖標記110)由操作裝置100操作，同時在所述物品110和所述流體分 配元件120之間保持間隙。流體分配元件120可包括不同的形狀和尺寸。如圖所示，流體分配元件120可包 括大體上環形的周界，然而，在其他實施例中也可使用其他形狀。例如，流體分配元件可包 括橢圓或其他曲線周界。在進一步的實施例中，流體分配元件可包括三角形、矩形或其他多 邊形周界。流體分配元件的尺寸可根據實際應用進行選擇。一個實施例中，尺寸選擇依據 從第一流體埠 122分配的流體所產生的伯努利效應。例如，當流體徑向遠離第一流體端 口 122時，流體的速度和對應的伯努利效應減小。因此，當提供足夠的半徑從而為特定的物 品提供預想的伯努利效應大小時，流體分配元件120的半徑可選擇為最小化流體分配元件 120的尺寸。流體分配元件120的外表面130可包括不同的形狀以利於伯努利效應。外表面可 大體上平面，然而，在其他實施例中也可配置成非平面。進一步地，外表面可大體上連續，然 而，在其他實施例中也可不連接或不連續。在所示實施例中，外表面130包括大體上連續的 階梯表面，階梯表面具有內部區域130A，該內部區域130A相對於外部平臺區域130B凹進。 任意形狀的過渡表面130C可位於內部區域130A和外部平臺區域130B之間，以形成預想的 穿過外表面130的流體軌跡輪廓。如圖所示，流體分配元件120的外表面130可具有第一流體埠 122。一個實施 例中，第一流體埠 122可沿著中心軸121配置，例如流體分配元件120所示的對稱軸。例 如，如圖所示，第一流體埠 122可包括沿著中心軸121配置的單一流體埠，然而，根據本 發明的更多方面，也可配置多個流體埠。例如，第一流體埠可包括圍繞流體分配元件 120的中心軸121配置的一系列流體埠。第一流體埠 122可包括所示的圓形孔，然而， 在本發明的其他方面也可包括非圓形孔。例如，第一流體埠可包括橢圓形孔或其他曲線 孔。更進一步，第一流體埠可包括星型、三角形、矩形或其他多邊形形狀。第一流體埠 122還可以包括噴嘴、或其他流體分配元件。可選地，第一流體埠 122可被造型、排列、構建或配置成能夠促進渦旋流體流 動。例如，第一流體埠的內部輪廓具有一個螺旋結構，當流體從第一流體埠分配時，以 促進流體的旋轉。另一實施例中，第一流體埠包括多個流體埠，例如噴嘴，成角度地配置成當從流體埠流出時促進流體的旋轉。另一實施例中，如圖所示，第一流體埠 122包 括多個肋或葉片124，其徑向排列在第一流體埠 122的開口周圍。如圖所示，相鄰的肋124 之間具有凹槽，能夠方便從第一流體埠 122流出的流體的旋轉。提供渦旋流體流動對於 增強朝向流體分配元件120的物品的引力是有利的。例如，渦旋可在其渦眼處產生低壓，能 夠增強由於伯努利效應造成的壓力差異。如進一步所示，流體分配元件120包括可選的蓋子126。蓋子1 包括螺紋杆128， 螺紋杆128固定在流體分配元件120的對應螺紋部內。如附圖5A所示，蓋子1 安裝成板 127的內表面127A與肋IM相配合。朝向肋而緊固內表面127，迫使所有的流體都流過肋 1 之間的通道，以此最大化渦旋效應。如附圖5E所示，蓋子1 相對於第一流體埠 122 可調節地安裝，以允許在肋IM和板127的內表面127A之間形成間隙129。一個實施例中， 可設置多個墊片，以允許板127夾緊墊片的同時保持間隙129。調節間隙可改變由第一流體 埠 122分配的流體的特性。例如，如圖所示，間隙1 可設計成增加流體流量、減小流速 和/或減少整體渦旋效應。示例的流體分配元件120還包括第二流體埠 140，其配置成分配流體以排斥物 品遠離流體分配元件120。第二流體埠包括多種結構。一個實施例中，第二流體埠包 括多孔材料，一個或多個孔，噴嘴結構，或類似結構。如附圖1-6所示，第二流體埠 140包 括多個孔142。如圖所示，第二流體埠 140從流體分配元件120的中心軸121徑向配置。 例如，如圖所示，多個孔142圍繞著中心軸121延伸排列成流體孔環。多個孔142也可徑向 排列在輪轂和輪輻模式，然而，任意或預定模式的孔可以合併到其他實施例中。進一步地， 第二流體埠 140配置在外部平臺區域130B上，然而，其他實施例中，第二流體埠 140可 位於其他位置。提供第二流體埠 140可提供一個緩衝區域，用於與物品進行柔性的初始交互。 當物品110從流體分配元件120朝向平衡間隙距離「d」 (參見附圖5D)進行初始移動時， 由第二流體埠 140提供的緩衝區域可減小物品和流體分配元件120之間無意接觸的可能 性。由於只是由第一流體埠 122引出的流體而產生的空氣動力效應，提供突出的外部平 臺區域130B也可增加平衡間隙距離。可以想像到，穿過第一流體埠 122和/或第二流體埠 140而分配的流體可被 調節，以在流體分配元件120和物品110之間產生預想的相互作用。一個實施例中，由第一 流體埠 122和/或第二流體埠 140分配的流體的一個或多個特性，能夠基於流體分配 元件120相對於物品110的移動命令和/或感應運動而由計算機改變。例如，使用傳感器 用以監測物品和流體分配元件之間的距離、速度、加速度或其他特徵。另外，或可替換地，傳 感器可監測物品的當前特徵，例如溫度、表面特徵(包括形狀)或其他。來自傳感器的反饋 被傳遞到計算機，用於改變由第一流體埠 122和/或第二流體埠 140分配的流體的一 個或多個特徵。例如，計算機可改變由第一流體埠 122分配的流體，用於增加或減少伯努 利效應。另外，或可替換地，計算機可改變由第二流體埠 140分配的流體，用於增加或減 少趨向排斥物品遠離流體分配元件120的力。附圖7示出了本發明示例的控制器150的組成部分的原理圖。控制器150包括近 程傳感器152，用於感應接近的物品110。傳感器152提供一個反饋路徑152A，其配置成發 送信號到計算機154。根據從傳感器反饋的信號，計算機可確定第一流體壓力線L1和/或第二流體壓力線L2內想要的壓力。計算機154隨後向壓力控制儀器155發送適當的命令。 例如，計算機巧4沿著第一命令路徑156A發送命令到第一流體泵或壓力調壓器156以控制 第一流體壓力線L1之中的壓力，和/或沿著第二命令路徑158A發送命令到第二流體泵158 以控制第二流體壓力線L2之中的壓力。第一壓力表157可監測第一流體壓力線L1之中的 流體壓力，並通過反饋路徑157A向計算機IM提供壓力反饋。同樣，第二壓力表159可監 測第二流體壓力線L2之中的流體壓力，並通過反饋路徑159A向計算機IM提供壓力反饋。 根據來自第一壓力表157和/或第二壓力表159的反饋，計算機可在一個控制迴路中改變 第一流體泵156和/或第二流體泵158，以在對應的壓力線之中獲得想要的流體壓力。第一 流體壓力線L1和第二流體壓力線L2定位成分別與第一流體埠 122和第二流體埠 140 連通。因此，為了改變由第一流體埠 122和第二流體埠 140分配的流體，控制器150能 夠很方便地改變壓力線之中的壓力。可替換地，一個或多個流體泵用於對一個或多個壓力 罐施加壓力，並且流體壓力線L1和L2能通過由計算機IM控制的壓力調節器與一個或多個 壓力罐相連通。另一實施例中，非接觸操作裝置100包括支承臂160，其配置成支承流體分配元件 120。支承臂可連接到歧管(未示出)或其他支承機構，用於將支承臂160和流體分配元件 120合適定位在一起。進一步的實施例中，流體分配元件120可樞轉連接到支承臂160上。 例如，如附圖1和5A所示，支承臂160可包括與流體分配元件120的第二接合表面123配 合的第一接合表面162。第一接合表面162和第二接合表面123可包括球鉸套，以方便流體 分配元件120相對於支承臂160在任何範圍內樞轉。第一接合表面和/或第二接合表面還 具有較低的摩擦表面，以減少樞轉阻力。球鉸套可位於或接近於流體分配元件的重心，以使 流體分配元件120能夠相對於物品110自由地旋轉到想要地位置。為了獲得接合連接，流體分配元件120包括第一部120A和第二部120B，第一部和 第二部通過將螺栓164插入位於第二部120B的孔166然後進入第一部120A中對應的螺紋 孔的方式連接在一起。參照附圖1和5C，可選的偏置元件165安裝在支承臂160的端面163 和第一部120A的內表面125之間。偏置元件165配置成偏置支承臂160的第一接合表面 162抵抗流體分配元件120的第二部120B的第二接合表面123以避免流體的洩漏，同時允 許流體分配元件120相對於支承臂160樞轉。如圖所示，偏置元件165包括矽或其他材料的 0型環。偏置元件的材料根據特定的應用選定。例如，材料可更柔軟以易於運動，或更堅硬 以更多阻力。另一實施例中，偏置元件包括應用於高溫的、不鏽鋼製成的波紋形彈簧墊圈。可選的偏置元件165也可以配置成使得流體分配元件120回到其與支承臂160之 間預定的角度方向。例如，如附圖5C所示，偏置元件165配置成對流體分配元件120進行定 向，以使外表面130與中心軸121大體垂直。流體分配元件120可被樞轉，以使外表面130 與中心軸121不相垂直。然而，一旦釋放，來自偏置元件165的壓力可對流體分配元件120 重新定向，以使外部表面130再次與中心軸121大體垂直。更進一步地，當抵抗偏置元件160的力朝向支承臂160移動流體分配元件120時， 流體分配元件120的第二接合表面123配置成脫離支承臂160的第一接合表面162。例如， 如果物品110加速朝向流體分配元件120，偏置元件165可被壓縮，允許流體分配元件120 相對於支承臂160移動，以使第二接合表面123與第一接合表面162脫離。允許流體分配 元件120相對於支承臂160移動能夠避免物品110與流體分配元件120之間的無意配合。
其他實施例中，非接觸操作裝置100也可能不包括偏置元件165。這些實施例中， 穩壓室173之中的流體壓力將支承臂160的第一接合表面162偏置成抵靠流體分配元件 120的第二接合表面123。如附圖4和5A-5E所示，一個實施例中，支承臂160包括至少一個與第一流體端 口 122相連的第一流體通道170。第一流體通道170具有端部171，配置成與聯軸器(未示 出)配合，以在第一流體壓力線L1和第一流體通道170之間提供流體連通。第一流體通道 170包括另一端部172，該端部通過設置在支承臂160和流體分配元件120之間的穩壓室 173(參見附圖5B)與第一流體埠 122連通。因此，本發明的一些實施例中能夠通過至少 部分穿過支承臂160延伸的第一流體通道170向第一流體埠 122提供流體。流體通道可 包括單一通道或位於不同位置的多通道。所示實施例中，第一流體通道170包括沿著中心 軸121配置的單一通道。支承臂160另外可包括至少一個第二通道，或替換第一流體通道。至少一個第二 通道可包括單一或多通道。例如，如附圖4和5A-5E所示，至少一個第二通道包括四個通道 180A、180B、180C和180D，配置成與第二流體埠 140流體連通。如圖所示，四個通道180A-D 的每一個彼此大體上相同，且均勻圍繞中心軸121排列。雖然未示出，但通道可包括不同的 結構和/或彼此不相同。更多地，通道不是均勻圍繞中心軸分布，且在一些實施例中甚至沿 著中心軸121延伸。現將描述第二流體通道180A，應當理解到，該描述同樣適用於相同的第二流體通 道180B-D。如附圖5B所示，第二流體通道180A可包括配置成與聯軸器(未示出)配合的 端部181A，其使第二流體壓力線L2與第二流體通道180A之間流體連通。這樣，單個第二壓 力線L2能夠配置成向第二流體通道180A-D施加相同的壓力。如附圖5B所示，第二流體通 道180A還包括另一端部182A，其穿過支承臂160的第一接合表面162呈開啟。因此，第二 流體通道180A配置成穿過支承臂160的第一接合表面162延伸。如附圖5B所示，流體分 配元件120還包括流體通道184，其使第二流體通道180A與第二流體埠 140後面的環腔 186之間流體連通。如圖所示，第二流體通道180A-D的每一個都設置成穿過流體分配元件 120的第二接合表面123與相對應的流體通道184流體連通。支承臂160還可另外包括至少一個第三通道，或替換第一流體通道170和第二流 體通道180A-D。第三流體通道可被認為是一些實施例中的不包括第二流體埠 140的第二 流體通道。至少一個第三流體通道包括單一或多個通道。例如，如附圖4和6A-6C所示，至少 一個第三通道包括四個第三流體通道190A、190B、190C和190D，其配置成與鎖定裝置195流 體連通。如圖所示，四個第三通道190A-D的每一個彼此大體上相同，且均勻圍繞中心軸121 排列。雖然未示出，但通道可包括不同的結構和/或彼此不相同。更多地，通道可不是均勻 圍繞中心軸121分布，在其它實施例中甚至可沿著中心軸121延伸。現將描述第三流體通道190A，應當理解到，該描述同樣適用於相同的第三流體通 道190B-D。如附圖6A所示，第三流體通道190A可包括配置成與聯軸器配合的端部191A， 其使第三流體壓力線L3與第三流體通道190A之間流體連通。這樣，單個第三壓力線L3能 夠配置成向第三流體通道190A-D施加相同的壓力。如附圖6A所示，第三流體通道190A還 包括另一端部192A，其穿過支承臂160的第一接合表面162呈開啟。因此，第三流體通道190A配置成穿過支承臂160的第一接合表面162延伸。如附圖6A所示，流體分配元件120 還包括另一流體通道185，其使第三流體通道190A與鎖定裝置195之間流體連通。如圖所 示，第三流體通道190A-D的每一個都設置成穿過流體分配元件120的第二接合表面123與 相對應的流體通道185流體連通。更多地，鎖定裝置195包括多個配合銷，其配置成相對於 支承臂160可選擇地鎖定流體分配元件120在期望的角度位置，其中第三流體通道190A-D 配置成開啟相應的配合銷。重新回到附圖7，控制器150還可配置成配合和脫離鎖定裝置195。例如，控制器 150包括第三流體泵174，其可以正方向和反方向運轉以調節第三壓力線L3之中的壓力。可 替換地，雙向泵174可為並行的雙元件，真空發生器和單向泵或壓力調節器，控制開關位於 兩者之間。第三壓力表175可監測第三流體壓力線L3之中的壓力，並且通過反饋途徑175A 向計算機巧4提供壓力反饋。基於來自第三壓力表175的反饋，計算機能夠在一個控制回 路內改變第三流體泵174以獲得想要的流體壓力。如附圖6A和6B所示，控制器150可導 致第三流體泵174反向操作以在第三壓力線L3之中提供負壓力。如圖所示，負壓力造成鎖 定裝置195的每一個配合銷從支承臂160的第一接合表面162脫離和離開，從而，允許流體 分配元件120相對於支承臂160自由樞轉。如附圖6C所示，控制器150還能造成第三流體 泵174正向操作以在第三壓力線L3之中提供正壓力。如圖所示，正壓力造成鎖定裝置195 的每一個配合銷與支承臂160的第一接合表面162配合，從而，將流體分配元件120相對於 支承臂160鎖定在期望的角度位置。如附圖4-6所示，應當意識到，為了達到想要的功能，本發明的實施例中，非接觸 操作裝置100可包括流體通道170、180A-D、190A-D。如圖所示，通道可以為內部通道，以消 除限制流體分配元件120的樞轉運動的外部軟管，流體分配元件120在傳輸熱氣時這種外 部軟管可能尤其成問題。事實上，由第一流體埠和/或第二流體埠釋放的氣體將根據 特定的應用進行加熱，例如為了熔融拉製成玻璃板的加熱材料的穩定性。操作物品110的方法將結合附圖5A-5D進行描述。傳感器152用於感應物品110。 如第一壓力表157所示，第一壓力線L1在相對高的壓力下操作，以使得從第一流體埠 122 流出的流體蒸汽達到最大化，由此達到伯努利效應的最大化可能。另一方面，第二壓力線L2 在相對低的壓力下操作，以使得從第二流體埠 140流出的流體蒸汽114達到最小化，由此 最小化流體蒸汽114的排斥行為。如附圖5B所示，當物品110與流體分配元件120的外表面130的距離在「D」之內 時，傳感器152能夠探測。作為回應，如附圖7所示，信號能夠沿著反饋路徑152A反饋到計 算機，計算機則被編程為基於來自傳感器的反饋作出響應。例如，作為回應，計算機沿著第 一命令路徑156A發送信號，導致第一流體泵156將第一壓力線L1之中的壓力減小到相對低 的壓力。與此同時，計算機沿著第二命令路徑158A發送信號，導致第二流體泵158將第二 壓力線L2之中的壓力增大到相對高的壓力。如附圖5B所示的第一壓力表157，第一壓力線 L1在相對低的壓力下操作，以使得從第一流體埠 122流出的流體蒸汽112達到最小化，由 此達到伯努利效應的最小化可能。另一方面，第二壓力線L2在相對高的壓力下操作，以使 得從第二流體埠 140流出的流體蒸汽114達到最大化，由此最大化流體蒸汽114的排斥 行為。當物品110接近流體分配元件120時，物品110由此被緩衝，藉此避免來自伯努利效 應的突然加速，而該突然加速可能造成物品110和流體分配元件120之間的接觸。
附圖5C示出物品110正接近流體分配元件。當傳感器152確定物品正在接近時， 控制器150導致壓力線的進一步調節，以增加由第一流體埠 122產生的伯努利效應和減 少來自第二流體埠 140的排斥力。最終，如附圖5D所示，當物品110到達平衡間隙距離 「d」時，伯努利效應最大化而排斥行為最小化。一旦獲得平衡間隙距離「d」，來自第一流體 埠 122的空氣產生伯努利效應和排斥空氣壓力的組合，其中伯努利效應造成物品朝向流 體分配被吸引，而排斥空氣壓力推動物品遠離流體分配元件，從而獲得平衡間隙距離「d」。 此外，更多的流體穿過第二流體埠而被分配，以改變平衡間隙距離「d」使得物品遠離流體 分配元件。可替換地，線L2可運行在相對高的壓力下以增加排斥力，同時保持線L1位於相 對高的壓力。因此，應當意識到，當物品110接近流體分配元件120時，本發明可以增加來自第 二流體埠 140的排斥力。以這種方式增加排斥力可降低淨吸引力，同時，降低物品110朝 向流體分配元件120的對應加速度。一旦物品110到達與非接觸操作裝置100的平衡，由 第二流體埠 140分配的流體下降或無效以減少排斥力。由於伯努利效應的性質，將產生 更大的支撐剛度，通過由外力引起的更少物品的幹擾而體現。本方法的不同變形能夠使得 調整穿過第二流體埠 140的流體，由此排斥力超越伯努利效應產生的吸引力，然後移動 非接觸操作裝置100更接近物品110並逐漸地減少穿過第二流體埠 140而分配的流體。 一旦到達臨界點，伯努利部分的吸引力將超越第二流體埠的排斥力，同時物品將被固定。 第二流體埠的增加允許伯努利部分的能量減少，同時伴隨著接觸風險的最低。這些方法 可顛倒以用最小接觸風險的方式釋放物品110。第二流體埠也可用於補償外力以保持想要的空氣間隙。如果必要，伯努利部分 可關閉以最大化排斥力(例如釋放物品)。在其他實施例中，當通過移動操作裝置100而造 成的物品110的移動需要更大的保持力以避免物品從裝置被拉出時，穿過第二流體埠的 流體可被減少以最小化物品的排斥而穿過第一流體埠的流體可被增加以增強伯努利效應。附圖8示出了具有定位元件176的非接觸操作裝置100，定位元件176選擇性地 配置成使得流體分配元件120相對支承臂160保持在想要的角度位置。如圖所示，定位元 件176包括三個任意已知結構的致動器178，例如電子或流體致動的調節螺紋或活塞179， 排列成與流體分配元件相配合。應當意識到，具有合適的元件，控制器150與致動器179互 相影響，以使得流體分配元件120相對於支承臂160接合。一個實施例中，配合後，定位元 件176可移動流體分配元件120以定向物品110。例如，如果獲得斜交，可移動該斜交或重 新定向獲得合適的位置。另一實施例中，也可使得物品110在多步驟操作時相對於加工工 具處於多個方向而不用重新夾緊物品。附圖9-11示出另一個非接觸操作裝置200。如圖所示，支承臂260包括第一接合 表面262和第一流體通道270。裝置200還包括流體分配元件220，其包括與第二流體埠 240連通的第二流體通道觀0。如圖所示，第二流體埠 240可包括多孔材料，然而，在其他 實施例中也可以是其他結構。本發明的所有流體分配元件120，220可進一步包括錐形區域 (例如附圖9中的附圖標記224)，以允許流體分配元件220相對於支承臂沈0的接合。如 附圖IlA所示，第一伯努利嵌入物270和適配器嵌入物272可嵌入到凹槽中以壓縮偏置元 件沈5。偏置元件265配置成壓縮第一接合表面沈2以抵靠第二接合表面223。也可提供平衡螺母225幫助調節重心，例如，在支承臂和流體分配元件220之間的接頭處。更多地，如附圖IlB所示，偏置元件265可被壓縮以允許流體分配元件220相對於 支承臂260移動以脫離接合表面。上述脫離有助於避免物品和流體分配元件220之間的無 意接觸。非接觸操作裝置200還包括鎖定裝置四5，其配置成將流體分配元件220相對於支 承臂260鎖定在角度位置。鎖定裝置包括外殼297和活塞四6，外殼297安裝在支承臂260 上，而活塞296可調節地位於外殼中。活塞設計成用於流體從外殼延伸並配合流體分配元 件220。一旦配合，流體分配元件220就處於鎖定位置。操作時，流體可穿過第一流體埠 222被分配以產生想要的伯努利效應。流體也 可穿過第二流體埠 240被分配以排斥物品遠離流體分配元件220。因此，力平衡的存在提 供了想要的平衡間隙。此外，由於具有裝置100，裝置200可由控制器操作以使物品與流體 分配元件配合的可能性最小化。如圖所示，非接觸操作裝置100、200包括單一的流體分配元件和支承臂。更多的 實施例中，兩個或多個流體分配元件和支承臂可以被使用。例如，陣列的，例如矩陣形式的， 流體分配元件/支承臂被使用。在一些實施例中，陣列設計成同步移動或設計成獨立移入 和移出，且可以不同的方式在物品(例如板)上進行推和/或拉。例如，裝置的陣列設計成 在熔融拉製成的玻璃板上進行進行推和拉，以使在成型、切除和其他操作期間，影響玻璃中 的縱向弓部以使板變硬。設備還可在劃線和壓碎期間使用，以穩定板的中部並使得玻璃板 從玻璃帶中脫離。本發明的裝置由不鏽鋼或其他材料製成以適應高溫應用。其他實施例中，根據應 用，裝置由其他材料例如各種樹脂、聚合物、複合材料或其他材料製成。更多地，所有或部分 元件，可通過附加工藝例如立體光刻或直接金屬雷射燒結來製成。不同種類的流體可應用於非接觸操作裝置。例如，流體可包括液體或氣體。一個 實施例中，流體包括空氣或包括氮氣或其他氣體形式。這些流體還可被處理以免在操作時 汙染物品。應當意識到，對於本領域技術人員來說，在不脫離本發明實質的情況下，本發明可 有多種替換和變型。因此，本發明試圖覆蓋其提供的多種替換和變型，且處於所附權利要求 和等效替換的範圍中。
權利要求
1.一種非接觸操作裝置，包括流體分配元件，所述流體分配元件包括第一流體埠和第二流體埠，所述第一流體 埠配置成分配流體並產生伯努利效應以吸引待由所述操作裝置操作的物品，同時在所述 物品和所述流體分配元件之間保持間隙，所述第二流體埠配置成分配流體以幫助保持所 述間隙；以及控制器，所述控制器配置成控制流過至少所述第二流體埠的流體流以助於保持所述 間隙。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述第一流體埠沿著所述流體分配元件 的中心軸設置。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述第二流體埠徑向離開所述流體分配 元件的中心軸設置。
4.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述第二流體埠包括圍繞所述中心軸延 伸的流體埠環。
5.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述第二流體埠包括圍繞所述中心軸延 伸的多孔材料環。
6.一種非接觸操作裝置，包括支承臂，所述支承臂包括第一接合表面；流體分配元件，所述流體分配元件包括與所述第一接合表面配合的第二接合表面，並 且使得所述流體分配元件接合地裝配到所述支承臂，所述流體分配元件包括流體埠，所 述流體埠配置成通過分配流體產生伯努利效應以吸引待由所述操作裝置操作的物品，同 時在所述物品和所述流體分配元件之間保持間隙；以及偏置元件，所述偏置元件將所述第一接合表面偏置成抵靠所述第二接合表面，以允許 所述流體分配元件相對於所述支承臂的接合。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述偏置元件使所述流體分配元件回到所 述流體分配元件和所述支承臂之間的預定角度方向。
8.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，當所述流體分配元件抵抗所述偏置元件的 力而朝向所述支承臂移動時，所述第二接合表面與所述第一接合表面脫離。
9.一種非接觸操作裝置，包括支承臂，所述支承臂具有第一流體通道和第二流體通道；流體分配元件，所述流體分配元件樞轉地連接到所述支承臂，並包括與所述第一流體 通道連通的第一流體埠，並且所述第一流體埠配置成通過分配流體產生伯努利效應以 吸引待由所述操作裝置操作的物品，同時在所述物品和所述流體分配元件之間保持間隙； 以及鎖定裝置，所述鎖定裝置可選擇地將所述流體分配元件相對於所述支承臂樞轉地鎖定 在預想的角度位置，其中，所述第二流體通道向所述鎖定裝置提供動力。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述支承臂包括第一接合表面，所述流體 分配元件包括配置成與所述第一接合表面樞轉地配合的第二接合表面。
11.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述第一流體通道穿過所述支承臂的所 述第一接合表面延伸。
12.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述第二流體通道穿過所示支承臂的所 述第一接合表面延伸。
13.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述流體分配元件包括配置成分配流體以 幫助保持所述間隙的第二流體埠。
14.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述支承臂包括第三流體通道，所述第三 流體通道與所述流體分配元件的所述第二流體埠連通。
15.一種非接觸操作裝置，包括流體分配元件，所述流體分配元件包括流體埠，所述流體埠配置成通過分配流體 產生伯努利效應以吸引待由所述操作裝置操作的物品，同時在所述物品和所述流體分配元 件之間保持間隙，所述流體分配元件包括蓋子，所述蓋子相對於所述流體埠可調整地安 裝，其中所述蓋子相對於所述流體埠調整以改變由所述流體埠分配的流體的特性。
16.一種操作物品的方法，包括以下步驟提供非接觸操作裝置，所述操作裝置包括流體分配元件，所述流體分配元件包括第一 流體埠和第二流體埠；通過分配流體產生伯努利效應以吸引待由所述操作裝置操作的物品，同時在所述物品 和所述流體分配元件之間保持間隙；改變通過至少所述第二流體埠的流體流以助於保持或改變所述間隙。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟減少穿過所述第一流體 埠的流體流以助於保持所述間隙。
18.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟增加穿過所述第二流體 埠的流體流以助於保持所述間隙。
19.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟當所述物品接近所述非 接觸操作裝置時，改變穿過所述第二流體埠的流體流。
20.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，當所述物品接近所述非接觸操作裝置時 改變穿過所述第二流體埠的流體流的步驟包括以下步驟當正接近的物品與所述非接觸 操作裝置位於第一預定距離之內時，增加穿過所述第二流體埠的流體流。
21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，當所述物品接近時改變穿過所述第二流 體埠的流體流的步驟還包括以下步驟當正接近的物品與所述非接觸操作裝置位於比所 述第一預定距離小的第二預定距離之內時，減少穿過所述第二流體埠的流體流。
22.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟當所述物品接近所述非 接觸操作裝置時，改變穿過所述第一流體埠的流體流。
23.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟加速所述非接觸操作裝 置以移動所述物品，同時同步調整穿過所述第一流體埠的流體流以助於保持所述間隙。
24.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟加速所述非接觸操作裝 置以移動所述物品，同時同步調整穿過所述第二流體埠的流體流以助於保持所述間隙。
25.如權利要求M所述的方法，其特徵在於，還包括以下步驟減速所述非接觸操作裝 置以停止移動所述物品並使得所述物品位於想要的位置，同時同步調整穿過所述第二流體 埠的流體流以助於保持所述間隙。
全文摘要
本發明涉及一種非接觸操作裝置及其方法。該非接觸操作裝置及其方法可包括流體分配元件，該流體分配元件包括第一流體埠，該第一流體埠配置成分配流體並產生伯努利效應以吸引待由操作裝置操作的物品，同時在所述物品和所述流體分配元件之間保持間隙。所述流體分配元件還可包括第二流體埠，該第二流體埠配置成分配流體以助於保持所述間隙。非接觸操作裝置及其方法還包括控制器，該控制器配置成控制流過至少所述第二流體埠的流體流以助於保持所述間隙。
文檔編號H01L21/677GK102132394SQ200980133609
公開日2011年7月20日 申請日期2009年8月26日 優先權日2008年8月28日
發明者C·H·常, P·M·埃利奧特 申請人:康寧股份有限公司