专利名称：非接触型抽吸抓取装置以及具有该装置的非接触型抽吸抓取框架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非接触型抽吸抓取装置(suction gripping device)以及具有该 非接触型抽吸抓取装置的非接触型抽吸抓取框架(suctiongripping frame)，更具体而言， 涉及一种无需接触而利用真空来抬起玻璃(glass)等平板状物体的非接触型抽吸抓取装 置以及具有该非接触型抽吸抓取装置的非接触型抽吸抓取框架。
背景技术：
玻璃、钢板、半导体用晶片(wafer)等之类的平板状物体在生产工序以及应用于 生产后的后工序中，需要吸附平板的两面中的任一面来进行移送。使用显示器(display) 用平板玻璃来举例，作为在生产工序中需要吸附的情况，可列举将平板玻璃切割成适合的 尺寸(size)的工序、以及以带弧状的方式对所切割的玻璃的侧面进行研磨(grind)的(圆 化(rounding))工序，作为在应用于生产后的后工序中需要吸附的情况，可列举在平板的 玻璃基板上对电路进行图案化(patterning)的工序。显示器用平板玻璃需要高表面平滑度与高平行度。而且，玻璃表面上产生的划痕 (scratch)会在完成的显示器装置的一部分像素中引起不良像素的问题，因此要求进行严 格的检查。此外，作为下一代的显示器用玻璃基板而开发的玻璃面板(glass panel)是壁薄 且宽度与长度达到约2m的大型尺寸。如果握持此种大型尺寸的显示器用玻璃基板的两端 而抬起，那么中央部会下垂，因而玻璃基板会振动，或者需要复杂的设备等，以便安全地进 行反转。然而，当将平板玻璃予以移送或反转时，如果使用与平板玻璃接触的接触式装置， 则存在平板玻璃的面会受到污染的问题，因此进行有以非接触方式使用装置的研究。使用 图1对此种现有的非接触式真空装置的一例进行说明。现有的非接触式真空装置具有如下 构成在中央部，经由从外部供给的真空软管(hose) 121而提供真空抽吸力，在被提供真空 抽吸力的周围，可使用压缩空气软管122而可将足够压力的空气排出至外部，从而不与平 坦面接触。但是，此种现有的非接触式装置中，为了形成真空，需要4个 7个大气压的装置， 为了形成此种真空压，需要压缩机(compressor)，但在洁净室(clean room)的内部无法设 置提供此种真空压的压缩机，因此存在必须使用洁净干燥空气(CDA =Clean Dry Air)等的 其他昂贵的装备的问题。而且，现有的非接触式装置中，将平板玻璃与非接触式装置之间的 间隔维持为0. 2mm至0. 3mm,如果维持该程度的间隔，则存在平板玻璃会抵接于现有的非接 触式装置而产生划痕的可能性。现有技术文献专利文献专利文献1 韩国新型登录第20-0401259号公报
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非专利文献非专利利文献1 小金井(二力K )股份有限公司“调质、补助、真空机器综合目 录”第641-649页，“非接触搬运机器”
发明内容
本发明的目的在于提供一种非接触型抽吸抓取装置以及具有该非接触型抽吸抓 取装置的非接触型抽吸抓取框架，该非接触型抽吸抓取装置通过使用相对较低的小于等于 约0. 3个大气压的空气压，以非接触的方式抬起板状物体而不使用其他昂贵的装备。本发明的所述目的可通过非接触型抽吸抓取装置来实现，该非接触型抽吸抓取装 置以非接触的方式抽吸抓取平板状物体，其特征在于包括外壳部(housing)以及喷嘴部 (nozzle)。该外壳部包括压力部，与平板状物体的一面暂时地接触时形成闭曲面；R部，从 所述平板状物体观察，从所述压力部圆化呈凸状而延伸设置；侧部，至少一部分呈直线状从 所述R部朝向离开所述平板状物体的垂直方向延伸设置；以及空气注入口，与所述侧部连 结且从外部供给空气至外壳内。且，该喷嘴部具有喷嘴尖头且为具有倾斜面的漏斗形状，并 插入至外壳部的内部所空出的空间内，该喷嘴尖头以将从空气注入口供给的空气沿着所述 R部喷出的方式而与所述侧部的内壁之间隔开间隔而配置，该倾斜面以从所述喷嘴尖头越 朝向所述空气注入口的方向行进而直径越小的方式形成。优选喷嘴尖头以所述R部与所述侧部的边界线为基准，而形成在接近空气注入口 的方向的位置，通过在外壳上更包括外部R部，可消除平板状物体的振动，该外部R部从平 板状物体观察，从压力部朝向与所述R部相反的方向圆化呈凸状而延伸设置。另外，压力部若為与所述平板状物体的一面暂时地接触时形成闭曲面的压力部， 则可为任意形状，特别优选从所述平板状物体观察的压力部的平面形状形成为选自同心圆 形状、双椭圆形状以及双四边形状中的任一形状。本发明的另一目的可通过非接触型抽吸抓取框架来实现，其特征在于包括框架以 及多个非接触型抽吸抓取装置。框架包括多个水平棒(bar)。所述非接触型抽吸抓取装置 安装在框架的水平棒上，且，所述非接触型抽吸抓取装置包括外壳部以及喷嘴部。该外壳部 包括压力部，与平板状物体的一面接触时形成闭曲面；R部，从平板状物体观察时，以呈凸 状而圆化的方式从压力部延伸设置；侧部，至少一部分呈直线状从R部朝向远离所述平板 状物体的垂直方向延伸设置；以及空气注入口，与所述侧部连结且注入从外部供给的空气。 且，该喷嘴部具有喷嘴尖头且为具有倾斜面的漏斗形状，并插入至外壳部的内部所空出的 空间内，该喷嘴尖头以将从空气注入口供给的空气沿着所述R部喷出的方式而与所述侧部 的内壁之间隔开间隔而配置，该倾斜面以从所述喷嘴尖头越朝向空气注入口的方向行进而 直径越小的方式形成。此时，喷嘴尖头以R部与侧部的边界线为基准，而形成在接近空气注 入口的方向的位置，以此可更确实地产生康达效应(Coanda effect) 0[发明的效果]本发明的非接触型抽吸抓取装置与现有的非接触式装置相比，可采用1/30左右 的压力的注入空气来进行动作。专利文献1所述的现有的非接触式装置通常以4个 7个 大气压进行动作，最近已知有以2个大气压左右进行动作的装置处于测试运转中的情况。 本发明的非接触型抽吸抓取装置通过使用康达效应，从而与现有的技术相比，即便以非常低的压力即约0. 3个大气压仍可进行动作。因此，现有技术中，为了注入较高的空气压，必须在洁净室的外部设置压缩机，而 为了净化空气，必须使用作为另外的装置的CDA。与其相较，本发明的非接触型抽吸抓取 装置在低压力下也可进行动作，因此可直接使用当前在产业界中洁净室内所用的空压的空 气，即便无法使用此种空压的空气，仍有可使用注入之空气压较低且可设置在洁净室的内 部的鼓风机(ringblower)的优点。非专利文献1所述的已知现有的非接触式装置是将装置面与平板状物体的非接 触距离维持为小于等于0. 3mm。在此现有的非接触式装置中，装置面与平板状物体的非接触 距离非常短，在使用现有的非接触式装置来处理平板状物体的情况下，平板状物体接触装 置面的情况多有发生。所述情况是因为现有的非接触式装置使用高压，所以通过装置面与 平板状物体的一面之间的流速较高，由此装置面与平板状物体的一面之间的非接触距离变 短。与此相比，本发明的非接触型抽吸抓取装置中，使用约0. 3个大气压左右的低气压，因 此通过装置面(压力部)与平板状物体之间的流速减少，由此即使在抬起平板状物体的情 况下，也能够将压力部与平板状物体之间的非接触距离维持为足够长。因此，在使用本发明 的非接触型抽吸抓取装置的情况下，几乎不会发生在平板状物体上产生划痕的情况。
图1是现有的非接触真空装置的剖面图。图2是本发明的一实施例的非接触型抽吸抓取装置的剖面图。图3是用以对本发明的一实施例的非接触型抽吸抓取装置的空气的流动与对平 板玻璃施加的压力进行说明的剖面图。图4是使用本发明的非接触型抽吸抓取装置，将小尺寸的平板状物体G抬起后反 转的状态的立体图。图5是用以对将本发明的非接触型抽吸抓取装置用于板厚较薄的板材时所产生 的振动现象进行说明的剖面图。图6是本发明的非接触型抽吸抓取装置的另一实施例的立体图。图7是由本发明的非接触型抽吸抓取装置的压力部所形成的多种闭曲面的例。图8是本发明的另一实施例，是使用非接触型抽吸抓取装置来构成非接触型抽吸 抓取框架的一实施例的立体图。[符号的说明]
11压力部23 喷嘴尖头122 压缩空气软1
13:R部25倾斜面200 框架
15侧部27 空气注入口A1、A2、A 3 区域
15--1 内壁35 空气注入软管G 平板状物体
17连结部100非接触型抽吸L 假想的水平面
19外部R部抓取装置P、P1、P2 压力
21喷嘴部121真空软管Q:边界线
具体实施例方式本发明的特征及优点可通过基于附图的对以下的优选实施例的详细说明而更明 白。此处，本说明书以及权利要求书中所用的术语或单词必须遵照能够适当定义术语的概 念以便发明者能以最佳方法说明自己的发明这一原则，而解释为符合本发明的技术思想的 含义或概念。图2是本发明的一实施例的非接触型抽吸抓取装置。本发明的非接触型抽吸抓取 装置100是由产生康达效应的外壳部以及喷嘴部21所构成。外壳部是由以下各部所构成 压力部11，与平板状物体的一面暂时地接触时形成闭曲面；R部13，从平板状物体观察，从 压力部圆化呈凸状而延伸设置；侧部15，至少一部分呈直线状从R部13朝向离开平板状物 体的垂直方向延伸设置；以及连结部17，与侧部15连结而形成从外部供给空气至外壳内的 空气注入口 27。喷嘴部21具有大致漏斗形状，为如图2所示般具有喷嘴尖头23与倾斜面 的漏斗形状，并插入至外壳部的内部所空出的空间内而形成，该喷嘴尖头23沿着侧部15的 内壁15-1而从内壁15-1隔开窄至空气不容易但可流通的程度的间隔(Δ)并具有尖锐的 形状，该倾斜面以从喷嘴尖头23越朝向空气注入口 27的方向行进而直径越小的方式形成。 引起康达效应的形状是由压力部11、R部13、侧部15以及喷嘴部21所构成，因此不能认为 连结部17及空气注入口 27的形状、或注入空气的方式是主要的特征部分，所以可进行各种 变形。如图2所示，本发明的非接触型抽吸抓取装置100中，压力部11与假想的水平面L 形成闭曲面。压力部11只要是抽吸平板状物体的吸引力作用的形状，则可为任意形状，因 此可具有任一闭曲面的形状。但是，为了便于设计及制造，优选压力部11设置成以闭曲面 的重心为基准而对称的形状。若对此进行具体说明，则以载置平板状物体的水平面为基准， 外壳部及喷嘴部21的各水平剖面形成为具有以由压力部11所形成的闭曲面的重心点为基 准的重心点对称形状。另外，为了以由压力部11所形成的闭曲面对平板状物体施加引力，如图2所示，使 喷嘴尖头23位于比假想的水平面L更接近空气注入口的上方，而形成由闭曲面、R部13、侧 部15以及喷嘴部21所形成的空出的空间。更优选以外壳部的R部13与侧部15的边界线 Q为基准，将喷嘴尖头23设置在更接近空气注入口 27的位置，以更确实地实现康达效应。图3是用以对本发明的一实施例的非接触型抽吸抓取装置的空气的流动与对平 板玻璃施加的压力进行说明的剖面图，图4是表示使用本发明的非接触型抽吸抓取装置， 将小尺寸的平板状物体G抬起后反转的状态的图。如图3所示，经由空气注入口而注入的 空气沿着喷嘴部21的倾斜面流下，通过喷嘴尖头23与外壳部的内壁15-1之间后，沿着R 部流动，然后通过压力部而吐出至外部。所谓康达效应，是指流体沿着弯曲面而流动的效应。本发明的非接触型抽吸抓取 装置利用此种康达效应，将所注入的空气引导成通过外壳部的R部而流动，由此可对平板 状物体产生吸引力与斥力。如图3所示，当供给至本发明的非接触型抽吸抓取装置的空气 产生流动时，由平板状物体G、外壳部以及喷嘴尖头23的表面所形成的内部空间的压力Pl 形成为比周围的压力P低。即，成为Pl < P，而在以Al所表示的区域中，产生使平板玻璃靠 近非接触型抽吸抓取装置的方向的吸引力。另一方面，由于以较高的流速通过R部而朝向 压力部流动的空气的流动，该部分的压力P2形成为比周围的压力P高。即，成为P2 > P，而
7在以A2所表示的区域中，产生将平板玻璃向与非接触型抽吸抓取装置的相反方向推开的 斥力。本发明的非接触型抽吸抓取装置100中，利用经由空气注入软管35而注入的相 对较低压的空气，对平板状物体G产生引力与斥力，从而如图4所示，能够在非接触状态下 抬起平板玻璃。现有的非接触式装置中，需要注入大于等于2个大气压的高压缩空气，但 在利用康达效应的本发明的非接触型抽吸抓取装置的情况下，只要注入大概约0. 3个大气 压左右的空气即可。因此，现有的非接触式装置必须另行具备设置在洁净室的外部的压缩 机与CDA，但在本发明的非接触型抽吸抓取装置的情况下，使用作为送风机的一种的鼓风机 (ring blower)即可施加足够的空气。另一方面，当使用本发明的非接触型抽吸抓取装置100来抽吸抓取薄板材的平板 状物体时，存在会因朝向压力部的外部吐出的空气的流动，而导致板材的一部分产生振动 现象的可能性。图5是用以对将本发明的非接触型抽吸抓取装置用于板厚较薄的板材时所 产生的振动现象进行说明的剖面图。如图5所示，有时会因从非接触型抽吸抓取装置的压 力部排出的空气的流动，而导致在以A3所表示的区域中，板厚较薄的平板状物体G产生振 动现象。图6是本发明的非接触型抽吸抓取装置的另一实施例。仅对与图2所示的非接触 型抽吸抓取装置不同的构成进行说明。如图6所示，在外壳部中更具备外部R部19，该外 部R部19从平板状物体G观察，从压力部朝向与所述R部相反的方向圆化呈凸状而延伸设 置。通过该具备的外部R部19，所注入的空气通过R部与压力部而排出的空气的流向由于 外部R部19而变更为离开平板状物体G的垂直方向。因此，在将本发明的非接触型抽吸抓 取装置100用于板厚较薄的板材的情况下，也能相当程度地消除振动现象。进而，当在外部R部19的上方更包括在外部抽吸空气的送风机时，使用追加设置 的送风机，对通过外部R部19而排出至外部的空气的量进行调节，由此可容易地将平板状 物体G从非接触型抽吸抓取装置100抬起或降下。例如，当使用非接触型抽吸抓取装置100 来抬起平板状物体G时，通过使设置在外部R部19上的送风机停止或以低速进行动作，可 增加排出的空气的量，此外，当使用非接触型抽吸抓取装置100来降下平板状物体G时，通 过使设置在外部R部19上的送风机以高速进行动作，可增加排出的空气的量。图7是由本发明的非接触型抽吸抓取装置的压力部所形成的多种闭曲面的例。图 7所示的非接触型抽吸抓取装置的压力部形成闭曲面，但可以根据所处理的平板状物体的 种类，从平板状物体观察的压力部的平面形状形成同心圆形状(a)、双四边形状(b)以及双 椭圆形状(c)等多种形状。图8是本发明的另一实施例，是使用非接触型抽吸抓取装置来构成非接触型抽吸 抓取框架的一实施例。框架200包括多个水平棒与垂直棒，且包括在水平棒的下方部分以 固定的间隔而设置的非接触型抽吸抓取装置100。图8所示的非接触型抽吸抓取框架200 是适合于抽吸抓取具有较宽面积的平板状物体的实施例。虽未图示，但当然非接触型抽吸 抓取装置100中必须注入压缩空气，压缩空气可通过在水平棒与垂直棒上形成的空气喷嘴 而供给或经由其他空气喷嘴而供给。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更 动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明 的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方 案的范围内。
权利要求
一种非接触型抽吸抓取装置，以非接触的方式抽吸抓取平板状物体，其特征在于包括外壳部，包括压力部，与所述平板状物体的一面直接地且暂时地接触时形成闭曲面；R部，从所述平板状物体观察，从所述压力部圆化呈凸状而延伸设置；侧部，至少一部分呈直线状从所述R部朝向离开所述平板状物体的垂直方向延伸设置；以及连结部，与所述侧部连结而形成注入从外部供给的空气的空气注入口；以及喷嘴部，具有喷嘴尖头且为具有倾斜面的漏斗形状，并插入至所述外壳部的内部所空出的空间内，所述喷嘴尖头使从所述空气注入口供给的所述空气朝向与所述平板状物体垂直的方向喷出的方式，而与所述外壳部的所述侧部的内壁之间隔开固定间隔而配置，所述倾斜面以从所述喷嘴尖头越朝向所述空气注入口的方向行进而直径越小的方式形成。
2.根据权利要求1所述的非接触型抽吸抓取装置，其特征在于所述喷嘴尖头配置在 比所述压力部更朝所述空气注入口的方向进入的位置。
3.根据权利要求2所述的非接触型抽吸抓取装置，其特征在于所述喷嘴尖头以所述R 部与所述侧部的边界线为基准，而配置在接近所述空气注入口处的位置。
4.根据权利要求1或2所述的非接触型抽吸抓取装置，其特征在于所述外壳部更包 括外部R部，所述外部R部从所述平板状物体观察，从所述压力部朝向与所述R部相反的方 向圆化呈凸状而延伸设置。
5.根据权利要求1或2所述的非接触型抽吸抓取装置，其特征在于以载置所述平板 状物体的水平面为基准，所述外壳部及所述喷嘴部的各水平方向的剖面具有以由所述压力 部所形成的所述闭曲面的重心点为基准的重心点对称形状。
6.根据权利要求1或2所述的非接触型抽吸抓取装置，其特征在于所述压力部从所 述平板状物体观察的平面形状形成为选自同心圆形状、双椭圆形状以及双四边形状中的任 一种。
7.一种非接触型抽吸抓取框架，其特征在于包括 框架，包括多个水平棒；以及多个非接触型抽吸抓取装置，安装在所述框架的所述水平棒上，且所述非接触型抽吸 抓取装置包括 外壳部，包括压力部，与所述平板状物体的一面暂时地接触时形成闭曲面；R部，从所述平板状物体观察，以呈凸状而圆化的方式从所述压力部圆化呈凸状而延伸设置；侧部，至少一部分呈直线状从所述R部朝向远离所述平板状物体的垂直方向延伸设 置；以及空气注入口，与所述侧部连结且注入从外部供给的空气；以及 喷嘴部，具有喷嘴尖头且为具有倾斜面的漏斗形状，并插入至所述外壳部的内部所空 出的空间内，所述喷嘴尖头使从所述空气注入口供给的所述空气朝向与所述平板状物体垂 直的方向喷出的方式，而与所述侧部的内壁之间隔开间隔而配置，所述倾斜面以从所述喷2嘴尖头越朝向所述空气注入口的方向行进而直径越小的方式形成。
8.根据权利要求7所述的非接触型抽吸抓取框架，其特征在于所述喷嘴尖头以所述R 部与所述侧部的边界线为基准，而配置在接近所述空气注入口处的位置。
全文摘要
在本发明中，提供一种非接触型抽吸抓取装置，其特征在于包括外壳部以及喷嘴部。该外壳部包括压力部，与平板状物体的一面接触时形成闭曲面；R部，从所述平板状物体观察，从所述压力部圆化呈凸状而延伸设置；侧部，至少一部分呈直线状从所述R部朝向离开所述平板状物体的垂直方向延伸设置；以及空气注入口，与所述侧部连结且从外部供给空气至外壳内。且，该喷嘴部具有喷嘴尖头且为具有倾斜面的漏斗形状，并插入至外壳部的内部所空出的空间内，该喷嘴尖头以将从空气注入口供给的空气沿着所述R部喷出的方式而与所述侧部的内壁之间隔开间隔而配置，该倾斜面以从所述喷嘴尖头越朝向所述空气注入口的方向行进而直径越小的方式形成。
文档编号B65G49/06GK101934931SQ20101015166
公开日2011年1月5日 申请日期2010年4月6日 优先权日2009年4月7日
发明者张永培, 权赫基, 李昌夏, 金台皓, 金永泰, 高营采 申请人:三星康宁精密琉璃株式会社