[发明专利]无接触式真空夹持器

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空夹持器(Vakuum-Greifer)并且尤其涉及一种用于小心地夹持表面敏感的工件(例如太阳能电池、晶片或纯平屏幕用的面板)、同样用于夹持重的玻璃板或由其它材料构成的带有非常光滑的表面的板(其互相堆叠并且应从上被取下)的真空夹持器。

背景技术

真空夹持器通常是已知的并且对于使用情况、即在结构上被匹配于待夹持的工件。当目的在于夹持表面敏感的工件时，必须采取特别的措施，以便在夹持时不损坏工件表面。

在原理上可区分真空夹持器的两种类型：

存在真空夹持器，其被放置到工件上并且在夹持过程开始时被带到机械地与工件表面相接触，即夹持器设有密封唇，其引起在工件表面与夹持器之间的密封，使得在夹持器之内产生真空时外部的空气压力把工件挤压到密封唇处。通过高的面压力，可导致工件表面的不希望的改变。

此外存在真空夹持器，其相应地构造以便将工件从一距离抽吸到夹持器头并且无接触地保持在夹持面附近。该效果例如由此实现，即夹持表面构造为空气轴承(Luftlager)。空气轴承可通过喷嘴场(Duesenfeld)来产生，压缩空气从喷嘴场中流出或借助于振荡的板，因此如在文件EP 1387808 B1所描述的那样，其以此完全被容纳在说明书中。

当工件悬挂在真空夹持器的表面处时，它通过外部的空气压力被压向夹持器表面。然而夹持器表面的接触由空气轴承阻止。因此工件以在夹持器表面之下预定间距悬浮，使得工件表面不被接触。然而该功能描述仅适用于静止的状态。然而在夹持过程期间存在以下问题：为了抽吸，需要提高的抽吸功率，以便抬起工件。在工件到达其最终位置前，所希望的是减小抽吸功率，因为否则存在加速的工件由于惯性力而克服空气轴承的反力并且撞向夹持器表面的危险。

在实践中常常需要选择比本来必需的保持力(其仅须略大于由工件的质量所确定的重力)大10倍的最大抽吸力。

还存在夹持操作，在其中最大抽吸力还必须被选择得更高。例如当玻璃板处于带有非常光滑的表面的桌子或堆垛(Stapel)上时，情况就是如此。在该情况中在玻璃板与桌面之间几乎没有空气。当玻璃板被抬起时，开头必须克服周围的空气压力，以便在抬起时能产生小的间隙，由此空气可流入该间隙中。只有当间隙填充以空气并且因此在间隙空间中的压力对应于外部的空气压力时，开头作用的压紧力才为零，使得仅需克服重力。用于使光滑的板分开所需要的附加力接下来被称为分离力(Abreisskraft)。

一种真空抽吸式夹持器，其在没有机械接触的情况下抽吸工件，因此必须这样设计，使得夹持器的抽吸力首先克服分离力，然后逆着地心引力在夹持器面的方向上加速工件。当工件与夹持器面具有预定距离时，希望制动工件，由此它不由于惯性力而撞向夹持器面。

因为在自动程序中待抬起的工件是相同的并且因此也具有相同的重量，所以理论上可能在抽吸喷嘴后面布置有反应迅速的阀控制部(Ventilsteuerung)，其在克服分离力后第一次节流抽吸流，使得抽吸力协调于板的技术上最佳的加速。当板已被抬起预定的行程时，可实现第二次节流，以便这样制动其速度，使得板因此到达它的在夹持器面处的最终位置。

专业人士清楚，这样的高动态的程序的控制是极其复杂的并且因此昂贵的，这是因为气态介质由于其可压缩性而很难来控制。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种可靠的且成本有利的装置，利用其尤其也可以无接触地取下光滑的板(其要求高的分离力)。

该目的利用根据权利要求1的真空夹持器来实现，其中真空夹持器具有以下特征：直的或拱曲的夹持器板。夹持器板可以是平的，以便容纳平的板，它可以是一维地弯曲的，以便容纳管，而它也可以是二维地拱曲的，以便容纳例如球形的工件。夹持器板可具有与工件表面形状相匹配的形状，只要以下所描述的技术教导在流体力学上可转化。

在夹持器板中设置有至少一个、以预定的负压加载的抽吸口。围绕抽吸口构造有工件-节流-面。面截段被称为工件-节流-面，其在抽吸工件时利用工件表面构造限定的间隙。当工件到达其最终位置时，它主要在该间隙处悬挂在夹持器板处。因此该工件-节流-面这样设计尺寸，使得在该工件-节流-面处产生的抽吸力大于工件的反向的重力(其取决于工件的质量)。

此外在夹持器板的面向工件的侧面中设置有至少一个凹口。该凹口根据本发明的技术教导这样布置，使得它总是处于工件-节流-面之外。换言之，所抽吸的空气从夹持器板的边缘出来沿着夹持器板朝向抽吸口流动并且在此经过与该抽吸口相关联的、即前置的凹口。在凹口中存在至少一个排气孔。