一种防工件旋转和振荡的涡旋式非接触真空吸盘制造技术

本发明专利技术公开了一种防工件旋转和振荡的涡旋式非接触真空吸盘，包括上端盖、下端盖；上端盖和下端盖固定连接；上端盖中心设有通孔；下端盖为上端小、下端大的台阶圆柱结构；下端盖中心设有与通孔同轴的盲孔；上端盖下设安装孔，下端盖上端圆柱位于安装孔内，且下端盖上端圆柱小于安装孔尺寸；端盖径向上均匀设有多个导气孔，导气孔将盲孔与空腔相连通；下端盖下端圆柱上端面与上端盖下端面之间设有密封圈；所述下端盖下端设有一圈环形腔；下端盖上均匀设有至少两个射流发生孔；射流发生孔将空腔与环形腔相连通；射流发生孔的出气口射流方向与环形腔径向相切；下端盖上沿径向上均匀设有多个分流孔；本发明专利技术可使工件吸取过程中更加稳定。

A Vortex Contactless Vacuum Sucker for Preventing Rotation and Oscillation of Workpiece

The invention discloses a scroll type non-contact vacuum suction cup for preventing workpiece rotation and oscillation, which comprises an upper end cover and a lower end cover; the upper end cover and the lower end cover are fixed connected; the upper end cover center is provided with a through hole; the lower end cover is a stepped cylinder structure with small upper end and large lower end; the lower end cover center is provided with a blind hole coaxially with the through hole; the upper end cover is provided with a installation hole, and the upper end cover cylinder is located at the installation hole. The upper cylinder of the lower end cover is smaller than the size of the installation hole; the radial direction of the end cover is uniformly provided with multiple air guide holes, which connect the blind hole with the cavity; a sealing ring is arranged between the upper end face of the lower end cover cylinder and the lower end face of the upper end cover; a ring cavity is arranged at the lower end cover; at least two jet holes are uniformly arranged on the lower end cover; and the cavity and the ring cavity are connected by the air guide holes. Connecting; the direction of the outlet jet of the jet hole is tangent to the radial direction of the annular cavity; a plurality of diversion holes are evenly arranged along the radial direction of the lower end cover; the invention can make the work piece more stable in the absorption process.

【技术实现步骤摘要】
一种防工件旋转和振荡的涡旋式非接触真空吸盘
本专利技术属于非接触搬运领域，特别是一种防工件旋转和振荡的涡旋式非接触真空吸盘。
技术介绍
在半导体及平板显示制造业中，对单晶硅原片或LCD显示屏的表面质量要求越来越高，为了避免对工件表面的污染和损伤等不良影响，非接触式搬运技术得到越来越广泛的应用。涡旋式非接触真空吸盘是一种利用空气动力来吸附工件的新型非接触搬运末端执行器，与Bernoulli式非接触吸盘相比，有着真空发生装置简易，耗气量小的突出优点，有着广阔的发展前景。然而现存问题也非常的明显，吸盘在吸取工件时，工件会在吸盘的轴向方向振荡，吸盘和工件的初始间隙不合理会使工件振荡过大，且振荡衰减较慢，导致吸盘和工件碰撞接触，另外在吸盘的径向方向工件会不断的旋转，极容易让工件失去平衡位置损伤工件，现有的解决方法时通过多个不同旋向(左旋和右旋)按照固定的位置关系组合排布的吸盘来吸取工件，随着半导体领域所生产的工件尺寸越来越大，厚度也越来越薄，在吸取和搬运过程中工件更易产生变形，无法根本上解决振荡和旋转的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种防工件旋转和振荡的涡旋式非接触真空吸盘，以实现工件吸取过程中更加趋于稳定。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种防工件旋转和振荡的涡旋式非接触真空吸盘，包括上端盖、下端盖；所述上端盖和下端盖固定连接；所述上端盖中心设有通孔，作为气体流入通道；所述下端盖为上端小、下端大的台阶圆柱结构；所述下端盖中心设有与通孔同轴的盲孔；所述上端盖下部设安装孔，下端盖上端圆柱位于安装孔内，且下端盖上端圆柱小于安装孔尺寸，使得下端盖上端与安装孔之间形成空腔，作为空气流入腔；所述端盖径向上均匀设有多个导气孔，所述导气孔将盲孔与空腔相连通；所述下端盖下端圆柱上端面与上端盖下端面之间设有密封圈，以对空腔进行密封；所述下端盖下端设有一圈环形腔，作为涡旋发生腔；所述下端盖上均匀设有至少两个射流发生孔；所述射流发生孔将空腔与环形腔相连通；所述射流发生孔的出气口射流方向与环形腔径向相切，且所述射流发生孔所在平面的法线与吸盘的轴线的形成夹角；所述下端盖上沿径向上均匀设有多个分流孔，以连通环形腔和大气。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：(1)改变涡旋式非接触真空射流发生孔所在平面的法线和吸盘的轴线夹角θ，通过仿真结合试验测试吸盘和工件间隙处的径向压力分布，发现小幅度地增加吸盘射流发生孔所在平面的法线和吸盘的轴线夹角θ可以改善吸盘内部流场压力分布的不均匀，减小工件悬浮时在吸盘轴向的振荡，提高吸盘吸取时的稳定性。(2)通过分流和阻流的方法，在吸盘的周向均匀开设分流孔和在吸盘底部增加缓流槽，可以减缓吸盘吸取时工件在吸盘径向的旋转，保持工件在悬浮时的平衡。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为该种涡旋式非接触真空吸盘装配体结构示意图。图2、图3分别为该种涡旋式非接触真空吸盘上端盖俯视和仰视示意图。图4、图5分别为该种涡旋式非接触真空吸盘下端盖俯视和仰视示意图。图6为该种涡旋式非接触真空吸盘切向喷嘴所在平面的法线和吸盘轴线夹角示意图。图7为夹角θ为0°、1°、2°和5°的吸盘在吸盘和工件之间0.3mm间隙处的径向压力分布图。图8为涡旋式非接触真空吸盘基本结构尺寸示意图。其中：1为涡旋式真空吸盘上端盖包括：1-1入流通孔，1-2安装孔，1-3连接通孔，1-4密封圈槽，1-5固定盲孔；2为涡旋式真空吸盘下端盖包括：2-1入流盲孔，2-2导气孔，2-3环形腔，2-4射流发生孔，2-5分流孔，2-6环形槽，2-7直线槽，2-8连接盲孔，2-9射流发生孔所在平面；3为上端盖与下端盖之间的密闭空腔。具体实施方式为了说明本专利技术的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的介绍。结合图1-图6，本专利技术的一种防工件旋转和振荡的涡旋式非接触真空吸盘，包括上端盖1、下端盖2，所述上端盖1和下端盖2通过同轴的通孔1-3和盲孔2-8固定连接成真空吸盘，吸盘通过固定盲孔1-5安装固定在机械臂末端或者试验台架上；所述上端盖1中心设有通孔1-1，作为气体流入通道；所述下端盖2为上端小、下端大的台阶圆柱结构；所述下端盖2中心设有与通孔1-1同轴的盲孔2-1；所述上端盖1下部设安装孔1-2，下端盖2上端圆柱位于安装孔1-2内，且下端盖2上端圆柱小于安装孔1-2尺寸，使得下端盖2上端与安装孔1-2之间形成空腔3，作为空气流入腔；所述端盖2径向上均匀设有多个导气孔2-2，所述导气孔2-2将盲孔2-1与空腔3相连通；所述下端盖2下端圆柱上端面与上端盖1下端面之间设有密封圈1-4，以对空腔3和吸盘的入流口1-1、2-1进行密封；所述下端盖2下端设有一圈环形腔2-3，作为涡旋发生腔；所述下端盖2上均匀设有射流发生孔2-4；所述射流发生孔2-4将空腔3与环形腔2-3相连通；所述射流发生孔2-4的出气口射流方向与环形腔2-3径向相切，且所述射流发生孔2-4所在平面的法线与吸盘的轴线的形成夹角θ；所述下端盖2上沿径向上均匀设有多个分流孔2-5，以连通环形腔2-3和大气。结合图7、图8，通过仿真和试验测试不同射流发生孔所在平面2-9法线和吸盘轴线夹角θ的吸盘在0.3mm间隙处的径向压力分布，得出以下规律：小幅度地增加射流发生孔所在平面法线和吸盘轴线的夹角θ，可以改善吸盘内部流场压力分布的不均匀，减小吸盘吸取时工件在吸盘轴向的振荡。图8为涡旋式真空吸盘基本结构尺寸示意图，其中R3为涡旋发生腔半径，d为射流发生孔直径，H2为上旋腔高度，H3为下旋腔高度，H2+H3为涡旋发生腔高度。由于吸盘涡旋发生腔高度为H2+H3，而射流发生孔所在平面倾斜会导致射流发生孔之间存在高度偏差，其最大偏差值为2R3tanθ，这里取二分之一发生腔高度作为倾斜后射流孔所在平面的最大高度偏差，所述射流发生孔2-4所在平面的法线与吸盘的轴线的形成夹角θ的关系为：可得θ≤4°，优选的，所述射流发生孔2-4所在平面的法线与吸盘的轴线的夹角为2°～4°。进一步的，所述下端盖2底部均匀设有多圈环形槽2-6，沿径向上均匀设有多个直线槽2-7；所述直线槽2-7与环形槽2-6一起形成缓流阵列，当旋转的气流从吸盘与工件的间隙处排向大气时，撞上缓流阵列降低气流旋转速度，减小气流对工件的剪切力矩，从而减小吸盘吸取时工件在吸盘周向的旋转。本专利技术的非接触真空吸盘，通过改变涡旋式非接触真空射流发生孔所在平面的法线和吸盘的轴线夹角θ，通过仿真结合试验测试吸盘和工件间隙处的径向压力分布，发现小幅度地增加吸盘射流发生孔所在平面的法线和吸盘的轴线夹角θ可以改善吸盘内部流场压力分布的不均匀，减小工件悬浮时在吸盘轴向的振荡，提高吸盘吸取时的稳定性。通过分流和阻流的方法，在吸盘的周向均匀开设分流孔和在吸盘底部增加缓流槽，可以减缓吸盘吸取时工件在吸盘径向的旋转，保持工件在悬浮时的平衡。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防工件旋转和振荡的涡旋式非接触真空吸盘，其特征在于，包括上端盖(1)、下端盖(2)；所述上端盖(1)和下端盖(2)固定连接；所述上端盖(1)中心设有通孔(1‑1)，作为气体流入通道；所述下端盖(2)为上端小、下端大的台阶圆柱结构；所述下端盖(2)中心设有与通孔(1‑1)同轴的盲孔(2‑1)；所述上端盖(1)下部设安装孔(1‑2)，下端盖(2)上端圆柱位于安装孔(1‑2)内，且下端盖(2)上端圆柱小于安装孔(1‑2)尺寸，使得下端盖(2)上端与安装孔(1‑2)之间形成空腔(3)，作为空气流入腔；所述端盖(2)径向上均匀设有多个导气孔(2‑2)，所述导气孔(2‑2)将盲孔(2‑1)与空腔(3)相连通；所述下端盖(2)下端圆柱上端面与上端盖(1)下端面之间设有密封圈(4)，以对空腔(3)进行密封；所述下端盖(2)下端设有一圈环形腔(2‑3)，作为涡旋发生腔；所述下端盖(2)上均匀设有至少两个射流发生孔(2‑4)；所述射流发生孔(2‑4)将空腔(3)与环形腔(2‑3)相连通；所述射流发生孔(2‑4)的出气口射流方向与环形腔(2‑3)径向相切，且所述射流发生孔(2‑4)所在平面的法线与吸盘的轴线的形成夹角；所述下端盖(2)上沿径向上均匀设有多个分流孔(2‑5)，以连通环形腔(2‑3)和大气。...

【技术特征摘要】
1.一种防工件旋转和振荡的涡旋式非接触真空吸盘，其特征在于，包括上端盖(1)、下端盖(2)；所述上端盖(1)和下端盖(2)固定连接；所述上端盖(1)中心设有通孔(1-1)，作为气体流入通道；所述下端盖(2)为上端小、下端大的台阶圆柱结构；所述下端盖(2)中心设有与通孔(1-1)同轴的盲孔(2-1)；所述上端盖(1)下部设安装孔(1-2)，下端盖(2)上端圆柱位于安装孔(1-2)内，且下端盖(2)上端圆柱小于安装孔(1-2)尺寸，使得下端盖(2)上端与安装孔(1-2)之间形成空腔(3)，作为空气流入腔；所述端盖(2)径向上均匀设有多个导气孔(2-2)，所述导气孔(2-2)将盲孔(2-1)与空腔(3)相连通；所述下端盖(2)下端圆柱上端面与上端盖(1)下端面之间设有密封圈(4)，以对空腔(3)进行密封；所述下端盖(2)下端设有一圈环形腔(2-3)，作为涡旋发生腔；所述下端盖(2)上均匀设有至少两个射流发生孔(2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕燕，向禹，谢玉飞，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32