DE69304917T2

DE69304917T2 - Luftkissenfördersystem zum fördern von gegenständen

Info

Publication number: DE69304917T2
Application number: DE69304917T
Authority: DE
Inventors: William Dunbar; Lynn Skow
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: GlassBridge Enterprises Inc
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2013-06-30
Also published as: IL106251A; WO1994002395A1; JPH07508961A; IL106251A0; CN1088178A; CA2137920A1; MX9304233A; DE69304917D1; AU4654193A; EP0650455A1; EP0650455B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Transportsystem zum Bewegen von Gegenständen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Fluidtransportsystem zum gesteuerten Bewegen von Gegenständen, wobei der Gegenstand mittels des Förderfluids im transporteinrichtungsnahen Bereich gehalten ist, wie dies aus FR-A-2 131 976 bekannt ist.
Vorrichtungen wie Lufttische, die ein Luftkissen bilden, auf dem ein Gegenstand schwimmen kann, sind bekannt. Luftfördereinrichtungen, die einen Luftstrom zum Erteilen einer translatorischen Bewegung verwenden, wobei der Gegenstand entlang einer parallel zu einer Oberfläche verlaufenden Ebene schwimmt, sind ebenfalls bekannt
Auch Transporttische, die zum Transportieren von Gegenständen gerichtete Luftstrahlen verwenden, sind bekannt. Beispielsweise offenbaren US-A-4 081 201, US-A-4 278 366 und US-A-4 395 165 das Transportieren von Computerchips und -wafern unter Verwendung eines Luftfilms mit niedrigen Geschwindigkeiten, wobei die Luft unter einem großen spitzen Winkel zu der Oberfläche, entlang der die Chips und Wafer transportiert werden, austritt. US-A-3 180 688, US-A-3 645 581, US-A-3 614 168 und US-A-3 718 371 offenbaren verschiedene Fördereinrichtungen, welche Luft verwenden, die das System unter kleineren spitzen Winkeln unter 30º in bezug auf die Fläche, entlang der die Gegenstände transportiert werden, verläßt. US-A-3 231 165 offenbart eine Luftfördereinrichtung zum Transportieren flexibler Bahnen, die nach außen gerichtete Luftauslässe verwendet. Dieses System benötigt nach hinten gewandte Auslässe, die das Straffen der Bahnen unterstützen, sowie eine segmentierte Oberfläche, damit die Transportluft austreten kann. Diese Systeme sind relativ komplex, und einfachere und wirksamere Systeme sind erwünscht.
Keines der bekannten, oben erwähnten Systeme offenbart eine Fluidtransportvorrichtung, die Gegenstände einschließlich flexibler Bahnen transportieren kann, bei der die Arbeitsfläche, an welche angrenzend die Gegenstände transportiert werden, durchgehend und im wesentlichen glatt ist, um zu ermöglichen, daß der Arbeitsfläche zugeführtes Fluid von der Arbeitsfläche über die Seitenränder der Arbeitsfläche entweichen kann. Keines dieser Systeme offenbart ein Fluidtransportsystem, bei dem das Fluid entlang einer ersten und einer zweiten Anordnung zugeführt wird, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Längsmittellinie der Arbeitsfläche befinden, um flexible Gegenstände zu transportieren, wobei die Auslässe jeweils so ausgerichtet sind, daß sie Fluid unter einem in bezug auf die Transportrichtung nach außen gerichteten Winkel zuführen, um ein Aufeinandertreffen der Fluidströme aus den beiden Anordnungen zu verhindern, ohne daß ein nach hinten gerichteter Luftstrom aus nach hinten gerichteten Auslässen erforderlich ist. Keines dieser Systeme offenbart Auslässe, die relativ geringe Verhältnisse von Länge zu Breite haben können, während sie die Luft unter kleinen spitzen Winkeln ausstoßen, und keines offenbart Auslässe, die einen winkligen, nicht-linearen, gestuften Weg für das Fluid bilden.
Aus FR-A-2 131 976 ist ein Fluidtransportsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Die Arbeitsfläche dieses Transportsystems ist mit einer Vielzahl von gebogenen schmalen Nuten versehen, die zu einer Mittellinie symmetrisch angeordnet sind, wobei zwei gegenüberliegende Nuten jeweils eine halbkreisförmige Ausnehmung bilden, deren Enden in Transportrichtung ausgerichtet sind. Von der Mittellinie der Arbeitsfläche aus zugeführte und in die Nuten eingeleitete Luft strömt aus den nach oben offenen gekrümmten Nuten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluidtransportsystem zu schaffen, bei dem das Ausstoßen von Luft verbessert ist, so daß der Gegenstand ohne Kontakt und mit Steuerung des Gegenstandes an der Arbeitsfläche gehalten wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Fluidtransportsystem nach Anspruch 1 gelöst.
Das Transportsystem weist eine Arbeitsfläche mit einer Längsmittellinie und zwei Seitenrändern auf. Die Arbeitsfläche ist durchgehend und im wesentlichen glatt, um zu ermöglichen, daß der Arbeitsfläche zugeführtes Fluid von der Arbeitsfläche über die Seitenränder der Arbeitsfläche entweichen kann. Von einer Vielzahl von Öffnungen, die in Auslässen in der Arbeitsfläche enden, wird der Gegenstand entlang der Arbeitsfläche transportiert und gehalten. Die Auslässe führen der Arbeitsfläche das Fluid entlang einer ersten und einer zweiten Anordnung zu, was den Transportweg des Gegenstandes bestimmt.
Die erste und die zweite Anordnung sind zu entgegengesetzten Seiten der Längsmittellinie der Arbeitsfläche angeordnet, und jeder der Auslässe ist so ausgerichtet, daß er das Fluid unter einem Winkel in bezug auf die Transportrichtung zuführt. Die Fluidstromrichtung umfaßt eine senkrecht zur Transportrichtung verlaufende Querrichtungskomponente und eine parallel zur Transportrichtung verlaufende Richtungskomponente. Der Fluidstrom aus den Auslässen der ersten Anordnung trifft im arbeitsflächennahen Bereich nicht auf die Fluidströmung aus den Auslässen der zweiten Anordnung auf.
Die Auslässe in der Arbeitsfläche verlaufen zum Zuführen von Fluid aus den Öffnungen zu der Arbeitsfläche unter einem effektiven Winkel (a) durch die Arbeitsfläche, wobei jeder Auslaß an der Arbeitsfläche einen Querschnitt aufweist, wobei das Verhältnis von Länge zu Breite l/w jedes Auslasses geringer als das von der Gleichung l/w = 1/sin a bestimmte Verhältnis ist.
Das aus den Auslässen austretende Fluid transportiert den Gegenstand die Arbeitsfläche entlang und hält den Gegenstand im arbeitsflächennahen Bereich beabstandet von der Arbeitsfläche, wobei verhindert wird, daß der Gegenstand während des Transports die Arbeitsfläche kontaktiert.
Die vorliegende Erfindung ist ein Transportsystem zum Transportieren von Gegenständen, das gegenüber bekannten Transportsystemen verbessert ist. Das Transportsystem transportiert den Gegenstand, wobei dieser kontaktlos und gesteuert an der Transportfläche gehalten wird. Der Gegenstand kann in jeder Ausrichtung transportiert werden.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1A ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Transportsystems der vorliegenden Erfindung. Figur 1B ist eine schematische Schnittansicht des Transportsystems,
Figur 2 ist eine Schnittansicht des Transportsystems der vorliegenden Erfindung entlang der Auslaßanordnung von Figur 1,
Figur 3 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf das Transportsystem von Figur 1,
Figur 4 ist eine schematische Ansicht eines horizontalen eindimensionalen Transportweges,
Figur 5 ist eine schematische Ansicht eines gekrümmten zweidimensionalen Transportweges,
Figur 6 ist eine schematische Ansicht eines wendelartigen dreidimensionalen Transportweges,
Figur 7 ist eine schematische Ansicht eines kopfüber verlaufenden horizontalen eindimensionalen Transportweges,
Figur 8 ist eine schematische Ansicht eines nach unten gerichteten vertikalen Transportweges,
Figur 9 ist eine schematische Ansicht eines nach oben gerichteten vertikalen Transportweges,
Figur 10 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des Transportsystems der vorliegenden Erfindung,
Figur 11 ist eine schematische Ansicht des Transportsystems von Figur 10,
Figuren 12A und 12B sind Schnittansichten eines alternativen Ausführungsbeispiels des Transportsystems der vorliegenden Erfindung, und
Figur 13 ist eine schematische Schnittansicht des Transportsystems, wobei die Überführung eines Gegenstandes von einem Transportsystem zu einem anderen Transportsystem gezeigt ist
Das Transportsystem 10 der vorliegenden Erfindung ist in den Figuren 1-3 dargestellt. Das Transportsystem 10 kann Gegenstände 12 transportieren, ohne diese zu kontaktieren. Das System 10 kann Gegenstände einschließlich Bahnen wie Band transportieren, vorausgesetzt, daß das Verhältnis des Gegenstandes von Fläche zu Gewicht groß genug ist, um über einen Druckunterschied gehalten und von einem gegebenen Transportsystem transportiert zu werden. Das Transportsystem 10 kann mit verschiedenen Fluiden einschließlich Luft, Wasser, inerter Fluorkohlenwasserstoffe und verschiedener anderer Gase und Gasgemische arbeiten. Das Transportsystem 10 weist ein planares Element 14, wie beispielsweise eine Deckplatte, mit einer Arbeitsfläche 16 und einer Gegenfläche 18 auf. Die Gegenstände 12 werden, wenn über die Arbeitsfläche 16 auf die Gegenstände 12 eingewirkt wird, in einer bevorzugten Richtung transportiert. Die Arbeitsfläche 16 kann planar oder gekrümmt sein, woraus sich eindimensionale (Figur 4), zweidimensionale (Figur 5) oder dreidimensionale (Figur 6) Wege der Gegenstände ergeben, abhängig von dem bestimmten Einsatzbereich.
Wie in Figur 1A gezeigt, steht eine Vielzahl von Öffnungen 19 mit Auslässen 20 mit einer Leitungsanordnung 22 in Fluidverbindung. Die Öffnungen 19 dienen als Auslaß für eine Leitungsanordnung 22, erstrecken sich durch das planare Element 14 und sind in zwei Anordnungen von Auslässen 20 in der Arbeitsfläche 16 angeordnet. Die Anordnungen können, wie dargestellt, linear sein. Wie in Figur 1B gezeigt, die eine verallgemeinerte schematische Darstellung der Öffnung ist, verläuft jede Öffnung 18 unter einem spitzen Winkel a zu der Arbeitsfläche 16 durch das planare Element 14. Der Auslaß 20 jeder Öffnung 19 ist auch so ausgerichtet, daß das Fluid veranlaßt wird, den Auslaß 20 unter demselben Winkel a zu der Arbeitsfläche 16 zu verlassen. Zwei Auslässe 20, die sich jeweils in einer Auslaßanordnung befinden, wie in Figur 1A gezeigt, sind an einer gegebenen bevorzugten Position voneinander beabstandet. Wie nachfolgend beschrieben, kann die Position der Auslaßanordnungen und der Abstand zwischen benachbarten Auslässen 20 in einer Anordnung und benachbarten Auslässen 20 in benachbarten Anordnungen auf der Basis der Größe des transportierten Gegenstandes 12 gewällt werden. Der Abstand zwischen benachbarten Auslässen 20 an derselben Position, senkrecht zur Bewegung des Gegenstandes, ist auf der Basis der Größe des Gegenstandes 12 gewählt. Bei einer Magnetplatte von 3,5 inch beträgt dieser Abstand 1,27 cm (0,5 in). Der Abstand zwischen benachbarten Auslässen 20 in einer Auslaßanordnung parallel zur Bewegung des Gegenstandes wird ebenfalls auf der Basis der Größe des Gegenstandes 12 gewählt und beträgt bei einer Magnetplatte von 3,5 inch 1,90 cm (0,75 in).
Die in Figur 1A gezeigte Leitungsanordnung 22 weist ein Gehäuse 24 auf, das an der Gegenfläche 18 des planaren Elementes 14 befestigt ist. Das Gehäuse 24 weist einen Kanal auf, der eine Plenumkammer 26 bildet und eine Bodenwand 28 und Seitenwände 30 sowie eine durch die Gegenfläche 18 des planaren Elementes 14 gebildete Dekkenwand aufweist. Mindestens eine Seitenwand 30 weist Kantenführungen 31 auf, die über der Arbeitsfläche 16 zur Führung des Gegenstandes 12 bei dessen Transport verlaufen. Ein Einlaß 32 ragt in das Gehäuse 24 hinein und leitet zwecks Verteilung durch die Öffnungen 19 Fluid in die Plenumkammer 26 ein. Der Einlaß 32 ist mit einer Druckfluidquelle 34 gekoppelt, die der Leitungsanordnung 22 ein Fluid zuführt.
Das Druckfluid in der Plenumkammer 26 tritt durch die Auslässe 20 aus, um einen strahlartigen Fluidstrom gegen den Gegenstand 12 abzugeben, um zum Transportieren des Gegenstandes 12 eine Bewegungskraft bereitzustellen. Der strahlartige Fluidstrom erzeugt einen Druckunterschied, infolgedessen der Gegenstand 12 gehaltgen wird. Der Druckunterschied hat die Entstehung eines festgelegten Spaltes zwischen der Arbeitsfläche 16 des planaren Elementes 4 und der Bodenfläche 36 des Gegenstandes 12 zur Folge. Der festelegte Spalt wird durch das Ausgleichen und Beibehalten des Gleichgewichtes der auf den Gegenstand 12 einwirkenden Kräfte, einschließlich der Schwerkraft, eingerichtet.
Die Transportcharakteristiken des Gegenstandes 12 können durch Veränderung des Winkels a sowie des in Figur 3 gezeigten Winkels b verändert werden. Bei Verkleinerung des Winkels b von 90º auf 0º erhöht sich der Druckunterschied zwischen der Ober- und der Unterseite des Gegenstandes 12, und seine Geschwindigkeit nimmt ab. Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Lagenkonstruktion eines planaren Elementes 14.
Die Lagenkonstruktion gemäß Figur 3 kann aus starren oder flexiblen Materialien gebildet sein, und die Schichten können aneinanderlaminiert werden. Es können soviele Schichten vorhanden sein, wie zur Ausbildung der gewünschten Auslaßkonfiguration innerhalb der räumlichen Grenzen der Gesamtdicke und Dicke der einzelnen Lage notwendig ist. Figur 3 zeigt eine dreilagige Konstruktion eines planaren Elementes 14. Die erste Lage 52 ist die Einlaß- oder Zufuhrlage und weist eine Öffnung 54 auf, die als Fluideinlaß- 32 dient. Die zweite Lage 56 ist eine gerichtete Lage, die langgestreckte Öffnungen 58 aufweist, die im wesentlichen in Strömungsrichtung ausgerichtet sind und das Fluid in Strömungsrichtung verteilen. In diesem Ausführungsbeispiel bilden diese Öffnungen 58 die Innenbereichsplenumkammer des Leitungsanordnungsgehäuses. Die dritte Lage 60 umfaßt die Arbeitsfläche 16 und die Auslässe 20 der Öffnungen 19, durch die das Fluid austritt. Die Öffnung 54, die Öffnung 58 und der Auslaß 20 bilden kombiniert die Öffnung 19. We in den Figuren gezeigt, kann jeder Auslaß einen winkligen, nicht- linearen, gestuften Weg für das Fluid bilden.
Wie dargestellt, kann das Transportsystem 10 eine durchgehende, glatte Arbeitsfläche 16 ohne andere Unterbrechungen in der Oberfläche als die Auslässe 20 und ohne Vorsprünge, wie beispielsweise Kantenführungen an den Seitenrändern, aufweisen. Alternativ können in der Arbeitsfläche Nuten und andere kleinere Oberfächenmerkmale ausgebildet sein, doch sind diese zum Entweichen des Fluids nicht notwendig. Das Vorhandensein dieser Oberflächenmerkmale macht die Arbeitsfläche im wesentlichen glatt. Ferner ist die Arbeitsfläche mindestens so lang wie die transportierten Gegenstände. Die Arbeitsfläche 16 hat eine Längsmittellinie zwischen den beiden Seitenrändern und muß nicht in Segmente unterteilt sein, um das Entweichen des Fluids zu ermöglichen. Das der Arbeitsfläche zugeführte Fluid entweicht an den Seitenrändern der Arbeitsfläche oder in den Seitenrändern des Gegenstandes, abhängig davon, ob der Gegenstand breiter als die Arbeitsfläche ist.
Die erste und die zweite Auslaßanordnung befinden sich zu entgegengesetzten Seiten der Längsmittellinie der Arbeitsfläche 16. Die Auslässe sind jeweils so ausgerichtet, daß sie Fluid unter einem Winkel zur Transportrichtung zuführen, wie in Figur 1A gezeigt. Die Richtungskomponente 66 des Fluidstroms trägt sowohl zum Druckunterschied als auch zum Transport des Gegenstandes 12 bei, während die senkrecht zu der Richtungskomponente 66 verlaufende Querrichtungskomponente 62 nur zum Druckunterschied beiträgt. Die Richtungs- und die Querrichtungskomponenten 62,66 ergeben kombiniert die Strömungsrichtung 64. Wenn das Fluid ohne Querrichtungskomponente 62 austritt, transportiert das System 10 die Gegenstände 12 mit einem geringeren Druckunterschied als mit einer Querrichtungskomponente. Tritt das Fluid ohne Richtungskomponente 66 aus, hält das System 10 die Gegenstände 12 ohne Kontakt und ohne daß ein Transport stattfindet.
Wie gezeigt, ist die Querkomponente 62 der Richtung der Fluidströmung 64 jedes Auslasses 20 in der ersten Auslaßanordnung von derjenigen jedes Auslasses 20 in der zweiten Anordnung von Auslässen weggerichtet. Diese Öffnungsausrichtung gestattet es dem System 10, flexible Gegenstände straffzuziehen, wodurch der Transport von Bahnen ohne Flattern oder andere Instabilität möglich ist. Die senkrechte Strecke von der ersten und der zweiten Anordnung von Auslässen 20 zu den jeweiligen Arbeitsflächenseitenrändern ist so gewählt, daß das Entweichen des Fluids von der Arbeitsfläche über den Seitenrand der Arbeitsfläche unterstützt wird. Außerdem können alle Auslässe mit der Richtungskomponente des Fluidstroms in der Transportrichtung des Gegenstandes ausgerichtet sein. Es sind keine nach hinten gewandten Auslässe erforderlich, um flexible Gegenstände straffzuziehen.
Durch Bohren mit einem Bohreinsatz mit kreisförmigen Querschnitt können Löcher gebildet werden, und wenn das Bohren unter einem spitzen Winkel zur Ebene der Arbeitsfläche erfolgt, wird an der Arbeitsfläche ein Auslaß mit einem ovalen Querschnitt gebildet, dessen Verhältnis von Länge zu Breite durch den Bohrwinkel α bestimmt wird, wie dies in der Gleichung l/w = 1/sin α ausgedrückt ist. Die Auslaßfläche kann jedoch eine beliebige Form haben, d.h. sie kann beispielsweise rund oder oval sein oder jede regelmäßige oder unregelmäßige polygonale Form haben, sofern ihr Verhältnis l/w von Länge zu Breite geringer als das von der Gleichung l/w = 1/sin α bestimmte ist. Daher kann der Auslaß 20 zum Zuführen von Fluid zu der Arbeitsfläche unter einem effektiven Winkel von weniger als 20º durch die Arbeitsfläche verlaufen, wobei ein Auslaß ein Verhältnis von Länge zu Breite von weniger als 2,9 hat. Der effektive Winkel kann kleiner als 15º und das Verhältnis von Länge zu Breite geringer als 3,8 sein, der effektive Winkel kann kleiner als 10º und das Verhältnis von Länge zu Breite geringer als 5,7 sein, und der effektive Winkel kann kleiner als 5º und das Verhältnis von Länge zu Breite geringer als 11,4 sein.
Gemäß dem Bernoulli-Prinzip wird bei zunehmender Geschwindigkeit des Fluids sein Druck durch den des sich mit geringerer Geschwindigkeit bewegenden umgebenden Fluids verringert. Die Geschwindigkeitsdifferenz verursacht einen Druckunterschied. Ein zwischen dem Hoch- und dem Niedriggeschwindigkeitsfluid positionierter Gegenstand wird in Richtung auf das Fluid mit höherer Geschwindigkelt gedrückt, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Wird zwischen eine stationäre Platte und einen bewegbaren Gegenstand ein gleichmäßiger Fluidstrom getrieben, wird auf den Gegenstand eine gleichmäßige Kraft in Richtung auf die Platte ausgeübt. Der Gegenstand berührt die Platte nicht, wenn sein Verhältnis von Fläche zu Gewicht groß genug ist, damit die von den Fluidstrahlen ausgehende, nach oben gerichtete Kraft gleich der Schwerkraft und anderen Anziehungskräften ist oder diese übersteigt.
Solange die Fluidströmung zwischen dem Gegenstand 12 und der Arbeitsfläche 16 gleichmäßig ist und der Gegenstand 12 ein ausreichend großes Verhältnis von Fläche zu Gewicht hat, wird auf den Gegenstand Druck in Richtung auf die Arbeitsfläche ausgeübt. Daher kann das System in jeder Ausrichtung arbeiten, sowohl relativ zu der Bahnbewegungsrichtung als auch relativ zu der quer zur Bahn verlaufenden Richtung. Das System 10 kann arbeiten, wenn das planare Element 14 und der Gegenstand 12 horizontal sind, wobei sich der Gegenstand 12 auf der Arbeitsfläche 16 des planaren Elementes 14 befindet (Figur 4) oder der Gegenstand 12 sich unter der Arbeitsfläche 16 des planaren Elementes 14 befindet (Figur 7), und das System kann arbeiten, wenn sie vertikal ausgerichtet sind (Figur 8 und 9) oder sich in beliebiger Ausrichtung entlang des Positionskreises von 360º befinden. Das System 10 ist ausrichtungsunabhängig.
Ein alternatives Transportsystem 10A ist in Figur 10 gezeigt. Das Transportsystem 10A weist ein planares Element mit einer Arbeitsfläche 16A auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist das planare Element einfach eine planare Fläche. Das planare Element weist eine erste und eine zweite Anordnung von Auslässen 20A und eine dritte Anordnung von Auslässen 40 auf. Alle Auslässe 20A,40 verlaufen unter einem spitzen Winkel relativ zu der Arbeitsfläche 16A durch das planare Element. Die dritte Anordnung von Auslässen 40 ist der ersten und zweiten Anordnung von Auslässen 20A entgegengerichtet. Die dritte Anordnung von Auslässen 40 kann mittig entlang einer Längsmittelachse der Arbeitsfläche 16A angeordnet sein, während die erste und die zweite Anordnung von Auslässen 20A zwei Anordnungen aufweisen können, die entlang jeder Querseite der Arbeitsfläche 16A verlaufen. Der Abstand parallel zur Bewegung des Gegenstandes zwischen benachbarten Auslässen 40 ist auf der Basis der Größe des Gegenstandes 12, der Strömungsrate und des Öffnungswinkels gewählt und beträgt bei einer Magnetplatte von 3,5 inch 1,90 µm (0,75 in).
Die Leitungsanordnung 22A steht mit der ersten und der zweiten Anordnung von Auslässen 20A,40 in Fluidverbindung. Das Gehäuse 24A weist einen ersten Kanal auf, der eine erste Plenumkammer 26A bildet, die unterhalb der ersten und der zweiten Anordnung von Auslässen 20A positioniert ist. Ein zweiter ringförmiger Kanal des Gehäuses 24A bildet eine zweite Plenumkammer 42, die unterhalb der dritten Anordnung von Auslässen 40 positioniert ist.
Wie in den Figuren 10 und 11 gezeigt, laufen ein erster und ein zweiter Einlaß 32A bzw. 44 durch das Gehäuse 24A in die erste bzw. zweite Plenumkammer 26A,42. Der erste und der zweite Einlaß 32A,44 sind mit Druckfluidquellen 34A bzw. 46 gekoppelt, die den Plenumkammern 26A,42, die unter verschiedenen Drücken arbeiten können, druckbeaufschlagtes Fluid zuführen. Der ersten Plenumkammer 26A zugeführtes Fluid tritt durch die erste und die zweite Anordnung von Auslässen 20A aus und stellt eine Bewegungskraft zum Transportieren des Gegenstandes 12 bereit. Unter Druck der zweiten Plenumkammer 42 zugeführtes Fluid tritt durch die dritte Anordnung von Auslässen 40 aus und stellt eine Bremskraft bereit, die der Bewegungskraft entgegenwirkt und dadurch die Transportgeschwindigkeit regelt. Dieses Fluid kann auch einen erhöhten Druckunterschied zwischen dem Gegenstand 12 und der Fläche 16A erzeugen. Alternativ können die Transport- und Bremsrollen der Auslaßanordnungen vertauscht werden. Wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel hält das aus den Auslässen 20A,40 austretende Fluid den Gegenstand 12 ohne Kontakt.
In einer in den Figuren 12A und 12B gezeigten Modifikation kann eine bewegbare Wischlage 48 die Öffnungen 19 öffnen und schließen, um die durch die Öffnungen passierenden Fluidstrahlen ein- und abzuschalten. Die Wischlage 48 kann auch die Richtung der Fluidströmung durch die Öffnungen 19 umkehren, um die Richtung des Gegenstandes 12 zu verändern. Wenn sich die Wischlage 48 aus der Position in Figur 12A zu derjenigen in Figur 12B bewegt, wird der Fluideinlaß umgeschaltet, so daß er die Fluidstrahlrichtung in der dargestellten Weise ändert.
Dieses Transportsystem für Gegenstände ist relativ unkompliziert und hat wenige sich bewegende Teile, so daß ein teilweises oder vollständiges Versagen des Systems weniger wahrscheinlich ist. Der transportierte Gegenstand ist relativ stabil und kann bei relativ hohen gesteuerten Geschwindigkeiten transportiert werden, wobei das System 10 kopfüber oder in beliebiger anderer Ausrichtung, die vorteilhaft sein kann, angeordnet ist.
Bei dieser Anordnung sind die Gegenstände mit dem korrekten Verhältnis von Fläche zu Gewicht an der Arbeitsfläche 16 des planaren Elementes gehalten und können mit ausgezeichneter Geschwindigkeits- und Richtungssteuerung in jeder Ausrichtung transportiert werden. Kleine Auslässe 20 stoßen das Fluid mit hohen Geschwindigkeitsdifferenzen aus, die den Gegenstand 12 mit einem Zwischenraum von etwa 0 bis etwa 0,10 cm an der Arbeitsfläche 16 halten. Eine Anordnung von Auslässen 20 in der Mitte der Arbeitsfläche 16 glättet eine Bahn oder einen flexiblen Gegenstand, der ein Vielfaches der Breitenverteilung der Auslässe 20 hat. Ferner können die Fluidstrahlen die Bewegung in der Ebene der Arbeitsfläche 16 steuern und Gegenstände 12 von einem planaren Element zu einem anderen überführen, wie dies in Figur 13 gezeigt ist. Obwohl die planaren Elemente einander überlappend dargestellt sind, ist dies nicht erforderlich.
In einem Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser der Auslässe 20,40 weniger als 0,152 cm und der Gegenstand 12 wird mit einem zu der Arbeitsfläche 16 gehaltenen Abstand von etwa 0 cm bis etwa 0,10 cm transportiert, und die Geschwindigkeit des Fluids liegt in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 300 m/s. In einem anderen Ausführungsbeispiel wurde der Gegenstand entlang eines zweidimensionalen kreisförmigen Weges bei etwa 7,6 m/s überschreitenden Geschwindigkeiten transportiert, wobei weniger als etwa 10 Watt Energie benötigt wurden und der Abstand zu der Arbeitsfläche geringer als etwa 0,015 cm war. Abhängig vom Einsatzgebiet können die Öffnungen unter einem beliebigen Winkel relativ zu der Arbeitsfläche gerichtet sein.
In einem anderen Ausführungsbeispiel besteht das Transportsystem aus einer Lagenkonstruktion, wobei drei Lagen verwendet werden. (Alle Abmessungen sind Näherungswerte). Die erste Lage 52 ist 0.4 mm dick und besteht aus einem Vinylmaterial, wobei sich auf einer Seite ein Adhäsiv befindet, damit die Lage an der zweiten Lage haften kann. Die zweite Lage 56 ist 0,4 mm dick und besteht ebenfalls aus einem Vinylmaterial. Die zweite Lage kann auf beiden Seiten mit einem Adhäsiv versehen sein, um an der ersten und der dritten Lage zu haften. Die dritte Lage 60 ist 0,1 mm dick und besteht aus rostfreiem Stahl. Die auf der dritten Lage 60 ausgebildete Arbeitsfläche 16 ist 25 mm breit. Dieses Transportsystem weist zwei Anordnungen von Öffnungen 19 auf, und zwei Anordnungen von Auslässen 20 sind in der Arbeitsfläche 16 ausgebildet. Die Auslässe 20 sind rechtwinklig und haben eine Breite von 1,0 mm und eine Länge von 5,0 mm. Die Auslässe sind in bezug auf eine Mittellinie der Arbeitsfläche unter einem Winkel von 30º ausgerichtet. Der äußerste Teil der Auslässe 20 (von der Mittellinie ausgehend) ist 3,5 mm vom Seitenrand der Arbeitsfläche, 14,0 mm von den entsprechenden Auslässen auf der anderen Seite der Mittellinie und 12,0 mm von dem äußersten Teil des benachbarten Auslasses auf derselben Seite der Mittellinie entfernt. Der Auslaß schafft einen winkligen, nicht-linearen, gestuften Weg für das Fluid. Dieser Weg verursacht, daß das Fluid den Auslaß unter einem Winkel von 1º zu der Arbeitsfläche verläßt. Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist dieser Winkel als der zwischen der die untere linke und die obere rechte Ecke des in der dritten Lage 60 gebildeten Auslasses 20 verbindenden Diagonalen und der Arbeitsfläche 16 gebildete Winkel definiert. (Die dritte Lage 60 ist 0,1 mm dick und die Auslaßlänge beträgt 5 mm).
Ein als Schleife ausgebildetes und 45 Auslässe aufweisendes Transportsystem von 27 cm Länge wurde zum Transportieren eines flexiblen Bandes verwendet, das 25,4 cm lang, 2,54 cm breit, 25,4 Mikrometer dick und 0,22 Gramm schwer war. Die Strömungsrate der in den Einlaß in der ersten Lage eindringenden Luftmasse lag im Bereich von 0,0006 kg/sec bis 0,0010 kg/sec (die Luftgeschwindigkeit lag im Bereich von 27 m/sec bis 235 m/sec, wobei die Richtungskomponente im Bereich von 23 m/sec bis 204 m/sec lag). Dies erzeugte am Auslaß eine Luftgeschwindigkeit von bis zu 300 m/sec, wobei der Gegenstand bei Geschwindigkeiten von bis zu 1650 cm/sec transportiert wurde.

Claims

1. Transportvorrichtung zum Transportieren von Gegenständen (12), mit:

- einer Arbeitsfläche (16;16A) mit einer Längsmittellinie und zwei Seitenrändern, wobei die Arbeitsfläche (16;16A) durchgehend und im wesentlichen glatt ist, um zu ermöglichen, daß der Arbeitsfläche (16;16A) zugeführtes Fluid von der Arbeitsfläche (16,16A) über die Seitenränder der Arbeitsfläche (16;16A) entweichen kann, und

- einer Einrichtung zum ausrichtungsunabhängigen Transportieren und Halten des Gegenstandes (12) entlang der Arbeitsfläche (16;16A), wobei die Einrichtung eine Vielzahl von Öffnungen (19) aufweist, welche in Auslässen (20,20A) in der Arbeitsfläche (16;16A) zum Zuführen von Fluid zu der Arbeitsfläche (16;16A) entlang einer ersten und einer zweiten Auslaßanordnung enden, und den Transportweg des Gegenstandes (12) bestimmt, wobei die erste und die zweite Auslaßanordnung zu entgegengesetzten Seiten der Längsmittellinie der Arbeitsfläche (16;16A) angeordnet sind, wobei die Öffnungen (19) jeweils so ausgerichtet sind, daß sie Fluid unter einem effektiven Winkel zur Transportrichtung zuführen, wobei die Fluidströmung (64) eine senkrecht zur Transportrichtung verlaufende Querrichtungskomponente (62) und eine parallel zur Transportrichtung verlaufende Richtungskomponente (66) aufweist, und wobei die Fluidströmung (64) aus den Auslässen (20,20A) der ersten Auslaßanordnung im arbeitsflächennahen Bereich nicht auf die Fluidströmung aus den Auslässen (20,20A) der zweiten Auslaßanordnung auftrifft, wobei das aus den Auslässen (20,20A) austretende Fluid den Gegenstand (12) die Arbeitsfläche (16;16A) entlang transportiert und den Gegenstand (12) im arbeitsflächennahen Bereich beabstandet von der Arbeitsfläche (16;16A) hält, wobei verhindert wird, daß der Gegenstand (12) während des Transports die Arbeitsfläche (16;16A) kontaktiert,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Auslässe (20,20A) zum Zuführen von Fluid aus den Öffnungen (19) zu der Arbeitsfläche (16;16A) unter einem effektiven Winkel (a) durch die Arbeitsfläche (16;16A) verlaufen, wobei jeder Auslaß (20,20A) an der Arbeits- fläche (16;16A) einen Querschnitt aufweist, wobei das Verhältnis von Länge zu Breite l/w jedes Auslasses (20,20A) geringer als das von der Gleichung l/w = 1/sin a bestimmte Verhältnis ist.

2. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Öffnung (19) einen winkligen, nicht-linearen, gestuften Weg für das Fluid bildet.

3. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (16;16A) mindestens so lang wie die transportierten Gegenstände (12) ist.

4. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkomponente (62) der Richtung der Fluidströmung (64) jedes Auslasses (20,20A) in der ersten Auslaßanordnung von derjenigen jedes Auslasses (20,20A) in der zweiten Anordnung von Auslässen (20,20A) weggerichtet ist und die Längskomponente (66) der Richtung der Fluidströmung (64) jedes Auslasses (20,20A) in Transportrichtung weist.

5. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Auslaßanordnung linear sind und alle Auslässe (20,20A) in jeder Auslaßanordnung in Längsrichtung kollinear sind.

6. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von der ersten und der zweiten Anordnung der Auslässe (20,20A) zu den jeweiligen Seitenrändern der Arbeitsfläche (16) so gewäblt ist, daß er den Transport eines als dünne flexible Bahn vorgesehenen Gegenstandes (12) ohne Biegen unterstützt, wobei die Bahn gespannt gehalten wird.

7. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen zu transportierenden Gegenstand (12) und eine Einrichtung zum Zuführen einer Fluidmenge zu den Öffnungen (19).