[摘 要]本文介紹了氣浮輸送機的主要用途與結(jié)構(gòu)，對各個國家在不同時期在此領域的專利申請進行了統(tǒng)計，其中日本在此領域的技術優(yōu)勢最大。從專利技術的角度從氣吹裝置，承載裝置和移動換向裝置三個方面，對氣浮輸送機的主要技術分支和主要組成部分作了分析，以此為基礎梳理出了氣浮輸送機的技術發(fā)展趨勢，關于氣浮輸送機的最新專利申請和技術重心主要集中在移動換向裝置上。

[關鍵詞]氣浮輸送機；技術路線；專利

中圖分類號：TU992.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）14-0326-02

1.氣浮輸送機背景介紹

氣浮輸送機主要用于輸送板材，特別是易碎的玻璃，半導體板，晶體板等。板狀工件生產(chǎn)時面臨的首要問題就是搬運困難，因為板狀工件跨度大，質(zhì)量大，如果通過其中機械從四角抓起則會因其自身較大的質(zhì)量而導致中間凹陷，不僅在生產(chǎn)過程中就導致變形，無法保證精度，對于玻璃等易碎板件而言，還容易導致斷裂，嚴重阻礙了自動化生產(chǎn)過程。如果采用真空機械手和貨叉聯(lián)合搬運板材，則設備成本較高，不適宜大規(guī)模推廣。[1]在此基礎上，為了實現(xiàn)板狀工件在生產(chǎn)線上的快速移動，出現(xiàn)了氣浮輸送機，它已經(jīng)大規(guī)模應用到板狀工件的生產(chǎn)過程中，從精密的半導體板，到生活中的布匹，衣服都有它的存在。

氣浮輸送機的基本工作原理是設置一個扁平的槽，然后在其底部設置若干吹風口，使單位面積上氣體的浮力是恒定的，因此，當一定質(zhì)量的物體進入氣體上方后，就會在工件與吹風裝置之間形成一個氣墊，在輔以其他的水平移動裝置，則可實現(xiàn)工件在氣浮槽內(nèi)的快速移動。

氣浮輸送機結(jié)構(gòu)復雜，設備的附加價值高，應用面廣，成為了世界各發(fā)達國家重點進行專利申請的領域。

2.氣浮輸送機專利技術的年代及國別分布

附圖2-1體現(xiàn)了氣浮輸送機領域全球申請量的年代及國別分布。全球扁平槽氣浮輸送機專利技術的申請主要來源國是日本、韓國、德國、美國、中國；中國申請從2005年后才開始逐步形成規(guī)模；其中申請量最多的是日本，因為20世紀90年代以來半導體技術得到了突飛猛進的發(fā)展，這一時期的新技術主要來自日本，特別是2000年之后，日本的優(yōu)勢更加明顯。

氣浮輸送機的申請在國內(nèi)外表現(xiàn)出不平衡的趨勢，中國申請人在這一領域的申請表現(xiàn)較為平淡，沒有出現(xiàn)具有足夠競爭力的申請，這也從側(cè)面反映出我國在氣浮輸送機領域與國外先進國家的差距較大，需要加強在此領域的專利申請和保護。

3. 扁平承載面氣浮輸送機技術發(fā)展路線

氣浮輸送機從其技術分支和主體結(jié)構(gòu)來看，它主要包括三個主要部分，分別是氣吹裝置、承載裝置、移動裝置。氣吹裝置主要是各式的噴氣口；承載裝置是最重要的部分，它不僅需要保證不損傷工件而且需要導出足夠浮力的平穩(wěn)氣流，各申請的改進也主要是針對承載裝置；移動裝置主要是用于對工件施加推動力，主要分為氣流式和機械式。各技術分支雖相對獨立，但其發(fā)展也是相輔相成，氣浮輸送機不僅在每一個技術分支上不斷發(fā)展，在各個技術分支之間隨著時間的推移也存在相互繼承、互相推動的發(fā)展規(guī)律；因此通過對各個分支的發(fā)展與演化進行研究，有助于領悟氣浮輸送技術的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，并且對未來該領域的發(fā)展有一個初步的判斷。

3.1氣吹裝置

氣吹裝置是氣浮輸送機的動力來源，它為物體提供空氣浮力或推動力，氣吹裝置的主要結(jié)構(gòu)都是氣體發(fā)生器與氣體引導結(jié)構(gòu)，氣泵在氣浮輸送機出現(xiàn)之前就已經(jīng)廣泛應用于各個領域，關于它的改進較少，關于氣體引導結(jié)構(gòu)的改進也主要出現(xiàn)于早期的申請中。

1953年英國出現(xiàn)了在輸送平臺的兩端都設置簡易的鼓風機，以暫時將物品吹氣的氣吹裝置，它可以根據(jù)需要使物品在生產(chǎn)線的首尾兩端短暫停留（GB689963A）。1971年美國的Business Machines公司提出來具有穩(wěn)壓閥和限壓閥的氣泵循環(huán)系統(tǒng)，這樣可以在輸送微小物品時更好地保持氣流的穩(wěn)定，防止氣流突然增大時將物品吹出輸送區(qū)域（US3588176A）。1972年美國的Kornylak提出了能夠根據(jù)物品重量而適應性吹氣的輸送平臺，它是在下方用彈簧抵住鋼球暫時阻塞氣孔，當重物到來時即下壓彈簧并向上吹氣，沒有物品輸入時可以暫時關閉氣孔，以避免不需要吹氣時氣體亂吹（US365195A）。1998年日本的澀谷工業(yè)株式會社提出了通過左右對射氣流的槽來自動輸送和分隔瓶子，它是通過在平行的兩軌道內(nèi)側(cè)面對稱設置噴氣孔，當瓶子從槽內(nèi)通過時，對射的氣流自動在每個瓶子間形成阻隔，有利于逐一輸出瓶子（JP10-7246A）。2009年日本的妙德株式會社提出了三個氣流通道并排設置，并且在輸送表面開由橫縱的導流槽，使從物體表面反射回的氣體能及時排出，物品所受的浮力更加穩(wěn)定（JP2009-161283A）。

3.2承載裝置

承載裝置主要是指與物品直接接觸的承載面，它不僅要在物品進入氣流區(qū)域時承載被輸送物，而且還要引導氣流，使氣流平穩(wěn)地吹到物品的下表面，對于易碎的物品或高精密產(chǎn)品，承載面還需保證不損傷到物品。1965年英國的EDWARD EVANS公司提出了并排間隔的分離式的輸送平臺，它是將多個設有氣孔的扁平箱體一次設置，板狀工件到來時氣孔吹氣，將工件托起，這種支撐裝置對氣泵要求較小，安裝方便，但是每個箱體都需要調(diào)平，整體的平面度較差，輸送平穩(wěn)性差（GB1000699A）。1966年美國的G.BOULADON ETAL提出了整體式的輸送平面，輸送更加平穩(wěn)，并且還進一步改進為中間內(nèi)凹的氣浮表面，使支撐平面兼具導軌的作用（US3279863A）。1971年，英國的HASELTINE也提出了具有凹槽的輸送平面（GB1236125A），CHARLES ALAN MANN首次提出了輸送圓柱狀物體的氣浮輸送裝置，輸送通道內(nèi)排列有氣浮球，圓柱工件將球壓下，氣流將其托起。1994年德國的HERMANN公司提出了在被輸送平板物體的反方向上也設置同樣的氣吹通道，這樣在底部的支撐平臺氣流不穩(wěn)時，平板能同時受到反向的下壓力，特別是在進出支撐通道的過程中更有利于保持平板的平穩(wěn)（EP0612677A）。2001年日本的東京株式會社提出了在氣流支撐平面上方進一步設置支承輥的輸送裝置，以往的氣流平臺單靠氣流抵抗重力，無法高效輸送質(zhì)量較大的物體，設置輥子之后，輥子可以輔助分擔一部分力（JP2001-358206A）。2010年日本的1H1株式會社對輥子與氣流的混合輸送平臺做了進一步改進，輥子被單獨設置在輸送平臺兩側(cè)，起到支撐和導向的作用，中間布置多個矩形的噴氣單元，這樣不僅可以避免輥子阻擋一部分氣流而造成不穩(wěn)定，也同時可以為被輸送物提供支撐和前進所需的動力（JP2010-116220A）。

3.3移動換向裝置

移動換向裝置主要用于氣浮輸送機上物體的移動與轉(zhuǎn)向，這對于自動化生產(chǎn)線至關重要，由于處于漂浮狀態(tài)的物品所受阻力較小，因此，如何保證物品能夠穩(wěn)定地移動甚至暫停換向就對移動和轉(zhuǎn)向裝置提出了更高的要求。1967年英國的STEVENS提出了依靠重力作為移動動力的氣浮輸送機，它是將支撐表面設置成具有一定的傾斜角度，當氣體將物品吹起時，重力沿傾斜表面的分力即可將被輸送物移動，這種設計雖然簡便，但是不易控制啟停，容易撞壞工件（GB1093769）。1970年德國的Berkenfeld提出了在氣浮輸送帶末端也設置單獨的吹氣裝置，吹動物品前進（DE1531946A）。1972年美國的Bangor Punta公司提出了具有傾斜氣道的輸送平臺，它通過沖壓的方式直接在輸送平臺上壓下傾斜的孔，氣流有水平分力，可驅(qū)動物品前進（US3647266A）。1988年美國的Lenhart公司也提出了利用傾斜的氣孔推動瓶子前進的輸送機，在輸送通道兩端設置擋板，以將瓶子引導至所需的地方（EP0259032A）。1994年美國的Simplimatic公司進一步改進了物品的換向裝置，它通過在氣體輸送通道上逐級的設置推板，主動地將物品送達所需的地方（US5170879A）。2001年日本出現(xiàn)了設置專門的導軌以對被輸送物品導向的氣浮輸送機（JP2001240245A）。2009年出現(xiàn)了輥子與吹氣裝置結(jié)合的轉(zhuǎn)向裝置，它通過在拐角處用氣流將物品托起，然后用托輥換向（JP2009093026A）。2011年日本的中滿孝志提出了能夠使物品在輸送帶上暫停的裝置，它是在輸送帶的一端設置氣孔，物品至此即被吹氣，進行所需要的操作后再由托輥裝置運走（JP2011029318A）。

通過以上的分析可以看出，在氣浮輸送機出現(xiàn)的初始階段，其申請主要集中在氣吹裝置，因為此時氣浮輸送屬于較為新穎的輸送手段，到20世紀80年代，主要集中在承載裝置，進入21世紀后，隨著技術的發(fā)展，需要氣浮輸送機不僅能承托板材，而且需要氣適應高效率的自動化生產(chǎn)，因此出現(xiàn)了大量關于移動換向裝置的申請和新技術，使板材能實現(xiàn)自動換向與運輸，大大降低機械手的配置和使用，提高效率，減低成本。

4.總結(jié)

通過以上分析可以看出，氣浮輸送機早期的技術集中在美國和英國，近20年的新技術主要集中在日本日本半導體企業(yè)眾多，已經(jīng)形成了層次明顯的專利群，中國在該領域的市場還是很有發(fā)展?jié)摿Γ袊暾埲藨⒅靥岣叽朔矫婕夹g的競爭實力。氣吹裝置，承載裝置和移動換向裝置是氣浮輸送機的三個主要技術分支，目前的專利申請和技術發(fā)展的重心主要集中在移動換向裝置上，因為移動換向裝置有助于使氣浮輸送機所輸送的易碎板材等物品在輸送線上無障礙地快速輸送，有助于大幅提高效率，降低成本。

參考文獻

[1] 劉建芳， 陳洪霞， 劉國君. 氣動懸浮非接觸輸送裝置的輸送性能[J].吉林大學學報（工學版），2015，45（3）

作者簡介

楊嘉，男，1988年1月生，專利審查協(xié)作江蘇中心專利審查員，江蘇省蘇州市高新區(qū)科技城光啟路88號，電話：18013516542