專利名稱：高性能非接觸支承平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非接觸支承與輸送平臺(tái)以及處理工具，具體涉及利用以支承和輸送扁平物體如硅片或平板顯示器(FPD)(但不必局限于薄或扁平物體)的平臺(tái)，這種平臺(tái)有效地利用了基于同類射流元件的在下面稱之為“流體性回動(dòng)彈簧”的氣墊，以提高性能的非接觸平臺(tái)與處理工具。
背景技術(shù)：
近年來，于制造過程中在選擇性地采用非接觸設(shè)備來支承、保持或輸送產(chǎn)品方面已給予了極大的重視。特別是，這種非接觸設(shè)備對(duì)于在生產(chǎn)中極易受到直接接觸影響的高科技工業(yè)而言，成為需要。這在半導(dǎo)體工業(yè)中，于硅片、平板顯示器(FPD)與印刷電路板(PCB)以及計(jì)算機(jī)的硬盤、激光唱盤(CD)、DVD、液晶顯示器(LCD)和類似產(chǎn)品的制造階段，是至關(guān)重要的。非接觸設(shè)備也能有益地用于光學(xué)設(shè)備的制造階段和用于印刷領(lǐng)域，這主要是用于與紙無關(guān)的寬格式印刷中，印刷是在各種“硬”材料上進(jìn)行的情形。
通過采用非接觸設(shè)備，與制造步驟有關(guān)的許多問題便可以解決。同時(shí)還直接提高了成品率。不降低普遍性，采用非接觸系統(tǒng)的某些優(yōu)點(diǎn)特別包括有(a)消除了或大大減少了機(jī)械損傷，例如包括碰撞、壓迫，而最為重要的會(huì)涉及到任何摩擦所致的損傷。在非接觸系統(tǒng)中則本然地消除了摩擦。
(b)消除了或大大減少了接觸性污染，而這是硅片與FPD的半導(dǎo)體生產(chǎn)線的一個(gè)非常重要的問題。
(c)消除了或大大減少了靜電放電(ESD)。這在FPD與硅片的半導(dǎo)體生產(chǎn)線上有可能出現(xiàn)起到?jīng)Q定性影響的ESD問題。
(d)消除了或大大減少了在產(chǎn)品與接觸性設(shè)備間，由于截留在接觸面上的粒子導(dǎo)致物體的接觸性局部變形。這類問題在半導(dǎo)體工業(yè)的一系列的光刻工藝中，當(dāng)硅片是由靜電式或真空式夾具夾持時(shí)有可能發(fā)生。
(e)在接觸性設(shè)備中所見到的局部特征的不平整度在采用非接觸設(shè)備時(shí)則本然地平均化了。
應(yīng)用非接觸設(shè)備還可以獲得下述優(yōu)點(diǎn)(f)只需移動(dòng)產(chǎn)品便可輸運(yùn)產(chǎn)品，從而也不必移動(dòng)可能遠(yuǎn)比產(chǎn)品本身為重的載物臺(tái)，這后一種情形通常見于FPD市場(chǎng)與半導(dǎo)體工業(yè)以及印刷領(lǐng)域。
(g)對(duì)于在產(chǎn)品行進(jìn)中只能在小的特定區(qū)域或是沿著步進(jìn)式地連續(xù)執(zhí)行過程的窄線路提供精確性的情形，能精確地輸送產(chǎn)品。這特別適合于半導(dǎo)體工業(yè)中廣泛采用的步進(jìn)器中施加有平面(x，y)晶片運(yùn)動(dòng)的情形，這時(shí)是在檢查中轉(zhuǎn)動(dòng)晶片或是在FPD的生產(chǎn)線上沿一個(gè)方向施加有線性運(yùn)動(dòng)。
(h)能不接觸地通過純粹力矩的作用強(qiáng)使不平齊的物體平齊化便于精確地握持。這對(duì)于PCB與FPD制造商以及半導(dǎo)體工業(yè)中必須將規(guī)則的或薄的晶片在許多步驟之前使之平齊化而言，至關(guān)重要。這在印刷領(lǐng)域的下述情形中同樣是重要的當(dāng)采用了紙張以外的媒體時(shí)，包括在不同的媒體上進(jìn)行直接數(shù)字寫入以及膠印與膠版印刷在大多數(shù)這些例子中都涉及到光學(xué)器件或光學(xué)成像系統(tǒng)，而其中必須有很精確的焦距。
一般，這類系統(tǒng)包括具有一或多個(gè)有源表面的平整平臺(tái)。在大多數(shù)情形為平整的有源表面中的各個(gè)都設(shè)有許多壓力孔，用以提供意圖生成氣墊的加壓空氣。當(dāng)一個(gè)多數(shù)情形下為平齊的表面于近距離內(nèi)置于該有源表面上時(shí)便發(fā)展出氣墊。氣墊支座可以通過雙面加壓構(gòu)型由物體的自重預(yù)加載，或是通過真空預(yù)加載。在多數(shù)上述產(chǎn)品為輕量的情形，高性能的氣墊支座在許多情形下采用加壓或真空式預(yù)加載的方法。
當(dāng)前所用的基于氣墊的非接觸支承與輸送系統(tǒng)，其性能在很多方面受到了限制。這些受限的性能方面主要涉及到與這類系統(tǒng)相關(guān)的較大質(zhì)量流或是能耗，以及與此種氣墊的空氣力學(xué)剛性直接相關(guān)的精確性能。本發(fā)明的非接觸支承與輸送設(shè)備實(shí)現(xiàn)了各種氣墊類型，采用了起到“射流回動(dòng)彈簧”作用的許多限流器，同時(shí)提供了與傳統(tǒng)非接觸設(shè)備相比其質(zhì)量流量消耗低得多的有效的高性能氣墊支承。特別是在采用了有源區(qū)遠(yuǎn)大于被支承物體的面對(duì)的表面且平臺(tái)的有源區(qū)的絕大部分未被覆蓋的非接觸平臺(tái)時(shí)，應(yīng)用限流器在質(zhì)量流量消耗方面就能提供有效和低成本的非接觸平臺(tái)，在本發(fā)明中，限流器是分別安裝于非接觸平臺(tái)有源區(qū)各壓力孔的導(dǎo)管中。這里所謂的有源區(qū)在整個(gè)說明書中都是指分布有注入孔的支承表面的區(qū)域。出于本發(fā)明的目的，最好把自適應(yīng)分段節(jié)流孔噴嘴(SASO)用作最佳的限流器，以有效地產(chǎn)生流體性回動(dòng)彈簧效應(yīng)。
按WO 01/14752分布的，題名為“用于通過流體注入感生力的設(shè)備”的PCT/IL00/00500描述了SASO噴嘴及其在非接觸支承系統(tǒng)中的應(yīng)用。本發(fā)明的目的在于以其最佳實(shí)施形式，根據(jù)采用SASO噴嘴作為射流回動(dòng)彈簧并能限制空氣流過這些噴嘴的氣墊工藝，提供新穎的高性能非接觸支承與輸送平臺(tái)。
這種自適應(yīng)分段節(jié)流孔(SASO)流量控制裝置包括流體導(dǎo)管，具有入口與出口，在導(dǎo)管之內(nèi)安裝著兩組相對(duì)的翅片，同一組的各兩個(gè)翅片與導(dǎo)管內(nèi)壁的一部分定出一腔和與該腔相對(duì)地定位的相對(duì)組的翅片，使得當(dāng)有流體流過此導(dǎo)管時(shí)，便在這些腔中形成基本穩(wěn)定的渦流，在此流動(dòng)中至少是暫時(shí)存在的上述渦流于是便形成空氣動(dòng)力學(xué)障礙，使得在渦流與相對(duì)的這組翅片的梢端之間有核流(層流)coreflow而將此流動(dòng)抑制到一維方式，這樣便限制了導(dǎo)管中的質(zhì)量流率和保持著顯著的壓力降。由此使SASO噴嘴顯示出下述特征(a)當(dāng)于入口將加壓空氣供給SASO噴嘴并以物體部分堵塞而非整個(gè)地封閉出口時(shí)，讓空氣流出出口，使得所提供的壓力一部分在各SASO噴嘴內(nèi)產(chǎn)生壓力降，而其余的壓力則導(dǎo)引到在具有此SASO噴嘴出口的平臺(tái)的“有源表面”與物體表面間窄間隙內(nèi)發(fā)展成的氣墊。這樣便有力作用到物體上使其抬升。引入到氣墊的壓力隨上述間隙減小而加大，隨上述間隙的加大而減小。例如若此物體為氣墊支承時(shí)，則這種壓力便確立一個(gè)抵消此物體重量的力。此物體以自適應(yīng)方式浮動(dòng)于非接觸平臺(tái)的有源表面上，在此方式下，本例中的氣墊間隙自定義成這樣一個(gè)浮起距離，使得作用到此浮動(dòng)物體上朝上方向上所有的力的和等于重力。當(dāng)試圖改變平衡狀態(tài)時(shí)便獲得了流體性回動(dòng)彈簧行為在試圖閉合上述間隙時(shí)，氣墊的壓力增大，將物體上推到此平衡的氣墊間隙，而當(dāng)試圖打開此間隙時(shí)，氣墊的壓力下降而重力將物體下拉到平衡的氣墊間隙。給出這個(gè)簡(jiǎn)單例子是用于說明射流回動(dòng)彈簧的功能，但一般地說，此例可以以種種方式應(yīng)用，后面將對(duì)此討論。
(b)在SASO噴嘴出口不關(guān)閉時(shí)能獲得一種空氣動(dòng)力學(xué)障礙機(jī)制。事實(shí)上，SASO噴嘴具有橫向大的物理尺寸，可防止污染顆粒的機(jī)械堵塞，而當(dāng)此出口完全蓋住(當(dāng)中止流動(dòng)，空氣動(dòng)力學(xué)障礙消失)，就會(huì)在平臺(tái)的有源表面上無損耗地引入壓力或真空。但當(dāng)SASO噴嘴出口未封閉和存在通流時(shí)，就會(huì)有受到空氣動(dòng)力學(xué)障礙機(jī)制所控制的小節(jié)流孔的行為。這種行為特別重要，因?yàn)楫?dāng)非接觸平臺(tái)支承或輸送尺寸較小的物體而其有源表面的大部分未被封蓋時(shí)，質(zhì)量流量(mass flow rate)急劇下降。
SASO噴嘴是具有自適應(yīng)性質(zhì)的流量控制裝置，僅根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)機(jī)理工作，無運(yùn)動(dòng)部件或任何控制裝置。由于它具有橫向大的物理尺寸，對(duì)于污染堵塞不敏感。當(dāng)采用多個(gè)SASO噴嘴給功能良好的氣墊供氣時(shí)，可具有能提供均勻氣墊的局部行為。

發(fā)明內(nèi)容
于是，依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，提供了一種借助氣墊感生的力來無接觸地支承一固定或行進(jìn)中的物體的非接觸支承平臺(tái)，此平臺(tái)包括兩個(gè)基本上相對(duì)的支承表面中的至少一個(gè)，各支承表面包括具有多個(gè)壓力出口中至少之一和多個(gè)抽空通道中至少之一的一批基本單元中的至少一個(gè)、多個(gè)出口中至少之一和多個(gè)抽空通道之一，各壓力出口通過壓力限流器與高壓儲(chǔ)器流體連通，這些壓力出口提供加壓空氣用于生成壓力感生的力，于物體和支承表面間保持一氣墊，此壓力限流器的特征是顯示出流動(dòng)性回動(dòng)彈簧行為；所述多個(gè)排氣通道中的各至少一個(gè)具有入口與出口，此入口在真空條件下保持一環(huán)境壓力或更低的壓力，用于局部排出質(zhì)量流，從而獲得均勻的支承與局部性質(zhì)響應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此壓力限流器包括有導(dǎo)管，具有入口與出口，設(shè)有兩組安裝于此導(dǎo)管內(nèi)的相對(duì)翅片。同一組的各兩個(gè)翅片與此導(dǎo)管內(nèi)壁的一部分之間限定出一個(gè)腔和與此腔相對(duì)定位的相對(duì)組的翅片，使得當(dāng)流體流過上述導(dǎo)管時(shí)，在腔中形成基本穩(wěn)定的渦流，所述渦流至少是在流動(dòng)中暫時(shí)地存在而形成空氣動(dòng)力學(xué)障礙，允許在此渦流與相對(duì)的這組翅片的梢端之間有核渦流而將此流動(dòng)抑制到一維方式，這樣便限制了質(zhì)量流率并于此導(dǎo)管內(nèi)保持顯著的壓力降。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述多個(gè)抽空通道中的至少一個(gè)包括一真空限流器。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此真空限流器包括有導(dǎo)管，具有入口與出口，設(shè)有兩組安裝于此導(dǎo)管內(nèi)的相對(duì)翅片，同一組的各兩個(gè)翅片與此導(dǎo)管內(nèi)壁的一部分之間限定出一個(gè)腔和與此腔相對(duì)定位的相對(duì)組的翅片，使得當(dāng)流體流過上述導(dǎo)管時(shí)，在腔中形成基本穩(wěn)定的渦流，所述渦流至少是在流動(dòng)中暫時(shí)地存在而形成空氣動(dòng)力學(xué)障礙，允許在此渦流與相對(duì)的這組翅片的梢端之間有核渦流而將此流動(dòng)抑制到一維方式，這樣便限制了質(zhì)量流率并于此導(dǎo)管內(nèi)保持顯著的壓力降。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此抽空通道與真空儲(chǔ)器成流體通連。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此真空限流器具有比該壓力限流器顯著低的空氣動(dòng)力學(xué)阻力。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此真空限流器設(shè)計(jì)成可將真空級(jí)降低到此真空儲(chǔ)器的真空級(jí)的約70～90％。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，供給于此平臺(tái)的壓力的絕對(duì)值相對(duì)于供給于此平臺(tái)的真空的絕對(duì)值大，前者是后者的1.2～3倍。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此支承表面包括多個(gè)平表面中的至少一個(gè)。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此支承表面是平整的。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此支承表面設(shè)有溝槽。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此支承表面是柱面。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此支承表面大致呈矩形。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此支承表面大致呈圓形。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此支承表面是由分層組織的板件構(gòu)成。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述板件的至少一個(gè)包含多個(gè)構(gòu)成限流器的孔隙和用于抽空通道以及用于壓力或真空供應(yīng)的層間通道。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此壓力儲(chǔ)器是在該分層組織內(nèi)取整體集流腔形式。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述這批抽空通道與真空儲(chǔ)器流體通連，而此真空儲(chǔ)器是在該分層組織內(nèi)取整體集流腔形式，構(gòu)成雙集流腔結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，其中所述基本單元中的至少一個(gè)是作重復(fù)的排列用以提供局部平衡。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式。此基本單元是按一維重復(fù)排列提供。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此基本單元是按二維重復(fù)排列提供。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此壓力限流器設(shè)計(jì)成將該壓力儲(chǔ)器所供的壓力級(jí)減小到該壓力儲(chǔ)器的壓力級(jí)的約30～70％，以通過這些壓力出口引入到氣墊。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，在該支承表面中設(shè)有許多個(gè)通孔中的至少一個(gè)，用以接觸到進(jìn)行處理或加工的物體。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，該支承表面通過一些間隔分成若干段。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此抽空通道流體通連地連接真空儲(chǔ)器，同時(shí)此壓力儲(chǔ)器或真空儲(chǔ)器中的壓力級(jí)受到控制，將物體的浮升間隙普遍地調(diào)節(jié)到該支承表面的上方。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此抽空通道流體通連地連接真空儲(chǔ)器，同時(shí)此壓力儲(chǔ)器或真空儲(chǔ)器中的壓力級(jí)至少是在此壓力儲(chǔ)器或真空儲(chǔ)器的至少一個(gè)所選擇的分離區(qū)中受到控制，用以局部地將物體的浮升間隙調(diào)節(jié)到該支承表面的上方。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述抽空通道流體通連一真空容器，同時(shí)沿著該壓力儲(chǔ)器的一列所選擇的分離區(qū)域逐個(gè)地控制壓力，用以沿著上述這列使該物體于此支承表面上平齊。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，沿著上述這列所選擇的分離區(qū)，相對(duì)于一獨(dú)立的基準(zhǔn)保持平行性。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述所選擇的分離區(qū)定位于該支承表面的邊緣以抑制邊緣影響。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述基本單元在該支承表面邊緣處的分辨率相對(duì)于其內(nèi)部區(qū)域更高，用以盡可能地減小氣墊的降低的邊緣影響。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述基本單元包括多個(gè)抽空溝槽中的至少一個(gè)用作抽空通道。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述基本單元包括多個(gè)抽空孔口中的至少一個(gè)用作抽空通道。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述基本單元包括多個(gè)抽空孔口中的至少一個(gè)用作抽空通道。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述壓力出口與真空通道均取直線排列，即壓力出口成行排列而抽空通道成行排列。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面定向成使得物體是在其下方受到支承。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述平臺(tái)適用于在穩(wěn)定的物體上方將其支承或輸送。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述物體是托架而所述支承表面是細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)向裝置。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述導(dǎo)向裝置在其相對(duì)側(cè)上設(shè)有軌道，用以限定物體在此導(dǎo)向裝置上依預(yù)定路徑運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述軌道各包括權(quán)利要求1所述的平臺(tái)，用以消除或大大減少摩擦力。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述物體是一平齊的導(dǎo)向裝置而所述支承表面則包括于托架中。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述導(dǎo)向裝置在其相對(duì)側(cè)上設(shè)有軌道，用以限定物體在此導(dǎo)向裝置上依預(yù)定路徑運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此壓力出口數(shù)與抽空通道數(shù)之比為3～16。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，設(shè)有握持裝置用來與物體相結(jié)合，用以保持物體而使其在支承表面上運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述握持裝置包括夾具裝置，此夾具裝置本身也無接觸地用該支承表面支承。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述握持裝置包括夾具裝置，此夾具裝置本身也無接觸地用該支承表面支承。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述握持裝置與物體相結(jié)合并用來在該支承表面上輸送該物體。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述握持裝置與該物體結(jié)合并用來按直線運(yùn)動(dòng)將該物體于上述支承表面上輸送。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述握持裝置與該物體結(jié)合并用來按旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將該物體于上述支承表面上輸送。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述握持裝置與該支承表面結(jié)合而該支承表面是可移動(dòng)的。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述平臺(tái)按垂直取向。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述抽空通道可讓空氣無源地排送入環(huán)境大氣中。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，對(duì)于各基本單元設(shè)有較多的限流器以支承較重的物體，反之亦然。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，上述抽空通道所在位置較接近壓力出口以便支承很輕的物體。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，給此壓力儲(chǔ)器提供的供給壓力愈高，物體與該支承表面間接觸的風(fēng)險(xiǎn)愈低。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述平臺(tái)設(shè)計(jì)成支承一基本上覆蓋住此支承表面的物體，而各抽空通道與真空儲(chǔ)器流體連通，這樣便在物體之上生成真空感生的力，借助壓力感生的力與真空感生的力依相對(duì)方向作用，就能在為真空預(yù)加載增大了的氣墊的空氣動(dòng)力學(xué)剛性處，便于無接觸地從單向夾緊該物體。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述平臺(tái)設(shè)計(jì)成支承一顯著小于該支承表面的物體，而各抽空通道經(jīng)由限流器與真空儲(chǔ)器通連，這樣就在物體上生成真空感生的力，借助壓力感生的力與真空感生的力依相對(duì)方向作用，就能在為真空預(yù)加載增大了的氣墊的空氣動(dòng)力學(xué)剛性情況下，便于無接觸地從單邊夾緊該物體。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面的至少一個(gè)只包括一個(gè)支承表面，而與之相對(duì)的設(shè)有一無源表面，使得該物體可由該支承表面生成的空氣動(dòng)力學(xué)感生的力無接觸地壓向該無源表面。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述無源表面適合進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述無源表面是一可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體，能用作驅(qū)動(dòng)裝置通過增大了的摩擦力來移動(dòng)物體。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述無源表面是一真空臺(tái)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，設(shè)有雙側(cè)的非接觸支承平臺(tái)通過氣墊感生的力無接觸地支承物體，此平臺(tái)包括兩個(gè)基本上相對(duì)的支承表面中的至少一個(gè)，各支承表面包括具有多個(gè)壓力出口中至少之一和多個(gè)抽空通道中至少之一的一批基本單元中的至少一個(gè)、多個(gè)出口中的至少一個(gè)以及多個(gè)抽空通道中的一個(gè)，各壓力出口通過壓力限流器與高壓儲(chǔ)器流體連通，這些壓力出口提供加壓空氣用于生成壓力感生的力，于物體和支承表面間保持一氣墊，此壓力限流器的特征是顯示出流動(dòng)性回動(dòng)彈簧行為；所述多個(gè)排氣通道中的各至少一個(gè)具有入口與出口，此入口在真空條件下保持一環(huán)境壓力或更低的壓力，用于局部排出質(zhì)量流，從而獲得均勻的支承與局部性質(zhì)響應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述各抽空通道與真空儲(chǔ)器連接。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述各抽空通道經(jīng)真空限流器與真空儲(chǔ)器連接，此真空限流器的特征是顯示出流體性的回動(dòng)彈簧的行為。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，這兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面是基本對(duì)稱的。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，這兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面間的間隙確定成至少是擬支承于所需氣墊間隙內(nèi)物體的寬度與此間隙兩倍的和。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，設(shè)有預(yù)加載的機(jī)械彈簧以平行與自適應(yīng)方式來調(diào)節(jié)這兩個(gè)基本相對(duì)的支承面之間的間隙。同時(shí)將在此兩個(gè)基本上相對(duì)支承表面上感生的力限制于預(yù)定的閾值之下。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，對(duì)于這兩個(gè)基本相對(duì)的支承面之一的壓力供給或真空供給是不同于對(duì)這兩個(gè)基本相對(duì)的支承面之另一的壓力供給或真空供給，使得在這兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面間的物體的浮升可以調(diào)節(jié)到這兩個(gè)表面之間任意所需的間隙。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，提供了用于無接觸地輸送基本上為扁平物體的系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括兩個(gè)基本上相對(duì)的支承表面中的至少一個(gè)，各支承表面包括具有多個(gè)壓力出口中至少之一和多個(gè)抽空通道中至少之一的一批基本單元中的至少一個(gè)、多個(gè)出口中的至少一個(gè)以及多個(gè)抽空通道中的一個(gè)，各壓力出口通過壓力限流器與高壓儲(chǔ)器流體連通，這些壓力出口提供加壓空氣用于生成壓力感生的力，于物體和支承表面間保持一氣墊，此壓力限流器的特征是顯示出流動(dòng)性回動(dòng)彈簧行為；所述多個(gè)排氣通道中的各至少一個(gè)具有入口與出口，此入口在真空條件下保持一環(huán)境壓力或更低的壓力，用于局部排出質(zhì)量流，從而獲得均勻的支承與局部性質(zhì)響應(yīng)。
在所述兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面的至少一個(gè)上方驅(qū)動(dòng)物體的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；在相對(duì)于所述兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面的至少一個(gè)裝卸物體時(shí)用于處理此物體的處理裝置；探測(cè)從包括物體的位置、取向、領(lǐng)域與速度這組性質(zhì)中所選性質(zhì)的探測(cè)裝置；以及在上述兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面的至少一個(gè)之上控制該物體的位置、取向與行進(jìn)速度且同上述系統(tǒng)相鄰的處理線相聯(lián)系的控制器。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，設(shè)有裝卸區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，此系統(tǒng)包括所述這兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面中至少一個(gè)的若干單面類型。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述這兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面包括用于提供使該物體平整化的PV支承表面，此PV支承表面的中央?yún)^(qū)對(duì)該物體進(jìn)行處理。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述PV支承表面在其邊緣上設(shè)有松弛區(qū)，其所具松弛長(zhǎng)度為基本單元的長(zhǎng)度的5～15倍。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，還包括有所述兩個(gè)基本相對(duì)支承表面中至少一個(gè)的多個(gè)雙面類型中的至少一個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述兩個(gè)基本相對(duì)支承表面中至少一個(gè)的雙面類型包括用于高平整化性能的PP型雙面支承表面。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，所述兩個(gè)基本相對(duì)支承表面中至少一個(gè)的雙面類型包括用于高平整化性能的PV型雙面支承表面。


為了更好地理解本發(fā)明和正確評(píng)價(jià)其實(shí)際應(yīng)用，提供了下面的圖供參考。應(yīng)知這些圖只是作為例子給出而無意限制后附權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明，在此以相同標(biāo)號(hào)指明相同部件。
圖1示明本發(fā)明的PA型氣墊的電路模擬。
圖2a示明依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式的PA型平臺(tái)的有源表面的典型布置。
圖2b是示明PA型氣墊行為的曲線圖。
圖3示明依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式的PV型氣墊的電路模擬。
圖4a示明PV型平臺(tái)的有源表面的典型布置。
圖4b示明PV型氣墊的功能。
圖5示明PP型氣墊的電路模擬。
圖6a示明PP型平臺(tái)有源表面的典型布置。
圖6b示明PP型氣墊的功能。
圖7示明用作優(yōu)選的限流器的典型的自適應(yīng)分段節(jié)流孔(SASO)。
圖8a示明一基本的PA型非接觸平臺(tái)。
圖8b示明帶抽空槽的PA型非接觸平臺(tái)。
圖8c示明包括兩段的基本的PA型非接觸平臺(tái)。
圖9a示明只具有壓力限流器和完全覆蓋此平臺(tái)有源區(qū)的被支承物體的PV型非接觸平臺(tái)。
圖9b示明具有真空與壓力兩種限流器的基本PV型非接觸平臺(tái)，此時(shí)所支承的物體遠(yuǎn)小于平臺(tái)的有源區(qū)。
圖9c示明包括兩段的基本PV型的非接觸平臺(tái)。
圖9d示明壓力與真空兩種限流器按平行交替的線排列的基本PV型非接觸平臺(tái)。
圖9e示明用于在其下保持或輸送物體的PV型非接觸平臺(tái)。
圖9f～9h示明具有設(shè)計(jì)用來在平齊的導(dǎo)向裝置上被支承或輸送的有效PV型非接觸表面的托架的某些基本實(shí)施形式。
圖10a示明基本雙面PP型非接觸平臺(tái)的單一有源表面。
圖10b示明包括兩段的基本雙面PP型非接觸平臺(tái)的單一有源表面。
圖10c示明具有表面抽空溝槽的基本雙面PP型非接觸平臺(tái)的單一有源表面。
圖10d示明基本雙面PP型非接觸平臺(tái)。
圖10e示明包括兩段的雙面PP型非接觸平臺(tái)。
圖10f示明沿垂直取向的PP型非接觸雙面平臺(tái)。
圖11a示明基本雙面PV型平臺(tái)。
圖11b示明基本PM型平臺(tái)。
圖12示明PM型非接觸式平臺(tái)各種其他的實(shí)施形式。
圖13示明典型的有源表面的分層結(jié)構(gòu)。
圖14a示明具有多個(gè)壓力限流器的噴嘴板。
圖14b示明具有多個(gè)壓力與真空限流器的噴嘴板。
圖15a示明只具有壓力限流器的典型有源表面的整體單一集流腔的實(shí)施形式以及橫剖圖。
圖15b示明具有壓力與真空限流器的典型有源表面的整體雙集流腔的實(shí)施形式以及橫剖圖。
圖16示明典型的非接觸輸送系統(tǒng)。
圖17示明單面的高性能系統(tǒng)。
圖18示明雙面的高性能系統(tǒng)。
具體實(shí)施形式本發(fā)明的有重要意義的結(jié)構(gòu)中，氣墊是由“有源”平臺(tái)提供，而在平臺(tái)上的物體則受到不運(yùn)動(dòng)的或被輸送的支承。不喪失一般性，在本說明書所述的絕大多數(shù)情形中常常是指這種結(jié)構(gòu)，但是其他可能的結(jié)構(gòu)，即其中的平臺(tái)是無源的而氣墊是由具有自身“有源表面”產(chǎn)生的氣墊時(shí)，被視作為包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在此，將這種第二種構(gòu)型稱之為“有源托架構(gòu)型”。
本發(fā)明公開了利用各種氣墊的新穎非接觸平臺(tái)或設(shè)備。由單一的空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)單元鏈接起各種氣墊，即利用多個(gè)流動(dòng)性回動(dòng)彈簧建設(shè)高性能非接觸平臺(tái)。必須指出，為使氣墊支承系統(tǒng)有更好的性能，重要的是去處理好從有源表面上抽出空氣。不影響普遍性，公開了下述各類的氣墊。各以不同的方式進(jìn)行空氣的抽出。
壓力-空氣(PA)型氣墊根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，生成PA型氣墊時(shí)應(yīng)用了具有多個(gè)壓力孔和將空氣抽入到外界的抽空通道的有源表面。此PA型平臺(tái)在下述兩種情形中提供非接觸支承對(duì)一般情況下是平的和/或薄的和/或?qū)捯?guī)格的物體受到靜止支承時(shí)，或是在其由任何驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸送時(shí)。這種物體的橫向尺寸通常要比后面將討論的PA平臺(tái)的“基本單元”的尺寸大許多?！绑w重預(yù)加載”意味著，PA型氣墊在預(yù)定平衡浮動(dòng)間隙(以后稱作氣墊名義間隙，以εn表示)的空氣動(dòng)力學(xué)剛性(以后稱作AD剛性)取決于物體重量?！癆D剛性”是指在試圖改變名義間隙(在物體的下表面與非接觸平臺(tái)的有源表面之間)時(shí)，在自適應(yīng)方式下由氣墊發(fā)展出的力的大小。本發(fā)明中，AD剛性是以g/cm2/μm測(cè)量。
PA型氣墊是在平臺(tái)的有源表面和被支承物體下表面之間的窄間隙中生成?？諝馐墙?jīng)許多壓力孔12引入到氣墊，這些壓力孔設(shè)有最好由多個(gè)抽空孔14取二維方式或有選擇地以混合的重復(fù)格式排列成的限流器，通過這些限流器將過剩的空氣抽入周圍大氣中。圖2a示明了一種非常實(shí)用的典型矩形格式，它也確定了PA型氣墊的可重復(fù)“基本單元”10?；締卧某叽缡窍鄬?duì)于擬浮升的物體的橫向尺寸選擇的，一般希望這種壓力孔與抽空孔在任何給定時(shí)間都能有多個(gè)孔為此浮升的物體覆蓋。為了獲得局部性質(zhì)的均勻支承，最好將多個(gè)基本單元按二維方式分布來支承物體。PA型氣墊能由圖1所示的模擬電路描述(這里的電流是質(zhì)量流率，電阻器是限流器而電位是壓力)。應(yīng)該著重指出，以后用于限流器的“電阻器符號(hào)”只具有符號(hào)意義，而有關(guān)限流器例如WO 01/14782、WO01/14752與WO 01/19752中所描述的最佳SASO噴嘴的實(shí)施形式細(xì)節(jié)，都綜合于此供參考。圖中，Rnoz表示流動(dòng)性回動(dòng)彈簧(以后稱作FRS)，非接觸式平臺(tái)，而相對(duì)于本發(fā)明的最佳實(shí)施形式，SASO噴嘴將用作FRS限流器。Rac符號(hào)表示氣墊的空氣動(dòng)力學(xué)阻力，具有動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。Pin是供給壓力，Pac是由限流器引到氣墊的壓力，Patm是環(huán)境或大氣壓力。而ΔP是沿著限流器Rnoz的壓力降。MFR是質(zhì)量流率。這種模擬說明了PA型氣墊的氣流是由兩個(gè)串聯(lián)的限流器Rnoz與Rc所控制。Rnoz是固定限流器，例如SASO噴嘴，由取決于入口與出口壓力Pin和Pac的MFR所表征。Rac是這樣的限流器，取決于(1)各種具體設(shè)計(jì)的空氣力學(xué)的幾何參數(shù)。它包括這類參數(shù)例如在上述平臺(tái)的有源表面上限流器出口的細(xì)節(jié)以及這批FRS限流器的分辨率(或是相鄰限流器之間的典型距離)；(2)工作中，Rac局部地和暫時(shí)地依賴于氣墊間隙，因而Rac是一種動(dòng)力學(xué)的流阻器，它的氣動(dòng)阻力取決于氣墊間隙。因此，當(dāng)物體面對(duì)平臺(tái)的有源表面同時(shí)建立起氣墊時(shí)，引入到氣墊Pac的壓力以及MFR也都受到氣墊間隙的控制，此間隙可能會(huì)受到外力或因與運(yùn)動(dòng)中的物體的相互作用或是由于任何其他原因而發(fā)生動(dòng)力學(xué)的偏移。在局部方式下也必須考慮氣墊的偏移。
PA型氣墊的功能與重力有關(guān)。在不受擾的平衡態(tài)中(參看圖26，平衡情形)，在此例如有若一半的供給壓力(Pin)引入氣墊(Pac)，因而ΔP具有相似的值，物體由PA型氣墊以εn支承，在此由氣墊發(fā)展的平均壓力(∑Fp)將重力平衡。實(shí)際裝配時(shí)涉及到這樣的壓力限流器，在其上通過壓力出口有約30～70％所供應(yīng)的壓力輸送給有源表面。當(dāng)試圖閉合此間隙(圖2b，偏移減小情形)，氣墊的氣動(dòng)阻力(Rac)加大，由于MFR減小，有ΔP的一部分排出，就有較多的壓力由限流器Rnoz引入氣墊。結(jié)果，加大了的∑Fp類似于二維彈簧將物體上推到平衡，達(dá)到εn。另一方面，當(dāng)試圖打開此間隙(圖2b，偏移加大情形)，氣墊氣動(dòng)阻力(Rac)減小。同時(shí)Pac減小而MFR與ΔP加大。由于這是雙向行為但是屬于不對(duì)稱響應(yīng)結(jié)果重力將物體下拉到εn。以后會(huì)談到PA型氣墊的AD剛性則是單向性質(zhì)的，這是因?yàn)橹恍枰械扔谖矬w重量的力就可將物體帶離平臺(tái)，但當(dāng)試圖將物體下推與平臺(tái)的有源表面接觸時(shí)，由PA型氣墊施加的氣動(dòng)反力則可以是比物體重量大許多倍來保證不接觸。
PA型非接觸平臺(tái)是由物體重量預(yù)加載。一般，引至氣墊的壓力愈大，則AD剛性也愈強(qiáng)。這就是說，當(dāng)物體很重，要獲得以氣墊剛性表征功能良好的非接觸平臺(tái)時(shí)，必須給氣墊引入較高的壓力(Pac)以抵消重力。通過應(yīng)用大的供給壓力(Pin)來增大限流器Rnoz內(nèi)的ΔP而獲得“保證不接觸”的安全特點(diǎn)，這樣Rnoz就必須具有大的AD阻礙力。在這種工作條件下，當(dāng)試圖閉合氣墊間隙的大部分時(shí)，就可以獲得相對(duì)于物體重量發(fā)展高的回復(fù)力的潛能。在與εn有大的偏移時(shí)，輸出ΔP而Pac顯著增加。同此，發(fā)展出比物體重量大許多倍的大的FRS力而保證了無接觸。對(duì)于PA型氣墊必須指出，為了釋放出絕大部分的ΔP潛能來保證無接觸。并不需要閉合此間隙，因?yàn)殡S著間隙的變窄，Rac的AD阻力便迅速增大。通常，對(duì)于這里所述的許多應(yīng)用，PA型氣墊的名義平衡滑動(dòng)間隙(εn)約為50～1000μm，在此所需的εn愈低，所需的MFR供給愈小。
在需要支承或輸送扁平和薄的輕量物體如薄片或FPD時(shí)，功能良好的氣墊支承不僅關(guān)系到(超輕量的)體重預(yù)加載。這類還能作某種程度(相對(duì)于它的大的橫向尺寸)彎曲的物體通常具有約0.3g/cm2的物體重量分布(從而0.3mB的平均壓力足以支承這種扁平物體)。在支承印刷領(lǐng)域媒體時(shí)，物體重量可能更要輕得多。這就是說，為了提供功能良好的非接觸平臺(tái)，必需將與物體重量有關(guān)的極高的工作壓力引入氣墊，但平均支承壓力仍然應(yīng)該相當(dāng)?shù)匦∫灾С羞@類輕量物體。因此，相對(duì)于本發(fā)明的最佳實(shí)施形式，引入“手指接觸”法來提供基于PA型氣墊的高性能與功能良好的非接觸平臺(tái)。應(yīng)用“手指接觸”法時(shí)是在非接觸平臺(tái)的有源表面上分布抽空孔或形成抽空槽或是這兩者。局部抽空的目的在于將近鄰的環(huán)境壓力引到各限流器的出口，而這些限流器是均勻地分布于非接觸平臺(tái)之上。這樣，在名義條件下，引入到氣墊的壓力便只在圍繞各限流器出口的小的有效區(qū)周圍是高的，并依環(huán)狀方式衰減，而這種逸出的氣流便局部地通過最近的抽空孔抽到環(huán)境大氣中。當(dāng)限流器與抽空孔(或槽)以任何良好組織的方式分布時(shí)，獲得了均勻的支承。例如，非常實(shí)用的是(圖2a)去采用棋盤格式，這里的限流器置放于(虛的)白色方形中心而將抽空孔設(shè)于(虛的)黑方形中心。在這種布置下，氣墊成為類似于具有高壓支承指的釘床，而非接觸平臺(tái)的有源表面的絕大部分在名義條件下無助于有效的支承。
為了討論實(shí)施“手指接觸”法的PA型氣墊的功能性，參考圖2b。當(dāng)應(yīng)用“手指接觸”法時(shí)，PA型氣墊的AD剛性顯著地增強(qiáng)，在試圖閉合氣墊的名義間隙(εn)時(shí)。此氣墊在兩個(gè)輔助方面作出動(dòng)力學(xué)反映首先FRS限流器將它的一部分提供給限流器有高的ΔP的排出處，顯著地增加引入氣墊Pac的壓力。同時(shí)，全局性有效區(qū)(它乃是限流器出口周圍所有的局部有效區(qū)的貢獻(xiàn))(圖2，偏移向下情形)。在這些限流器出口的鄰近發(fā)生著壓力擴(kuò)展的再分布，這里在出口周圍的高壓力由于相對(duì)于εn的向下偏移較大而占據(jù)較大的區(qū)域。因此，AD剛性由于FRS限流器和氣墊內(nèi)的壓力再分布而顯著增強(qiáng)。實(shí)施這種手指接觸法和有利地應(yīng)用與這種方法相關(guān)的有效區(qū)自適應(yīng)響應(yīng)兩者，提供了與物體重量無關(guān)的行為。此外，當(dāng)采用可比支承輕量物體所需的平均壓力(例如對(duì)于重約0.3g/cm2的物體，Pin可以是30～300mB)大100～1000倍的高壓供給時(shí)，就能保證不接觸和獲得穩(wěn)定與易控制的非接觸平臺(tái)。這在物體不是完善的平齊時(shí)還減少了局部接觸的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榇藭r(shí)通過產(chǎn)生極高的朝上方向的局部力而局部地抵抗了間隙的局部改變。手指接觸法在支承輕量物體的情形也具有顯著的重要性。手指接觸法在以支承重物為目的時(shí)也提供了顯著的優(yōu)點(diǎn)，尤其是對(duì)于“非接觸保證”需要的安全系數(shù)。這時(shí)的PA型氣墊性能必須用局部性質(zhì)性能評(píng)價(jià)。
需要著重指出，當(dāng)采用“手指接觸”法時(shí)，PA型氣墊的非接觸支承實(shí)質(zhì)上對(duì)物體重量是不敏感的。這樣，當(dāng)物體重量加大，在εn中導(dǎo)致的變化很小(物體稍稍下降)。良好設(shè)計(jì)的非接觸PV型平臺(tái)還必需滿足對(duì)物體橫向尺寸的靈敏度低的要求。PA型平臺(tái)必須在下述一般情形下起作用，這時(shí)的物體相對(duì)于平臺(tái)的有源表面具有小的橫向尺寸且只覆蓋部分有源區(qū)，或是當(dāng)此物體在平臺(tái)上方行進(jìn)而有源表面的一部分(甚至是很大一部分)暫時(shí)未被覆蓋時(shí)。PA型氣墊提出了這樣一種要求，即當(dāng)平臺(tái)有源表面的顯著部分未被覆蓋時(shí)，εn由于供給壓力Pin不顯著的橫向改變只會(huì)有極小的改變。首先和最有效地提供這種低靈敏度支承的方法是利用例如SASO噴嘴之類的限流器，它能由于所述的SASO噴嘴的空氣動(dòng)力學(xué)障礙機(jī)制顯著地限制了未覆蓋區(qū)域的流動(dòng)而阻止過量的質(zhì)量流。其次，這直接關(guān)聯(lián)到(a)能與高的Pin工作的“手指接觸”法，(b)采用許多具有大的AD阻力的限流器(如SASO噴嘴)來應(yīng)用大的ΔP。實(shí)際上，以上兩者防止了給這些限流器供給壓力的壓力儲(chǔ)器內(nèi)的橫向梯度，這樣，各限流器能獨(dú)立地工作，不會(huì)由于上游對(duì)此儲(chǔ)器壓力的影響而與其他已有的限流器相互作用。
本發(fā)明的PA型平臺(tái)的另一重要特點(diǎn)是“局部平衡的”高質(zhì)量支承，其特征表現(xiàn)為無全局效應(yīng)的均勻氣墊支承和局部性質(zhì)的自適應(yīng)行為。(a)當(dāng)此被支承的物體是寬規(guī)格的，平整與薄的且可選擇地作某種程度的彎曲時(shí)(例如200×180cm FPD或晶片)；(b)當(dāng)打算由具有多個(gè)例如SASO噴嘴的限流器的PA型非接觸平臺(tái)來支承或輸送上述這種物體時(shí)；以及(c)當(dāng)不存在局部抽空的流體時(shí)，則此物體便會(huì)以一種全局性失效方式支承。在這樣的情形下，氣流只能在物體下表面與平臺(tái)有源表面間的實(shí)際動(dòng)力學(xué)重疊區(qū)的有源區(qū)的邊緣處抽空，這樣就必需要存在來自中央支承區(qū)的橫向流，因而此種氣墊支承本征地具有不均勻性質(zhì)。在這一情形下，(a)于中央?yún)^(qū)發(fā)展的Pac高于有效區(qū)邊緣鄰近所存在的Pac，從而(b)當(dāng)此物體是可彎曲的時(shí)(相對(duì)于其橫向尺寸)，便確立起在尺寸特性上不均勻的上浮間隙，促致物體顯著地變凸，這是因?yàn)橹醒雲(yún)^(qū)相對(duì)于此浮升物體邊緣處的浮升間隙升高到較高的浮升間隙，于是(c)當(dāng)Pin＝Pac時(shí)在中央?yún)^(qū)的AD剛性急劇地惡化甚至消失。同時(shí)(d)當(dāng)此物體的中央?yún)^(qū)過分升高時(shí)，就需要有遠(yuǎn)為大的MFR來保持氣墊。結(jié)果就得到了失效的不均勻非接觸平臺(tái)，這樣就可能損傷浮升起的物體或不能滿足將物體的平度保持于小的公差范圍內(nèi)的要求。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，通過由孔和/或槽進(jìn)行局部抽空來實(shí)施“局部平衡的”方法，能夠獲得功能良好的PA型非接觸平臺(tái)。當(dāng)確定了局部抽空且限流器以類似局部性質(zhì)的基本單元的重要圖案作均勻地排列時(shí)，就能提供“局部平衡的”均勻PA型氣墊支承；在此，基本單元愈小，氣墊的特性也愈均勻。在這樣局部平衡的情形下，來自各限流器的引出流便通過相鄰的抽空器件排出。因此，根據(jù)此局部平衡法設(shè)計(jì)的PA型非接觸平臺(tái)是一功能良好的氣墊，其中只要是基本單元的尺寸充分地小于實(shí)際的有源區(qū)除掉其邊緣區(qū)之外時(shí)，就能有均勻分布的剛性、壓力與力。此局部平衡法無損傷地對(duì)物體提供了均勻的支承，并能將物體的平度保持于所需的公差之內(nèi)。
局部平衡與手指接觸這兩種方法都是通過形成局部的抽空孔或出口來實(shí)施的。相對(duì)于本發(fā)明的幾個(gè)最佳實(shí)施形式，前述基本單元可以包括(a)用于各個(gè)壓力孔的抽空孔，采用已述的棋盤格式的排列(圖2a)是非常實(shí)用的；(b)對(duì)于各壓力孔有多于一個(gè)的抽空孔；(c)對(duì)于各抽空孔有多于一個(gè)的壓力孔；也可以考慮抽空槽，(d)具有端部在有源表面平臺(tái)的邊緣處的表面槽和/或(e)在表面槽之內(nèi)形成有限個(gè)數(shù)的抽空孔?？梢圆糠值鼗蛭ㄒ坏赝ㄟ^平臺(tái)的有源表面的邊緣進(jìn)行抽空。(f)一般可以考慮抽空孔和/或槽和/或邊緣抽空的任意可行的實(shí)際組合。
在本發(fā)明的另一最佳實(shí)施形式中，可以有選擇地，(a)將非接觸平臺(tái)(按一維方式)分成幾個(gè)相分開的細(xì)長(zhǎng)有源表面，這樣至少是部分地通過各細(xì)長(zhǎng)的有源表面的邊緣，能夠在內(nèi)部的有源表面處獲得局部真空；(b)上述非接觸平臺(tái)的表面也能按二維方式分割，在此將有源表面分成幾個(gè)相分開的矩形子表面，通過邊緣來提供內(nèi)部抽空。
可以由任何實(shí)際的方法構(gòu)成PA型平臺(tái)。根據(jù)本發(fā)明又一最佳實(shí)施形式。(1)實(shí)際上將非接觸PA型平臺(tái)構(gòu)成矩形，而它也能是較大的非接觸系統(tǒng)的一個(gè)部分，例如在把這種平臺(tái)用于支承或輸送FPD時(shí)；(2)可以以圓形激活表面的形式提供PA型平臺(tái)，例如當(dāng)晶片處于靜止或轉(zhuǎn)動(dòng)方式下對(duì)其支承。采用圓形的PA型平臺(tái)還有利于轉(zhuǎn)動(dòng)這樣的子系統(tǒng)，其中的矩形物體例如FPD受到無接觸支承并且由任何機(jī)械裝置重新取向。
平臺(tái)有源表面上的基本單元的分辨率或是壓力孔的個(gè)數(shù)會(huì)影響制造成本。高分辨率確實(shí)提供了高水平的均勻支承，然而卻減弱了剛性。于是必須相對(duì)于期望支承的物體的橫向尺寸規(guī)定分辨率，而此物體的彈性性質(zhì)也直接與其橫向尺寸與寬度有關(guān)。因此，應(yīng)記住分辨率應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用要求確定。相對(duì)于本發(fā)明的其他一些實(shí)施形式，(a)在某些情形下，最好其在平臺(tái)有源表面的一部分上提高分辨率以在有需要作出這種確定處局部地提供更好的性能，(2)最好于有源表面的邊緣鄰近處提高分辨率由此來減小邊緣效應(yīng)的橫向尺寸(氣墊在沿垂直于邊緣的橫向縮小)以改進(jìn)邊緣-區(qū)域性能。通常，在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，PP型平臺(tái)的孔距約為10～60mm。在本發(fā)明的另一最佳實(shí)施形式中，供給于鄰近PA平臺(tái)有源表面邊緣區(qū)域的壓力大于供給于此平臺(tái)其余部分的，為的是提高邊緣的局部性能。一般，對(duì)于寬規(guī)格的有源表面，每平米約用400～2000限流器，而在約100mB的供給壓力下各限流器的MFR則為0.2～0.8Nlit/min，因而相對(duì)于運(yùn)行成本性能所需的總的MFR顯著地小。
特別是相對(duì)于本發(fā)明的另一些最佳實(shí)施形式，物體是以靜止或輸送形式為PA型平臺(tái)支承來進(jìn)行處理時(shí)，為了有助于這種處理，PA型平臺(tái)的有源表面可以分成兩或多個(gè)部段。兩部段間形成的間隙在橫切運(yùn)動(dòng)方向上可以寬到10～100mm，通常不會(huì)影響到物體的自然平整度(取決于物體的彈性)。出于任何實(shí)際的原因，還可以按二維方式形成子表面。這類部段內(nèi)間隙能夠利用于下述方式(1)當(dāng)這種處理發(fā)生于物體的頂面上時(shí)能從這種間隙底側(cè)協(xié)助這一處理。而這時(shí)的物體則可以是靜止的，連續(xù)運(yùn)動(dòng)的或步進(jìn)式運(yùn)動(dòng)的。有助于用于照明或成像的任何光源、任何功率的激光束以及由輻射或熱的空氣流加熱。這僅僅是幾個(gè)實(shí)際例子。(2)在物體于非接觸平臺(tái)上方傳送時(shí)，可對(duì)物體的上表面與下表面有選擇地進(jìn)行同時(shí)的雙面處理。此外是(3)，當(dāng)考慮低成本的傳送系統(tǒng)時(shí)，只對(duì)物體底面的一部分(20～60％)提供非接觸的分段有源表面，就能適合應(yīng)用所需和顯著地降低了成本。
在本發(fā)明的另一些最佳實(shí)施形式中，(a)能夠建立一種系統(tǒng)，其中在部分時(shí)間內(nèi)對(duì)物體作非接觸地支承或輸送，而在此時(shí)間的其余時(shí)間內(nèi)改變其功能，成為出于任何實(shí)際原因?qū)⑽矬w吸持向下接觸的真空臺(tái)?？梢詫?duì)此平臺(tái)的有源表面上的孔引入真空而非壓力來實(shí)現(xiàn)這種功能改變。此種系統(tǒng)可以無接觸地支承或輸送物體，或通過真空接觸地吸持物體。這些物體遠(yuǎn)小于平臺(tái)的有源區(qū)，這是因?yàn)橛上蘖髌魅鏢ASO噴嘴所提供的空氣動(dòng)力學(xué)障礙機(jī)理有效地限制了未覆蓋區(qū)中的MFR。當(dāng)變換回壓力方式時(shí)，所推薦的SASO限流器快速地限制了氣流而提供軟性的斷開處理；(2)這種軟處理可以作為一種非接觸卸載與斷開機(jī)制而應(yīng)用于真空臺(tái)系統(tǒng)中。業(yè)已確定在此處理中，于裝載階段變換為壓力方式，而在將物體卸載并將其保持接觸時(shí)則變換為真空方式，并在卸載階段變換回壓力方式以軟性地與物體斷開。當(dāng)采用具有壓力儲(chǔ)器的低容積整體式集流腔時(shí)，能在真空與壓力兩種方式之間快速變換。
在本發(fā)明的另一最佳實(shí)施形式中，可以將高性能PA型的氣墊例如用(低成本地替換一般利用若干個(gè)空氣軸承墊的空氣軸承非接觸工藝)，來支承半導(dǎo)體工業(yè)或FPD制造線上看到的生產(chǎn)線上處理機(jī)器中常見的重型臺(tái)座或載承器(常由花崗巖制成)。在作業(yè)方面，空氣軸承與氣墊間的差別是(1)空氣軸承實(shí)際可浮動(dòng)的間隙約為3～20μm而PA型氣墊的這種典型間隙約為50～1000μm，于是空氣軸承只能用于涉及到兩個(gè)極為光滑的相對(duì)表面；(2)空氣軸承設(shè)備應(yīng)用高的工作壓力(1～10bar，但在多數(shù)情形中約為環(huán)境壓力之上的5bar)，而PA型氣墊的工作壓力則遠(yuǎn)低，通常約為10～500mB(或mbar)。雖然到現(xiàn)在我們只考慮了PA型平臺(tái)，但相對(duì)于這類應(yīng)用的有源表面，也可以是側(cè)向“V”形的或者呈圓柱面形(當(dāng)考慮細(xì)長(zhǎng)的有源表面時(shí))，用以形成一種自然穩(wěn)定的非接觸機(jī)制而于自適應(yīng)空氣動(dòng)力學(xué)性質(zhì)中避免側(cè)向運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的另一最佳實(shí)施形式能把分級(jí)的集流腔用于在各級(jí)中分別控制壓力。它能局部地控制引入氣墊的壓力(Pac)，換言之，它提供了一種用于調(diào)節(jié)名義間隙εn的機(jī)制，從而可局部地改進(jìn)平整性精度。這種非接觸平臺(tái)可以包括按一維或二維排列時(shí)分割成級(jí)。
壓力真空(PV)型氣墊根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，PV型氣墊是用具有多個(gè)壓力孔的有源表面和與真空源連接的抽空出口生成，這樣能由真空抽空過剩的空氣。
根據(jù)本發(fā)明非接觸平臺(tái)的另一最佳實(shí)施形式，引入了這種PV型氣墊。這是一種真空預(yù)加載的氣墊，其中在由PV型氣墊保持物體的同時(shí)將此物體作靜止的或輸送的精確支承。PV型氣墊的AD剛性固有地具有雙向性質(zhì)而可不取決于物體的重量。所謂雙向剛性是指在試圖將物體推向非接觸平臺(tái)的有源表面或拉離該平面這兩種情形中。能夠遠(yuǎn)大于物體重量的AD力將以自適應(yīng)方式迫使此物體返回到平衡的名義間隙。此物體的尺寸可以遠(yuǎn)小于平臺(tái)的有源表面。為此我們將把有源區(qū)一詞視作為物體所在平臺(tái)的有源表面上的這個(gè)區(qū)域。
PV型氣墊一般包括兩種導(dǎo)管，通常以可重復(fù)的棋盤格式排列于非接觸平臺(tái)的有源表面之上，如圖4a所示，其中壓力導(dǎo)管18的出口設(shè)于各白色方形的中心，而真空吸管20的出口則設(shè)于各黑色方形的中心。PV型非接觸平臺(tái)的重復(fù)的“基本單元”16也示明于圖4a中。壓力導(dǎo)管常各設(shè)有限流器最好是SASO噴嘴，以提供非接觸平臺(tái)的FRS局部行為，并通過實(shí)現(xiàn)該空氣動(dòng)力學(xué)障礙機(jī)制，在平臺(tái)的有源表面未被完全覆蓋時(shí)確保壓力供給的均勻性。真空導(dǎo)管只是些圓柱形的孔，或也可有選擇地裝配上各限流器如SASO噴嘴，但它與壓力限流器相比必需有遠(yuǎn)低的AD阻力，以在未覆蓋區(qū)由空氣動(dòng)力學(xué)障礙機(jī)制確保真空級(jí)。
PV型氣墊的壓力分布與PV型平臺(tái)的有源表面上分布的壓力與真空導(dǎo)管的棋盤格式的排列一致。當(dāng)被保持的物體的對(duì)向面以小的名義間隙(εn)面對(duì)PA型平臺(tái)的水平有源表面，同時(shí)建立起PV型氣墊時(shí)，壓力圍繞壓力導(dǎo)管的孔口分布，而真空則圍繞真空導(dǎo)管的出口分布。因此有兩個(gè)相對(duì)的力保持物體而這兩個(gè)力的差則抵消物體重量。由于對(duì)壓力與真空導(dǎo)管有效地利用力不同的AD阻力，PV型氣墊的特征便表現(xiàn)為相對(duì)于有源表面的距離有不同程度的影響，由壓力(∑Fp)感生的全局力具有較短程的影響，而由真空(∑Fv)感生的相對(duì)全局力則具有較長(zhǎng)程的影響。對(duì)于本發(fā)明的最佳實(shí)施例而言，PV型非接觸平臺(tái)提供了上述這種不均勻的影響，而這乃是PV型氣墊的基本作業(yè)方式。盡管PV型平臺(tái)只從一側(cè)感生出力，但在事實(shí)上它是以雙向方式保持物體并根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理以自適應(yīng)方式與局部方式抵抗相對(duì)于εn的任何偏移(向上或向下)。這樣一種影響深遠(yuǎn)的行為是非接觸平臺(tái)的重要特性，它在不論真空導(dǎo)管是否裝配有限流器這兩種情形下都起作用，因?yàn)樵谶@兩種情形下，真空導(dǎo)管的AD阻力都遠(yuǎn)低于無條件地裝配有例如SASO噴嘴的限流器。應(yīng)該著重指出，這種雙向行為提供了PV型氣墊的最基本和最重要的性質(zhì)即雙向AD剛性。
PV型氣墊能由電路(圖3)模擬地描述。Rnoz表示FRS限流器，它最好采用SASO噴嘴，Rac表示窄的氣墊的動(dòng)力學(xué)AD阻力，Rvnoz表示有選擇地設(shè)于真空導(dǎo)管內(nèi)的真空限流器(最好是SASO噴嘴)。Psup是供給壓力而Pac是引入到氣墊的壓力。Vsup是供給真空而Vac是引入氣墊的真空。MFR是質(zhì)量流率。ΔP是沿限流器Rpnoz的壓力降。ΔV是沿限流器Rvnoz的真空降，如果其存在時(shí)(而如果不存在時(shí)，ΔV＝0)。這種模擬清楚地表明，PV型氣墊的氣體流是受到三個(gè)串聯(lián)的限流器Rpnoz、Rac以及必要時(shí)Rvnoz的控制。Rpnoz與Rvnoz是不同的固體限流器，例如具有不同特性的SASO噴嘴(此不同特性是指這樣的MFR，它在壓力側(cè)取決于Psup與Pac而在真空側(cè)取決于Vsup與Vac)。由于從整體上說MFR是相同的、ΔP與ΔV可依自適應(yīng)方式作動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)以服從連續(xù)性的要求。Rac則是取決于動(dòng)力學(xué)氣體間隙ε的限流器(詳情參閱PA型氣墊的相關(guān)文獻(xiàn))。因此，Rac是一種動(dòng)力學(xué)的或動(dòng)態(tài)的限流器，它的AD阻力取決于氣墊間隙，而當(dāng)氣墊已形成后，引入此氣墊的壓力與真空以及MFR則也都由ε控制，此ε也是平臺(tái)的有源表面和被支承物體的對(duì)向面之間的間隙。
能夠在與環(huán)境大氣壓力流體通連的抽空孔中設(shè)置一不與真空源連接的限流器，這樣就能增大氣墊的壓力因而是物體下的提升力。于是自然會(huì)把這類限流器稱作“抽空限流器”，但是出于簡(jiǎn)便目的，在此整個(gè)說明書中也將“真空限器”用來指抽空限流器。
根據(jù)此PV型平臺(tái)一最佳實(shí)施形式，這種PV型氣墊的功能可以不受重力影響。在平衡保持態(tài)(εn)，物體是由PV型氣墊支承于圍繞壓力限流器(最好是SASO噴嘴)各出口所形成的總壓力(∑Fp)與圍繞真空導(dǎo)管各出口所形成的總的相反真空力(∑Fv)具有相同數(shù)量級(jí)的地方，此真空導(dǎo)管可以有選擇地裝備不同的限流器Rvnoz(但最好是SASO噴嘴)。上述兩種相對(duì)的力可以比物體重量大10～100倍或者更大，兩者的差力(∑Fp-∑Fv)將重力抵消。在這種大小之下，PV型氣墊的功能相對(duì)于ΔP剛性因而是相對(duì)于平整性精度性能，便與物體重量無關(guān)。必須再次強(qiáng)調(diào)，PV型氣墊具有至關(guān)重要的與物體重量無關(guān)的雙向AD剛性這是PV型平面的最重要性質(zhì)，因?yàn)樗砻髟谠噲D將物體相對(duì)于平臺(tái)的有源表面推近與推離的兩種情形下。在自適應(yīng)與局部方式下由氣墊所發(fā)展的相反的氣動(dòng)力將使此物體返回其平衡位置。
根據(jù)本發(fā)明一最佳構(gòu)型，此PV型平臺(tái)的構(gòu)型能夠相對(duì)于重力方向取以下定向(a)在PV型氣墊的基礎(chǔ)上。能夠由PV型平臺(tái)的水平的有源表面從水平取向物體的底側(cè)保持物體于由(∑Fp-∑Fv)抵消此物體重量處；(b)可以由在物體上方的此平臺(tái)的水平有源表面從水平取向的物體的上側(cè)將此物體保持于(∑Fv-∑Fp)抵消此物體重量處；還可以是(c)當(dāng)物體的對(duì)向面非水平取向或者甚至是相對(duì)于重力方向按垂直方向取向時(shí)，將此物體以接近非接觸PV型平臺(tái)有源表面的間隙保持此物體。
為了了解PV型氣墊的平衡態(tài)，參考這樣的構(gòu)型，其中將物體以其底側(cè)由裝配有如圖4a所示依交錯(cuò)的棋盤格式分布的多個(gè)(可以是不同的)壓力與真空限流器的PV型平臺(tái)保持。氣流是在壓力Pac下通過最好是SASO噴嘴的位于白方形中的壓力限流器的出口導(dǎo)引到氣墊，而真空Vac則通過也最好是SASO噴嘴的位于黑方形中的真空導(dǎo)管的出口將空氣抽離表面。在平衡態(tài)(圖4b，平衡情形)，所引入的壓力與真空(Pac與Vac)基本相同且基本是取同樣的分布而占據(jù)相似的有效區(qū)。但是，相差的抬升力(∑Fp-∑Fv)抵消物體的重量。因此，PV平臺(tái)性能與物體重量無關(guān)，而∑Fp與∑Fv可以顯著地大于物體的重力。
下面參考圖4b說明PV型氣墊的動(dòng)態(tài)特征，圖中以三種不同狀態(tài)；偏移向下、平衡與偏移向上闡示沿橫剖面從(圖4a)的壓力分布。當(dāng)試圖閉合PV型氣墊名義間隙εn時(shí)，氣墊的AD阻力(Rac)加大，減小了MFR，這樣由于ΔP的一部分排出，限流器Rpnoz就會(huì)將更多的壓力引入氣墊。不幸的是，由于ΔV的一部分排出，由Rvnoz引入到氣墊的真空也會(huì)加大。因此，在∑Fp與∑Fv兩者中可以獲得相似的可能是等同的加大。導(dǎo)致不具有AD剛性的降低了的PV型非接觸平臺(tái)。于是，在本發(fā)明的最佳實(shí)施形式中，必須使限流器Rpnoz的AD阻力顯著地大于限流器RvnozMAD阻力。從而MFR、ΔV就必須遠(yuǎn)小于ΔP。例如，假若功能良好的PV型氣墊是在典型的Psup＝200mB下工作，它的一半則引入到氣墊中(從而Pac＝100mB而ΔP＝100mB)。用以在εn下提供高的AD剛性，而引入的真空Vac＝100mB(假定這兩個(gè)反向力基本上作相同的分布)，同時(shí)為了提供功能良好的PV型氣墊，ΔV的值不得超過ΔP的值的一半，而最好是其10～30％。在此例子中的實(shí)際值是ΔV＝20mB，因而Vsap＝120mB。據(jù)此，此供給壓力的絕對(duì)值可以比供給真空的絕對(duì)值大1.2～3倍。當(dāng)對(duì)于最好是兩個(gè)不同的SASO噴嘴的Rpnoz與Rvnoz采用不同的動(dòng)態(tài)阻力時(shí)，上述供給壓力就會(huì)比真空情形對(duì)于這種偏移更敏感。由于真空限流器影響到氣墊性能的退化。當(dāng)平臺(tái)的有源表面未被完全覆蓋時(shí)，至少是在一段工作時(shí)間內(nèi)是如此時(shí)，只在需要避免真空損耗和MFR耗費(fèi)時(shí)(在采用SASO噴嘴時(shí)施加空氣動(dòng)力學(xué)障礙)，才于真空導(dǎo)管處設(shè)置限流器。于是，假若PV型平臺(tái)的有源表面完全被覆蓋且要是不存在由于這種處理或是裝載與卸載階段所引起的限流時(shí)，根據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施形式，建議不要把限流器用于抽真空限制器。將FRS SASO噴嘴(在此應(yīng)用了自適應(yīng)空氣動(dòng)力學(xué)障礙機(jī)制)用于壓力限流器Rpnoz也能避免壓力損耗和MFR的耗費(fèi)，而這是用SASO噴嘴工作的另一正當(dāng)理由。
上面業(yè)已闡明了將不同的限流器用于壓力與真空導(dǎo)管的理論根據(jù)，以下將參考圖4b說明功能良好的PV型平臺(tái)的動(dòng)態(tài)特征。PV型氣墊的動(dòng)態(tài)行為受到間隙ε的控制。Rac的AD阻力對(duì)于ε的變化非常敏感。因此，引入的壓力(Pac)與真空(Vac)中所發(fā)生的變化以及在氣墊內(nèi)的壓力分布，尤其是內(nèi)壓分布的變化，顯著地有助于增強(qiáng)AD剛性。當(dāng)PV型氣墊將物體保持并支承于名義的平衡間隙εn且在本發(fā)明的最佳工作方式下時(shí)。此氣墊是在平均的工作狀態(tài)下工作，Pac的值大體與值Vac類似而壓力提升力∑Fp所占據(jù)的區(qū)域幾乎等于保持向下真空力∑Fv所占據(jù)的區(qū)域，成為如圖4b所示的平衡情形。在這種均勻狀態(tài)下，且當(dāng)∑Fp與∑Fv兩者比物體重量大許多倍時(shí)，相差的提升力(∑Fp-∑Fv)便穩(wěn)定地支承著所保持的物體的重量。而此物體是以高的平齊性精度支承于εn。
當(dāng)試圖閉合此PV型氣墊間隙εn(圖4b，偏移向下情形)，氣墊的AD阻力(Rac)增大，MFR減小，由于ΔP的一部分排出，Rpnoz就會(huì)引入顯著多的壓力Pac，同時(shí)由于ΔV的一部分排出，為Rvnoz引入的真空Vac只略有增加。這種有利的不均一的變化發(fā)生于壓力限流器的AD阻力顯著地大于真空限流器Rvnoz的AD阻力時(shí)，因而ΔP遠(yuǎn)大于ΔV。這里ΔP與ΔV兩者可以視之為擬有選擇地輸送給氣墊的壓力勢(shì)。同時(shí)，隨氣墊壓力分布快速的變化發(fā)生了提升壓力∑Fp所占據(jù)的區(qū)域顯著地增加，因而保持向下真空力∑Fv所占據(jù)的區(qū)域顯著地減小，如圖4b所示。結(jié)果，高的FRS力將物體上推向到εn。相反(圖4b偏移向上情形)，當(dāng)試圖打開PV型氣墊間隙而確立εn的向上偏移時(shí)，氣墊的AD阻力(Rac)下降而MFR加大，這樣在ΔP增大時(shí)有顯著少的壓力Pac為Rpnoz引入，而在ΔV稍稍減小時(shí)由Rvnoz引入的真空Vac則只是略有增加。同時(shí)，隨壓力分布發(fā)生顯著變化，在壓力∑Fp所占據(jù)的區(qū)域內(nèi)，顯著地增加，因而在真空力∑Fv占據(jù)的區(qū)域內(nèi)，顯著地下降，如圖4b所示。結(jié)果，高的FRS力將物體下拉回εn。必須強(qiáng)調(diào)，F(xiàn)RS力屬于自適應(yīng)的與局部的性質(zhì)。
PV型非接觸平臺(tái)設(shè)有許多壓力限流器將空氣引入氣墊，同時(shí)設(shè)有在必要時(shí)裝備有不同的限流器的真空導(dǎo)管以抽吸引出的空氣流，作為供選擇的方案，上述兩者可以按棋盤的重復(fù)格式排列。在這種情形下，PV型氣墊本征地具備局部平衡性質(zhì)。因此，自然要對(duì)性能的各個(gè)方面提供均勻的保持，從而不會(huì)發(fā)生全局效應(yīng)。為此，可以提供一種具有所需寬度的PV型非接觸平臺(tái)，以在精確地作靜止支承或由任何驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸送時(shí)來保持極大尺寸的物體。需要著重指出，只要PV型氣墊的基本單元(圖4a)的尺寸顯著地小于物體的橫向尺寸時(shí)，前述局部性質(zhì)與均勻性就能成立，而在平臺(tái)的有源表面鄰近，這種局部性與均勻性便不再有效。為了減少邊緣效應(yīng)的損害。在本發(fā)明的另一種最佳實(shí)施形式中。有利地增大了此有源表面邊緣鄰近的分辨率(即增加孔的密度)，這樣便減小了橫向尺度(垂直于邊緣的氣墊縮小的方向)上的邊緣效應(yīng)。類似地，根據(jù)本發(fā)明的另一最佳實(shí)施形式，于壓力集流腔中形成壓差，同時(shí)使供給于有源表面邊緣鄰近區(qū)域的壓力大于供給PV型平臺(tái)內(nèi)部區(qū)域的壓力。
通過實(shí)施真空預(yù)加載，PV型氣墊提供了雙向性質(zhì)的AD剛性，而它在自適應(yīng)與局部方式下當(dāng)試圖將物體推向或推離此非接觸平臺(tái)的水平的有源表面時(shí)，便反對(duì)εn發(fā)生的任何變化。為了提供精確的浮動(dòng)平度，由于在物體為寬格式且相對(duì)于其寬度和橫向尺寸可彎曲的一般情形下，氣墊的支承仿隨有源表面，平臺(tái)的有源表面最好應(yīng)是平整的和根據(jù)所需的公差制成。要是這種物體是剛硬的，則平臺(tái)的公差平均化了，但這可能會(huì)增加局部接觸的風(fēng)險(xiǎn)。此外，通過提供高的AD剛性，能獲得均勻的氣墊浮動(dòng)間隙。兩個(gè)直接的參數(shù)將影響到剛性，(a)由于供給壓力較高因而加大了MFR，從而可獲得較高的AD剛性，不喪失一般性，供給壓力的實(shí)際值為50～1000mB，因而實(shí)際的真空級(jí)將只為壓力級(jí)之半，(b)由于預(yù)定的εn較小，從而可以獲得較高的AD平整性，從而提高了平整性精度。在實(shí)際工作中(對(duì)于上述的多種用途)，εn約為10～20μm。
一般，由于被支承的物體的尺寸大或者它不是彈性的，因而當(dāng)需要適當(dāng)?shù)木葧r(shí)，εn還有基本單元的尺寸都可能較大。要是此物體具有小的尺寸或者它是彈性的或是當(dāng)需要有高精度的平整性時(shí)，則可以采用較窄的εn和較小的基本單元尺寸(較小的分辨率)。必須著重指出，基本單元愈小，非接觸PV型平臺(tái)的均勻性也愈高，反之亦然。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，(1)通常包括前述圖中所示正方形的基本單元的實(shí)際尺寸是12×12～64×64mm2；(2)還可以作這樣的選擇，即基本單元的兩個(gè)尺寸可不必取相同的長(zhǎng)度；(3)也還可以作這樣的選擇，即基本單元將在限制的區(qū)域內(nèi)取小的尺寸。在這些區(qū)域內(nèi)，相對(duì)于高的平整性精度，AD剛性與均勻性要求高的性能，而在其他區(qū)域內(nèi)，有關(guān)的密度較??；(4)同樣是非常實(shí)際的，即是對(duì)于鄰近有源區(qū)邊緣的基本單元采用不同的縱橫比，同時(shí)提供精細(xì)的分辨率以在非接觸平臺(tái)的邊緣改進(jìn)局部性能。
為了獲得最優(yōu)性能，必須固執(zhí)地進(jìn)行非接觸平臺(tái)的全局性的氣動(dòng)力學(xué)的設(shè)計(jì)。在本發(fā)明的PV型非接觸平臺(tái)的最佳作業(yè)方式中。有關(guān)的氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)考慮了(1)作為條件與可資利用的MFR；(2)所涉及的限流器的特征(由MFR與輸入和輸出壓力的表征)；(3)幾何參數(shù)，如PV型氣墊基本單元的分辨率或尺寸以及真空與壓力導(dǎo)管兩者出口的細(xì)節(jié)。
由下述兩個(gè)相輔部件構(gòu)成高的動(dòng)力學(xué)剛性性能的PV型氣墊；(a)將多個(gè)壓力限流器，最好是SASO噴嘴用作FRS，通過快速增/減引入到PV型氣墊的壓力產(chǎn)生自適應(yīng)與局部性質(zhì)的反力(若存在真空流阻器時(shí)，AD剛性減小)；(b)當(dāng)εn發(fā)生偏移向上或向下時(shí)，在氣墊壓力分布中會(huì)發(fā)生極端的改變。盡管應(yīng)用了FRS來提供高的AD剛性，在氣墊內(nèi)壓力分布的極端橫向變化有可能使AD剛性增大2～5倍。當(dāng)AD剛性大到足以在小的浮升間隙公差(Δεn)下提供高的精度時(shí)，就獲得了能良好工作的高性能PV型氣墊。如果此有源表面的平整性也是在小的公差范圍之內(nèi)，當(dāng)一非剛硬的物體由任何驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作靜止或輸送的支承時(shí)，PV型平臺(tái)便能以高的平整性精度對(duì)物體作非接觸的保持。相對(duì)平整性精度提供優(yōu)化的PV型氣墊的關(guān)鍵在于根據(jù)平整性的具體要求保證所需的AD剛性，同時(shí)在提供這種氣墊時(shí)采用盡可能少的MFR。根據(jù)不同的考慮，能夠提供均勻與精確的εn的較高剛性可以替換此平臺(tái)所要求的制造公差。PV型氣墊剛性的典型值約為3～60g/cm2/μm，而若是支承或輸送晶片或FPD之類的薄物體時(shí)，則在僅僅1μm的垂向平動(dòng)中會(huì)生產(chǎn)大于物體分布體重10～200倍的局部性質(zhì)的回動(dòng)力。
在PV型氣墊的特定的氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)中，AD剛性與ε的關(guān)系表征為，最佳的設(shè)計(jì)應(yīng)在εn。因此，AD剛性在較寬與較窄兩種間隙中都減小了。特別是在閉合這種間隙時(shí)，AD剛性在此間隙完全閉合之前便喪失，因而朝向此有源表面的其他運(yùn)動(dòng)將不會(huì)加大流動(dòng)性回動(dòng)力。重要的是要識(shí)別這種行為。以減少也可以是局部性質(zhì)的接觸風(fēng)險(xiǎn)和保證在臨界情形無接觸。在這種臨界情形，物體受到包括與被保持物體加速運(yùn)動(dòng)有關(guān)的力在內(nèi)的外力的影響；或是物體附加重量的瞬時(shí)影響，或是此時(shí)發(fā)生了從一個(gè)平衡態(tài)到另一平衡態(tài)的躍遷過程。此外，當(dāng)只有一個(gè)限流區(qū)受到擾動(dòng)時(shí)，物體也可能受到局部強(qiáng)制作用的影響，這種情形特別是當(dāng)物體很薄和具有寬的尺寸因而可彎曲時(shí)尤為重要，此時(shí)的躍遷過程可以具有三維性質(zhì)。于是，功能良好和有效的PV型平臺(tái)必須在最佳條件下工作才能提供局部性質(zhì)的高性能。
在需要無接觸地以極高平整性精度支承或輸送平而薄的輕量物體如晶片或FPD時(shí)，本征地局部平衡的PV型氣墊便適合于這項(xiàng)工作。這種輕量的平而薄的物體也可在一定程度能夠彎曲(相對(duì)于大的橫向尺寸)，通常具有約0.3g/cm2的分布物體重量，而在支承印刷媒體時(shí)，此種物體重量可以更輕。例如當(dāng)有源表面平臺(tái)具有完善的平整性且當(dāng)應(yīng)用高性能的PV型氣墊，就能按εn＝20μm懸浮，以小于1μm的整體平整性精度無接觸地支承300mm(直徑)的晶片。當(dāng)采用寬規(guī)格(50×180cm)PV型平臺(tái)時(shí)，在各個(gè)生產(chǎn)階段，為了給有源表面PV型平臺(tái)提供有選擇地用于靜止地支承或是輸送寬規(guī)格的物體如FPD的完善加工平面度，成本是很高的?？梢赃_(dá)到10～15μm的整體工作的平整度，而其中的一半或一小半則是得力于氣墊本身。此外，在許多情形下，F(xiàn)PD或晶片的制造過程或質(zhì)量控制檢查都是沿一條細(xì)窄的線進(jìn)行。因而實(shí)質(zhì)上只是沿著這條與運(yùn)動(dòng)方向正交的線才需要平整性。FPD的運(yùn)動(dòng)可以是線性的而晶片的運(yùn)動(dòng)則可以是轉(zhuǎn)動(dòng)的，當(dāng)實(shí)際所需的精確平整性是一維形態(tài)之時(shí)，最好在本發(fā)明的一種最佳實(shí)施形式中沿著這樣的“處理線”更多地注意與之近鄰的限流區(qū)，由此來改進(jìn)平整性的精度。為此，可以于此“處理線”鄰近提供更多的輸入壓力和/或減小基本單元尺寸。用來相對(duì)于平整性精度局部地改進(jìn)PV型氣墊性能的這種無源裝置可以只需要通過機(jī)械布置就能實(shí)現(xiàn)，例如為此細(xì)長(zhǎng)的精密區(qū)域提供不同的壓力與真空集流腔和/或改變限流器類型，以及或者局部地改變分辨率，等等。顯然，在二維特征的小的限流區(qū)(矩形或圓形區(qū))也會(huì)需要高的平整性性能。在這種情形下，可以于限流區(qū)中采用在“處理線”情形局部改進(jìn)性能的類似方法來提供高性能。
根據(jù)本發(fā)明的另一最佳實(shí)施形式，建議沿此處理線設(shè)置調(diào)節(jié)螺釘來局部地控制PV型平臺(tái)有源表面的平整性。此外，根據(jù)本發(fā)明又一最佳實(shí)施形式，建議構(gòu)成分開的壓力/真空集流腔給平臺(tái)的“處理線”提供不同的狀態(tài)，除了將集流腔分成若干段外，在各個(gè)這樣的子集流腔中設(shè)定稍有不同的壓力(或真空)，以便由純粹空氣動(dòng)力學(xué)方法即一種補(bǔ)償技術(shù)來沿此“處理線”改進(jìn)平整性。在這種技術(shù)中，當(dāng)物體例如FPD在沿此“處理線”上于限流區(qū)中上浮到高于所允許的時(shí)，就應(yīng)相對(duì)于名義值調(diào)節(jié)較大的真空或較小的壓力。結(jié)果此物體在此限流區(qū)中被下拉以便在允差范圍內(nèi)被保持；相反，若此物體在沿此“處理線”上于限流區(qū)中上浮低于所允許之時(shí)，就應(yīng)相對(duì)于名義值施加較小的真空或較大的壓力。結(jié)果使物體在此限流區(qū)中上推，以便在允差之內(nèi)保持此物體。這樣一種有源的平整性調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也能補(bǔ)償制造公差的偏移。這可以在任何時(shí)間，特別是在制造現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)剛組裝完之后以及偶爾是在例行維修作業(yè)之間進(jìn)行。平整性的調(diào)節(jié)也可以相對(duì)本身為不平整的或是不能精確移動(dòng)的處理設(shè)備的有源部件進(jìn)行。在這種情形下，也能補(bǔ)償這種非平整性和由平行性來提供極高的精度。此種空氣動(dòng)力學(xué)的補(bǔ)償技術(shù)在有需要時(shí)也可以二維區(qū)域方式實(shí)施。
一般情形下，晶片、FPD與內(nèi)PCB層之類物體都是相對(duì)于其大的橫向尺寸為薄的和可彎曲的(晶片的典型厚度是0.7mm，具有高達(dá)300mm的直徑，而FPD的典型厚度是0.5mm，具有達(dá)到200cm的長(zhǎng)度)。進(jìn)行處理時(shí)，在將這種物體由PV型平臺(tái)保持于靜止?fàn)顟B(tài)或輸送時(shí)，必須提供局部平衡性質(zhì)的均一性的支承，以免出現(xiàn)大比例的變形并將所需平整性的精度保持于允差之內(nèi)。如上所述，PV型氣墊本征地顯示出“局部平衡”性質(zhì)。通常，這種大而薄的物體不是完全平整的。這種情形下，PV型氣墊就提供了另一重要特征它能非接觸地保持住不平齊的薄物體并與之一起平整化。這種使不平齊物體平齊化的可能性取決于物體的彈性，但在上述物體的情形，可以使所具非平整性允差在比例上類似于PV型氣墊間隙的薄物體平整化。通過PV型平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)非接觸的平整化機(jī)制，由于存在允許產(chǎn)生局部性質(zhì)的純平整化力矩的相對(duì)的一對(duì)力而成為可能(有關(guān)由純力矩進(jìn)行平齊化的更多詳細(xì)知識(shí)可參考有關(guān)PP型平臺(tái)的討論)。盡管后面將論述的PP型平臺(tái)會(huì)提供非常多的平化性能。但PV型是單面的非接觸平臺(tái)而當(dāng)要求高精度且只允許少量的非平整行性時(shí)，PV型的氣墊支承則能提供合適的平整化機(jī)制，以改進(jìn)非接觸PV型平臺(tái)的總的平整性精度。
為了改進(jìn)平整化性能，可以應(yīng)用按行交替排列的形式，在此將壓力限流器最好是SASO噴嘴沿著一組平行線布置，而將有選擇地裝備有低的AD阻力限流器例如另一組不同的SASO噴嘴的真空導(dǎo)管沿第二組平行線設(shè)置，于平臺(tái)有源平面上的壓力限流器的平行線組之間均勻地搭接。對(duì)于本發(fā)明的另一最佳實(shí)施形式，作為選擇，可以由表面溝槽連接上述各平行線(壓力線與真空線兩者)的導(dǎo)管出口以改進(jìn)平整化性能。這種一維格式的線性PV型氣墊提供了在實(shí)質(zhì)上不垂直于上述線的橫向上具有更好平整化性能且在平行于限流器的線的方向上具有最佳性能的非接觸式平臺(tái)。必須指出，這種平齊化機(jī)制是局部性質(zhì)的、自適應(yīng)的與動(dòng)態(tài)的。
在本發(fā)明的各最佳實(shí)施例中，存在眾多的不同選擇方案，業(yè)已指出的不同處是(a1)當(dāng)有源表面至少在一段時(shí)間內(nèi)未被完全覆蓋時(shí)，在用來對(duì)物體作穩(wěn)定的支承或輸送之際，采用裝備有真空限流器的PV型氣墊；(a2)當(dāng)平臺(tái)的有源表面被完全覆蓋時(shí)，則以不采用真空限流器有利(可獲得更大的剛性和能降低制造成本)。另一種區(qū)別則表現(xiàn)在(b1)在一般情形下從水平物體的底側(cè)對(duì)其支承；(b2)無接觸地從水平物體上側(cè)將其保持住；(b3)保持沿垂直取向或并不相對(duì)于重力定向的物體。
另一些區(qū)別則是(c1)能對(duì)PV型氣墊的基本單元采用不同的縱橫比來改進(jìn)有源區(qū)邊緣的性能，而在此還將其推伸到(c2)基本單元的任何實(shí)際排列也可以在空間方式下為不重復(fù)的。這方面包括在有源區(qū)上的實(shí)際排列，在此有源區(qū)上所設(shè)的壓力導(dǎo)管數(shù)不同于真空導(dǎo)管數(shù)。還能按圓形格式應(yīng)用真空預(yù)加載的PV型氣墊，這里的真空與壓力出口分布于柱坐標(biāo)系的圓形平面中。圓形分布可實(shí)際應(yīng)用于PV型平臺(tái)的有源表面呈圓形且尺寸較小的情形。
雖然到此為止我們只是考慮了平齊的表面，但并未限制去形成任何非平齊的實(shí)用的有源表面。典型的例子是成形球形有源表面來保持球形光學(xué)部件，或是去成形“V”形的細(xì)長(zhǎng)有源區(qū)來提供這樣的輸送線，其中具有類似“V”形底面的托架可以沿水平方向運(yùn)動(dòng)而在這種PV型“滑動(dòng)器”的頂部上則無橫向運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。事實(shí)上，當(dāng)物體是由其底側(cè)支承，換言之，PV型氣墊是倒轉(zhuǎn)地應(yīng)用時(shí)，任何實(shí)際的側(cè)向有源表面都是可以實(shí)現(xiàn)的。此外，相分開的“側(cè)向”有源表面可以用來無接觸地限制側(cè)向運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)精度并非主要關(guān)心的問題時(shí)，在本發(fā)明的另一最佳實(shí)施例中，可以將一維方式下的PV型平臺(tái)的有源表面按一或幾個(gè)“基本單元”尺寸的橫向?qū)挾确殖扇舾上喾珠_的細(xì)長(zhǎng)有源表面。用以減少成本、MFR與平臺(tái)重量，換言之，基于同樣理由，也能把二維方式的有源表面分成若干相分開的矩形或圓形子表面。在分割支承平臺(tái)時(shí)，應(yīng)該注意到在可彎曲的物體與子表面的邊緣間由于重力而發(fā)生接觸的風(fēng)險(xiǎn)，為此必須考慮期望升高的物體的彈性。在進(jìn)行上部保持的情形是不存在上述風(fēng)險(xiǎn)的。但為了提供可靠的無接觸的上部保持與輸送，應(yīng)該避免因這些子表面間上述表面處大的向下變形造成斷離的風(fēng)險(xiǎn)。
在本發(fā)明的最佳作業(yè)條件中，對(duì)于PV型氣墊業(yè)已提供了(d1)均勻平衡態(tài)，其中的壓力級(jí)Pac基本上等于真空級(jí)Vac而為壓力占據(jù)的區(qū)域基本上等于真空占據(jù)的區(qū)域，且這兩者的分布相似。在此還將延伸到另外兩種平衡態(tài)(d2)作業(yè)條件是壓力級(jí)Pac遠(yuǎn)大于(實(shí)際上2倍于)真空級(jí)Vac的。從而為這壓力所占據(jù)的區(qū)域遠(yuǎn)小于真空所占據(jù)的區(qū)域，這兩者的分布可以不相似；(d3)作業(yè)條件是真空級(jí)Vac遠(yuǎn)大于(實(shí)際上2倍于)壓力級(jí)Pac的，因而此真空所占的區(qū)域小于壓力所占的區(qū)域，這兩者的分布可以不相似。這些不相同的作業(yè)條件有利于不同的具體應(yīng)用，例如可以用較大的壓力來避免當(dāng)物體是支承于靜止或輸送中且受到可能與制造過程相關(guān)聯(lián)的頂表面力的影響而發(fā)生局部接觸，或是用較大的真空來確保從上側(cè)非接觸地保持物體。
雖然PV型平臺(tái)可以提供精密的支承，但它也可用于精確性不起關(guān)鍵作用而可靠的局部非接觸保持則屬基本要求的情形。本發(fā)明涉及到多種應(yīng)用，例如(1)對(duì)扁平物體例如FPD從其上側(cè)進(jìn)行非接觸的支承或輸送。這里主要關(guān)心的是確保物體不會(huì)下落；(2)確保扁平物體如晶片或FPD的處理工具的非接觸保持，其中涉及到加速運(yùn)動(dòng)；(3)在對(duì)中或清洗過程中無接觸地支承或輸送扁平物體為晶片或FPD；(4)在扁平物體如FPD或PCB的裝卸工序中，應(yīng)用有限尺寸的PV型氣墊于卸載銷的頂部上以提供非接觸的卸載機(jī)制。
當(dāng)需要以極精確的扁平與寬規(guī)格輸送FPD之類物體(當(dāng)前的典型尺寸高達(dá)180×200cm)且平整性精度限制于一個(gè)小的區(qū)域或是窄長(zhǎng)的區(qū)域，其中(a)在窄長(zhǎng)處理區(qū)例如進(jìn)行涂層或檢查時(shí)，物體在處理中是在垂直于此細(xì)長(zhǎng)處理區(qū)的橫向上作直線輸送，且在鄰近此細(xì)長(zhǎng)處理區(qū)的區(qū)域中應(yīng)用PV型氣墊來提供局部的高性能和高的平整性精度，但是由邊緣區(qū)來松弛外部區(qū)域感生的干擾，而當(dāng)兩種氣墊的εn不相同而是在大得多的外部支承區(qū)中時(shí)，在此細(xì)長(zhǎng)的處理區(qū)之前與之后，將低成本的PA型氣墊用在可以進(jìn)行裝卸工序中。類似地，這種分割方法也可適用于(b)在受到限制的小的處理區(qū)中希望有高的平整性精度時(shí)，例如步進(jìn)式光刻工藝中所見到的，這里將X-Y驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用來進(jìn)行非常精密的環(huán)繞物體(FPD或晶片)從一步到另一步的運(yùn)動(dòng)。在這種情形下，PV型氣墊只用于小的處理中。應(yīng)該著重指出。必須提供遠(yuǎn)大于PV型氣墊基本單元典型尺度的顯著寬的松弛區(qū)，以從各個(gè)有關(guān)的側(cè)面提供若干基本單元典型尺寸(實(shí)際上為4～10單元)的松弛長(zhǎng)度，而這是為了形成與外部區(qū)域干擾的隔離和光滑的橫剖面輸送所必需的。這樣就在處理區(qū)獲得了精密性性能。
為了在此處理區(qū)中局部地提高平整性精度，本發(fā)明的另一實(shí)施例的選擇方案是，應(yīng)用氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)，通過控制(例如調(diào)節(jié))供給的真空或壓力于處理區(qū)調(diào)整εn，或另外在此處理區(qū)構(gòu)成若干不同的供給源來提供氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)以局部地控制真空或壓力的供給。而在此處理區(qū)中局部地改進(jìn)平整性精度。
特別是在以高的平整性精度由PV型平臺(tái)輸送物體的同時(shí)對(duì)其處理時(shí)，此有源表面可以分成兩或多段以有助于從其底側(cè)進(jìn)行這種處理。實(shí)際上可在這樣的兩個(gè)部分中設(shè)置間隙，此種間隙對(duì)于上述的多種用途可沿運(yùn)動(dòng)方向?qū)?0～50mm，取決于物體的彈性而不會(huì)損害被保持物體的太多的高平整性。在本發(fā)明的一最佳實(shí)施形式中，上述部分間的間隙可以用于下述方式(1)當(dāng)物體作無接觸地輸送(連續(xù)的或步進(jìn)式的運(yùn)動(dòng))而處理是在物體上方進(jìn)行時(shí)，有助于從此間隙的底側(cè)進(jìn)行這種處理。用于照明或成像的光源。從低功率到高功率的激光束以及通過輻射或熱氣流的加熱只是這方面可資利用的幾個(gè)例子；(2)在物體精確地保持于非接觸平臺(tái)上方時(shí)可對(duì)物體的上下表面進(jìn)行雙面加工。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施例，能夠根據(jù)此PV型氣墊形成一系統(tǒng)，此系統(tǒng)在一部分時(shí)間內(nèi)對(duì)物體作非接觸的支承與輸送，在其余時(shí)間內(nèi)則出于任何實(shí)際理由而成為接觸地吸持物體的真空臺(tái)。這樣一種系統(tǒng)能接觸或不接觸地保持遠(yuǎn)比平臺(tái)有源表面小的物體，這是由于限流器的AD障礙機(jī)制有效地限制了MFR在未覆蓋區(qū)域內(nèi)于前述兩種作業(yè)情形中的耗費(fèi)。為此，可以在物體軟卸載處，這種限流器限制流動(dòng)處關(guān)斷對(duì)有源表面的壓力供給。在類似方式下，當(dāng)恢復(fù)壓力供給時(shí)，此物體斷開連接而軟性地上浮。根據(jù)本發(fā)明的另一種應(yīng)用，上述軟處理可以用于只裝備有一種限流器如SASO噴嘴的真空系統(tǒng)中，其中用到了軟性的非接觸卸載與斷離開的機(jī)制。為此，在裝載工序可以首先用壓力工作，緩慢地變換為真空作業(yè)以提供軟性卸載，在物體由真空吸持接觸時(shí)執(zhí)行處理，最后在卸載階段變換回壓力以提供軟性斷開與升浮處理。當(dāng)采用后述的低容積集成的雙集流腔時(shí)，可以使壓力的通/斷變換成為一快速過程。
根據(jù)本發(fā)明的另一最佳實(shí)施形式，在一PV型平臺(tái)中將兩個(gè)相對(duì)的有源表面結(jié)合，這兩個(gè)有源表面基本相同并依鏡像對(duì)稱平行地對(duì)準(zhǔn)。這樣一種構(gòu)型對(duì)于平行地插入此相對(duì)有源表面的物體提供了雙側(cè)非接觸保持。這種構(gòu)型的AD剛性加倍而這乃是此種非接觸平臺(tái)的最重要特點(diǎn)。兩個(gè)相對(duì)氣墊間的間隙以自適應(yīng)方式共用物體寬度和相對(duì)有源表面間的距離二者的差。若是這兩個(gè)有源表面類似并以相同的作業(yè)條件工作，εn在物體的任一側(cè)上將相等。事實(shí)上這是后面將討論的PP型平臺(tái)的類似構(gòu)型，也同雙側(cè)PV型平臺(tái)相關(guān)。與PP型平臺(tái)相比，此雙側(cè)型PV型平臺(tái)的最大缺點(diǎn)是還需要供給真空而能提供高AD硬性的潛能則較小，但它卻有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)PV型氣墊對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)施加的力不如施加給PP型氣墊的那樣大。
真空預(yù)加載的PV型氣墊也可用作另一種非接觸空氣軸承的工藝(參看PA型氣墊的有關(guān)段落，而主要的不同處在于PV型氣墊能夠施加保持向下的力以確保水平的上部方向的運(yùn)動(dòng))。
壓力預(yù)加載(PP)型氣墊根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，PP型氣墊是用具有多個(gè)壓力孔的有源表面以及具有多個(gè)壓力孔的相對(duì)的另一有源表面，各個(gè)有源表面產(chǎn)生相對(duì)于另一有源表面的力的反向力。
結(jié)果，PP型氣墊是一種壓力預(yù)加載平臺(tái)，其中的物體是由其兩側(cè)非接觸的作靜止或輸送的支承，這樣PP型非接觸平臺(tái)無條件的穩(wěn)定。此PP型非接觸平臺(tái)的相對(duì)有源表面最好一致，設(shè)有多個(gè)壓力限流器如SASO噴嘴，通常具有遠(yuǎn)為少的抽空孔，以形成功能良好的FRS機(jī)制因而可實(shí)現(xiàn)高的功能。PP型平臺(tái)的兩個(gè)相對(duì)有源表面基本成平行的組合，具有一致的有源表面且以鏡像對(duì)稱平行地對(duì)準(zhǔn)。此對(duì)稱平面基本上是兩個(gè)相對(duì)有源表面間形成的薄與寬(橫向的)間隙中的想像中間平面。這兩個(gè)相對(duì)的氣墊隨著物體插入此兩個(gè)相對(duì)有源表面之間而形成。這兩個(gè)相對(duì)氣墊的間隙以自適應(yīng)方式共用物體的寬度與相對(duì)的有源表面間距離的差。假如這兩個(gè)有源表面相似且以相對(duì)的作業(yè)條件工作，此εn在兩個(gè)氣墊中相等。兩相對(duì)表面間的距離需要調(diào)節(jié)至相等于預(yù)期的被支承的物體寬度加上所需間隙εn的兩倍。因此，當(dāng)打算保持不同寬度的物體時(shí)，這種PP型非接觸平臺(tái)必須包括“板寬調(diào)節(jié)”機(jī)構(gòu)，用以調(diào)節(jié)兩相對(duì)有源表面間的距離。
由于壓力預(yù)加載，PP型平臺(tái)與PV型和PA型氣墊相比，提供了高值的AD剛性。雙側(cè)PP型平臺(tái)的AD剛性具有雙向性質(zhì)而不依賴于物體重量。通常。被支承的物體如玻璃質(zhì)FPD、晶體與PCB是平齊的并具有相對(duì)的表面。當(dāng)這種物體不是平整的時(shí)，PP型平臺(tái)提供了自適應(yīng)性質(zhì)高的平齊化性能。
PV型氣墊包括兩種導(dǎo)管壓力導(dǎo)管，裝備有例如SASO噴嘴的限流器以便為FRS行為提供必要的條件；真空導(dǎo)管即真空孔，這兩者最好在平臺(tái)的兩個(gè)相對(duì)有源表面上排成矩形格式(圖6a)。分布于各個(gè)有源表面上的壓力限流器22的個(gè)數(shù)遠(yuǎn)多于抽空孔24的個(gè)數(shù)，抽空孔也可完全不設(shè)置(但最好設(shè)置抽空孔)，3～16個(gè)可能是實(shí)際的(圖6a中于基本單元26中示明有9個(gè))。為了提供均勻的臨時(shí)收容部與局部性質(zhì)的剛性，抽空是必需的，為此在相對(duì)的各有源表面上設(shè)置抽空孔和/或溝槽，這絕大多數(shù)是在涉及到寬格式的有源表面時(shí)；或是通過這些表面的邊緣進(jìn)行抽空，這絕大多數(shù)是在有源表面肯定不寬的情形(通常是圖6a所示平臺(tái)的-或幾個(gè)基本單元的寬度)。
PP型平臺(tái)可以如圖5所示的具有兩個(gè)平行的傳導(dǎo)通道的電路作模擬的描述，這里的符號(hào)“up(上)”與“dn(下)”是用來區(qū)別兩個(gè)相對(duì)的有源表面。這里只在需要時(shí)才涉及特殊的“通道”。Rnoz表示壓力導(dǎo)管的FRS限流器，它們最好是SASO噴嘴，Rac表示相對(duì)氣墊的AD阻力。Pin是供給壓力，可以有選擇地將不同的壓力供給相對(duì)的各有源表面。而Pac是引入氣墊的壓力。ΔP是沿限流器Rnoz的壓力降。Pamb為可以是大氣壓力的出口壓力或者是在附加真空預(yù)加載時(shí)的真空。MFR是質(zhì)量流率。Rac是限流器，它取決于氣墊的詳細(xì)設(shè)計(jì)且包括例如限流器分辨率，導(dǎo)管出口直徑以及壓力出口數(shù)與抽空孔數(shù)間之比等參數(shù)。在平衡態(tài)，Rac取決于εn，此εn對(duì)于兩個(gè)相對(duì)的氣墊基本一致，但Rac是動(dòng)態(tài)限流器，其中的AD阻力以自適應(yīng)方式與ε相關(guān)。當(dāng)Δε發(fā)生相對(duì)于平衡的偏移時(shí)，上氣墊的間隙ε1變得較小，ε1＝εn-Δε。因而下相對(duì)氣墊的間隙ε2＝εn+Δε。在這樣一種偏移下，相對(duì)于平衡態(tài)而言，從物體上側(cè)加到物體上的總的向下力∑Fpup顯著地較大，而從物體下側(cè)加到物體上的總的向上力顯著地較小。因此Rac是由取決于兩側(cè)εn的AD阻力所表征的動(dòng)態(tài)流阻器。當(dāng)氣墊確立。引入到兩個(gè)相對(duì)氣墊的壓力級(jí)由此間隙偏移Δε控制。
PP型氣墊的功能可以不受重力影響，在平衡態(tài)，物體由兩個(gè)相向的氣墊以到物體基本相同的距離支承，此物體對(duì)稱地保持于平臺(tái)的中間，這里的相互相對(duì)的總壓力∑Fpup與ZFpdn的量級(jí)相同。這兩個(gè)相向的力可以顯著地大于物體的重量，而這兩個(gè)相向的力的差則抵消物體的重力(取決于此系統(tǒng)相對(duì)于此重力的取向)。在這種大小關(guān)系下，PP型氣墊的性能與AD剛性從而與平整度的精確性的關(guān)系便與物體重量無關(guān)。PP型氣墊是從兩側(cè)無接觸地保持物體，因而本征地具有雙向剛性，而這是PP型氣墊的最重要性質(zhì)。這意味著，當(dāng)試圖將物體移向非接觸平臺(tái)的兩有源表面之一時(shí)，氣墊便以自適應(yīng)方式發(fā)展了相向的AD力。根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施例，(a)可以由非接觸PP型平臺(tái)從兩側(cè)保持水平物體。這里兩個(gè)相向力之間的差抵消物體的重量，或是(b)非接觸PP型平臺(tái)能夠保持這樣的物體，這里的物體的對(duì)向面不作水平取向或甚至是相對(duì)于重力作垂直取向。
這種雙側(cè)PP型平臺(tái)具有復(fù)雜構(gòu)型，有兩個(gè)有源表面，因而單位面積的成本至少是加倍(相對(duì)于PA或PV平臺(tái))。但這是假定在結(jié)構(gòu)的剛度與復(fù)雜性不影響系統(tǒng)價(jià)格的情形下。因此，只是對(duì)于具體的事項(xiàng)才有必要考慮。事實(shí)上，根據(jù)本發(fā)明，這種非接觸PP型平臺(tái)稟賦著優(yōu)越的性能，它可使不平齊的物體平齊化，并在物體于靜止或是于輸送中受到無接觸地保持時(shí)能提高的精度。于是，高度平齊化的性能是PP型平臺(tái)的最重要特點(diǎn)。
PP型平臺(tái)提供了局部性質(zhì)的平整化機(jī)制。在此當(dāng)物體不平整時(shí)，通過ε以下述方法的再分布，于自適應(yīng)方式發(fā)展出純粹平整化的力矩，在此方法中，ε成為ε(x，y)，而偏移Δε(x，y)則必須有正負(fù)兩種符號(hào)來提供純粹的平整化力矩和新的偏移平衡態(tài)以抵消物體重量。此外，PP型平臺(tái)的自適應(yīng)平整化性質(zhì)在下述情形下也是與時(shí)間相關(guān)的非平整的物體是由具有相對(duì)于附著于行進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系(x’，y’)的非平整度NF(x’，y’)的平臺(tái)輸送。在這種動(dòng)態(tài)情形，偏移Δε成為三維特性Δε(x，y，t)。但是自適應(yīng)平整化機(jī)制則顯示出臨時(shí)的與局部的性質(zhì)。至少關(guān)系到物體的彈性、寬度與橫向尺寸的平整化性能的特殊要求，則有PP型平臺(tái)的AD剛性愈大，Δε(x，y)便越小。因此，需要高的AD剛性來提供具有以平整化與平整度精確性表征的高性能的非接觸平臺(tái)。
為便于理解與PP型平臺(tái)相關(guān)的壓力預(yù)加載機(jī)制，下面參考一種薄而平整的物體受到水平支承與輸送的情形。為了形成這種雙側(cè)氣墊，需將物體整個(gè)地或部分地插入此平臺(tái)的兩個(gè)相對(duì)有源表面之間。這里的有源區(qū)只是物體所在平臺(tái)的有源表面上的一個(gè)區(qū)域。在平衡態(tài)，上部與下部的氣墊于物體上感生相同的力。這兩個(gè)力的合力抵消重力。由于PP型平臺(tái)的兩個(gè)有源表面是一致的，并相對(duì)于平臺(tái)的中央平面“鏡像對(duì)稱”地對(duì)準(zhǔn)，物體兩側(cè)的壓力分布如圖6b所示基本一致，成為平衡情形。在此參考圖6說明PP型平臺(tái)的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。當(dāng)試圖通過使PP型氣墊偏移向下Δε(圖6b，偏移向下情形)致其不平衡時(shí)，上氣墊的間隙ε1增大而下氣墊的間隙ε1則減小。因此，引入下氣墊的壓力Pacdn便顯著地增加，這是由于FRS限流器Racdn釋出了ΔPdn的部分。而當(dāng)下氣墊的AD阻力Racdn增加時(shí)。下氣墊的MFRdn減少。結(jié)果，由下氣墊作用到物體上的總的接線rck升力∑FPdn由于附加的力Δ∑Fpdn而顯著地加大。同時(shí)，引入到上氣墊的壓力Pacup則顯著地下降，這是由于限流器Racup(其特性與Raudn相似)內(nèi)的ΔPup當(dāng)上氣墊的AD阻力Racup減小時(shí)隨上氣墊的MFRup增強(qiáng)。結(jié)果，由上氣墊作用到物體上的反向(向下)總力∑Fpup便顯著地減少Δ∑Fpup。于是，來自兩側(cè)的大的相向力便將物體上推到平衡態(tài)。同樣，由于相似的現(xiàn)象當(dāng)試圖通過將PP型氣墊向上偏移Δε(圖6b，偏移向上情形)來致其不平衡時(shí)，上氣墊的間隙ε1減小而下氣墊的間隙ε2增大。但是在相反的方向上，大的相向的總力∑Fpdn則將物體下推到平衡態(tài)。
從以上的說明中可引出某些結(jié)論。首先，PP型氣墊的雙向本征特性是十分明顯的。其次，它闡明了“壓力預(yù)加載”的意義；當(dāng)力∑Fpup與∑Fpdn遠(yuǎn)大于物體重量(例如高50-500倍)。而相對(duì)于εn所發(fā)生的偏移Δε則為5～10％。Δ∑Fpup與Δ∑FpdN也遠(yuǎn)大于物體重量(在上例中，大20～200倍)。因此，Δ∑Fpup與Δ∑Fpdn大致等于它們的平均值Δ∑Fp，這是因?yàn)樵谄葡蛏匣蛳蛳虑樾?，這兩種改變都對(duì)FRSp有貢獻(xiàn)。因此，從ε偏移Δε下作用到物體上的“凈”FRS等于二倍Δ∑Fp力，而壓力預(yù)加載機(jī)理的實(shí)質(zhì)意義是這樣的事實(shí)FRS力加倍(對(duì)于單側(cè)氣墊，例如在PA氣墊，這只由物體的體重預(yù)加載)。相對(duì)于小的Δε偏移，PFR力愈高，氣墊的AD剛性也愈高。PP型氣墊有潛力可產(chǎn)生遠(yuǎn)大于PA型或PV型氣墊的AD剛性。
通過實(shí)現(xiàn)以下設(shè)想，可以獲得PP型平臺(tái)的高的AD剛性性能(1)上述發(fā)明最重要的是將氣流引入PP型氣墊，那些用作局部性質(zhì)的FRS且提供自適應(yīng)機(jī)制的限流器，能響應(yīng)ε中的任何變化，快速地產(chǎn)生相向的力；(2)通過按下述方式相對(duì)于氣墊AD阻力(Rac)調(diào)節(jié)限流器的AD阻力(Rnoz)能使FRS機(jī)制優(yōu)化當(dāng)氣墊是在預(yù)定的εn下工作，將輸入壓力Pin的一半引入氣墊(Pac)，而將另一半(ΔP)用作限流器內(nèi)的靜壓降，在εn偏移Δε時(shí)，發(fā)揮FRS機(jī)制的作用。在這種條件下，于εn(3)獲得最大的AD剛性。
本發(fā)明的PP型平臺(tái)最為重要的是使有源表面的有效區(qū)最大化，以免減小壓力預(yù)加載機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性。根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施例，這可以通過分布遠(yuǎn)比抽空孔為多的限流器來實(shí)現(xiàn)，圖6a所示的倍數(shù)9似乎是一方便的倍數(shù)。在多數(shù)應(yīng)用中，實(shí)際的倍數(shù)為3～16。需要著重指出，這些抽空孔是用來在PP型氣墊的有源表面的內(nèi)部區(qū)域中提供均勻和高的剛性并保持局部的平衡性質(zhì)。抽空作業(yè)必須避免顯著的改變壓力分布，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，這方面的改變非常有效于提高PA型與PV型平臺(tái)的AD剛性與功能，但卻顯著地降低了PP型平臺(tái)的AD剛性。其他能提高AD剛性的實(shí)際參數(shù)包括(4)在高的作業(yè)壓力下工作，此時(shí)輸入壓力愈大因此MFR也愈大，而AD剛性會(huì)有更大的增強(qiáng)；(5)若是不存在系統(tǒng)或過程限制，則最好減小預(yù)定的平衡間隙εn以對(duì)偏移Δε獲得更大的靈敏度，這意味著在可能低的MFR下的高的AD剛性。
還可以采用真空預(yù)加載來獲得提高的FRS力，這里所付出的代價(jià)是減小了∑Fpup與Δ∑Fpdn的值。要是主要的目的就是去提高AD硬度，則上述方法是可以接收的。因此，在本發(fā)明的另一最佳實(shí)施例中的選擇方案是，將抽空孔與真空源連接。這樣，除PP型平臺(tái)的基本壓力預(yù)加載特性外，還可以另外實(shí)施真空預(yù)加載機(jī)制以進(jìn)一步提高這種平臺(tái)的AD剛性。
壓力與真空預(yù)加載是用來提高AD剛性的周知機(jī)制，常用于空氣軸承來提供精密的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。但在本發(fā)明的具體應(yīng)用中，當(dāng)把預(yù)加載機(jī)制特別是壓力預(yù)加載用于PP型平臺(tái)，特別是當(dāng)目的在于為實(shí)質(zhì)上是薄而寬的平整物體在由運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)作靜止或輸送支承提供非接觸保持與平整化機(jī)制時(shí)，這便基本上涉及到不同實(shí)施形式的一種新平臺(tái)，且它的功能與目的完全不同于空氣軸承的應(yīng)用。此外，作業(yè)條件也不相同。PP型氣墊還可在壓力供給遠(yuǎn)大于大氣壓力1bar以上時(shí)工作以及在最大多數(shù)情形下是在數(shù)百mB下工作，特別是對(duì)于許多用途來說，這種壓力范圍是100～1000mB。這是非常實(shí)際的作業(yè)值，PP型氣墊的有源區(qū)與空氣軸承系統(tǒng)的有源區(qū)相比是非常之大的。除此，空氣軸承系統(tǒng)的典型空氣間隙約為3～10μm，而PP型平臺(tái)的兩個(gè)相向氣墊的典型間隙(εn)的有效范圍則為10～1000μm。此PP型平臺(tái)間隙εn的選擇應(yīng)滿足物體的彈性、寬度與橫向尺寸所需的精度與平整化性能。
根據(jù)本發(fā)明的另一最佳實(shí)施例，這種具有寬的有源表面和在方便的作業(yè)條件下工作的PP型平臺(tái)，能夠替換空氣軸承運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)為線性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)?？諝廨S承系統(tǒng)具有小得多的有源區(qū)域并在苛刻的作業(yè)條件(相對(duì)于要求極光滑的滑動(dòng)面的作業(yè)壓力與浮升間隙)下工作。這樣，采用本發(fā)明的系統(tǒng)就能提供類似的AD剛性和精密的直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)把PP型平臺(tái)供常規(guī)的空氣軸承應(yīng)用時(shí)，它可以取如下兩種構(gòu)型行進(jìn)式托架構(gòu)型，有兩個(gè)沿特定的無源滑動(dòng)器上滑行的相向有源表面，從兩側(cè)保持住物體而避免作垂直運(yùn)動(dòng)；或相反，構(gòu)型成無源托架，保持于垂直方向，沿滑軌行進(jìn)，有兩個(gè)相向的有源表面。后一種構(gòu)型只當(dāng)不涉及MFR時(shí)才是可行的。事實(shí)上，若減小作業(yè)壓力并有利地利用此多個(gè)限流器提供的AD障礙機(jī)制在未覆蓋區(qū)域上限制MFR，就能使這種構(gòu)型實(shí)用化。根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施形式，可以將PP型氣墊用于(1)與重力方向有關(guān)或無關(guān)的情形；(2)不同構(gòu)型的線性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，例如(2a)單向線性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，(2b)雙軸平面運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和(2c)涉及到轉(zhuǎn)動(dòng)的系統(tǒng)如心軸與轉(zhuǎn)臺(tái)。
PP型氣墊性能顯示出局部平衡性質(zhì)而無全局性效應(yīng)發(fā)生。于是就能提供寬度符合所需的非接觸PP型平臺(tái)來支承或輸送有極大尺寸的扁平物體如玻璃板、FPD或PCB。必須強(qiáng)調(diào)，這種局部與均勻的性質(zhì)只在PP型平臺(tái)的基本單元的尺寸遠(yuǎn)比物體橫向尺寸小時(shí)才成立。在鄰近此種有源區(qū)的邊緣處的區(qū)域中，上述局部性與均勻性不再成立。為了抵消這種邊緣效應(yīng)，最好是提高有源區(qū)邊緣鄰近處的分辨率，以及有選擇地甚至不在此種邊緣鄰近處設(shè)置抽空孔，在此可以于這些邊緣上方進(jìn)行抽空而減小了邊緣效應(yīng)的橫向尺度。出于同一目的，還能有選擇地進(jìn)行不同的壓力供給，給邊緣區(qū)提供較高的壓力。這樣的邊緣處理改進(jìn)了邊緣區(qū)的性能。
一般，在本發(fā)明的最佳作業(yè)條件中，當(dāng)扁平物體具有大的尺寸或當(dāng)需要適度的性能時(shí)，可以采用較寬的εn、較低的作業(yè)壓力以及最好是較大的基本單元尺寸(較小的分辨率)，而當(dāng)物體具有較小的尺寸或較具彈性以及需要高的AD平整性來提供平整化能力與平整性精度的高性能時(shí)。則最好采用較窄的εn、較高的作業(yè)壓力和較小的基本單元尺寸(較大的分辨率)。對(duì)于多種用途而言。包括圖6a所示9個(gè)方形的基本單元的實(shí)際尺寸是在15×15mm～72×72mm之間。還有一種選擇方案是此基本單元的兩個(gè)橫向尺寸可以不同。對(duì)于在有源區(qū)邊緣鄰近的基本單元采用不同的縱橫比同時(shí)在與這些邊緣正交的方向上提供精細(xì)的分辨率是能夠非常有效地改進(jìn)非接觸平臺(tái)邊緣的局部性質(zhì)的。
PP型非接觸式雙側(cè)平臺(tái)的氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)必須執(zhí)著地進(jìn)行，其中要考慮(1)作業(yè)條件與可資利用的MFR；(2)限流器的特性(表示為MFR與輸入和輸出壓力的關(guān)系)，特別是在本發(fā)明中，最好把SASO噴嘴用作FRS限流器；(3)幾何參數(shù)，如基本單元的橫向尺寸(換言之，平臺(tái)的分辨率)和限流器數(shù)與抽空孔數(shù)之比，此比值的最佳與最方便值是3～16，以及壓力導(dǎo)管與抽空孔兩者出口的細(xì)節(jié)。PP型平臺(tái)的AD剛性的典型值約為10～200g/cm2/μm。而要是對(duì)晶片或FPD之類薄的物體作靜止或輸送的支承時(shí)，相對(duì)于只約1μm的Δε可以發(fā)展出的FRS力比物體重量大50～1000倍。
相對(duì)于具體的PP型平臺(tái)的氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，不同的浮升間隙下AD剛性的性質(zhì)由最優(yōu)平衡間隙εn表征。因此，此AD剛性對(duì)于較寬和較窄間隙兩者都會(huì)減弱。重要的是，當(dāng)物體受到外力包括與加速運(yùn)動(dòng)有關(guān)的力的作用或是當(dāng)物體瞬時(shí)受到外力的作用時(shí)，要區(qū)別這類行為以保證同樣可以是局部性質(zhì)的良好的功能性不接觸性。在物體上的上述影響也可以在只是限流區(qū)受到干擾時(shí)以局部方式發(fā)生，此外。最重要的是保證不接觸，尤其是當(dāng)物體很薄、尺寸寬因而可彎曲時(shí)，局部的力就可能產(chǎn)生三維性質(zhì)的變形。
在需要于極高的平整性精度下對(duì)扁平的輕量寬尺寸物體如晶片、FPD或PCB(內(nèi)層與外層)作不接觸的靜止或輸送支承時(shí)，局部平衡的PP型平臺(tái)適合選用于進(jìn)行這項(xiàng)工作。此外，這種PP型平臺(tái)還能提供高的平整化性能，而這對(duì)于物體本身不平整而在進(jìn)行精密處理的區(qū)域中仍需高的平整性精度時(shí)是非常有用的。這種PP型平臺(tái)相對(duì)于上述物體的彈性，能在物體的不平度通常高達(dá)幾個(gè)mm或更多時(shí)的處理區(qū)域中，提供由幾個(gè)μm表示的平整性精度。在本發(fā)明的最優(yōu)構(gòu)型中，處理區(qū)域可以是(1)開設(shè)于PP型平臺(tái)兩部段間的細(xì)長(zhǎng)區(qū)，或可以是(2)開設(shè)這樣一個(gè)內(nèi)部的矩形或圓形處理區(qū)，它遠(yuǎn)比PV型平臺(tái)有源表面與物體尺寸為小。當(dāng)被輸送的物體寬而長(zhǎng)時(shí)，提供有源表面的整體制造平整性和整體作業(yè)平整性的精度，其中包括由于氣墊本身導(dǎo)致的誤差以及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與保持部件的附加誤差，需要付出高昂的成本。為了降低成本，根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施例構(gòu)造了這樣的非接觸平臺(tái)，其中的PP型氣墊僅僅用在平臺(tái)的一個(gè)部段上只于進(jìn)行精密處理的區(qū)域鄰近提供高的平整性性能，而其他處則可采用PA型平臺(tái)或任何其他輸送裝置。
雖然至此我們只考慮了平表面，但根據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施形式，并不局限于此而可應(yīng)用于在處理區(qū)需提供高的平整性精度的任何實(shí)際的有源表面。這對(duì)于PV型與PA型平臺(tái)也都是對(duì)的。典型的例子是按柱形形成PP型平臺(tái)的兩個(gè)相向的有源表面，這里的柱面直徑可以很大，由此來減少橫向的波紋圖案。這樣一種表面非常有用于例如印刷領(lǐng)域中所見的可彎型物體，或甚至當(dāng)用到了FPD或PCB內(nèi)層時(shí)，這時(shí)一維性的曲率會(huì)顯著地增大這種扁平與可彎性物體的剛度。此種PP型平臺(tái)的兩個(gè)相向有源表面在用于直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)也可以呈“V”形，其中一無源托架可以精密地于一細(xì)長(zhǎng)的有源PP型平臺(tái)(滑板)上滑動(dòng)，反之亦然，此后一個(gè)或其他類似構(gòu)型提供了防止側(cè)向移動(dòng)的精確運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)PP型平臺(tái)的作業(yè)條件。輸入壓力愈高，AD剛度從而相關(guān)的性能也愈高。但是對(duì)于扁平和寬的物體如晶片、FPD或PCB，有效的作業(yè)壓力約為100～1000mB。業(yè)已著重地指出過，若是以高的壓力和寬的有源表面工作有可能發(fā)展出很大的力。這種力有可能撕破此種雙側(cè)構(gòu)型，因而依據(jù)本發(fā)明的另一最佳實(shí)施例，最好是提供恰為所需的壓力而不要供給過多，限制有源表面的橫向尺寸而由此為平臺(tái)設(shè)計(jì)出結(jié)實(shí)的結(jié)構(gòu)，不如此將損害平整性精度。例如具有有源區(qū)100×40cm的平臺(tái)在壓力供給為250mB之下工作時(shí)，可發(fā)展1000kg的相向力。雙側(cè)PP型平臺(tái)必須非常堅(jiān)固以將εn保持于允差之內(nèi)而不受動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)變形的影響。PP型氣墊的實(shí)用的εn約為25～500μm。此外，在對(duì)于兩個(gè)相向氣墊考慮到相同作業(yè)條件的同時(shí)，還可以有選擇地設(shè)計(jì)在不同作業(yè)條件與不同ε1和εn下工作的PP型平臺(tái)。
為此，根據(jù)本發(fā)明的另一最佳實(shí)施形式，作為一種選擇方案，可以采用預(yù)加載的支承用機(jī)械彈簧來連接此平臺(tái)的有源表面，以便限制可能發(fā)展出的最大的力，這樣當(dāng)AD力超過此限度時(shí)，便調(diào)節(jié)這兩個(gè)相對(duì)的有源表面進(jìn)一步分開，以自適應(yīng)方式拓寬氣墊的間隙。據(jù)此便形成了一種整體式的“力限制機(jī)制”。應(yīng)用上述這種機(jī)械彈簧也能有助于物體寬度不均勻的情形，而要是有時(shí)需要考慮寬度實(shí)質(zhì)上不同的物體如PCB或FPD時(shí)，則必須在此種PP型平臺(tái)中包括寬度補(bǔ)償小系統(tǒng)設(shè)備，而這種子系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可將氣墊間隙調(diào)節(jié)成公稱的物體寬度。
這種非接觸PP型平臺(tái)提供了以剛性、平整化能力以及靜態(tài)或動(dòng)態(tài)平整性精度表征的高性能。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)需要上述高性能時(shí)最好采用PV型平臺(tái)。但是基于其他原因如安全原因是可以采用PP型平臺(tái)的，因?yàn)閺姆€(wěn)定性觀點(diǎn)來看，這種PP型平臺(tái)是極其穩(wěn)定的。此外，PP型平臺(tái)允許進(jìn)行雙側(cè)處理。它可以用于無接觸地支承或輸送FPD、晶片與PCB之類的扁平物體，同時(shí)從其兩側(cè)進(jìn)行處理。這種物體也可以不是扁平的，而需要由例如PP型平臺(tái)提供的高的平整化能力以滿足處理中對(duì)平整性精度的要求。
當(dāng)需要輸送平整性極其精密的薄而寬格式的物體如FPD(一般，實(shí)際尺寸可高達(dá)180×200cm)，或是在多數(shù)情形下不平整而對(duì)于擬進(jìn)行處理的小區(qū)或細(xì)長(zhǎng)區(qū)則需要平整性精度的PCB，則最好是并且為節(jié)約成本而于處理區(qū)利用PP型氣墊，同時(shí)將PV型或PV型氣墊用作非接觸平臺(tái)。如將所述，必須規(guī)定一松弛長(zhǎng)度避免外部干擾的影響。根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施形式，(1)在細(xì)長(zhǎng)處理區(qū)能夠進(jìn)行例如清洗、涂層或檢查，而在這種處理中，物體是沿垂直于此細(xì)長(zhǎng)處理區(qū)的方向作直線輸送；(2)類似地，在支承晶片的情形，當(dāng)此細(xì)長(zhǎng)處理區(qū)是在物體繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng)的徑向上時(shí)，是方便的。
根據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施例，(3)在支承與平整化物體時(shí)建議采用這樣的PP型氣墊，它只設(shè)在細(xì)長(zhǎng)處理區(qū)鄰近的限流區(qū)，但寬到足以允許松弛，同時(shí)在遠(yuǎn)為大的外部支承區(qū)，在該處理區(qū)之前與之后可以設(shè)置低成本的PA型或PV型氣墊或是可以設(shè)置任何其他實(shí)用的支承裝置；(4)當(dāng)只需要小的二維處理區(qū)時(shí)(例如光刻處理中所見的，其中一般采用水平步進(jìn)器來逐步地移動(dòng)例如FPD或晶體之類物體)，為方便起見，只把PP型氣墊用于此小的處理區(qū)周圍的限流區(qū)，而在這一精密區(qū)外圍的大區(qū)域內(nèi)，實(shí)際上可采用低成本的PA型或PV型氣墊。必須再次強(qiáng)調(diào)，在以上(3)與(4)兩種情形中，最好設(shè)置一例如于PV型氣墊中所述的松弛段。
此外，根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，(5)作為一種選擇方案，應(yīng)用氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)于雙側(cè)PP型平臺(tái)的兩個(gè)有源表面之一上控制壓力，以便能夠在各個(gè)步驟中或是經(jīng)常性地利用一控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)物體表面與處理設(shè)備的有源部件間的距離。此外，(6)作為一種選擇方案，將實(shí)際的處理區(qū)分成幾段以對(duì)上述松弛距離進(jìn)行局部調(diào)節(jié)。在此選擇方案中，最好將處理區(qū)分成幾個(gè)獨(dú)立的壓力控制部，能夠在工廠實(shí)現(xiàn)控制或是進(jìn)行在線控制。
特別是當(dāng)由PP型氣墊以高度平整性精度無接觸地作平整化與支承或輸送物體并對(duì)物體進(jìn)行處理時(shí)，此平臺(tái)的上下有源表面能夠類似地分成兩或多個(gè)部段，有助于從物體兩側(cè)進(jìn)行處理。尤其是當(dāng)兩段間形成的空隙沿運(yùn)動(dòng)方向可以寬到10～50mm時(shí)，就不會(huì)太多地?fù)p害所保持物體的平整性精度。但這自然要取決于物體的彈性。這樣一種部段間空隙可以以下述方式起作用(1)在從物體上方進(jìn)行處理時(shí)，當(dāng)物體是以高度平整性精度進(jìn)行無接觸地平整化與輸送時(shí)(連續(xù)運(yùn)動(dòng)或步進(jìn)運(yùn)動(dòng))，留出有從物體上側(cè)到達(dá)物體并對(duì)其處理的空間。用于照明或成像的任何光源、任何功率的激光束以及由輻射或熱氣流加熱，僅僅是幾個(gè)可資利用的實(shí)例；(2)當(dāng)物體是于PP型非接觸平臺(tái)內(nèi)平整化且被精確地保持或輸送時(shí)，能在物體的上下兩表面上進(jìn)行雙側(cè)處理(可以同時(shí)進(jìn)行)。這種經(jīng)分段的平臺(tái)借助于限流器提供的AD障礙機(jī)制能夠無接觸地保持遠(yuǎn)比平臺(tái)有源區(qū)為小的物體。
真空預(yù)加載的PP型氣墊也能選用于非接觸的空氣軸承工藝，特別是當(dāng)需要精密的運(yùn)動(dòng)而物體又是有適度的重量或是輕量的情形，這時(shí)的物體可能受到局部的和臨時(shí)性的外力的影響，而這時(shí)的壓力預(yù)加載則提供了與物體重量無關(guān)的AD剛性。
當(dāng)只有一個(gè)例子用于PP型平臺(tái)的有源表面相對(duì)于薄物體放置而有第二個(gè)非有源板置放于此物體的另一側(cè)之上時(shí)，則只有一個(gè)氣墊將物體壓向此非有源表面。這類平臺(tái)在此稱作為PM型氣墊。PM型平臺(tái)可以用在與重力相關(guān)或無關(guān)的情形。它可以有多種用途，用來在例如FPD、PCB、晶片或任何印刷領(lǐng)域媒體之類物體上。對(duì)物體進(jìn)行平整化和/或增大其側(cè)向摩擦力。而不與面向氣墊側(cè)的物體表面接觸，在此是禁止與此表面接觸的。PM型平臺(tái)的表面可以是平面的或非平面的例如柱形或V形(或任何其他所需形狀)。PM型平臺(tái)的有源表面可以是固定的而帶有物體的非有源表面則可以是運(yùn)動(dòng)的，或是相反。這時(shí)的運(yùn)動(dòng)可以包括或綜合有直線運(yùn)動(dòng)與具有一垂直于此有源表面自旋方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，或是當(dāng)把柱面用作非有源表面時(shí)，也可有選擇地旋轉(zhuǎn)此柱面。必須強(qiáng)調(diào)，PM型平臺(tái)是用來以低成本方式加力，而AD剛性則是以自適應(yīng)方式提供給平臺(tái)，這時(shí)相對(duì)于不均勻物體采用了壓力限流器如SASO噴嘴，并在平臺(tái)的有源表面未被完全覆蓋時(shí)(當(dāng)物體具有較小的橫向尺寸時(shí))提供限制MFR的AD障礙機(jī)制。這樣，還由于平整性主要是由此種平臺(tái)的非有源表面的平整性決定，因而PP型平臺(tái)的AD的詳細(xì)設(shè)計(jì)在抽空孔與分辨率方面就不同于PP型平臺(tái)的AD的詳細(xì)設(shè)計(jì)，同時(shí)高的AD剛性未必是最關(guān)鍵的性能。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，這種非接觸支承系統(tǒng)的各有源表面都設(shè)有多個(gè)壓力限流器來提供作為本發(fā)明最重要要素的FRS能力。在本發(fā)明的最佳實(shí)施形式中，建議采用描述于WO 01/14782、WO 01/14752與WO01/19572中所述的SASO限流器，它們之中所公開的內(nèi)容已綜合于此供參考。一般，這里所述的SASO限流器(圖7)通常包括一導(dǎo)管70，導(dǎo)管70內(nèi)設(shè)有兩行基本上相向的翅片72、74，從內(nèi)部突出，一行翅片相對(duì)于另一行錯(cuò)開。使得與一行的相續(xù)翅片間形成的腔76、77相對(duì)地設(shè)置另一行的一個(gè)翅片，得以當(dāng)空氣(或其他流體)流過此導(dǎo)管時(shí)于這些腔內(nèi)形成渦流，同時(shí)形成基本上限定于這些翅片梢端之間的薄的核流78。在上述各參考專利文獻(xiàn)中細(xì)致地描述和解釋了此導(dǎo)管與該流體流的性質(zhì)。而有關(guān)SASO限流器的性能、FRS機(jī)理與自適應(yīng)性質(zhì)的AD障礙機(jī)理已于以前說明過。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，下面參看圖8a，其中示明了一種PA型非接觸平臺(tái)80a，它具有平齊的有源表面81，配置有棋盤格式的基本單元(提供均勻的支承與局部平衡)。具有多個(gè)設(shè)有限流器82最好是SASO噴嘴的壓力出口，目的在于增強(qiáng)平臺(tái)80a的FRS特性同時(shí)當(dāng)有源表面未被完全覆蓋時(shí)來保持壓力級(jí)。此外還具有多個(gè)抽空孔83。必須著重指出，為這些圖9所示限流器標(biāo)明的“電阻器符號(hào)”只是用作符號(hào)說明，而限流器82的實(shí)際細(xì)節(jié)則如圖7中例示且更詳盡地示明其內(nèi)容已綜合于此供參考的WO 01/14782、WO 01/14752與WO 01/19572中，當(dāng)尺寸可以大于或基本上等于或遠(yuǎn)小于有源表面81的物體500平行地置于平臺(tái)80a的有源表面81上方的緊鄰區(qū)中時(shí)(取預(yù)定間隙εn)，便在物體500的下表面與有源表面81之間確立一PA型氣墊85。物體500可以沿箭頭501的示向任選靜止、輸送或被牽引的方式。將空氣引入氣墊85的壓力限流器82的出口82a以及用來經(jīng)其中將空氣從氣墊85釋放出的抽空孔83的出口83a以交錯(cuò)形式分布于有源表面81上。出口82a、83a的直徑可以變化，可以不等，取圓形或其他形狀。壓力限流器82的各入口與壓力儲(chǔ)器86流體通連，而此儲(chǔ)器本身又與一氣泵86流體通連為其提供壓縮空氣?；蛘?，各壓力限流器的入口82流體通連地與后述的整體式單一集流腔(圖15a)連接，此集流腔則與氣泵86a流體通連。可以有選擇地于此抽空孔中設(shè)置一限流器用來提高平均氣墊壓力。
PA型非接觸平臺(tái)的性能可以通過特定種種機(jī)械的與氣動(dòng)力學(xué)的條件或參數(shù)來確定，這類條件或參數(shù)包括(1)相對(duì)于系統(tǒng)所支承物體的尺寸的平臺(tái)尺寸，這方面可以包括用來減少外部干擾與振動(dòng)的松弛區(qū)的布置；限流器特性(相對(duì)于最佳限流器而論，通過規(guī)定SASO噴嘴構(gòu)型的幾何參數(shù)以及實(shí)際尺寸)；(3)氣墊間隙；(4)PA型氣墊的基本單元尺寸與細(xì)節(jié)；以及(5)作業(yè)條件。從應(yīng)用觀點(diǎn)出發(fā)，空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)中還要考慮(6)平整性精度與其他性能技術(shù)條件；(7)物體的特性(材料、物體重量與尺寸)；(8)與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的細(xì)節(jié)以及(9)與處理有關(guān)的細(xì)節(jié)，包括尺寸與所形成的力。
現(xiàn)在來參看圖86來說明本發(fā)明另一最佳實(shí)施形式的PA型非接觸平臺(tái)80b，它具有的平整有源表面81上設(shè)有棋盤格式的基本單元(提供均勻的支承與局部的平衡)以及多個(gè)壓力限流器82。此外在有源表面81上設(shè)有與運(yùn)動(dòng)方向85平行的表面溝槽88，以幫助抽出空氣，此空氣可以于溝槽的終端或通過選擇性設(shè)置的孔88b釋放到大氣中。也可以沿與運(yùn)動(dòng)方向501垂直的方向設(shè)置這些抽空溝槽?；蛘咭部陕匀ミ@些抽空孔而只通過抽空溝槽進(jìn)行抽空。
此外，依據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施形式，此PA型非接觸平臺(tái)80c的平齊的有源表面81可以沿物體的運(yùn)動(dòng)方向501分成幾個(gè)細(xì)長(zhǎng)部段89(分成兩部段的情形示明于圖8c)中。在這種情形下，抽空是通過設(shè)在兩部段89間的各細(xì)長(zhǎng)空隙89a(觀看右側(cè))局部地進(jìn)行?；蛘呖刹焕们笆龅某榭湛锥煌ㄟ^這些細(xì)長(zhǎng)的空隙89a實(shí)現(xiàn)(觀看左側(cè))。此有源表面81也可以依垂直于運(yùn)動(dòng)方向分割或也可以依二維方式分割。一般，也可以包括抽空用表面溝槽(未圖示)。特別是這種開口的空隙也可用來處理和輸送工具，安置用于運(yùn)動(dòng)或過程控制的傳感器和夠到物體，從而能在物體上方進(jìn)行處理，或甚至可選用來進(jìn)行雙側(cè)處理。此有源表面則可以設(shè)置一或多個(gè)通孔用于對(duì)物體進(jìn)行處理作業(yè)。
本發(fā)明的PA型非接觸平臺(tái)的有源表面最好是平面式的。便于供多種支承和輸送使用。但也可根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求以及在其上支承或輸送的物體的性質(zhì)而為柱面、曲面或復(fù)曲面的。同時(shí)這也還要取決于必要時(shí)在其上方進(jìn)行處理的性質(zhì)。這種處理也可在鄰近有源區(qū)邊緣的外部區(qū)域中進(jìn)行。必須著重指出。PA型的有源表面并不常常是矩形而可以是任何所需形狀。特別是可以方便地采用圓形的PA型平臺(tái)來支承圓形晶片，使其可以在靜止?fàn)顟B(tài)或轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)保持。雖然也可方便地采用棋盤格式來分布出口，但其本單元的兩個(gè)橫向尺寸(圖2a)并不相同。特別是最好于有源表面鄰近采用細(xì)的分辨率。在這些圖所示的實(shí)施形式中每個(gè)限流器只與一個(gè)抽空孔(如果有時(shí))關(guān)聯(lián)，但也能在它們之間選擇任何比例以便有效地處理超輕量物體(例如用于手指接觸支承時(shí)需要進(jìn)行更強(qiáng)的抽空)或是重物體(這里為了提供足以平衡重力的力需作較弱的抽空)。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，下面參看圖9a，其中所示的PV型接觸平臺(tái)90a具有棋盤格式的平整的有源表面91(提供均勻的支承與局部平衡)。上面有多個(gè)帶限流器92的壓力出口和多個(gè)真空導(dǎo)管93。PV型氣墊95，當(dāng)物體500完全覆蓋有源表面91且實(shí)質(zhì)上等于或大于有源表面91并在有源表面91的緊鄰區(qū)平行于此表面91設(shè)置時(shí)，便形成在物體500的下表面和有源表面91之間(取預(yù)定間隙εn)。此物體作靜止支承但也可有選擇地被輸送，然而此物體必須至少完全覆蓋有源表面91(例如常見于圓形構(gòu)型如晶片、硬盤、CD、DVD等)。將空氣引入氣墊95的壓力限流器92的壓力出口92a以及經(jīng)其從氣墊95抽出空氣的真空導(dǎo)管93的真空出口53a以交錯(cuò)格式分布于有源表面91上。出口92a、93a不必相等也不必一定要呈圓形。各限流器92的入口與一底側(cè)的壓力儲(chǔ)器96流體通連，而此儲(chǔ)器則與一提供壓縮空氣的氣泵96a流體通連；各真空導(dǎo)管93的入口與底側(cè)真空儲(chǔ)器97流體通連，而真空儲(chǔ)器97則與一提供真空吸力的真空泵成流體通連。或者，各限流器92的入口與真空導(dǎo)管93的入口與以后說明的底層整體式雙集流腔流體通連(圖15b)，而此雙集流腔則與氣泵96a和真空泵97a兩者流體通連?？梢赃x擇性地應(yīng)用一個(gè)泵來供給壓力(與泵出口連接)和真空(與泵入口連接)兩者，但這有可能限制性能和氣動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)的選擇性。因而不擬推薦這種方法。
PV型非接觸平臺(tái)的性能可以通過特定種種機(jī)械與氣動(dòng)力學(xué)的條件或參數(shù)確定，這方面除平臺(tái)的尺寸外還包括(1)限流器特性(在此，相對(duì)于最佳限流器，規(guī)定了SASO噴嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)與實(shí)際尺寸)；(2)氣墊間隙εn；(3)PV型氣墊基本單元的尺寸與細(xì)節(jié)；(4)作業(yè)條件，包括調(diào)節(jié)與控制的供選擇的裝置。能夠通過將有源表面或它的部分分成若干個(gè)獨(dú)立的調(diào)節(jié)區(qū)段，施加局部的真空/壓力調(diào)節(jié)來提高平整性精度。對(duì)于PV型平臺(tái)，一維區(qū)段分布可應(yīng)用于能進(jìn)行處理的鄰近橫向?qū)捙c短的空隙的邊緣區(qū)中，如圖9c的分割開的構(gòu)型所示，或是在物體上方進(jìn)行的“處理區(qū)”。從應(yīng)用觀點(diǎn)出發(fā)，空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的考慮必須包括(5)平整性精度與其他技術(shù)規(guī)格；(6)物體的特性(材料性質(zhì)、物體的重量與尺寸)；(7)有關(guān)運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)以及(8)所涉及的處理的性質(zhì)(包括需要發(fā)展的尺寸與力)。
依據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施形式，現(xiàn)在參考圖9b，其中示明的PV型非接觸平臺(tái)90b具有至少一平整的有源表面91，以棋盤格式(提供均勻的支承與局部平衡)裝備有多個(gè)壓力限流器92最好是SASO噴嘴來提供平臺(tái)90b的PRS特性，以及多個(gè)具有與限流器92相比遠(yuǎn)低的AD阻力的真空限流器，也最好是SASO噴嘴。當(dāng)可以是大于、實(shí)質(zhì)上等于或遠(yuǎn)小于有源表面91的物體500平行地位于平臺(tái)90b的有源表面91的緊鄰處(取預(yù)定的間隙εn)，此PV型氣墊95便確立于物體500的下表面和有源表面91之間。物體500可以有選擇地作靜止地或沿箭頭501所示方向支承。當(dāng)有源表面91未被完全覆蓋時(shí)，這兩個(gè)限流器92、94確保了真空級(jí)與壓力級(jí)。將空氣引入氣墊95的壓力限流器92的出口92a和經(jīng)其從氣墊95抽出引入的空氣的真空限流器94的真空出口94a以交錯(cuò)格式分布于有源表面91上。這兩個(gè)出口92a、94a不必相等也不必一定呈圓形。各壓力限流器92的入口與一同提供壓縮空氣的氣泵96a流體連通的底側(cè)壓力儲(chǔ)器96成流體連通，而各真空限流器94的入口則與一同通過真空抽吸提供“有源”抽空的真空泵97a流體連通的底側(cè)真空儲(chǔ)器97連接?；蛘?，各壓力限流器92的入口與真空限流器94的入口都連通到后述的底側(cè)整體式雙腔流器上(圖15b)。
根據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施形式，現(xiàn)參看圖9c，其中的PV型非接觸平臺(tái)90c的平齊有源表面91分成幾個(gè)部段，圖9c中示明了在垂直于物體500運(yùn)動(dòng)方向501上分成的兩部段99。有源表面91上設(shè)有多個(gè)壓力限流器92和多個(gè)真空限流器94，而這兩種限流器最好是兩種不同的SASO噴嘴，分別具有以交錯(cuò)形式分布在有源表面91上的出口92a、94a。有源表面91也能以平行于物體運(yùn)動(dòng)方向分割或以二維方式分割。特別是在分割中空開的空隙能夠有選擇地用來通過它們協(xié)助在物體上方進(jìn)行的處理，也能允許對(duì)物體進(jìn)行雙側(cè)處理，它也還能用來處理和輸送工具并將傳感器定位使其用于運(yùn)動(dòng)或過程的控制。其他有關(guān)細(xì)節(jié)在圖9a或9b中討論到。上述有源表面可以設(shè)置一或多個(gè)通孔以促進(jìn)對(duì)物體的處理和對(duì)物體進(jìn)行的搬動(dòng)操作。
依據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施例，現(xiàn)在參看圖9d，其中示明的PV型非接觸有源平臺(tái)具有的平整的有源表面91上裝配有多個(gè)壓力限流器92和多個(gè)真空限流器94(這兩者最好是兩種不同的SASO噴嘴)，它們各自的出口以交錯(cuò)行的形式(不是棋盤形式)分布于有源表面91上，以在不與這些行正交的有效方向上改進(jìn)平整化性能。同樣，也可以有選擇地由不具有限流器的真空導(dǎo)管來置換有限個(gè)數(shù)的真空限流器。
根據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施形式，下面參看圖9c，其中所示的上保持PV型非接觸平臺(tái)90e具有的面向下的平整有源表面91配置有多個(gè)壓力限流器92和真空限流器94(它們最好是兩種不同的SASO噴嘴)，各自的出口92a、94a分布于有源表面91上。在此情形下，物體500是從無接觸地從其上側(cè)保持的同時(shí)，沿方向501懸掛式地靜止或輸送。
PV型平臺(tái)的應(yīng)用范圍寬廣。根據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)最佳實(shí)施形式，不損失一般性，現(xiàn)在參看圖9f～h，其中的PV型平臺(tái)是一托架，它具有的有源表面能在無源的平整表面上行進(jìn)。第一個(gè)例子示明于圖9f，其中的托架510具有平整的下部有源表面(未能于圖中看到)。此托架在一寬廣的平臺(tái)520上行進(jìn)。在此平臺(tái)上可沿任何方向運(yùn)動(dòng)。此托架可以有其自身的壓力源與真空源?；蛘咚梢酝ㄟ^軟管540流體通連地與壓力源和真空源(為簡(jiǎn)明起見未于圖中示明)。這種構(gòu)型也可以倒置應(yīng)用，其中的臺(tái)架510懸掛地位于其上的平臺(tái)520之下(圖9h)。此外，這種構(gòu)型也涉及到其中托架510是無源部件向平臺(tái)520則是有源部件的情形。在這種構(gòu)型下也可有選擇地應(yīng)用PA型平臺(tái)(但不是上部保持的選擇方案)。尤其是在涉及重載荷之時(shí)。
圖9g示明線性運(yùn)動(dòng)的構(gòu)型，其中的托架511具有底部的平齊有源表面(未于圖中示明)。此托架于一細(xì)長(zhǎng)的平整路徑521上行進(jìn)。而在橫向上可由兩條限定軌道531(它們必要時(shí)可以是兩個(gè)相對(duì)的垂直非接觸表面來提供精確與穩(wěn)定的無摩擦運(yùn)動(dòng))從兩側(cè)加以限制。運(yùn)動(dòng)方向由箭頭表明。此托架可以有選擇地具有它自身的壓力與真空源，或者它可以通過軟管541與壓力源和真空源流體通連。這種構(gòu)型也關(guān)聯(lián)到托架511是無源部件而平整路徑521是有源部件的情形。同樣可以有選擇地將PA型平臺(tái)用于這種構(gòu)型，特別是在涉及重負(fù)載時(shí)。
圖9h示明了相對(duì)于圖9g的一種倒置構(gòu)型，用于其中托架512具有頂部平整有源表面(未于圖中示明)的線性運(yùn)動(dòng)。此托架是在一細(xì)長(zhǎng)平整臺(tái)架路徑522之下行進(jìn)，由PV型氣墊從其上側(cè)垂下，物體可以在橫向上從其兩側(cè)為兩個(gè)限制軌道532(它們必要時(shí)可以是兩個(gè)相對(duì)的垂直非接觸面來提供精確與穩(wěn)定的無摩擦運(yùn)動(dòng))所限定。運(yùn)動(dòng)方向由箭頭標(biāo)明。此托架可以有選擇地具有其自身的壓力源與真空源，或者此托架可以通過軟管542與壓力源和真空源流體通連。同樣，這種構(gòu)型也關(guān)聯(lián)著其中托架512是元源部件而平整臺(tái)架522則是有源部件。
本發(fā)明的PV型非接觸平臺(tái)的有源表面最好是平面式的，以適合供多種支承和輸送之用；但根據(jù)設(shè)計(jì)要求和它所支承的被輸送物體的性質(zhì)，它也可以是柱面的、曲面的或復(fù)曲面的，它也還取決于在其上進(jìn)行的處理。可以在有源區(qū)邊緣鄰近進(jìn)行處理。必須著重指出。PV型平臺(tái)的有源表面并非常為矩形的而可以取任意形狀。尤其最好是在限定的“處理區(qū)”中采用精細(xì)的分辨率以提高進(jìn)行處理的區(qū)域的性能，同時(shí)(出于不同的原因)于有源表面的邊緣鄰近提供精確的分辨率以限制邊緣效應(yīng)。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，現(xiàn)在參看圖10a，其中示明了具有雙側(cè)構(gòu)型(圖10d)的PP型非接觸平臺(tái)100d的單一平齊的有源表面101a。此有源表面101a配置有多個(gè)壓力限流器102，目的在于當(dāng)此相對(duì)的有源表面未被完全覆蓋時(shí)給平臺(tái)100d提供FRS特性。還設(shè)置有多個(gè)抽空孔103。用于這種有源表面的布局依照?qǐng)D6a中給出的便利的基本單元的8∶1的比例。氣墊105a確立在物體500的兩表面之一和面向的有源表面101a之間，這時(shí)的物體500(可大于、等于或遠(yuǎn)小于有源表面101a)平行地位于有源表面101a的緊鄰(隔預(yù)定間隙εn)，在此雙側(cè)平臺(tái)100d的兩個(gè)相對(duì)有源表面之間。此物體可以有選擇地保持靜止或沿箭頭501的示向輸送。將壓縮空氣引入氣墊105a的壓力限流器102的出口102a和經(jīng)其從氣墊105a抽出空氣的抽空孔103的出口103a，以前述的基本單元格式分布于有源表面101a之上(提供均勻的保持與局部平衡)。出口102a與103a的直徑不必相等也不需呈圓形。各壓力限流器102的入口與壓力儲(chǔ)器106通連，后者則與提供壓縮空氣的氣泵106a通連。或者，各壓力限流器102的入口與一連接氣泵106a的于支承面上成為總體的單一集流腔連接(圖15a)。在應(yīng)用真空預(yù)加載時(shí)，抽空孔103可與連接真空泵(未圖示)的儲(chǔ)器連接。
依據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施例，可以有選擇地將PP型非接觸雙側(cè)平臺(tái)100e構(gòu)型的有源表面(圖10e)分成若干部段(分成兩部段109的形式見圖10b)。這種構(gòu)型據(jù)認(rèn)為是最實(shí)用的PP型平臺(tái)。圖10e示明了具有雙側(cè)構(gòu)型100e的PP型非接觸平臺(tái)100e的單一的平整有源表面101b。此有源表面101a設(shè)有多個(gè)壓力限流器102用來在兩個(gè)相對(duì)的有源表面未被全覆蓋時(shí)提供平臺(tái)100e的FRS特性并確保壓力級(jí)，同時(shí)設(shè)有多個(gè)抽空孔、用于這種有源表面的布局依隨圖6a給定的方便的基本單元的8∶1比例、氣墊105a確立在物體500的兩表面之一和面向有源表面101a之間，此時(shí)的物體500(可以大于、等于或遠(yuǎn)小于有源表面101a)平行地位于有源表面101a(隔預(yù)定間隙εn)，在此雙側(cè)平臺(tái)100e的兩個(gè)相對(duì)有源表面之間。此物體可以有選擇地保持靜止或沿箭頭501的示向輸送、有源表面101a的兩個(gè)部段109垂直于運(yùn)動(dòng)方向501分開，其間開設(shè)的空隙109a可通過它抽出空氣。一般，此有源表面101a也可以平行于運(yùn)動(dòng)方向或以二維方式分開。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，可以有選擇地于雙側(cè)PP型平臺(tái)如平臺(tái)100d(圖10d)的有源表面101a上設(shè)置溝槽如圖10c所示。溝槽108平行于運(yùn)動(dòng)方向501設(shè)置，但它們也可以按任何實(shí)際方向與尺寸設(shè)置。這些溝槽也能以二維方式設(shè)置。這些溝槽設(shè)計(jì)可以包括抽空孔108c，同時(shí)還可以在到達(dá)有源表面101a邊緣之前有一終端108d。這些溝槽可以如圖所示抽出部分的排出流，或是與有源區(qū)的邊緣一起進(jìn)行絕大部分的抽空工作。此外，這種溝槽可以有選擇地用來支持有可能在物體上方進(jìn)行的處理，還可以用來處理與輸送工具以及對(duì)運(yùn)動(dòng)控制和過程控制用的傳感器進(jìn)行定位。
本發(fā)明的PP型非接觸平臺(tái)的有源表面最好是平面，以適應(yīng)于多種支承和輸送之用，但也可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和在其上支承或輸送的物體而為柱面或任何其他實(shí)用的形狀，還可能要根據(jù)在具有兩個(gè)相向有源表面的PP型平臺(tái)兩個(gè)部段間的空隙中所進(jìn)行的計(jì)劃處理的性質(zhì)。雖然采用基本單元格式(圖2)是方便的，但其兩個(gè)側(cè)向尺寸不必相等。最好在有源表面的緊鄰處采用精細(xì)的分辨率。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施例，現(xiàn)在參看圖10d，其中所示的雙側(cè)PP型非接觸平臺(tái)100d具有兩個(gè)相向且基本一致的有源表面，即一個(gè)是類似于圖10a所示的有源表面101a的上部有源表面400a以及一個(gè)與之基本一致的下部有源表面400b。或者可采用圖10c所示的具有表面溝槽的有源表面101a。平臺(tái)100d的這兩個(gè)相向的有源表面400a、400b是平行地排列而中介一窄的距離。物體500從其兩側(cè)由雙側(cè)平臺(tái)100e作用于其上的空氣動(dòng)力作無接觸的支承。物體500可以大于、等于或遠(yuǎn)小于有源表面101a，平行地設(shè)置于PP型平臺(tái)100d的有源表面400a、400b的緊鄰(兩側(cè)的預(yù)定間隙相類似)。物體500可以保持靜止或沿箭頭501的示向輸送。這兩個(gè)相對(duì)向的氣墊的兩個(gè)間隙上氣墊的間隙ε1確立在物體500與上有源表面400a之間，下氣墊的間隙ε2確立在物體500的下側(cè)與下有源表面400b之間，此ε1與ε2可以一致或不同。通過調(diào)節(jié)兩有源表面之一的壓力來調(diào)節(jié)相對(duì)于任何空間要求的提升間距，可以設(shè)定不同的間隙。物體500無接觸地保持于雙側(cè)PP型平臺(tái)100d的兩個(gè)相向的有源表面400a與400b之間。其間的預(yù)定距離等于物體寬度“w”再加ε1與ε2之和。若是是一些物體且具有不同的寬度。則可以對(duì)此雙側(cè)PP型平臺(tái)100d增設(shè)一“板寬調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)”(未圖示)，以調(diào)節(jié)該相同表面間的距離。將壓力分別地供給與氣泵106a流體通連的上壓力儲(chǔ)器以及與氣泵107a流體通連的下壓力儲(chǔ)器107?；蛘?，可用一個(gè)結(jié)合到表面中的單一集流腔來替代這兩個(gè)壓力儲(chǔ)器(圖15a)也還可以用一臺(tái)氣泵來給此上、下有源表面提供壓縮空氣。
根據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施形式，有源表面分成若干部段，而具有兩部段109-1與109-r的雙側(cè)PP型非接觸平臺(tái)100e則示明于圖10e中。此雙側(cè)PP型非接觸平臺(tái)100e有兩個(gè)相同的一致的有源表面一個(gè)是分開的上有源表面400a。它與圖10b所示的相分開的有源表面101b一致，還有一個(gè)是一致的下有源表面400b。非接觸PP型平臺(tái)的這兩個(gè)相向的有源表面400a與400b平行地排列而于其間保持一窄的距離。物體500可以大于、等于或遠(yuǎn)小于有源表面101a，平行地設(shè)于雙側(cè)平臺(tái)100a的有源表面400a與400b的緊鄰(取類似的預(yù)定氣墊間隙)。物體500從其兩側(cè)為雙側(cè)平臺(tái)100e作無接觸地保持，且可保持為靜止的或依箭頭501的示向輸送。
根據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施形式，現(xiàn)參看圖10f，其中示明沿垂向定位的雙側(cè)PP型非接觸平臺(tái)100d。在垂直情形，平臺(tái)的腳印可以小，尤其是當(dāng)涉及寬規(guī)格的物體如FPD時(shí)。物體500可以沿垂向保持于靜止或沿箭頭501示向輸送。應(yīng)該指出。這種垂直取向?qū)τ谳斔捅旧硖峁┝诉x擇機(jī)會(huì)，并能執(zhí)行通過垂直取向可獲得種種優(yōu)點(diǎn)的處理。
上述雙側(cè)PP型非接觸平臺(tái)可以通過規(guī)定下列各種機(jī)械與氣動(dòng)力學(xué)的條件與參數(shù)來確定其性能(1)平臺(tái)的尺寸與物體尺寸的關(guān)系，包括設(shè)定供選擇的松弛區(qū)來減少外部的干擾與振動(dòng)；(2)限流器特性(同時(shí)涉及到最佳限流器的、通過規(guī)定SASO噴嘴構(gòu)型的幾何參數(shù)以及實(shí)際尺寸)；(3)氣墊間隙εn；(4)PP型氣墊的基本單元的尺寸與細(xì)節(jié)；(5)作業(yè)壓力條件，包括任選的調(diào)節(jié)與控制裝置，同時(shí)考慮到通過分割這些有源表面或其中之一或其中之一的一部分成幾個(gè)獨(dú)立控制區(qū)段來增強(qiáng)平整性精度的可能性，而對(duì)于PP型雙側(cè)平臺(tái)，一維區(qū)段的分布則可以用于進(jìn)行處理的橫向?qū)挼嵌痰目臻g鄰近的邊緣區(qū)，如圖10d的分割開構(gòu)型所示；(6)應(yīng)用真空預(yù)加載來提高剛性；而從應(yīng)用觀點(diǎn)出發(fā)，氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)上的考慮最好包括(7)平整性精度、平整化能力及其他性能規(guī)格；(8)物體特性(材料方面的，不平整性缺陷，寬度，物體重量與尺寸)；(9)涉及到的運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)；以及(10)涉及到的處理細(xì)節(jié)，包括維數(shù)以及可因此處理而施加的力。
這種壓力預(yù)加載的PP型非接觸平臺(tái)的雙側(cè)構(gòu)型在AD剛性、平整化能力與平整性精度方面提供了高的性能。它主要用來在輸送寬規(guī)格而較平整的物體時(shí)相對(duì)于處理設(shè)備提供精密的運(yùn)動(dòng)、平整度與平行度的精確性。在通過這種雙側(cè)PP型平臺(tái)作非接觸保持時(shí)，可以直接提供下述優(yōu)點(diǎn)(1)不會(huì)有接觸所致的污染印記；(2)沒有ESD(靜電放電)問題或任何其他進(jìn)行連接或斷開連接的問題；(3)減少了輸出的干擾與波動(dòng)。此PP型平臺(tái)對(duì)于物體相對(duì)于其特性與尺寸彎曲或變形達(dá)到幾個(gè)mm時(shí)，也能提供高的性能。特別是它能相對(duì)物體的特性與尺寸將幾個(gè)mm寬的物體平整化。
這種雙側(cè)PP型平臺(tái)的相向的兩個(gè)氣墊能在物體上因而在支承兩個(gè)相向有源表面的此雙側(cè)PP型平臺(tái)的結(jié)構(gòu)上發(fā)展出很大的反向力。于是這種結(jié)構(gòu)必需非常結(jié)實(shí)以免變形而影響到精度，當(dāng)物體設(shè)置于PP型平臺(tái)的兩個(gè)相向的有源表面之間。就會(huì)形成相關(guān)的負(fù)荷，但由于有了抽空孔或溝槽或它們兩者，當(dāng)寬度顯著大于εn的物體輸送過時(shí)，這種負(fù)荷只在“有源區(qū)”中局部地與臨時(shí)性地產(chǎn)生。要是不存在物體時(shí)，則這種負(fù)荷將顯著地減少，特別是可以為零。
至于可以有選擇地用于功能良好的雙側(cè)PP型平臺(tái)的機(jī)械裝置，最好是那種“極寬調(diào)節(jié)”裝置，而這樣的裝置可以是手動(dòng)的或全自動(dòng)的。上述平臺(tái)必須包括機(jī)械調(diào)節(jié)裝置，用以相對(duì)于處理設(shè)備或任何所需的基準(zhǔn)，根據(jù)平整度與平行度來調(diào)節(jié)位置與取向。為了隔絕任何輸出的干擾與振動(dòng)，最好有振動(dòng)觀察裝置。
還最好為這種雙側(cè)PP型平臺(tái)增設(shè)朝上方向的入口部，便于將物體的前沿平滑地、最好是無接觸與摩擦地插入兩個(gè)相同的有源表面之間。這種入口部可能涉及到機(jī)械裝置例如輥以及低摩擦材料或氣動(dòng)力學(xué)導(dǎo)引裝置如此入口部的有源表面以及空氣噴嘴，它們可以通過碰撞使物體進(jìn)行實(shí)質(zhì)上運(yùn)動(dòng)中的插入?；蛘呖梢圆捎没旧蠠o運(yùn)動(dòng)的插入處理。這時(shí)的入口部可以是具有兩個(gè)有源表面的裝置。其中的一個(gè)在插入期間可視需要除去，然后再使它返回朝向靜止的可以有選擇地暫時(shí)變換為真空態(tài)的相向的有源表面，以提供另外的(接觸式)平整化裝置。插入后，運(yùn)動(dòng)中的有源表面返回閉合前述間隙并在運(yùn)動(dòng)中使物體平整化。最后將此間隙調(diào)整到作業(yè)間隙(物體寬度+2倍εn)。要是應(yīng)用真空變換，如上所述，變換回作業(yè)壓力將中止此插入時(shí)間，而物體或其前沿區(qū)將被無接觸地保持與平齊化，準(zhǔn)備好用于后繼的作業(yè)。
為了避免由于錯(cuò)誤而試圖將比所需為寬的扁平物體插入時(shí)有可能發(fā)生的關(guān)鍵性損傷(對(duì)物體與平臺(tái)兩者)。最好應(yīng)用親和性的阻擋件如帶有能發(fā)送控制報(bào)警信號(hào)的輥或線性片簧，這樣就能中止這一過程而避免此種插入事故?；谏鲜鲈?，對(duì)于在作業(yè)循環(huán)中加載的短暫性行為，最好將此PV型平臺(tái)的兩個(gè)相向的有源表面由預(yù)加載的機(jī)械彈簧連接，在此只要此彈簧力在預(yù)定限度之下時(shí)，平臺(tái)就能正常地工作，但當(dāng)由于任何原因(例如寬度不均勻比期望值寬，或是作業(yè)壓力過高)，當(dāng)這種彈簧力達(dá)到所允許的限度時(shí)，這兩個(gè)有源表面或其中之一便會(huì)以自適應(yīng)方式略微地推開(最好相對(duì)于此處理過程推到相反方向)。這樣就提供了一種限制AD力和作用到此結(jié)構(gòu)上的力到一預(yù)定值的自適應(yīng)機(jī)制。也可提供用于這種機(jī)制的機(jī)械式限制器只允許相對(duì)于氣墊間隙進(jìn)行少量移動(dòng)，這是因?yàn)榇讼拗破骺梢允且环N非平行機(jī)構(gòu)，除非它被設(shè)計(jì)成只用于單向平移運(yùn)動(dòng)時(shí)。在此還可能涉及到對(duì)主控制器的信號(hào)。
有關(guān)所分開的有源表面必須著重指出。對(duì)于此上下有源區(qū)必須作出一致的對(duì)置的分割，不然就不能正常地工作。局部的不平衡和不一致的裝配將形成不對(duì)稱情形，造成來自一側(cè)的局部負(fù)荷和強(qiáng)力的機(jī)械接觸，這在物體運(yùn)動(dòng)時(shí)就能以高摩擦力中止此運(yùn)動(dòng)。于是平臺(tái)就將失效，而所有需要的性能特別是平整性精度會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p害。
同樣重要的是要強(qiáng)調(diào)，對(duì)于本發(fā)明的最佳雙側(cè)平臺(tái)實(shí)施形式而言，也可以以PV型有源表面取代PV型有源表面來構(gòu)成雙側(cè)型非接觸平臺(tái)。在這種情形下，雙側(cè)PV型平臺(tái)具有壓力預(yù)加載機(jī)制的此外還有真空預(yù)加載的基本優(yōu)點(diǎn)。盡管這會(huì)由于局部“有效局域”的結(jié)果而會(huì)提供比PP型較少的AD剛性從而較小的平整化性能，但這種雙側(cè)PV型平臺(tái)相對(duì)于加到其結(jié)構(gòu)上的負(fù)荷是“無源的”，事實(shí)上當(dāng)它以名義間隙(εn)工作時(shí)，這種外向力實(shí)際為零。但是在偏移的位置下，大的力可以加到此結(jié)構(gòu)上，但這種力遠(yuǎn)小于PP型平臺(tái)中發(fā)展出的力。雖然雙側(cè)PV型平臺(tái)相對(duì)于PP型雙側(cè)平臺(tái)是一種復(fù)雜的平臺(tái)而必需附加真空源。但它另具有下述優(yōu)點(diǎn)(1)允許制造略有不同的上下有源表面而不會(huì)導(dǎo)致總體失效，但它必須仔細(xì)設(shè)計(jì)；(2)插入期間可以采用上側(cè)保持方式；(3)原本就可以變換為真空臺(tái)。還可以構(gòu)成組合形式，從一側(cè)應(yīng)用PP型有源表面而從另一側(cè)應(yīng)用PV型有源表面。不論出于任何理由，都能形成不會(huì)導(dǎo)致整體失效的混合式雙側(cè)平臺(tái)，但仍然需作仔細(xì)設(shè)計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，現(xiàn)參看圖11a，其中示明了另一種雙側(cè)非接觸平臺(tái)110a，各相向的面都為PV型的。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施例，現(xiàn)參看圖11b，在其所示的雙側(cè)PM型非接觸平臺(tái)110b之中，上表面是有源表面111，如圖10a～c中所示的；下表面112是無源的平表面，能吸收AD所加的力。當(dāng)PM型平臺(tái)工作時(shí)，施加有力無接觸地保持著物體500，使之壓向下無源表面。因此，物體500被“壓向壁部而平整化”，而相對(duì)于上氣墊作業(yè)壓力發(fā)展出可用來提供不滑動(dòng)的摩擦力。事實(shí)上，PP型平臺(tái)只需變換下表面的壓力就能立即將其功能改變?yōu)镻M型的，表面112也可形成有抽空孔113。或者，表面112是一真空臺(tái)(未圖示)?；蛞部梢詫⑸嫌性幢砻?11與下無源表面不相關(guān)地分成幾個(gè)部段。此下表面可以保持靜止，或是將其用作一移動(dòng)臺(tái)而在其移動(dòng)中載承著物體不喪失一般性，此PM型平臺(tái)可以實(shí)質(zhì)上是一種平面或柱面結(jié)構(gòu)，呈矩形或圓形，此外。不限制將這種平臺(tái)倒置使用且與重力無關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式。現(xiàn)在參看圖12，其中示明了PM型平臺(tái)的不同實(shí)際應(yīng)用。案例120a示明的PM型平臺(tái)中，裝置121a具有下部有源表面，根據(jù)距離εn在物體500上感生出壓力。由此使物體相對(duì)于裝置122a的無源表面平整化，這里的兩個(gè)裝置都是靜止的。裝置121a與122b具有基本一致的尺寸而物體則具有不同的尺寸?；蛘?，此下部裝置是一真空臺(tái)。案例120b示明的PM型平臺(tái)中，裝置121b具有下部有源表面，在物體500上感生壓力，使物體相對(duì)于無源裝置122b的表面平整化。上部有源裝置121b比裝置122b小，沿方向501移動(dòng)。裝置122b與物體500兩者都是靜止的。案例120c示明了6個(gè)有源部段121e，它們將物體500壓向載承物500沿方向501移動(dòng)的無源裝置122c。或者此移動(dòng)的裝置122c是一真空臺(tái)。案例120d與案例120a類似，但是它的兩個(gè)相向表面是柱面形的，這樣物體500便彎垂向下部裝置122d。案例121e示明一種其中的上部裝置121e可以轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形裝置。圖120f示明一種驅(qū)動(dòng)圓柱體122f，它沿方向501轉(zhuǎn)動(dòng)，給彎形的媒體500提供拉伸運(yùn)動(dòng)，而此處的摩擦力則是由有源裝置121f感生的壓力確定。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，下面注意圖13～15所示的具有整體式集流腔的典型有源表面的特殊結(jié)構(gòu)。圖13示明具有分層組合的有源表面，它具有的頂板130提供了有源表面131的頂板的結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性。中間板132是噴嘴板而下部板是蓋板。具有壓力連接器135而最好還具有真空連接器136的外部細(xì)長(zhǎng)集流腔136以一維方式提供了作業(yè)條件、有關(guān)上述分層組合的選擇性的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)例如示明于圖14a、14b、15a、15b中。圖14a示明的是只設(shè)有壓力限流器如SASO噴嘴的噴嘴板。這種噴嘴板例如能夠用激光器(Yag與CO2)或用穿孔或是模壓方法制造。能夠生產(chǎn)單獨(dú)形式的限流器，但從組裝方面考慮，這是方便的和經(jīng)濟(jì)的。圖14a示明了一種薄板(通常厚0.1～4mm)，包括多個(gè)具有出口151的限流器152如SASO噴嘴以及多個(gè)提供用作抽空孔的通孔151(或者用作空氣的自由抽空或者與真空儲(chǔ)器連接用于主動(dòng)地抽吸空氣，但沒有限流器)?？梢杂羞x擇地設(shè)立許多平行排列(但非必需)的內(nèi)部供應(yīng)導(dǎo)管144，其于各對(duì)限流器具有共用入口處，如圖左側(cè)所示。或者將各限流器獨(dú)立地連接這種內(nèi)部供應(yīng)導(dǎo)管144e，如左側(cè)所示?？諝饨?jīng)交叉層通道146供給上述內(nèi)部導(dǎo)管。圖14b示明一噴嘴板。同樣其中的真空限流器153也有出口(由此通過真空將空氣抽出)，例如SASO噴嘴。壓力限流器152的AD阻力顯著地大于真空限流器153的。各個(gè)壓力限流器152與內(nèi)部供氣導(dǎo)管144連通，而各個(gè)真空限流器152則與第二組真空內(nèi)壓力導(dǎo)管145連通。壓縮空氣經(jīng)交叉層通道146供給這些壓力內(nèi)導(dǎo)管，而真空吸力則經(jīng)交叉層通道147供給真空內(nèi)部導(dǎo)管。圖中示明的一種選擇方案是在噴嘴板內(nèi)設(shè)立內(nèi)部供給導(dǎo)管，但也可將這類導(dǎo)管設(shè)于頂板或底板，或者可以是這些形式任意的實(shí)際組合。
圖15a示明相對(duì)于圖14a所示噴嘴板的整體式單一集流腔。此圖的頂部示明了主壓力集流器155，此集流腔155有壓力連接器159和與內(nèi)壓力導(dǎo)管144大致正交的內(nèi)通道157，這樣它就通過交叉層通道146將壓縮空氣供給各個(gè)內(nèi)壓力導(dǎo)管144。為此，通道157遠(yuǎn)比內(nèi)導(dǎo)管的典型寬度寬，得以輸出預(yù)定的MFR而無壓力損耗。橫剖面AA(選擇方案1)示明了內(nèi)壓導(dǎo)管144形成于蓋板143的下表面上的情形，而橫剖面AA(選擇方案2)則示明了內(nèi)壓力導(dǎo)管144設(shè)立在具有有源表面140的頂板141的上表面中的情形。橫剖面BB示明具有出口151的抽空孔149，它們穿過這三組組合體。
圖15b示明相對(duì)于圖14b所示的噴嘴板的整體式雙集流腔。此圖的頂部示明的主壓力集流腔155具有壓力連接器159和與該內(nèi)壓力導(dǎo)管144大致正交的內(nèi)部通道157，這樣就可通過交叉層通道146將壓縮空氣供給各內(nèi)部壓力導(dǎo)管144。為此，通道157要遠(yuǎn)比內(nèi)部壓力導(dǎo)管的典型寬度寬，以便輸送MFR而無壓力損耗。此外，這種整體式雙集流腔包括一具有真空連接器160和與內(nèi)部真空導(dǎo)管145大致正交的內(nèi)部通道158的主真空集流腔156，這樣它就可通過交叉層通道147給各個(gè)內(nèi)部真空導(dǎo)管144提供真空。因此，通道158遠(yuǎn)比內(nèi)部真空導(dǎo)管的典型寬度寬，以便輸出MFR而無真空損耗。橫剖面AA示意地表明壓力限流器152的橫剖面，而橫剖面BB則示意地表明了真空限流器153的一個(gè)切開部分。
不喪失普遍性，在把非接觸平臺(tái)用來不接觸地支承物體時(shí)，存在兩種基本選擇方案。首先，被支承的物體可以被靜止地支承。物體的位置可以用幾個(gè)側(cè)面銷或是柱體或周邊導(dǎo)板相對(duì)于平臺(tái)固定就位?；蛘撸梢杂脦讉€(gè)真空墊保持物體的下部或上部或側(cè)部表面或是周邊的細(xì)長(zhǎng)真空來將物體固定。也還可以用邊緣夾持器對(duì)物體作機(jī)械地保持。所有這些例子的目的都在于防止物體側(cè)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)，一些用來保持物體靜止的裝置可以整體地結(jié)合到非接觸平臺(tái)中。
其次，當(dāng)需要運(yùn)動(dòng)時(shí)，此被支承的物體則不接觸地于平臺(tái)的支承表面的上方移動(dòng)，且可以由推動(dòng)銷或推動(dòng)導(dǎo)板驅(qū)動(dòng)?；蛘?，此物體可以由與其邊緣接觸的水平輥或氣缸或立式傳動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，或者在能夠由非接觸感生的力加大摩擦力時(shí)由皮帶驅(qū)動(dòng)(提供一種PM裝置)?；蛘?，此物體可以由保持其側(cè)邊的一或兩個(gè)側(cè)面夾持桿，由幾個(gè)機(jī)械夾持器或是由在此物體的一或兩個(gè)側(cè)邊處的若干真空墊驅(qū)動(dòng)。此物體也或可以通過機(jī)械夾或真空墊由保持此物體前沿或后緣的夾持桿來將其驅(qū)動(dòng)。當(dāng)此非接觸平臺(tái)沿垂直定向時(shí)，物體可通過從動(dòng)的上部夾持桿或通過底側(cè)的輥或是皮帶傾斜。另外，此物體也可由具有夾住其下表面或上表面的內(nèi)部區(qū)域的下部或上部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。在圓形非接觸平臺(tái)情形。物體可以由接觸圓形的物體的邊緣的驅(qū)動(dòng)缸轉(zhuǎn)動(dòng)，或是用具有內(nèi)部夾持器或真空墊的自旋的周邊開口裝置夾住，這樣就避免了物體與夾具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)非接觸平臺(tái)支承物體時(shí)，通過機(jī)械手使物體按需要定位，就能容易地進(jìn)行橫動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，能夠方便地用于晶片與FPD的非接觸準(zhǔn)直與定位，同時(shí)在晶片或FPD處理中進(jìn)行精密的直線運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)提供非接觸的支承，此時(shí)的水平定位是由驅(qū)動(dòng)裝置控制而垂直位置則是為可由AD裝置控制的氣墊確定。還可以有選擇地提供純粹是氣動(dòng)的摩擦力來驅(qū)動(dòng)物體，方式之一是采用定向噴嘴或貼壁射流。自然需對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制來提供所需的速度和精確的定位。
本發(fā)明的基本的非接觸支承系統(tǒng)示明于圖16～18中。相對(duì)于本發(fā)明一最佳實(shí)施形式，圖16示明的典型非接觸輸送系統(tǒng)包括具有壓力供給導(dǎo)管201a的長(zhǎng)PA(或PA)型有源表面201。物體500由線性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沿方向501驅(qū)動(dòng)，此系統(tǒng)具有直的通道，以兩個(gè)移動(dòng)托架211支承一帶有機(jī)械夾持指213的側(cè)邊夾持桿212，此夾持指213夾持位于有源表面之外(通常可達(dá)2cm)的物體500側(cè)邊。此系統(tǒng)的左側(cè)是一由5個(gè)非接觸PA型部段233(也可以用PV型的)構(gòu)成的裝/卸區(qū)203。部段233連接壓力供給管203a，各兩部段233之間則有一具有多個(gè)銷215的提升和卸載機(jī)構(gòu)。這些銷也可以是非接觸銷，其中在各個(gè)銷的頂面生成氣墊(這樣就必需由另外的裝置例如周邊導(dǎo)板來提供橫向運(yùn)動(dòng))或設(shè)有真空墊。此種系統(tǒng)設(shè)有控制裝置240和各種傳感器。其中例如有測(cè)量物體500運(yùn)動(dòng)速度的傳感器，此控制裝置也可與其他裝置通信。
考慮本發(fā)明另一最佳實(shí)施形式，此時(shí)由圖17示明一種典型的單側(cè)高性能系統(tǒng)。此系統(tǒng)在平整性精度方面提供了高性能而可以無振動(dòng)地輸送物體500。此系統(tǒng)包括常規(guī)形式的(類似輥或帶式輸送器)或具有非接觸性質(zhì)的裝載和卸載輸送區(qū)201、203。在本發(fā)明中應(yīng)用的是PA型非接觸平臺(tái)，但也可以是PV型平臺(tái)。此外，提供了一種新型的中央PV型有源表面203，它具有主集流腔204和用于供給壓力的管線204a、和供給真空的管線204b。當(dāng)采用空氣動(dòng)力學(xué)控制時(shí)，管線204設(shè)有獨(dú)立控制的壓力或真空子集流腔區(qū)段204c，用以沿此處理區(qū)局部地調(diào)節(jié)浮升間隙。此PV型裝置202包括一中央處理區(qū)200和用來減少來自外部區(qū)的空間干擾與振動(dòng)的松弛區(qū)200a(通常長(zhǎng)約5～15個(gè)基本單元的長(zhǎng)度)。當(dāng)需要精密的橫向定位時(shí)，這種線性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須是精密的，可以選用空氣軸承系統(tǒng)?？梢杂羞x擇地將側(cè)邊夾持桿212用機(jī)械方式與此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(210、211)連接，但它于垂直方向上提供了自由度，而此側(cè)邊夾持桿則無接觸地支承于上部的窄長(zhǎng)有源表面212a上。它還提供了一種選擇，能使此夾持桿212的垂直桿通過AD裝置(通過調(diào)節(jié)壓力)與物體500對(duì)準(zhǔn)。這時(shí)的此種處理是在物體500的上表面上方的處理區(qū)進(jìn)行。但也可作為一種選擇將此中央的精確區(qū)分成兩部段如左側(cè)所示。這樣就能有選擇地從下側(cè)加速這種處理或能通過兩部段之間開口的空隙220a進(jìn)行雙側(cè)處理。其他有效的處理方法可以是(1)應(yīng)用雙側(cè)夾持桿從兩側(cè)驅(qū)動(dòng)物體，以消除動(dòng)態(tài)力矩；(2)應(yīng)用左下側(cè)所示的前沿夾持桿250，此夾持桿是浮動(dòng)于載浮著物體500的同一氣墊之上，這樣就能在此夾持桿與物體之間提供自然的水平準(zhǔn)直。
依據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施例，圖18示明一種典型雙側(cè)高性能PP型或PV型系統(tǒng)(圖中示明的是PV型)，它具有一個(gè)雙側(cè)的中央精確部段200提供高度平整化性能與平整性精度，還具有可以是常規(guī)形式的或非接觸性質(zhì)的裝載和卸載的外部輸送區(qū)，根據(jù)本發(fā)明，采用了PA型非接觸平臺(tái)，但也可以用PV型平臺(tái)。此種雙側(cè)型非接觸平臺(tái)有許多與上述各系統(tǒng)相同的細(xì)節(jié)。雙側(cè)PP型或PV型平臺(tái)兩相向的有源表面200a、200b以及其他的外部輸送區(qū)分成三個(gè)一致的部段212，而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)則是通過在這三個(gè)部段212兩兩之間對(duì)稱形成的兩個(gè)空隙來實(shí)現(xiàn)、無接觸地夾設(shè)于兩個(gè)相向有源表面200a與200b之間的物體500，由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)213沿著方向501驅(qū)動(dòng)，從物體前緣拉引，此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有兩個(gè)可在部段212之間的空隙中移動(dòng)的臂，且兩個(gè)臂通過真空墊或機(jī)械式夾持器213夾持鄰近物體500的前沿的表面。由于可生成很大的力，就需要如圖中重的桿件所表明的結(jié)實(shí)結(jié)構(gòu)。這種桿條是具有用于通過調(diào)節(jié)兩相向有源表面間的間隙進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臋C(jī)構(gòu)的板的一部分，補(bǔ)償則是用于對(duì)不同的物體寬度進(jìn)行工作時(shí)。此時(shí)的處理能夠在此精密的雙側(cè)平臺(tái)兩部段之間的橫向中央空間內(nèi)進(jìn)行。此種處理也可在上述表面上方進(jìn)行，或者可以進(jìn)行雙側(cè)處理。在此種非接觸式雙側(cè)平臺(tái)中也可以進(jìn)行類似于圖21中所述的系統(tǒng)中的平整性精度的空氣動(dòng)力學(xué)控制。可以有選擇地設(shè)置彈簧230a以平行的或自適應(yīng)方式調(diào)節(jié)兩個(gè)實(shí)質(zhì)上相向的支承表面間的間隙并且將這兩個(gè)表面上感生的力限制于預(yù)定閾值之下。
盡管在此所公開的只是矩形系統(tǒng)，但也可以在涉及自旋系統(tǒng)的柱面坐標(biāo)系中建立類似的平臺(tái)。
顯然應(yīng)知，此說明書中所描述的實(shí)施形式及給出的附圖只是用于更好地理解本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，內(nèi)行的人在閱讀本說明書后是可對(duì)這些附圖與上述的實(shí)施形式作出調(diào)整與修整的，而這些調(diào)整與修整的內(nèi)容仍應(yīng)包括在本發(fā)明之中。此外，這里參考附圖所示實(shí)施形式描述的細(xì)節(jié)與特點(diǎn)在許多適當(dāng)?shù)那樾蜗?，可以交換、選擇或更替。
權(quán)利要求
1.借助氣墊感生的力來無接觸地支承一靜止的或行進(jìn)中的物體的非接觸支承平臺(tái)，此平臺(tái)包括兩個(gè)基本上相對(duì)的支承表面中的至少一個(gè)，各支承表面包括具有多個(gè)壓力出口中至少之一和多個(gè)抽空通道中至少之一的一批基本單元中的至少一個(gè)，多個(gè)出口中的至少一個(gè)，以及多個(gè)抽空通道中的一個(gè)，各壓力出口通過壓力限流器與高壓儲(chǔ)器流體連通，這些壓力出口提供加壓空氣用于生成壓力感生的力，于物體和支承表面間保持一氣墊，此壓力限流器特征性地顯示出流動(dòng)性回動(dòng)彈簧行為；所述多個(gè)抽空通道中的至少一個(gè)的每個(gè)都具有入口與出口，此入口在真空條件下保持一環(huán)境壓力或更低的壓力，用于局部排出質(zhì)量流，從而獲得均勻一致的支承與局部性質(zhì)響應(yīng)。
2.權(quán)利要求1所述的平臺(tái)，其中此壓力限流器包括有導(dǎo)管，導(dǎo)管具有入口與出口，設(shè)有安裝于此導(dǎo)管內(nèi)的相對(duì)的兩組翅片。同一組的每?jī)蓚€(gè)翅片與此導(dǎo)管內(nèi)壁的處于這兩個(gè)翅片之間的一部分限定出一個(gè)腔，相對(duì)組的翅片與此腔相對(duì)定位，使得當(dāng)流體流過上述導(dǎo)管時(shí)，在腔中形成基本穩(wěn)定的渦流，所述渦流至少是在流動(dòng)中暫時(shí)地存在而形成空氣動(dòng)力學(xué)障礙，允許在此渦流與相對(duì)的這組翅片的梢端之間有中央核流而以一維方式抑制此流動(dòng)，這樣便限制了質(zhì)量流量并于此導(dǎo)管內(nèi)保持顯著的壓力降。
3.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中所述多個(gè)抽空通道中的至少一個(gè)包括一真空限流器。
4.權(quán)利要求3所述平臺(tái)，其中此真空限流器包括有導(dǎo)管，所述導(dǎo)管具有入口與出口，設(shè)有兩組安裝于此導(dǎo)管內(nèi)的相對(duì)翅片，同一組的每?jī)蓚€(gè)翅片與此導(dǎo)管內(nèi)壁的位于兩個(gè)翅片之間的一部分限定出一個(gè)腔，相對(duì)組的翅片與此腔相對(duì)定位，使得當(dāng)流體流過上述導(dǎo)管時(shí)，在腔中形成基本穩(wěn)定靜止的渦流，所述渦流至少是在流動(dòng)中暫時(shí)地存在而形成空氣動(dòng)力學(xué)障礙，允許在此渦流與相對(duì)的這組翅片的梢端之間有中心核流(central core flow)而以一維方式抑制此流動(dòng)，這樣便限制了質(zhì)量流量(mass flow rate)并于此導(dǎo)管內(nèi)保持顯著的壓力降。
5.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中此抽空通道與真空儲(chǔ)器成流體通連。
6.權(quán)利要求5所述平臺(tái)，其中此真空限流器具有比該壓力限流器顯著低的空氣動(dòng)力阻力。
7.權(quán)利要求6所述平臺(tái)，其中此真空限流器設(shè)計(jì)成可將真空級(jí)降紙到此真空儲(chǔ)器的真空級(jí)的約70～90％。
8.權(quán)利要求7所述平臺(tái)，其中供給于此平臺(tái)的壓力的絕對(duì)值相對(duì)于供給于此平臺(tái)的真空的絕對(duì)值較大，前者是后者的1.2～3倍。
9.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中此支承表面包括多個(gè)平表面中的至少一個(gè)。
10.權(quán)利要求9所述平臺(tái)，其中此支承表面是平整的。
11.權(quán)利要求9所述平臺(tái)，其中此支承表面設(shè)有溝槽。
12.權(quán)利要求9所述平臺(tái)，其中此支承表面是圓柱形的。
13.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中此支承表面大致呈矩形。
14.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中此支承表面大致呈圓形。
15.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中此支承表面是由分層構(gòu)造的板件構(gòu)成。
16.權(quán)利要求15所述平臺(tái)，其中上述板件的至少一個(gè)包含多個(gè)構(gòu)成限流器的孔隙和用于抽空通道以及用于壓力或真空供應(yīng)的層間通道。
17.權(quán)利要求15所述平臺(tái)，其中此壓力儲(chǔ)器是在該分層構(gòu)造內(nèi)的整體集流腔形式。
18.權(quán)利要求17所述平臺(tái)，其中所述這批抽空通道與真空儲(chǔ)器流體通連，而此真空儲(chǔ)器是在該分層構(gòu)造內(nèi)的整體集流腔的形式，構(gòu)成雙集流腔結(jié)構(gòu)。
19.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中所述多個(gè)基本單元中的至少一個(gè)是作重復(fù)的排列用以提供局部平衡。
20.權(quán)利要求19所述平臺(tái)，其中此基本單元是按一維重復(fù)排列提供。
21.權(quán)利要求19所述平臺(tái)，其中此基本單元是按二維重復(fù)排列提供。
22.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中此壓力限流器設(shè)計(jì)成將該壓力儲(chǔ)器所供的壓力級(jí)減小到該壓力儲(chǔ)器的壓力級(jí)的約30～70％，以通過這些壓力出口引入到氣墊。
23.權(quán)利要求19所述平臺(tái)，其中在該支承表面中設(shè)有許多個(gè)通孔中的至少一個(gè)，用以接觸到進(jìn)行處理或加工的物體。
24.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中該支承表面通過一些間隔分成若干段。
25.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中此抽空通道流體通連地連接真空儲(chǔ)器，同時(shí)此壓力儲(chǔ)器或真空儲(chǔ)器中的壓力級(jí)受到控制，對(duì)該支承表面的上方的物體的浮升間隙進(jìn)行全面地調(diào)節(jié)。
26.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中所述抽空通道流體通連地連接真空儲(chǔ)器，同時(shí)此壓力儲(chǔ)器成真空儲(chǔ)器中的壓力級(jí)至少是在此壓力儲(chǔ)器或真空儲(chǔ)器的至少一個(gè)所選擇的分離區(qū)中受到控制，用以對(duì)該支承表面的上方的物體的浮升間隙進(jìn)行局部地調(diào)節(jié)。
27.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中所述抽空通道流體通連一真空容器，同時(shí)沿著該壓力儲(chǔ)器的一列所選擇的分離區(qū)域逐個(gè)地控制壓力，用以沿著上述列使該物體于此支承表面上平齊。
28.權(quán)利要求27所述平臺(tái)，其中沿著上述列所選擇的分離區(qū)，相對(duì)于一獨(dú)立的基準(zhǔn)保持平行性。
29.權(quán)利要求26所述平臺(tái)，其中上述所選擇的分離區(qū)定位于該支承表面的邊緣以抑制邊緣效應(yīng)。
30.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中上述基本單元在該支承表面邊緣處的分辨率(resolution)高于其內(nèi)部區(qū)域的，用以盡可能地減小會(huì)降低效果的氣墊的邊緣影響。
31.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中上述基本單元包括多個(gè)抽空溝槽中的至少一個(gè)用作抽空通道。
32.權(quán)利要求31所述平臺(tái)，其中上述基本單元包括多個(gè)抽空孔口中的至少一個(gè)用作抽空通道。
33.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中上述基本單元包括多個(gè)抽空孔口中的至少一個(gè)用作抽空通道。
34.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中上述壓力出口與真空通道均取直線排列，即壓力出口成行排一列對(duì)齊而抽空通道成行排列對(duì)齊。
35.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中所述兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面中的至少一個(gè)定向成使得物體是在其下方受到支承。
36.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中所述平臺(tái)適用于在靜止的物體上方被支承或輸送。
37.權(quán)利要求36所述平臺(tái)，其中所述物體是托架而所述支承表面是細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)向裝置。
38.權(quán)利要求37所述平臺(tái)，其中上述導(dǎo)向裝置在其相對(duì)側(cè)上設(shè)有軌道，用以把物體的運(yùn)動(dòng)限定在此導(dǎo)向裝置上方的預(yù)定路徑。
39.權(quán)利要求38所述平臺(tái)，其中上述軌道各包括權(quán)利要求1所述的平臺(tái)，用以消除或大大減少摩擦力。
40.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中上述物體是一平整的導(dǎo)向裝置而所述支承表面則包括于托架中。
41.權(quán)利要求40所述平臺(tái)，其中上述導(dǎo)向裝置在其相對(duì)側(cè)上設(shè)有軌道，用以把托架的運(yùn)動(dòng)限定在此導(dǎo)向裝置上方的預(yù)定路徑上。
42.權(quán)利要求41所述的平臺(tái)，其中所述軌道各包括權(quán)利要求1所述的平臺(tái)。
43.權(quán)利要求1所述的平臺(tái)，其中此壓力出口數(shù)與抽空通道數(shù)之比為3～16。
44.權(quán)利要求1所述的平臺(tái)，其中設(shè)有握持裝置用來與物體相結(jié)合，用以保持物體或使其在支承表面上方運(yùn)動(dòng)。
45.權(quán)利要求44所述平臺(tái)，其中上述握持裝置包括夾具裝置，此夾具裝置本身無接觸地用一如權(quán)利要求1的支承表面支承。
46.權(quán)利要求45所述平臺(tái)，其中上述握持裝置包括夾具裝置，此夾具裝置本身無接觸地用該支承表面支承。
47.權(quán)利要求44所述平臺(tái)，其中上述握持裝置與物體相結(jié)合并用來在該支承表面邊路上方輸送該物體。
48.權(quán)利要求47所述平臺(tái)，其中上述握持裝置與該物體結(jié)合并用來按直線運(yùn)動(dòng)將該物體于上述支承表面上方輸送。
49.權(quán)利要求47所述平臺(tái)，其中上述握持裝置與該物體結(jié)合并用來按旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將該物體于上述支承表面上方輸送。
50.權(quán)利要求44所述平臺(tái)，其中上述握持裝置與該支承表面結(jié)合而該支承表面是可被移動(dòng)的。
51.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中上述平臺(tái)按垂直取向。
52.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中上述抽空通道可讓空氣被動(dòng)地(passively)排送入環(huán)境大氣中。
53.權(quán)利要求52所述平臺(tái)，其中對(duì)于各基本單元設(shè)有更多的限流器以支承較重的物體，反之亦然。
54.權(quán)利要求52所述平臺(tái)，其中上述抽空通道所在位置較接近壓力出口以便支承很輕的物體。
55.權(quán)利要求54所述平臺(tái)，其中給此壓力儲(chǔ)器提供的供給壓力愈高，物體與該支承表面間接觸的風(fēng)險(xiǎn)愈低。
56.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中所述平臺(tái)設(shè)計(jì)成支承一基本上覆蓋住此支承表面的物體，而各抽空通道與真空儲(chǔ)器流體連通，這樣便在物體之上生成真空感生的力，借助依相對(duì)方向作用的壓力感生的力與真空感生的力，就能在為真空預(yù)加載增大了的氣墊的空氣動(dòng)力學(xué)剛性的情況下，便于無接觸地從單邊夾緊該物體。
57.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中所述平臺(tái)設(shè)計(jì)成支承一顯著小于該支承表面的物體，而各抽空通道經(jīng)由限流器與真空儲(chǔ)器通連，這樣就在物體上生成真空感生的力，借助壓力感生的力與真空感生的力依相對(duì)方向作用，就能在為真空預(yù)加載增大了的氣墊的空氣動(dòng)力學(xué)剛性的情況下，便于無接觸地從單邊夾緊該物體。
58.權(quán)利要求1所述平臺(tái)，其中所述兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面的至少一個(gè)只包括一個(gè)支承表面，而與之相對(duì)的設(shè)有一無源表面，使得該物體可由該支承表面生成的空氣動(dòng)力學(xué)感生的力被無接觸地壓向該無源表面。
59.權(quán)利要求58所述平臺(tái)，其中所述無源表面適合進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)。
60.權(quán)利要求59所述平臺(tái)，其中所述無源表面是一可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體，其能用作驅(qū)動(dòng)裝置通過增大了的摩擦力來移動(dòng)物體。
61.權(quán)利要求59所述平臺(tái)，其中所述無源表面是一真空臺(tái)。
62.雙側(cè)式非接觸支承平臺(tái)，它用于通過氣墊感生的力無接觸地支承物體，此平臺(tái)包括兩個(gè)基本上相對(duì)的支承表面，每支承表面包括具有多個(gè)壓力出口中至少之一和多個(gè)抽空通道中至少之一的一批基本單元中的至少一個(gè)、多個(gè)出口中的至少一個(gè)，以及多個(gè)抽空通道中的一個(gè)，各壓力出口通過壓力限流器與高壓儲(chǔ)器流體連通，這些壓力出口提供加壓空氣用于生成壓力感生的力，于物體和支承表面間保持一氣墊，此壓力限流器特征性地顯示出流動(dòng)性回動(dòng)彈簧性能；所述多個(gè)抽空通道中的至少一個(gè)中的每個(gè)都具有入口與出口，所述入口在真空條件下保持一環(huán)境壓力或更低的壓力，用于局部排出質(zhì)量流(mass flow)，從而獲得均勻一致的支承與局部性質(zhì)響應(yīng)。
63.權(quán)利要求62所述平臺(tái)，其中所述各抽空通道與真空儲(chǔ)器連接。
64.權(quán)利要求63所述平臺(tái)，其中所述各抽空通道經(jīng)真空限流器與真空儲(chǔ)器連接，此真空限流器特征性地顯示出流體性的回動(dòng)彈簧的性能。
65.權(quán)利要求62所述平臺(tái)，其中這兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面是基本對(duì)稱的。
66.權(quán)利要求62所述平臺(tái)，其中這兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面間的間隙被確定成至少是擬支承于其中的所需氣墊間隙內(nèi)物體的寬度加上兩倍的所需氣墊間隙的和。
67.權(quán)利要求66所述平臺(tái)，其中設(shè)有預(yù)加載的機(jī)械彈簧以便以平行與自適應(yīng)方式來調(diào)節(jié)這兩個(gè)基本相對(duì)的支承面之間的間隙，同時(shí)將在此兩個(gè)基本上相對(duì)支承表面上感生的力限制于預(yù)定的閾值之下。
68.權(quán)利要求62所述平臺(tái)，其中對(duì)于這兩個(gè)基本相對(duì)的支承面之一的壓力供給或真空供給是不同于對(duì)這兩個(gè)基本相對(duì)的支承面之另一的壓力供給或真空供給。使得在這兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面間的物體的浮升可以調(diào)節(jié)到使這兩個(gè)表面之間有任意所需的間隙。
69.用于無接觸地輸送基本上為扁平狀的物體的系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括兩個(gè)基本上相對(duì)的支承表面中的至少一個(gè)，各支承表面包括具有多個(gè)壓力出口中至少之一和多個(gè)抽空通道中至少之一的一批基本單元中的至少一個(gè)、多個(gè)出口中的至少一個(gè)，以及多個(gè)抽空通道中的一個(gè)，各壓力出口通過壓力限流器與高壓儲(chǔ)器流體連通，這些壓力出口提供加壓空氣用于生成壓力感生的力，于物體和支承表面間保持一氣墊，此壓力限流器特征性地顯示出流動(dòng)性回動(dòng)彈簧性能；所述多個(gè)抽空通道中的至少一個(gè)中的每個(gè)具有入口與出口，所述入口在真空條件下保持一環(huán)境壓力或更低的壓力，用于局部排出質(zhì)量流，從而獲得均勻一致的支承與局部性質(zhì)響應(yīng)；在所述兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面的至少一個(gè)上方驅(qū)動(dòng)物體的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；在把物體裝載到所述兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面的至少一個(gè)上或卸載物體過程中用于處理此物體的處理裝置；探測(cè)從包括物體的位置、取向、鄰域與速度的這組性質(zhì)中所選性質(zhì)的探測(cè)裝置；以及在上述兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面的至少一個(gè)之上控制該物體的位置、取向與行進(jìn)速度且與同上述系統(tǒng)相鄰的加工處理線相聯(lián)系的控制器。
70.權(quán)利要求69所述系統(tǒng)，其中設(shè)有裝載和卸載區(qū)。
71.權(quán)利要求69所述系統(tǒng)，其中此系統(tǒng)包括所述這兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面中至少一個(gè)的若干單面類型。
72.權(quán)利要求71所述系統(tǒng)，其中所述這兩個(gè)基本相對(duì)的支承表面中至少一個(gè)的若干單面類型包括用于提供使該物體平整化的PV支承表面，在此PV支承表面的中央?yún)^(qū)對(duì)該物體進(jìn)行處理。
73.權(quán)利要求72所述系統(tǒng)，其中所述PV支承表面在其邊緣上設(shè)有松弛區(qū)，其所具有的松弛長(zhǎng)度為基本單元的長(zhǎng)度的5～15倍。
74.權(quán)利要求69所述系統(tǒng)，其中還包括有所述兩個(gè)基本相對(duì)支承表面中至少一個(gè)的多個(gè)雙面類型中的至少一個(gè)。
75.權(quán)利要求74所述系統(tǒng)，其中所述兩個(gè)基本相對(duì)支承表面中至少一個(gè)的雙面類型包括用于高平整化性能的PP型雙面支承表面。
76.權(quán)利要求74所述系統(tǒng)，其中所述兩個(gè)基本相對(duì)支承表面中至少一個(gè)的雙面類型包括用于高平整化性能的PV型雙面支承表面。
全文摘要
借助氣墊感生的力來無接觸地支承一固定的或行進(jìn)中的物體的非接觸支承平臺(tái)，此平臺(tái)包括兩個(gè)基本上相對(duì)的支承表面中的至少一個(gè)，各支承表面包括具有多個(gè)壓力出口中至少之一和多個(gè)抽空通道中至少之一的一批基本單元中的至少一個(gè)、多個(gè)出口中的至少一個(gè)，以及多個(gè)抽空通道中的一個(gè)，各壓力出口通過壓力限流器與高壓儲(chǔ)器流體連通，這些壓力出口提供加壓空氣用于生成壓力感生的力，于物體和支承表面間保持一氣墊，此壓力限流器的特征是顯示出流動(dòng)性回動(dòng)彈簧性能；所述多個(gè)抽空通道中的至少一個(gè)具有入口與出口，此入口在真空條件下保持一環(huán)境壓力或更低的壓力，用于局部排出質(zhì)量流，從而獲得均勻的支承與局部性質(zhì)響應(yīng)。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1623219SQ02828334
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者尤瓦爾·亞索, 希勒爾·賴西曼, 丹尼爾·萊文 申請(qǐng)人:考夫樂科學(xué)方案有限公司