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气悬浮的非接触搬运方式具有清洁，无污染，无静电等优点。同时，它的系统结构简单，容易文护，在半导体、液晶面板、食品药品等生产领域得到广泛应用。目前运用的气悬浮非接触搬运方式根据原理可分为：伯努利式非接触搬运和气旋式非接触搬运。25159
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1伯努利吸附方式
根据伯努利原理，流体流速快的地方压力小，因此，当吸盘与工件之间保持一定间距，通过通气孔向吸盘内吹入压缩空气，并通过工件与吸盘间的间隙向外界排出时，空气流入间隙，其流速突然增大，导致间隙的压力迅速下降形成负压区。当负压产生的吸附力与工件重力平衡时，工件被抓起。利用流体的这种效应可以实现工件的非接触传输。这种方式的好处在于可以从上方将工件吸起，悬浮间隙根据工件的自重能够自行调整。其不足之处在于压力分布受倾角影响很大，搬送耗气量大。因此，其面向对象主要为中小型的半导体晶片。图1.1为伯努利吸附原理图。
图1.1伯努利吸附方式原理
从上世纪中期开始,人们就开始将伯努利原理应用于工业生产中，并出现了一些简单的吸附机构。1962年，加拿大学者R S.Moller 通过两平板间的放射流实验,提出假设：压力分布的计算可以通过等效平均流速及恒定表面摩擦系数近似实现。当层流和瑞流的分界雷诺数为2000左右时,其仿真结果和管道中的流动类似。R S.Moller由此提出了一系列优化设计准则。C.E.Wark等人 在Moller的基础上进行了研究,得出了。R S.Moller相近的结果，但他们同时还发现：当间隙与吸盘直径比减小时,理论与实验的偏差随雷诺数的变化也将变小。论文网这为基于伯努利原理的吸附机构的设计提供了理论依据。Possamai等人 测量了两倾斜板悬浮间隙的压力分布,运用斯托克斯方程对压力分布进行了计算,理论值与实验结果比较一致。他们同时发现压力分布的对称性受倾角的影响很大,即便只有0.1°的倾角,压力分布也不对称,并且随着流动雷诺数和间隙的增大,不对称性受倾角的影响越发明显。因此,现有的大多数伯努利吸附机构都带有限位机构,以减轻搬运过程中的压力分布不均导致的不稳定。目前伯努利吸盘已被应用于半导体的搬运过程中,国际知名的气动元件制造商如BOSCH、KOGANEI、 CKD和SMC等都有相关的产品,图1.2所示为 Rexroth公司的NCT系列非接触吸盘"。
图1.2NCT系列非接触吸盘
2气旋式吸附方式
如图1.3所示，所谓气旋式吸附方式【7-8】是指利用喷入吸盘的旋回流的离心力所产生的负压将工件吸起。相比于伯努利吸附方式，旋回流方式具有耗气量小，压力分布稳定的优点。
图1.3旋回式吸附方式原理
目前，国内外对于气旋式非接触搬运的研究才刚刚起步,研究的内容主要集中在吸盘内部流场分布规律以及对吸盘结构的优化: 东京工业大学的黎衾等人对气旋式吸附机构的特性进行了较为系统的研究 ,测量吸盘与工件之间的压力分布以及建立缝隙处的空气薄膜的数学模型,通过实验验证了模型的准确性;对旋回流与伯努利效应的方式进行了对比,并从能量的角度对这种搬运方式给与了评价。如今气旋式非接触搬运装置己经面市,图1.4所示为日本Harmotech公司所开发的气旋式非接触式搬运装置。该装置采用多个气旋式吸盘并用的方式使搬运过程中工件受力更均匀。气旋式搬运方式的优点在于搭载在机械手臂上可以十分方便地冲上方抓取工件,并且空气的消费量小。但是这种搬运方式存在着吸浮力小、吸浮的工件不稳定等问题。上海交通大学的叶骞 在旋回流腔内设计内腔还流体对吸盘结构进行优化;浙江大学的阮晓东、郭丽媛 运用CFD软件对双喷嘴结构的气旋式真空吸盘进行了数值模拟,得到供气压力和间隙厚度对吸盘内部流场分布的影响规律,并发现双喷嘴结构吸盘的吸取面压力分布会随着时间而变化,并且旋回流对工件产生的切向摩擦力会导致吸取过程的不稳定,因此在吸盘底部设计稳流网结构,以抑制气旋剪切力的产生，提高吸取的稳定性;大连海事大学的徐立芳 研究了喷嘴入口方式对吸盘性能的影响,发现切向单喷嘴结构吸取性能较好,但这会导致旋回流的负压中心与吸盘中心有一定的偏移,工件容易发生倾斜。