1.2 真空搬运技术的国内外发展现状

真空搬运技术是一种通过真空获取设备使吸盘内部产生真空，进而利用工件 两面的压力差吸附工件，实现工件搬运的特殊搬运技术[3]。常见的真空搬运系统 包括真空吸吊系统和真空吸附系统，真空吸吊系统发展较早、技术较为成熟，但 是使用范围有限；真空吸附技术应用范围广但研究还不够深入[4]。相比于其他搬 运设备，真空搬运设备能耗小、高效环保、对工件损伤小，因而被广泛应用于半 导体、玻璃基板、各种胶片基板、光盘、回路基板等板状制品的移位过程中[5]。 真空搬运技术的研究在国外起步较早且发展迅速，一些先进的搬运设备和技 术已被各大公司垄断。美国的 Brooks 公司、日本的 JEL 公司、Rorze 公司、韩 国的 Kostek 公司等知名国外企业几乎占据国内半导体真空搬运机器人行业 70%

以上的市场份额[6]。

在真空吸附装置研究领域，美国的 JTM 公司设计了一种真空吸附式末端执

行器，这种末端执行器由 23 个直径为 75mm 的真空吸头组成，真空吸头的控制 阀统一使用 PLC 控制，该末端执行器可一次性吸起 3 个桶或 2 个箱子[7]。

图 1.1 NTC 系列非接触式搬运元件

日本的 KOGANEI 小金井公司生产的 NCT 系列非接触式搬运元件（见图 1.1） 可以实现非接触式搬运玻璃基板、半导体硅晶片、光盘等物品，也可用来吸附一 些表面略有凹凸的物品，如印刷电路板[8]。这种非接触式搬运元件的工作原理是： 利用自身内部结构使供给的空气转化为空气漩涡，从而产生负压吸附工件。当搬 运元件接近工件时，空气会对工件产生阻力阻止两者接近，从而实现在非接触状 态下吸附并搬运工件。该系列元件的优点是在搬运工件过程中不会对工件表面造 成损伤，也不会因粉尘进入而污染工件，因此可以实现清洁无损搬运，而且其吸 附力也比较强。

在实际生产应用方面，国外也有许多成熟的案例。如应用于 IT 行业的小型 真空搬运拾取器，其结构类似于真空吸笔。这种真空搬运装置目前已实际应用于 小型轻质元件（如石英晶片、小型集成块等）的搬运机构之中[9]。

相比之下，国内对于真空搬运技术的研究起步相对较晚，但随着真空技术在 物料搬运过程中应用越来越广泛，相关技术发展也逐渐受到研究人员的重视。近 年来国内许多专家学者都投入到真空搬运技术的研究中，大连海事大学的徐立芳 在研究分析气旋式非接触真空吸盘的喷嘴入口方式对吸盘性能的影响时，发现切 向单喷嘴结构吸取性能较好，但是产生的旋回流的负压中心与吸盘中心有一定的 偏移，因此吸附过程中工件容易发生倾斜[10]；上海交通大学的叶骞在吸盘的旋回 流腔内设计了一种内腔还流体，实现了非接触式吸盘结构的优化[11]；台湾的任志 强、詹典育等研究人员使用 CFD 软件对伯努利式非接触吸盘进行优化，并通过 闭环 PID 手段实时控制吸取过程[12]。文献综述

在实际生产应用方面，国内仍处于相对落后的水平。用于玻璃基板搬运的吸 盘式真空搬运机器人，国内目前仅有沈阳新松机器人公司、大连理工大学、北京

东一法特自动化设备有限公司等少数几家单位从事相关设计研发[13]。此外，实现 非接触式输送的主要载体——大型 LCD 玻璃基板在国内仍没有投产[14]。

总之，真空搬运技术作为一种新型搬运技术在生产搬运、尤其是在有特殊要 求的搬运过程中扮演着越来越重要的角色。目前相关研究国外进展迅速，在实际 应用方面也以已达到较高水平，而国内真空搬运技术的研究和应用相对来说较为 落后，需进一步深入的探索和发展。