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[摘 要]本文介绍了气浮输送机的主要用途与结构，对各个国家在不同时期在此领域的专利申请进行了统计，其中日本在此领域的技术优势最大。从专利技术的角度从气吹装置，承载装置和移动换向装置三个方面，对气浮输送机的主要技术分支和主要组成部分作了分析，以此为基础梳理出了气浮输送机的技术发展趋势，关于气浮输送机的最新专利申请和技术重心主要集中在移动换向装置上。
[关键词]气浮输送机；技术路线；专利
中图分类号：TU992.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0326-02
1.气浮输送机背景介绍
气浮输送机主要用于输送板材，特别是易碎的玻璃，半导体板，晶体板等。板状工件生产时面临的首要问题就是搬运困难，因为板状工件跨度大，质量大，如果通过其中机械从四角抓起则会因其自身较大的质量而导致中间凹陷，不仅在生产过程中就导致变形，无法保证精度，对于玻璃等易碎板件而言，还容易导致断裂，严重阻碍了自动化生产过程。如果采用真空机械手和货叉联合搬运板材，则设备成本较高，不适宜大规模推广。[1]在此基础上，为了实现板状工件在生产线上的快速移动，出现了气浮输送机，它已经大规模应用到板状工件的生产过程中，从精密的半导体板，到生活中的布匹，衣服都有它的存在。
气浮输送机的基本工作原理是设置一个扁平的槽，然后在其底部设置若干吹风口，使单位面积上气体的浮力是恒定的，因此，当一定质量的物体进入气体上方后，就会在工件与吹风装置之间形成一个气垫，在辅以其他的水平移动装置，则可实现工件在气浮槽内的快速移动。
气浮输送机结构复杂，设备的附加价值高，应用面广，成为了世界各发达国家重点进行专利申请的领域。
2.气浮输送机专利技術的年代及国别分布
附图2-1体现了气浮输送机领域全球申请量的年代及国别分布。全球扁平槽气浮输送机专利技术的申请主要来源国是日本、韩国、德国、美国、中国；中国申请从2005年后才开始逐步形成规模；其中申请量最多的是日本，因为20世纪90年代以来半导体技术得到了突飞猛进的发展，这一时期的新技术主要来自日本，特别是2000年之后，日本的优势更加明显。
气浮输送机的申请在国内外表现出不平衡的趋势，中国申请人在这一领域的申请表现较为平淡，没有出现具有足够竞争力的申请，这也从侧面反映出我国在气浮输送机领域与国外先进国家的差距较大，需要加强在此领域的专利申请和保护。
3. 扁平承载面气浮输送机技术发展路线
气浮输送机从其技术分支和主体结构来看，它主要包括三个主要部分，分别是气吹装置、承载装置、移动装置。气吹装置主要是各式的喷气口；承载装置是最重要的部分，它不仅需要保证不损伤工件而且需要导出足够浮力的平稳气流，各申请的改进也主要是针对承载装置；移动装置主要是用于对工件施加推动力，主要分为气流式和机械式。各技术分支虽相对独立，但其发展也是相辅相成，气浮输送机不仅在每一个技术分支上不断发展，在各个技术分支之间随着时间的推移也存在相互继承、互相推动的发展规律；因此通过对各个分支的发展与演化进行研究，有助于领悟气浮输送技术的发展历史和现状，并且对未来该领域的发展有一个初步的判断。
3.1气吹装置
气吹装置是气浮输送机的动力来源，它为物体提供空气浮力或推动力，气吹装置的主要结构都是气体发生器与气体引导结构，气泵在气浮输送机出现之前就已经广泛应用于各个领域，关于它的改进较少，关于气体引导结构的改进也主要出现于早期的申请中。
1953年英国出现了在输送平台的两端都设置简易的鼓风机，以暂时将物品吹气的气吹装置，它可以根据需要使物品在生产线的首尾两端短暂停留（GB689963A）。1971年美国的Business Machines公司提出来具有稳压阀和限压阀的气泵循环系统，这样可以在输送微小物品时更好地保持气流的稳定，防止气流突然增大时将物品吹出输送区域（US3588176A）。1972年美国的Kornylak提出了能够根据物品重量而适应性吹气的输送平台，它是在下方用弹簧抵住钢球暂时阻塞气孔，当重物到来时即下压弹簧并向上吹气，没有物品输入时可以暂时关闭气孔，以避免不需要吹气时气体乱吹（US365195A）。1998年日本的涩谷工业株式会社提出了通过左右对射气流的槽来自动输送和分隔瓶子，它是通过在平行的两轨道内侧面对称设置喷气孔，当瓶子从槽内通过时，对射的气流自动在每个瓶子间形成阻隔，有利于逐一输出瓶子（JP10-7246A）。2009年日本的妙德株式会社提出了三个气流通道并排设置，并且在输送表面开由横纵的导流槽，使从物体表面反射回的气体能及时排出，物品所受的浮力更加稳定（JP2009-161283A）。
3.2承载装置
承载装置主要是指与物品直接接触的承载面，它不仅要在物品进入气流区域时承载被输送物，而且还要引导气流，使气流平稳地吹到物品的下表面，对于易碎的物品或高精密产品，承载面还需保证不损伤到物品。1965年英国的EDWARD EVANS公司提出了并排间隔的分离式的输送平台，它是将多个设有气孔的扁平箱体一次设置，板状工件到来时气孔吹气，将工件托起，这种支撑装置对气泵要求较小，安装方便，但是每个箱体都需要调平，整体的平面度较差，输送平稳性差（GB1000699A）。1966年美国的G.BOULADON ETAL提出了整体式的输送平面，输送更加平稳，并且还进一步改进为中间内凹的气浮表面，使支撑平面兼具导轨的作用（US3279863A）。1971年，英国的HASELTINE也提出了具有凹槽的输送平面（GB1236125A），CHARLES ALAN MANN首次提出了输送圆柱状物体的气浮输送装置，输送通道内排列有气浮球，圆柱工件将球压下，气流将其托起。1994年德国的HERMANN公司提出了在被输送平板物体的反方向上也设置同样的气吹通道，这样在底部的支撑平台气流不稳时，平板能同时受到反向的下压力，特别是在进出支撑通道的过程中更有利于保持平板的平稳（EP0612677A）。2001年日本的东京株式会社提出了在气流支撑平面上方进一步设置支承辊的输送装置，以往的气流平台单靠气流抵抗重力，无法高效输送质量较大的物体，设置辊子之后，辊子可以辅助分担一部分力（JP2001-358206A）。2010年日本的1H1株式会社对辊子与气流的混合输送平台做了进一步改进，辊子被单独设置在输送平台两侧，起到支撑和导向的作用，中间布置多个矩形的喷气单元，这样不仅可以避免辊子阻挡一部分气流而造成不稳定，也同时可以为被输送物提供支撑和前进所需的动力（JP2010-116220A）。 3.3移动换向装置
移动换向装置主要用于气浮输送机上物体的移动与转向，这对于自动化生产线至关重要，由于处于漂浮状态的物品所受阻力较小，因此，如何保证物品能够稳定地移动甚至暂停换向就对移动和转向装置提出了更高的要求。1967年英国的STEVENS提出了依靠重力作为移动动力的气浮输送机，它是将支撑表面设置成具有一定的倾斜角度，当气体将物品吹起时，重力沿倾斜表面的分力即可将被输送物移动，这种设计虽然简便，但是不易控制启停，容易撞坏工件（GB1093769）。1970年德国的Berkenfeld提出了在气浮输送带末端也设置单独的吹气装置，吹动物品前进（DE1531946A）。1972年美国的Bangor Punta公司提出了具有倾斜气道的输送平台，它通过冲压的方式直接在输送平台上压下倾斜的孔，气流有水平分力，可驱动物品前进（US3647266A）。1988年美国的Lenhart公司也提出了利用倾斜的气孔推动瓶子前进的输送机，在输送通道两端设置挡板，以将瓶子引导至所需的地方（EP0259032A）。1994年美国的Simplimatic公司进一步改进了物品的换向装置，它通过在气体输送通道上逐级的设置推板，主动地将物品送达所需的地方（US5170879A）。2001年日本出现了设置专门的导轨以对被输送物品导向的气浮输送机（JP2001240245A）。2009年出现了辊子与吹气装置结合的转向装置，它通过在拐角处用气流将物品托起，然后用托辊换向（JP2009093026A）。2011年日本的中满孝志提出了能够使物品在输送带上暂停的装置，它是在输送带的一端设置气孔，物品至此即被吹气，进行所需要的操作后再由托辊装置运走（JP2011029318A）。
通过以上的分析可以看出，在气浮输送机出现的初始阶段，其申请主要集中在气吹装置，因为此时气浮输送属于较为新颖的输送手段，到20世纪80年代，主要集中在承载装置，进入21世纪后，随着技术的发展，需要气浮输送机不仅能承托板材，而且需要氣适应高效率的自动化生产，因此出现了大量关于移动换向装置的申请和新技术，使板材能实现自动换向与运输，大大降低机械手的配置和使用，提高效率，减低成本。
4.总结
通过以上分析可以看出，气浮输送机早期的技术集中在美国和英国，近20年的新技术主要集中在日本日本半导体企业众多，已经形成了层次明显的专利群，中国在该领域的市场还是很有发展潜力，中国申请人应注重提高此方面技术的竞争实力。气吹装置，承载装置和移动换向装置是气浮输送机的三个主要技术分支，目前的专利申请和技术发展的重心主要集中在移动换向装置上，因为移动换向装置有助于使气浮输送机所输送的易碎板材等物品在输送线上无障碍地快速输送，有助于大幅提高效率，降低成本。
参考文献
[1] 刘建芳， 陈洪霞， 刘国君. 气动悬浮非接触输送装置的输送性能[J].吉林大学学报（工学版），2015，45（3）
作者简介
杨嘉，男，1988年1月生，专利审查协作江苏中心专利审查员，江苏省苏州市高新区科技城光启路88号，电话：18013516542
[关键词]气浮输送机；技术路线；专利
中图分类号：TU992.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0326-02
1.气浮输送机背景介绍
气浮输送机主要用于输送板材，特别是易碎的玻璃，半导体板，晶体板等。板状工件生产时面临的首要问题就是搬运困难，因为板状工件跨度大，质量大，如果通过其中机械从四角抓起则会因其自身较大的质量而导致中间凹陷，不仅在生产过程中就导致变形，无法保证精度，对于玻璃等易碎板件而言，还容易导致断裂，严重阻碍了自动化生产过程。如果采用真空机械手和货叉联合搬运板材，则设备成本较高，不适宜大规模推广。[1]在此基础上，为了实现板状工件在生产线上的快速移动，出现了气浮输送机，它已经大规模应用到板状工件的生产过程中，从精密的半导体板，到生活中的布匹，衣服都有它的存在。
气浮输送机的基本工作原理是设置一个扁平的槽，然后在其底部设置若干吹风口，使单位面积上气体的浮力是恒定的，因此，当一定质量的物体进入气体上方后，就会在工件与吹风装置之间形成一个气垫，在辅以其他的水平移动装置，则可实现工件在气浮槽内的快速移动。
气浮输送机结构复杂，设备的附加价值高，应用面广，成为了世界各发达国家重点进行专利申请的领域。
2.气浮输送机专利技術的年代及国别分布
附图2-1体现了气浮输送机领域全球申请量的年代及国别分布。全球扁平槽气浮输送机专利技术的申请主要来源国是日本、韩国、德国、美国、中国；中国申请从2005年后才开始逐步形成规模；其中申请量最多的是日本，因为20世纪90年代以来半导体技术得到了突飞猛进的发展，这一时期的新技术主要来自日本，特别是2000年之后，日本的优势更加明显。
气浮输送机的申请在国内外表现出不平衡的趋势，中国申请人在这一领域的申请表现较为平淡，没有出现具有足够竞争力的申请，这也从侧面反映出我国在气浮输送机领域与国外先进国家的差距较大，需要加强在此领域的专利申请和保护。
3. 扁平承载面气浮输送机技术发展路线
气浮输送机从其技术分支和主体结构来看，它主要包括三个主要部分，分别是气吹装置、承载装置、移动装置。气吹装置主要是各式的喷气口；承载装置是最重要的部分，它不仅需要保证不损伤工件而且需要导出足够浮力的平稳气流，各申请的改进也主要是针对承载装置；移动装置主要是用于对工件施加推动力，主要分为气流式和机械式。各技术分支虽相对独立，但其发展也是相辅相成，气浮输送机不仅在每一个技术分支上不断发展，在各个技术分支之间随着时间的推移也存在相互继承、互相推动的发展规律；因此通过对各个分支的发展与演化进行研究，有助于领悟气浮输送技术的发展历史和现状，并且对未来该领域的发展有一个初步的判断。
3.1气吹装置
气吹装置是气浮输送机的动力来源，它为物体提供空气浮力或推动力，气吹装置的主要结构都是气体发生器与气体引导结构，气泵在气浮输送机出现之前就已经广泛应用于各个领域，关于它的改进较少，关于气体引导结构的改进也主要出现于早期的申请中。
1953年英国出现了在输送平台的两端都设置简易的鼓风机，以暂时将物品吹气的气吹装置，它可以根据需要使物品在生产线的首尾两端短暂停留（GB689963A）。1971年美国的Business Machines公司提出来具有稳压阀和限压阀的气泵循环系统，这样可以在输送微小物品时更好地保持气流的稳定，防止气流突然增大时将物品吹出输送区域（US3588176A）。1972年美国的Kornylak提出了能够根据物品重量而适应性吹气的输送平台，它是在下方用弹簧抵住钢球暂时阻塞气孔，当重物到来时即下压弹簧并向上吹气，没有物品输入时可以暂时关闭气孔，以避免不需要吹气时气体乱吹（US365195A）。1998年日本的涩谷工业株式会社提出了通过左右对射气流的槽来自动输送和分隔瓶子，它是通过在平行的两轨道内侧面对称设置喷气孔，当瓶子从槽内通过时，对射的气流自动在每个瓶子间形成阻隔，有利于逐一输出瓶子（JP10-7246A）。2009年日本的妙德株式会社提出了三个气流通道并排设置，并且在输送表面开由横纵的导流槽，使从物体表面反射回的气体能及时排出，物品所受的浮力更加稳定（JP2009-161283A）。
3.2承载装置
承载装置主要是指与物品直接接触的承载面，它不仅要在物品进入气流区域时承载被输送物，而且还要引导气流，使气流平稳地吹到物品的下表面，对于易碎的物品或高精密产品，承载面还需保证不损伤到物品。1965年英国的EDWARD EVANS公司提出了并排间隔的分离式的输送平台，它是将多个设有气孔的扁平箱体一次设置，板状工件到来时气孔吹气，将工件托起，这种支撑装置对气泵要求较小，安装方便，但是每个箱体都需要调平，整体的平面度较差，输送平稳性差（GB1000699A）。1966年美国的G.BOULADON ETAL提出了整体式的输送平面，输送更加平稳，并且还进一步改进为中间内凹的气浮表面，使支撑平面兼具导轨的作用（US3279863A）。1971年，英国的HASELTINE也提出了具有凹槽的输送平面（GB1236125A），CHARLES ALAN MANN首次提出了输送圆柱状物体的气浮输送装置，输送通道内排列有气浮球，圆柱工件将球压下，气流将其托起。1994年德国的HERMANN公司提出了在被输送平板物体的反方向上也设置同样的气吹通道，这样在底部的支撑平台气流不稳时，平板能同时受到反向的下压力，特别是在进出支撑通道的过程中更有利于保持平板的平稳（EP0612677A）。2001年日本的东京株式会社提出了在气流支撑平面上方进一步设置支承辊的输送装置，以往的气流平台单靠气流抵抗重力，无法高效输送质量较大的物体，设置辊子之后，辊子可以辅助分担一部分力（JP2001-358206A）。2010年日本的1H1株式会社对辊子与气流的混合输送平台做了进一步改进，辊子被单独设置在输送平台两侧，起到支撑和导向的作用，中间布置多个矩形的喷气单元，这样不仅可以避免辊子阻挡一部分气流而造成不稳定，也同时可以为被输送物提供支撑和前进所需的动力（JP2010-116220A）。 3.3移动换向装置
移动换向装置主要用于气浮输送机上物体的移动与转向，这对于自动化生产线至关重要，由于处于漂浮状态的物品所受阻力较小，因此，如何保证物品能够稳定地移动甚至暂停换向就对移动和转向装置提出了更高的要求。1967年英国的STEVENS提出了依靠重力作为移动动力的气浮输送机，它是将支撑表面设置成具有一定的倾斜角度，当气体将物品吹起时，重力沿倾斜表面的分力即可将被输送物移动，这种设计虽然简便，但是不易控制启停，容易撞坏工件（GB1093769）。1970年德国的Berkenfeld提出了在气浮输送带末端也设置单独的吹气装置，吹动物品前进（DE1531946A）。1972年美国的Bangor Punta公司提出了具有倾斜气道的输送平台，它通过冲压的方式直接在输送平台上压下倾斜的孔，气流有水平分力，可驱动物品前进（US3647266A）。1988年美国的Lenhart公司也提出了利用倾斜的气孔推动瓶子前进的输送机，在输送通道两端设置挡板，以将瓶子引导至所需的地方（EP0259032A）。1994年美国的Simplimatic公司进一步改进了物品的换向装置，它通过在气体输送通道上逐级的设置推板，主动地将物品送达所需的地方（US5170879A）。2001年日本出现了设置专门的导轨以对被输送物品导向的气浮输送机（JP2001240245A）。2009年出现了辊子与吹气装置结合的转向装置，它通过在拐角处用气流将物品托起，然后用托辊换向（JP2009093026A）。2011年日本的中满孝志提出了能够使物品在输送带上暂停的装置，它是在输送带的一端设置气孔，物品至此即被吹气，进行所需要的操作后再由托辊装置运走（JP2011029318A）。
通过以上的分析可以看出，在气浮输送机出现的初始阶段，其申请主要集中在气吹装置，因为此时气浮输送属于较为新颖的输送手段，到20世纪80年代，主要集中在承载装置，进入21世纪后，随着技术的发展，需要气浮输送机不仅能承托板材，而且需要氣适应高效率的自动化生产，因此出现了大量关于移动换向装置的申请和新技术，使板材能实现自动换向与运输，大大降低机械手的配置和使用，提高效率，减低成本。
4.总结
通过以上分析可以看出，气浮输送机早期的技术集中在美国和英国，近20年的新技术主要集中在日本日本半导体企业众多，已经形成了层次明显的专利群，中国在该领域的市场还是很有发展潜力，中国申请人应注重提高此方面技术的竞争实力。气吹装置，承载装置和移动换向装置是气浮输送机的三个主要技术分支，目前的专利申请和技术发展的重心主要集中在移动换向装置上，因为移动换向装置有助于使气浮输送机所输送的易碎板材等物品在输送线上无障碍地快速输送，有助于大幅提高效率，降低成本。
参考文献
[1] 刘建芳， 陈洪霞， 刘国君. 气动悬浮非接触输送装置的输送性能[J].吉林大学学报（工学版），2015，45（3）
作者简介
杨嘉，男，1988年1月生，专利审查协作江苏中心专利审查员，江苏省苏州市高新区科技城光启路88号，电话：18013516542