KR100743762B1

KR100743762B1 - 자동조정 진공 파지시스템

Info

Publication number: KR100743762B1
Application number: KR1020027002371A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 레빈; 유발 야소
Original assignee: 코아 플로우 리미티드
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 2000-08-20
Publication date: 2007-07-30
Also published as: US6644703B1; KR20020059375A; ATE527087T1; EP1218150A4; CA2382888C; EP1218150B1; IL131591A0; IL131591A; WO2001019572A1; EP1218150A1; AU6591900A; JP2003509227A; CA2382888A1

Abstract

자동조정 진공 파지장치는 진공원(51)과, 상기 진공원에 유체흐름가능하게 연결된 진공저장조(54)와, 접촉면(56)과, 다수의 도관(55)을 포함하며; 도관은 상기 접촉면에 위치된 입구(22)와, 상기 진공저장조에 유체흐름가능하게 연결된 출구(3)를 포함한다. 상기 도관은 서로 대향하여 2열로 배열된 내벽상에 장착되는 다수의 핀(4, 5)을 포함한다. 입구에 가장 가까운 핀과 출구에 가장 가까운 핀을 배제한 각각의 핀은 다수의 공동에 각각 위치되며, 대향한 핀 어레이는 비대칭적으로 배치된다. 유체가 도관을 통과할 때, 흐름중 적어도 일시적으로 존재하는 공동내에 다수의 와류(6, 7)가 형성되어 공기역학적 차단을 형성하여 중앙 코어흐름을 허용하므로써, 와류와 핀 팁 사이에서 유체가 일차원 방식으로 흐르는 것을 어제하여 질량유동비를 제한하고 도관내의 실질적인 압력강하를 유지한다.

진공, 지지시스템, 압력편차, 도관, 와류, 공기역학, 차단, 핀, 스팬, 코어

Description

자동조정 진공 파지시스템{A SELF-ADAPTIVE VACUUM GRIPPING SYSTEM}

본 발명은 진공 지지시스템에 관한 것으로서, 특히 공기역학적 힘을 이용한 자동조정 진공 지지시스템에 관한 것이다.

진공 지지시스템은 여러 산업분야에서 널리 사용되고 있다. 진공 지지시스템은 목표물이 한쪽 위치에서 다른쪽 위치로 이동할 동안, 이러한 목표물을 정위치에 고정하거나 지지하는데 사용된다. 진공 지지시스템은 하이테크 산업에 널리 사용되고 있다. 이러한 진공 지지시스템이 사용되는 간단한 실시예로는 반도체 분야에서 다이싱(deicing) 처리나, 웨이퍼 제조과정중 웨이퍼를 지지하거나, 자동 광학 검사(automatic optical industry: AOI)중 인쇄회로기판(PCB) 또는 평탄스크린을 지지하거나, 프린팅 또는 아트그래픽 산업에서 회전드럼에 알루미늄 도금판을 지지 하는데 사용되고 있다.

진공 지지시스템은 목표물 상면에 작용하는 높은 대기압력과 상기 목표물 하면에 가해지는 진공 사이의 압력편차를 이용하고 있다. 유효 영역(effective area)에 의해 더욱 배가되는 압력편차는 목표물을 지지하는 힘(이하, "진공힘"으로 기재한다)을 결정한다. 종래의 시스템에 있어서, 상기 진공힘은 압력편차와 유효영역에 선형적으로 의존한다.

종래의 진공 지지시스템은 진공파이프에 의해 시스템 접촉면상에 배치된 다수의 천공된 원통형 구멍에 유체흐름가능하게 연결된다. 대부분의 경우에 있어서, 상기 접촉면은 평탄하거나 원통형태를 취한다. 여러 실제적인 경우에 이러한 간단한 해결책은 허용되지 않는다. 일반적인 진공 지지시스템 고장은 다수의 진공-도관(즉, 구멍)이 존재하지만, 지지하고자 하는 목표물이 진공프레임 보다 작기 때문에 이들중 상당수가 역전되지 않을 때 발생된다. 이러한 시스템에서의 또 다른 일반적인 문제점은 목표물이 접촉면에 완전히 부착되지 않을 때나, 또는 목표물의 표면에 굴곡부나 홈이 형성되어 공기가 이를 통해 탈출하게 되어 완전한 진공힘을 얻지 못할 때 발생된다. 또한, 초기에 폐쇄된 진공-도관은 반도체산업에서는 매우 일반적인 처리과정(예를 들어 다이싱과정)중에 노출된다.

모든 진공-도관이 차단되었을 때, 도관을 통하는 공기의 기생 질량유동비(parasite mass flow rate)(이하, MFR로 기재한다)는 연산이 가능하지만; 상당한 수의 진공-도관이 개방되었을 때, 상기 기생 MFR은 상당히 증가되며, 진공레벨은 심각하게 열악하게 되어 상기 진공힘이 소실될 수도 있다. 이러한 기생 MFR의 발생을 감소시키기 위해 여러가지 즉흥적인 해결책 즉, 작동전에 상기 노출된 진공-도관을 덮는다거나, 또는 진공을 진공프레임의 "활성" 부분에만 유도하기 위해 진공프레임의 일정 부분만을 작동시킨다는 해결책이 제시되었었다. 그러나, 이러한 해결책은 단지 부분적인 미봉책에 불과한 것이다.

기생 MFR의 문제점은 신뢰성있는 진공 지지시스템을 완성하기 위해 해결되어야만 한다. 한가지 일반적인 방법으로서는 기생 MFR의 존재를 보상하기 위해 필요 로 하는 진공레벨을 제공할 수 있는 강력한 진공펌프를 사용하는 것이다. 이러한 해결책은 비용이 많이 소요되며(상기 강력한 진공펌프와 그 보조 설비 및 시스템 작동시 소모되는 에너지 비용), 불필요한 체적과 중량을 점유하게 된다. 또한 이것은 상당한 소음과 기계적 진동을 유발하는 원인이 되기도 한다. 특히, 간단한 진공-도관을 사용하게 되면 허용불가능한 소음을 초래하게 된다. 간단한 진공-도관으로는 내부의 압력강하에 견딜 수 없으며, 따라서 진공-도관이 개방되어 외부의 압력갭을 받게 되면, 외부 압력이완(진공-도관 출구에서)의 기구는 소음성 제트흐름을 포함하게 된다. 외부의 압력갭이 상당히 커진 경우에, 초음속(상당한 소음을 포함한다)이 전개된다. 이러한 소음상태에서, "정숙한 실내" 상태의 작동이 요구될 때 진공 지지시스템의 사용여부는 의심스럽게 된다.

또 다른 해결책으로는, 직경이 작지만 단부에서는 유효면적이 확대된 상태로 종료되어, MFR이 감소되고 필요로 하는 진공힘을 얻을 수 있는 방법이 제안되었었다. 이러한 불합리한 해결책은 미립자 또는 액체상태의 오염물에 의한 기계적 차단의 위험성을 상당히 증가시킨다. 그러나, 이러한 기계적 차단은 진공힘의 손실을 유발하며 유지보수비용을 상당히 증가시킨다. 또한, 소직경의 진공-도관은 제어명령에 대한 응답을 포함한 응답시간이 빈약하다는 점을 특징으로 하고 있다.

각각의 진공-도관에 대한 각각의 밸브형 제어장치의 사용에 기초한 MFR 제어 해결책은 특히 다수의 진공-도관이 사용되었을 때 실제적인 것이 못된다. 밸브는 값비싼 것이고 또한 기계적 또는 전자기계적 수단을 포함하고 있기 때문에, 유지보수 과정이 매우 어렵다. 기생 MFR의 제어는 성능이 양호한 진공 지지시스템의 실 제적 요구사항에 부응하기 위하여 양호한 방식으로 해결되어야만 한다.

본 발명에 개시된 자동저장 진공 지지장치는 본 발명과 함께 출원되었고 발명이 명칭이 "자동조정 분절형 오리피스(self adaptive segmented orifece: SASO) 장치 및 방법"인 이스라엘 특허출원에 상세히 개시된 바와 같이 SASO개념에 기초하고 있다.

본 발명과 약간의 관련성을 갖는 종래기술은 이리게이션 에미터(irrigation emitter)에 대해 서술하고 있는데, 이에 따르면 에미터를 통과하는 유체는 실제적으로는 비압축성(공기나 기타 다른 가스 와는 달리) 물(water)이다.

미국특허 제3.896.999호(바라간에 허여)에 따르면, 미로형 도관 출구를 통해 배출되기 전에 수압을 감소시키기 위하여, 도관벽과 일체로 형성되어 미로형 도관을 형성하는 다수의 격벽수단이 구비된 넓은 도관을 포함한 폐색방지 드립 이리게이션 밸브(drip irrigation valve)가 개시되어 있다.

미국특허 제4.573.640호(뫼호다르에 허여)는 상기 미국특허 제3.896.999호와 유사한 미로형 도관을 제공하는 이리게이션 에미터유니트를 서술하고 있다. 기타 다른 장치의 실시예에서는 도관을 따라 압력강하를 제공하기 위해 미로형 도관을 제공하고 있는데, 이러한 장치는 미국특허 제4.060.200호(뫼호다르에 허여), 미국특허 제4.413.787호(질리드에 허여), 미국특허 제3.870.236호(사라건-바라간에 허여), 미국특허 제4.880.167호(랑가에 허여), 미국특허 제5.620.143호(델머에 허여), 미국특허 제4.430.020호(로빈스에 허여), 미국특허 제4.209.133호(뫼호다르에 허여), 미국특허 제4.718.608호(뫼호다르에 허여), 미국특허 제5.207.386호(뫼 호다르에 허여)에 서술되어 있다.

미로형 도관에서는 도관벽(유동방향과는 반대로 작용)에 의해 발휘되는 점착성 마찰로 인해 공기역학적 저항이 상당히 크고, 통로가 구불구불하고 길어서(미로의 기본적 특징이다), 점착성 마찰을 증가시킨다. 일부 경우에서는 오염물을 인터셉트하고 유통 통로를 자유롭게 하기 위해 공동이 제공되기도 한다. 기본적으로 2차원 형상(3차원은 매우 적거나 거의 없다)을 다루고 있는 상술한 특허들중 그 어느것도 본 발명의 특징인 와류형 공기역학적 차단기구를 언급하거나 이에 대한 사용은 언급조차 하고 있지 않다.

상술한 특허들은 도관을 통한 물의 분배를 다루고 있지만, 본 발명은 공기역학적으로 유도된 진공파지력을 제공하고 있으며, 유체(대부분의 경우 공기)는 이러한 힘을 발생하기 위한 수단으로 작용하는 한편 도관 입구에서의 진공파지힘이 손실될 때 도관을 통하는 기생 질량유동비를 감소시킨다.

"핀의 2D 어레이에서 유동의 흐름 실현화 연구"에 따르면(에스. 브로크만, 디 레빈저, 유체 실험 14, 241-245페이지, 1993), 수직 흐름터널에서 유동 실현화 수단에 의해 핀의 2D 배열에서 유동장의 연구가 실행되었다. 이러한 연구는 개념적인 히트싱크로서의 핀 배열이 실험되었된 초기 연구와 연관이 있다. 상술한 연구는 열전달과정을 보다 쉽게 이해하기 위하여 복잡한 유동장 구조를 실험하였다. 여러개의 핀 시리즈로 모델이 구축되어, 특별히 제한되지 않은 멀티셀 구조를 시뮬레이션 하였다. 2개의 주요한 유동구조가 관찰되었는데, 이러한 유동은 이웃한 핀의 영향으로 인해 핀에 다시 부착되는 각각의 핀의 선단으로부터 분리된 흐름과, 밀폐된 분리영역을 충진하는 와류이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 자동조정 진공 파지장치에 있어서, 진공원과, 상기 진공원에 유체흐름가능하게 연결된 진공저장조와, 다수의 도관중 적어도 하나의 도관을 포함하며, 상기 도관은 접촉면에 위치된 입구와, 상기 진공저장조에 유체흐름가능하게 연결된 출구를 포함하며; 상기 도관에는 도관의 내벽에 장착되는 다수의 핀이 제공되며; 상기 핀은 서로에 대향하여 2열로 배치되며; 입구에 가장 가까운 핀과 출구에 가장 가까운 핀을 배제한 핀 어레이중 한쪽 어레이에서의 각각의 핀은 다수의 공동중 하나에 대향해 위치되며; 상기 각각의 공동은 상기 핀 어레이중 한쪽 핀 어레이의 2개의 연속한 핀과 도관의 내벽 일부 사이에 형성되며; 상기 2개의 대향한 핀 어레이는 비대칭적으로 배치되며; 유체가 도관을 통해 흐를 때, 상기 공동내에는 다수의 와류가 형성되며; 상기 와류는 흐름내에 적어도 일시적으로 존재하기 때문에, 공기역학적 차단을 형성하여 상기 와류 사이로 코어 흐름을 허용하며; 상기 핀의 팁은 1차원 방식으로 상기 흐름을 억제하여 질량유동비를 제한하고, 공동내에 압력강하를 유지하며; 목표물이 도관의 입구를 차단하였을 때 흐름이 정지되어 상기 와류가 소실되므로써, 상기 목표물은 진공유도된 힘에 의해 상기 접촉면에 지지되며; 입구가 차단되지 않았을 때는 와류가 형성되어 상기 도관을 통한 흐름을 공기역학적으로 차단하며; 상기 도관입구가 목표물에 의해 차단되지 않았을 때, 상기 진공저장조의 진공레벨은 진공상태를 발생하도록 공급된 동력의 감소에 의해 유지되는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치가 제공된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 유체는 공기이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀은 얇은 코어흐름이 와류에 의해 2차원 방식으로 억제되는 L형을 취한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀은 얇은 코어흐름이 와류에 의해 2차원 방식으로 억제되는 U형을 취한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 도관은 직선형 통로를 따른다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관은 구불구불한 통로를 따른다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관의 단면은 거의 직사각형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관의 단면은 다각형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관의 단면은 원형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관 단면적은 하방으로 균일하게 분포된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관 단면적은 하방으로 분기되는 형상을 취한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관 단면적은 하방으로 수렴되는 형상을 취한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀은 도관의 내벽에 수직하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀은 일반적인 코어흐름 이동방향 및 도관 내벽에 대해 경사져 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀의 전형적인 두께는 핀 어레이중 에서 2개의 연속한 핀 사이의 거리에 비해 약간 작은 칫수를 갖는다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀 단면은 직사각형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀 단면은 사다리꼴이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀 단면은 적어도 한쪽이 오목하게 형성된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 2개의 연속한 핀 사이의 거리는 도관을 따라 일정하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 2개의 연속한 핀 사이의 거리는 도관을 따라 변화된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 각각의 핀의 스팬(span)은 도관을 따라 일정하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀의 스팬은 도관을 따라 변화된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀의 스팬은 측방향으로 일정하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀의 스팬은 측방향으로 변화될 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀의 팁은 예리하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀의 팁은 뭉툭하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 핀의 팁은 굴곡되어 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 각각의 핀은 도관의 측방향 폭의 절반을 차단한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 2개의 대향한 핀 어레이는 중첩되지 않는다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 2개의 대향한 핀 어레이는 중첩된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 핀 스팬과 갭(핀과 동일한 핀 어레이의 연속한 핀 사이의 갭) 사이의 비율은 1:1 내지 1:2이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 비율은 1:1.5이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 2개의 대향한 핀 어레이중 하나의 핀 팁을 연결하는 가상면과 상기 2개의 대향한 핀 어레이의 두번째 핀 팁을 연결하는 가상면 사이의 갭 절대값은 상기 도관의 측방향 폭 보다 작다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 갭의 절대값은 도관의 인접한 측방향 폭의 20% 이하이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 공동의 크기는 공동의 내부에 형성된 와류의 와류도(vorticity)와 연관되어 일체로 형성된 실제 크기 보다 미세하게 작다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 와류 가상축(virtual axes)과 평행하며 상기 코어흐름 이동에 수직한 칫수로 형성된 상기 도관의 패시브 칫수(passive dimension)는 핀 스팬의 칫수와 동일하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 패시브 칫수는 와류 가상축과 코어흐름 이동에 수직한 도관의 다른 측방향 칫수 보다 크다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 패시브 칫수는 밀폐된 환형 루트를 따른다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관의 내부에서 레이놀즈수가 증가할 때, 제2와류가 형성된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 코어 흐름 하방 이동은 사인파 곡선형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 사인파형 코어 흐름은 코어흐름과 이러한 이동과 대면하는 핀의 표면과의 국부적 충돌에 의해, 핀과 강력하게 상호작용한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관의 내부에서 레이놀즈수가 증가할 때, 상기 코어 흐름은 국부적으로 파괴되어, 코어 흐름과 강력하게 상호작용하거나 상기 대면한 핀의 표면상에 충돌하는 불안정한 제2와류를 빈번하게 생성한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 진공저장조내의 진공은 진공펌프에 의해 생성된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 진공저장조는 진공매니폴드이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관에는 자동밸브가 제공된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 진공레벨을 제어하여 밸브를 작동시키므로써 제어과정을 실행하거나 또는 기타 다른 제어수단을 사용하여 제어과정을 실행하는 제어 및 검출수단을 부가로 포함한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관은 접촉면에 평행하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관은 접촉면에 수직으로 장착된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 접촉면은 평탄한 진공프레임이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 진공프레임은 직사각형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 진공프레임은 원형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 접촉면은 드럼형 접촉면을 제공하는 원통형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 접촉면은 홈을 포함한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 이러한 장치는 목표물을 상기 접촉면과 접촉하여 이송시키는데 사용된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 이러한 장치는 중력에 대해 작동된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 이러한 장치는 중력의 방향과는 관계없이 작동된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 자동조정 진공 파지장치에 있어서, 진공원과, 상기 진공원에 유체흐름가능하게 연결된 진공저장조와, 다수의 도관중 적어도 하나의 도관을 포함하며, 상기 도관은 접촉면에 위치된 입구와, 상기 진공저장조에 유체흐름가능하게 연결된 출구를 포함하며; 나선형 핀과 도관 내벽에 의해 나선형 공동이 형성되도록, 상기 도관에는 도관의 내벽에 장착되는 나선형 핀이 제공되며; 유체가 도관을 통해 흐를 때, 나선형 공동내에는 나선형 와류가 형성되며; 상기 나선형 와류는 흐름내에 적어도 일시적으로 존재하기 때문에, 공기역학적 차단을 형성하여 상기 나선형 핀의 팁과 와류 사이로 중앙 코어흐름을 허용하고, 또한 흐름을 2차원 방식으로 억제하므로써 질량유동비를 제한하고, 공동내에 압력강하를 유지하며; 상기 코어 흐름은 나선형 핀 내측엣지에 의해 형성된 중앙통로를 통과하여, 상기 중앙 통로내의 방해물을 국부적으로 우회한 후 나선형 핀에 인접한 나선형 통로를 따르며; 목표물이 도관의 입구를 차단하였을 때 흐름이 정지되어 상기 나선형 와류가 소실되므로써, 상기 목표물은 진공유도된 힘에 의해 상기 접촉면에 지지되며; 입구가 차단되지 않았을 때는 와류가 형성되어 상기 도관을 통한 흐름을 공기역학적으로 차단하며; 상기 도관이 목표물에 의해 차단되지 않았을 때, 상기 진공저장조의 진공레벨은 진공상태를 발생하도록 공급된 동력의 감소에 의해 유지되는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치가 제공된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 유체는 공기이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 장벽이 상기 나선형 핀 표면에 수직으로 장착되어 나선형 통로를 국부적으로 차단하므로, 흐름이 상기 나선형 통로를 따르는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 상기 나선형 와류는 상기 장벽에 의해 적어도 2개의 부분으로 국부적으로 분기된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 2개의 장벽중 적어도 하나의 장벽은 상기 나선형 핀의 2개의 단부중 하나에서 핀 표면상에 수직으로 장착되어, 나선형 와류를 위한 계류지(anchorage)로 작용한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관은 직선형 통로를 따른다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관단면은 원형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관단면은 직사각형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관단면은 다각형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관단면적은 하방으로 균일하게 분포된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관단면적은 하방으로 분기되는 형상을 취한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관단면적은 하방으로 수렴하는 형상을 취한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 나선형 핀은 도관의 내벽과 수직하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 나선형 핀은 일반적인 코어 흐름 이동방향과 도관벽에 대해 경사진다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 나선형 핀 두께는 나선형 핀 피치 보다 작다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 나선형 핀 단면은 직사각형이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 나선형 핀 단면은 사다리꼴이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 나선형 핀 단면은 적어도 한쪽에서 핀 팁 보다 큰 핀 루트를 갖도록 오목하게 형성된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 나선형 핀 피치는 도관을 따라 일정하게 형성된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 나선형 핀 피치는 도관을 따라 변화된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 나선형 핀의 스팬은 균일하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 나선형 핀의 스팬은 도관을 따라 변화된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 나선형 핀의 팁은 예리하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 나선형 핀의 팁은 뭉툭하다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 나선형 핀의 팁은 굴곡지게 형성된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 나선형 핀 스팬은 도관의 측방향 폭의 절반이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 나선형 핀 스팬과 나선형 핀 피치 사이의 비율은 1:1 내지 1:2 범위에 속한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 비율은 1:1.5이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 나선형 핀 팁에 의해 형성된 중앙 통로는 상기 도관의 유압직경 보다 작다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 통로는 도관의 인접한 측방향 폭의 30% 이하이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 나선형 공동의 크기는 나선형 와류의 와류도(vorticity)와 연관되어 일체로 형성된 실제 크기 보다 미세하게 작다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관의 내부에서 레이놀즈수가 증가할 때, 부가적으로 제2와류가 생성된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 코어 흐름은 그 이동과 대면한 나선형 핀의 표면과의 국부적 충돌에 의해, 나선형 핀과 강력하게 상호작용한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관의 내부에서 레이놀즈수가 증가할 때, 상기 코어 흐름은 국부적으로 파괴되어, 코어 흐름과 강력하게 상호작용하거나 상기 대면한 핀상에 충돌하는 불안정한 제2와류를 빈번하게 생성한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 진공저장조내의 진공은 진공펌프에 의해 생성된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 진공레벨을 제어하여 상기 밸브를 작동시켜 제어과정을 실행하거나 또는 기타 다른 제어수단을 사용하여 제어과정을 실행하는 제어 및 검출수단을 부가로 포함한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관은 도관이 상기 접촉면과 평행할 때 상기 접촉면에 연결된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 도관은 도관이 상기 접촉면에 수직하게 장착될 때 상기 접촉면에 연결된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 이러한 장치는 중력 방향으로 작동된다.

마지막으로 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 이러한 장치는 중력의 방향과는 관계없이 작동된다.

본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도1a는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 자동조정 분절형 오리피스장치의 길이방향 단면도로서, 관통흐름이 존재하여 와류가 형성되는 것을 도시한 도면.

도1b는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 자동조정 분절형 오리피스장치의 길이방향 단면도로서, 그 일부의 특징적인 부분을 도시한 도면.

도2는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 SASO장치 도관의 일부 형태를 도시한 도면.

도3a 내지 도3h는 SASO 셀 벽과 코어 흐름과의 다양한 와류 유동패턴 사이의 가능한 상호작용을 도시한 도면.

도4a는 방사방향 자동조정 게이트유니트(SAGU)가 도시된, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 SASO장치의 부분단면도.

도4b는 접선방향 자동조정 게이트유니트(SAGU)가 도시된, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 SASO장치의 부분단면도.

도5는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 SASO 장치 핀과의 충돌을 포함하는, 코어 흐름 이동의 측방향 특징을 도시한 도면.

도6은 본 발명의 양호한 실시예에 따라 SASO 장치의 핀 배열과 핀 구조의 기하학적 특징을 도시한 도면.

도7a 내지 도7c는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 SASO 장치의 3개의 3차원 측단면도로서, 본 발명의 양호한 실시예에 따라 선택적인 핀 표면형상을 도시한 도면.

도7d 내지 도7f는 본 발명의 양호한 실시예에 따라, SASO장치에 사용된 핀 구성과 3개의 선택적 핀 배열을 도시한 도면으로서, "방향성" SASO장치를 도시한 도면.

도8은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 환형 SASO 슬롯을 도시한 도면.

도9는 L형 핀(및 U형 핀)을 가지며 3차원 코어 흐름 억제부를 구비한, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 SASO 장치를 도시한 도면.

도10은 단일의 나선형 핀을 구비한 본 발명의 다른 양호한 실시예에 따른 SASO 장치로서, 3차원 코어 흐름 억제부와 이중통로 특성을 도시한 도면.

도11은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 자동조정 진공 지지장치를 도시한 도면.

도12는 로봇아암으로 사용되는, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 자동조정 진공 지지장치를 도시한 도면.

도13은 진공-공급기로 사용되는, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 자동조정 진공 지지장치를 도시한 도면.

도14는 진공프레임을 도시한, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 자동조정 진공 지지장치를 도시한 도면.

도15는 진공드럼 형태를 취한, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 자동조정 진공 지지장치를 도시한 도면.

공기역학적 차단기구는 본 발명의 가장 중요한 특징이다. 개선된 특성을 갖는 신규한 진공 지지시스템을 제공하는 것이 SASO기법의 본질이다. 도면을 참조하여 SASO 발명을 서술하기로 한다. SASO 장치는 2차원을 기본으로 한다. 본 발명의 양호한 실시예에 따른 장치는 도1a에 도시된 바와 같이 도관벽(12)의 내측상의 대향측에서 2열로 배열된 다수의 핀(4, 5)을 구비하며, 입구(2)와 출구(3)를 구비한 도관(1)을 포함한다. 제1핀배열(두개의 단부핀과는 이격된)의 2개의 연속한 핀 사이에 형성된 갭과 대향하는 2개의 핀 어레이는 상대적 이동위치로 배치되는데, 이에 따르면 제2배열의 하나의 대향핀이 배치되므로써, SASO장치를 특징으로 하는 전형적인 비대칭 형상을 생성하게 된다. 따라서, 2개의 비대칭 셀 어레이가 형성되며, 각각의 셀은 동일한 어레이에서 2개의 연속한 핀에 의해 나뉘며, 이들 사이에는 도관벽의 일부가 존재하게 된다. 따라서, 공동이 형성되는데, 유체가 도관을 통해 흐를 때 대부분의 와류는 이러한 공동의 내부에서 전개된다(이하, 이러한 공동은 SASO 셀로 기재하기로 한다).

SASO장치 내부형태는 유체가 이를 통해 흐를 때 도관의 내부에 설정된 독특한 와류 유동장 패턴을 나타낸다. 각각의 핀은 핀의 팁으로부터 하방으로의 유동분리를 부여한다. 또 다른 하방흐름인 커다른 유동구조체인 와류는 각각의 SASO 셀의 내부에 생성된다. 와류는 와류축 주위에서의 환형 흐름이동으로서, "순환(circulation)"이라는 용어는 와류 밀도를 의미한다. 와류는 분리된 전단흐름(shear flow)의 공지된 롤업기구에 의해 생성되어, 각각의 SASO 셀의 상류 핀으로부터 유동분리를 허용한다. 메인와류 이외에 제2와류가 전개되어 SASO장치의 성능강화에 중요한 역활을 한다. 선택적인 주요한 특징으로는 제2와류 유동패턴의 불안정한 모드와 마찬가지로 메인와류의 불안정한 모드를 들 수 있는데, 이것은 신규의 SASO 기본 진공 지지시스템을 위해 사용되는 공기역학적 차단효과를 상당히 증가시킨다.

실제로, 2개의 대향한 와류(6, 7)의 유동패턴이 전개되어, 도1a에 도시된 바와 같이 비대칭적으로 배열된다. 각각의 와류는 대향의 핀과 대면하는 SASO 셀의 내부에 위치된다. 특히, 거의 밀폐된 스트림라인에 형성된 이와 같은 와류는 도관을 흐르는 흐름을 실질적으로 차단하여 넓은 유동이동 즉, 미로형 도관을 특징으로 하는 유동 이동형태의 전개를 방지한다. 따라서, 매우 얇은 코어 흐름(8)이 차단 핀과 와류 사이에 전개된다. 상기 코어 흐름은 하방으로 상당히 고속이며, 와류에 의해 양측에서 경계지워지며, 도관벽과 접촉하지 않는다. 따라서, 코어 흐름의 불안정성이 증가함에 따라 와류가 파괴되며, 하방의 불안정한 제2세드와류(secondary shed vortice)를 자주 형성하여 코어 흐름과 강력하게 상호작용한다. 핀과 대면한 코어 흐름의 충돌이 발생될 수도 있으며, 이에 따라 코어 흐름이 파괴된다. 또한, 주기적이거나 혼란스러운 특성을 갖는 물결모양 유동패턴이 전개될 수도 있다. 이러한 상호작용은 공기역학적 차단효과를 상당히 강화한다. 전형적인 SASO장치 도관을 통한 길이방향의 2차원 단면을 도시하고 있는 도1a에는 완전히 전개된 와류 유동패턴과 이에 존재하는 와류가 도시된 기본적인 SASO장치가 도시되어 있다. SASO장치는 3차원 도관이지만, 실제적으로는 기본적으로 2차원 특성을 가지므로, 제3방향은 코어 흐름이동과 메인와류 유동축에 수직하다(이하, "패시브 방향"으로 기재한다). 따라서, 도1a에 도시된 SASO장치는 실제적인 장치의 단면인 것으로 간주된다.

흐름이 도관을 통과할 때, 2세트의 와류가 흐름을 차단하므로써 와류의 어레이와 핀 팁 사이에는 매우 협소한 코어 흐름(8) 만이 전개된다. SASO장치를 통한 MFR이 주로 코어 흐름에 의해 이송되기 때문에, 이러한 차단은 MFR을 상당히 감소시킨다. 또한, 부가적인 MFR 감소는 코어 흐름과 제2세드와류 사이에 불안정한 상호작용이 SASO장치 도관내에서 발생되었을 때 얻을 수 있다. 공기역학적 와류차단은 도관을 따라 내부 압력강하(이하, △P로 기재한다)를 증가시킨다. 이것은 와류 와 SASO 셀벽 사이의 상호작용에 기인한 것이다.

감소된 MFR과 상당한 △P증가는 SASO 기법에서 매우 기본적이면서도 실제적인 중요성을 갖는다. 그러나, 이러한 중요한 특징은 흐름이 없고 와류가 전개되지 않는 경우, 도관을 통한 흐름이 존재할 경우에만 얻을 수 있음을 인식해야 한다. 이러한 "다이나믹" 특성은 하기에 서술되는 바와 같은 SASO 개념의 기본이 된다.

※SASO장치 도관의 특수한 형상은 의도적으로 와류 유동패턴의 전개를 표시한다.

※공기역학적 차단기구의 작동에 따른 와류 유동패턴은 자동조정방식으로 흐름을 차단하여 MFR을 감소시키고 △P를 증가시킬 책임이 있다.

※도관을 통해 흐를 때 다이나믹 상태일 때만 효과가 있다.

※와류 유동패턴이 전체 작동주기가 아닌 일부의 시간에서만 불안정한 경우도 본 발명의 범주내에 유도될 수 있다.

SASO장치 형태는 매우 광범위하다(이들중 일부가 하기에 서술될 것이다). 따라서, SASO 도관의 특수한 내부형상으로 도시된 바와 같이, 어떤 장치나 제품이 기본적으로 공기역학적 와류 차단기구를 작동하기만 하면, 이것은 기본적으로 SASO장치로서 본 발명의 범주에 속한다. 특수한 형상의 SASO장치도 무방하다.

SASO장치는 일반적으로 이동부가 없는 단단한 몸체로서, 어떤 기계적 부분(예를 들어 스프링, 박막 등)을 필요로 하지 않으며, 또는 전자기계적 제어수단도 포함하고 있지 않다. 이것은 플라스틱과 같은 비금속재료 뿐만 아나라 금속재료로도 제조될 수 있다. 그러나, 외부조건에 대한 자동조정 작동은 새로운 형태의 장 치를 제공하는데, 이에 따르면 MFR과 △P의 제어는 본 발명의 신규한 진공 지지시스템에 사용되는 공기역학적 차단기구를 적용하므로써 달성될 수 있다.

상기 공기역학적 차단기구는 기본적으로 SASO장치의 자동조정 특성을 갖는다. 그러나, 자동조정특성의 부가적인 특징이 이와 연관되어 있다. SASO 셀내에 전개되는 메인와류는 차치하고라도, 자동조정특성을 갖는 부가의 와류 유동기구는 상이한 외부조건에서 선택적으로 또는 동시에 전개될 수 있으며, 외부조건의 변화에 응답할 수 있다. 외부 압력강하를 증가시키거나 레이놀즈수를 의도적으로 증가시켰을 때, 공기역학적 차단기구를 변형시키는 하기와 같은 와류 유동패턴이 포함될 수도 있다.

※메인와류의 강도(순환)가 강화된다.

※와류의 하방분포도가 변화된다.

※도관내의 유효 와류수가 변화된다.

※대부분 주기적인 특성을 갖는 와류 맥동모드가 발생된다.

※코어 흐름이나 대면의 핀과 강력하게 상호작용하는 제2세드와류가 전개될 수도 있다.

이러한 패턴은 전체적으로 공기역학적 차단효율을 상당히 증가시킨다.

공기역학적 와류 차단효과에 의해, SASO장치는 또는 입구와 출구 사이의 압력강하와 같은 외부조건이 변경되었을 때, 시동시컨스나 정지시컨스와 같이 일시적 작동주기중 독특한 응답을 갖게 된다. 이러한 일시적 조건에 응답하는 SASO장치는 SASO기본 진공 지지시스템의 특수한 요구사항에 따라, 급속응답과 저속응답 또는 부드러운 응답 등과 같은 양호한 일시적 작동들을 달성하도록 설계될 수 있다.

도1b는 본 발명의 기하학적 특성을 도시하고 있다. 하기에 다양한 SASO장치의 구성요소와, 상기 SASO장치특성 뿐만 아니라 상기 구성요소 각각의 기본적인 작동과 흐름을 차단하는 와류 유동패턴에 이들이 어떻게 영향을 미치는지에 대해 상세한 설명이 제공될 것이다. 첫번째 구성요소는 압력이 다른 2개의 저장조 사이에서 연결되는 SASO장치 도관(9)으로서; 상기 저장조중 하나는 입구(2)에 인접하여 위치되며, 다른 하나는 도관의 출구(3)에 인접하여 위치된다. 상기 SASO장치 도관은 직선형(도2a의 도면부호 200)으로 형성되거나, 또는 구굴구불한 형태(도2a의 도면부호 201 및 202)로 형성될 수 있다. 도2a는 단지 2차원 특성을 도시한 것으로서, SASO장치 도관은 3차원 방식으로 구불구불하게 형성되므로, 유체는 필요로 하는 방향이나 거리 및 장소로 이동될 수 있다. 도관 단면적의 하방분포는 일정하며(도2a의 도면부호 200), 또는 분기되거나(도2b의 도면부호 203), 수렴할 수도 있으며(도2b의 도면부호 204), 기타 다른 형상을 취할 수도 있다. 도관 단면은 직사각형일 수도 있고(도6a의 도면부호 220 및 222), 원형일 수도 있으며(도6a의 도면부호 221 및 244), 다각형 형상을 취할 수도 있고(도6a의 도면부호 223), 특정한 진공지지 과정에 의해 표시되는 기타 다른 형상을 취할 수도 있다.

SASO장치 도관의 측방향 칫수는 "a"로 표시된다(도1b). SASO장치 도관의 내벽은 도관벽에 부착된 얇은 경계층내에서 소규모의 난류를 강화하기 위해 부드럽게 되거나 거칠게 될 수 있으므로, 표면 마찰이 증가된다. 또한, 상기 도관 내벽에는 경계층 폭 보다는 크지 않은 작은 돌출 방해물이 제공되어 벽 난류를 트리거하는 국부적인 유동분리를 강화시킨다.

핀(13)은 SASO장치의 특수한 내부형상을 형성하는 2개의 대향한 핀 어레이(14, 15)중 하나이다. 상기 핀은 유동분리를 강화하여 와류 유동패턴을 발생시키기 위한 것이다. 상기 핀은 도관벽에 수직으로 위치되므로, 도1b에 도시된 바와 같이 흐름과 대면하게 된다. 선택적으로, 상기 핀은 코어 흐름 방향과 도관벽에 대해 경사지게 형성될 수도 있다. 핀의 표면은 분리특성을 달성하기 위하여 평탄하게 될 수도 있으며, 기타 달리 설정된 설정의 표면형상을 취할 수도 있다.

하나의 핀 어레이로부터 핀의 전형적인 핀스팬(pin span)은 도1b에 도시된 바와 같이 "b"로 표시된다. 제1핀어레이의 제1핀에 가장 가까우며 대향한 핀 어레이의 핀의 스팬은 "c"로 표시된다. 양 핀 어레이의 핀스팬은 도1b에 도시된 바와 같이 일정할 수도 있으며, 변화될 수도 있다. 핀팁(16)은 예리하게 되거나 뭉툭할 수도 있으며, 기타 다른 형태를 취할 수도 있다. 각각의 핀은 도관의 절반을 차단하므로, 상기 "b"와 "c"는 유압 직경 "a"의 절반이 된다. 2개의 대향한 핀 어레이는 도1b에 도시된 바와 같이 "d" = a - (b + c) 가 된다. 이들은 값"d"에 대해 다음과 같은 3가지의 가능성을 갖게 된다.

d는 0 보다 클 수 있다(도6b의 도면부호 212): 도5a에 도시된 바와 같이 거의 직선형 코어 흐름이 전개된다.

d는 0 에 접근한다(도6b의 도면부호 211): 갭은 감소되며, 코어 흐름은 도5b에 도시된 바와 같이 사인파곡선이 된다.

d는 0 보다 작다(도6b의 도면부호 213): 핀은 부분적으로 중첩되며, 사인파 형 이동이 증폭된다.

실제로, 본 발명의 원리의 실행목적에 있어서, "d"의 절대값은 도관의 측방향 칫수 "a" 보다 작을 수 있다. 상기 절대값은 도관의 인접한 측방향 폭의 20% 이하가 된다.

코어 흐름의 측방향 사인파형 이동은 갭 "d"에 전적으로 의존하지 않으며, 핀의 기하학적 형상에도 의존하지 않는다. 또한, 측방향의 사인파형 이동은 관통흐름 레이놀즈수가 증가될 때 증폭된다. 강력한 코어 흐름이 존재할 때, 표면과 대면하고 있는 핀의 엣지영역에서의 코어 흐름의 국부적인 충격이 도5c에 도시된 바와 같이 전개된다.

핀 형상, 특히 핀 팁의 형상은 흐름이 핀 팁으로부터 분리되기 때문에 SASO장치 성능에 상당한 영향을 미친다. 상기 핀 팁은 예리할 수도 있으며(도6c의 도면부호 230), 둥글게 될 수도 있고(도6c의 도면부호 231), 또는 뭉툭하게 절단될 수도 있다(도6a의 도면부호 232, 233). 상기 핀 팁은 일반적으로 3차원의 경우에는 굴곡되어 있으며, "분리 포인트"는 실제적으로 "분리 곡선"으로서, 이는 코어흐름 이동방향에 수직한 것이다. 상기 "분리곡선"은 직선형일 수도 있으며, 핀 스팬의 측방향 분포 또는 핀 곡률에 대응하여 설정된 곡률을 가질 수도 있다. 상기 핀스팬은 측방향으로 일정하며(도7c의 도면부호 240), 둥글게 굴곡질 수도 있으며(도7c의 도면부호 241), V 형으로 대칭으로 형성될 수도 있고(도7c의 도면부호 242), 측방향으로 경사질 수도 있다(도7c의 도면부호 243). 상기 "분리곡선"은 예리하거나 뭉툭한 핀 팁으로 고정(정지형)될 수도 있으며, 또는 가동형으로 될 수도 있다. 상기 가동형은 둥근 핀팁을 사용하므로써 표시될 수 있다. 핀 표면은 소규모의 경계층 난류를 생성하기 위해 부드럽거나 거칠게 될 수도 있다. 핀 팁 영역, 특히 둥근 핀 팁 경우에 거친 상태를 부여하므로써, 흐름분리의 특성이 양호해진다. 흐름분리의 불안정한 특성은 SASO장치 성능을 상당히 증가시키며; 관통흐름을 보다 효과적으로 차단하는 복잡한 불안정한 와류 유동패턴을 트리거하므로써, 진공 지지시스템의 기생 MFR은 더욱 감소될 수 있다.

실제로, SASO장치는 다수의 핀을 포함하고 있다. 따라서, 도관내에서는 핀이 다양한 형태로 형성되어, SASO장치에 개선된 특성을 제공할 수 있다. 성능의 악화를 초래하지 않는한 하기의 조합체가 가능하다.

※SASO장치 전체를 통하여 일정한 기하학적 프로필을 취하는 하나의 핀 형태.

※하방으로 핀의 기하학적 프로필의 변화를 갖는 하나의 핀 형태.

예를 들어, 갭("d")의 분기형 분포(도7d) 또는 선택적으로 수렴형 분포.

※조합된 핀 형태. 한가지 핀 형태의 사용이 선호된다.

※상기 핀은 메인 흐름이동에 대해 경사질 수도 있다.

공기역학적 차단기구의 기본적인 SASO장치의 개념이 달성되어 핀의 흐름분리가 달성될수만 있다면, 상술한 바와 같은 기하학적 형상의 핀 형상도 가능하다.

형성된 마지막 기하학적 요소는 도1b에서 대각선으로 세이딩되는 SASO 셀(17)이다. SASO 셀은 2개의 연속한 핀(18, 18)과 도관벽(20)과 도관의 중심선(21)에 의해 경계지워지는 공동이다. SASO장치는 2개의 대향한 연속한 SASO 셀 어레이로서, 제1세트의 각각의 대향한 SASO 셀에는 도1b에 도시된 바와 같이 대향한 세트의 하나의 핀이 존재한다. SASO 셀의 기본적인 측방향 크기는 핀 높이(b, 또는 c) 또는 도관 측벽칫수의 절반(a/2)이다. 핀 사이의 길이방향 간극은 도1b에 도시된 바와 같이 "e"로 표시되며, 이것은 SASO 셀 피치이다. 일반적인 경우이지만, 대향한 핀을 대향한 세트의 SASO 셀의 중심과 대면하여 위치시키는 것이 항상 필요한 것은 아니며, 중심이 아닌 곳에 위치될 수도 있다. 상기 SASO 셀 피치(e)는 일정할 수도 있고, 또는 기타 실제적인 하방 분포를 취할 수도 있다.

SASO 셀의 공동에서는 메인와류가 전개된다. 전개된 와류는 관통흐름이 도관내에 유지될 때에만 SASO 셀내서 전개되어 존재하는 다이나믹 유동구조체이다. 와류는 고정된 또는 불안전한 와류축 주위에서 유체의 회전운동이다. 불안정한 와류는 완전히 전개된 와류로서, 불안정한 속도장을 포함한다. 안정된 상태인 경우, 상기 메인와류는 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이 밀폐된 스트림라인을 특징으로 한다. 이것은 와류에 수직한 대량흐름이 없다는 것을 의미하는 것으로서, 유입되는 흐름과 대면하는 단단한 핀처럼 효과적인 유체장벽으로 작용한다. 메인와류가 불안정한 상태이지만 아직 SASO 셀내에 유지될 때는 주기적으로 이동할 동안 또는 무질서하게 이동할 동안 왜곡된다. 이러한 불안정한 경우, 와류 스트림라인은 밀폐될 필요가 없으며, 코어흐름과 일부 다량의 교환이 있게 된다. 그럼에도 불구하고, 실제적으로 와류는 아직까지 효과적인 "유체" 장벽으로 작용한다. 메인와류의 불안정한 상태는 본 발명에 따르면 매우 중요한데, 그 이유는 와류와 코어흐름 사이에서 복합한 상호작용을 트리거하기 때문이다. 또한 와류 사이에서 길이방향 상 호작용을 트리거할 수도 있다. 이러한 작용은 의도적으로 실행되어 공기역학적 차단효율을 상당히 증진시키며, 또한 본 발명의 SASO 기본 진공 지지시스템의 성능도 강화시킨다.

와류 유동패턴은 점착성 벽마찰을 포함하여 SASO 셀의 벽과 강력하게 상호작용한다. 안정된 점착성 상호작용 및 불안정한 점착성 상호작용인 경우도 분리하여 취급하기로 한다. 악화를 초래하지 않고, 도3a 내지 도3h는 코어흐름과의 상호작용을 포함하여, SASO 셀 벽과의 점착성 와류 유동패턴의 여러가지 가능한 상호작용을 도시하고 있다. 도3a에는 안정한 특성의 상호작용이 도시되어 있는데, 이에 따르면 메인와류(6)는 SASO 셀 내부에 전개된다. 도3b는 대부분 시작주기특성인 미약한 불안정 상호작용이 발생되어, 와류가 형성되어 SASO 셀의 내부로 이동하여 코어 흐름과 상호작용하는 것이 도시되어 있다. 와류가 선회할 때[화살표(30)로 도시된 방향으로], 그 코스를 국부적으로 변화시켜 코어 흐름이 조정되므로써 자유로운 통과를 허용하여 화살표(31)의 방향으로 이동된다. 공기역학적 차단효과는 예를 들어 필요로 하는 SASO장치의 규모를 선택하므로써 흐름에 불안정이 유도될 때 상당히 증가된다. 선택적으로, 본 발명의 2가지 기본적인 특성과, MFR의 상당한 감소와 △P의 감소가 모두 변화된다. 일반적으로, 불안정한 와류패턴인 경우, 공기역학적 차단효과의 다양한 특징은 평균시간의 관점에서 처리되어야만 한다.

SASO 셀벽과 흐름과의 상호작용은 도3a 및 도3b에 도시되어 있으며, 본 발명의 독특한 특징으로서 그 독특한 와류 유동기구를 나타내고 있다. 이러한 경우, 도관벽에 작용하는 점착성 마찰력은 종래의 도관이나 미로형 도관에서 발견되는 점착성 힘에 대향한 방향을 취한다. 점착성 마찰력의 방향을 변화시키는 것은 SASO 셀내부의 와류이다. SASO 기법을 채택하므로써, 제2와류 유동패턴의 사용에 의해 벽 점착성 마찰력의 방향이 양호하게 된다. 기본적으로 안정한 특성을 갖는 제2와류(33)는 메인와류와 SASO 셀 코너(도3c)에서 전개된다. 이러한 작은 와류는 특수한 셀 형상에 의해 의도적으로 실시되며(도3d), 도관벽(12)에는 돌출구조를 갖는 소자(34)가 제공된다. 선택적으로, 핀스팬(b)이 커질 때, 메인와류와 유사한 규모의 제2와류(35)도 전개된다(도3e). 이러한 제2와류(35)는 일반적으로 순환성이 감소된다. 다른 경우에 있어서, 메인와류(6)는 코어 흐름(8)에 의해 SASO 셀 공동내에서 경사진 방향으로 강화된다. 이 경우, 작은 제2와류(35) 또는 일부 와류는 도3f에 도시된 바와 같이 SASO 셀의 "점유되지 않은" 코너영역에서 전개될 수 있다. 도3c 내지 도3f에 도시된 최종적인 와류는 실제로 점착성 마찰력을 조작하기 위한 여러개의 가능한 SASO 기법공구이다. 이러한 실행은은 MFR의 감소와 △P의 증가 라는 본 발명의 SASO의 2가지 기본적인 특성을 상당히 변화시키며; 따라서 신규의 진공 지지시스템은 감소된 기생 MFR과 소음감소에 의해 변형될 수 있다.

"자유롭게"(기하학적으로 가압되지 않은) 전개된 와류는 그 자체의 "자연적인" 규모(이러한 용어는 그 와류도와 연관된 일체로 형성된 규모를 의미한다)를 가지며, 이것은 흐름 특성과 그 자체의 형성과정에 의존한다. 일체로 형성된 자연적인 규모의 와류와 "스페이싱(spacing)"이라는 용어로 표현된 SASO 셀내부의 실제 공간 사이의 매칭(matching)에 대한 의문점은 본 발명에 상당히 중요하다. 2차원인 경우, 와류 공간증식은 2차원 방식으로 SASO 셀벽에 의해 경계된다. 따라서, 와류 단면의 스페이싱 특성만이 관련되어 있으며; 패시브 방향으로의 기하학적 제한에 대해 서술하기로 한다. 이러한 경우에 있어서, SASO 셀 칫수는 일체로 형성된 자연적인 규모의 와류 보다 크거나 작은 경우, 와류는 실제로 그 완전한 포텐셜을 달성할 수 있기 때문에, 공기역학적 차단기구에 대해서 효과적이지 않다. 실제로 SASO 셀의 크기가 일체로 형성된 자연적인 규모의 와류 보다 약간 작을 때, "최적의 스페이싱" 상태가 달성된다. 이 경우, 와류는 그 완전한 포텐셜을 실제로 달성하며; 미세하게 변형되어 SASO 셀벽과 코어 흐름과 강력하게 상호작용한다. 상기 스페이싱은 SASO장치 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 특징이다. SASO 기법의 목적은 특수한 SASO 적용에 대해 최적의 형태를 형성하고, 최상의 성능을 갖는 SASO장치 설계를 위해 실제적인 설계 가이드라인(최적의 스페이싱을 달성하기 위한)을 제공하여, 진공 지지시스템에 사용하기 위한 것이다. 안정한 와류패턴인 경우에 대해, e/b의 추천할만한 적절한 비율은 1:1 내지 1:2 이며, 양호하기로는 1:1.5이다. SASO 도관 내부형상이 복잡할 때, 특히 3차원 구성요소가 포함되거나, 안정된 또는 불안정한 특성의 복잡한 와류 유동패턴이 포함되거나, 도는 제2와류가 전개되어 코어흐름 및/또는 메인와류와 작용할 때, 또는 와류 유동패턴이 본래 3차원일 때, 이러한 비율은 더 이상 설계의 초기 가이드라인으로 간주되지 않는다.

SASO장치 와류 유동패턴은 복잡하며, 레이놀즈수(Re)가 증가할 때 불안정한 유동기구를 포함한다. 레이놀즈수가 증가할 때, 불안정한 제2와류가 코어흐름과 메인와류 사이에 전개된다. 전형적인 규모의 이러한 와류들은 코어흐름 폭과 유사 하며, 메인와류 보다 상당히 작다. 이들은 주기적으로 복잡하게 또는 무질서한 방식으로 주기적인 모드로 전개되어 하방으로 이동하는 세드와류이다. 이러한 세드와류는 코어 흐름과 격렬하게 상호작용하여, 불안정한 특성의 코어 흐름을 제공한다. 상기 세드와류가 코어 흐름과 직접 대면할 때, 불안정한 코어 흐름의 파괴가 발생된다. 또한, 대면한 핀 상에서의 코어 흐름의 국부적인 충돌이 발생된다. 세드와류(36)는 도3g에 도시된 바와 같이 SASO 셀의 내부에 국부적으로 존재한다. 이들은 하방으로 이동하여, 도3h에 도시된 바와 같이 연속한 SASO 셀과 상호작용한다. 불안정한 상태의 흐름은 공기역학적 차단효과를 상당히 변화시키며, 본 발명의 기본적인 특성 즉, MFR의 감소와 △P의 증가에 영향을 미친다. 불안정한 와류 유동패턴의 이득을 실행하고 이용하는 것이 SASO 기법의 범주내에 속한다.

코어흐름 및 메인와류와 강력하게 상호작용하는 이동중인 와류의 외관은 다수의 와류가 각각 "유체흐름"되는 하방증식형 맥동모드를 생성한다. 제2와류와 코어 흐름 사이의 직접적인 상호작용에 의해, 측방향 및 길이방향 코어 흐름 속도에 순간적으로 상당한 변화가 국부적으로 발생된다. 따라서, 강력하게 분배된 코어흐름이 불안정한 상태로 대면의 핀상에 충돌한다. 레이놀즈수(Re)가 더욱 증가함에 따라(예를 들어, SASO 도관 측방향 규모를 증가시켜), 더 많은 제2와류가 생성되며, 와류와 코어흐름 사이의 직접적인 상호작용이 더욱 격렬하게 된다. 그 결과, 공기역학적 차단효과가 상당히 증가된다. 또한 SASO 기법은 특성이 개선된 SASO장치의 설계시 이러한 불안정한 와류/코어흐름을 이용하는데 필요한 노하우를 제공한다. 본 발명은 이러한 모든 불안정한 와류패턴을 이용한다. 따라서, SASO 개념은 코어흐름을 순간적으로 차단하는 제2세드와류를 포함하도록 연장된다.

코어흐름 규모(또는 코어흐름 폭)는 SASO 도관 유압직경 보다 상당히 좁다. 코어흐름 속도분포와 그 폭은 기본적으로 외부 압력강하, 다양한 SASO장치 내부형태 특히, SASO 도관의 내부에서 전개되는 와류 유동장패턴에 의해 결정된다. 흐름이 정지된 상태로부터 가속될 때, 초기의 코어흐름은 넓어지게 되며, 핀과 도관벽에 의해 경계지워지는 큰 측방향 진폭의 사인파형 하방 유체이동을 특징으로 한다. 이러한 첫번째 경우에 있어서, 흐름은 종래의 미로형 장치에서의 흐름과 매우 유사하게 된다. 후자의 경우, SASO장치 도관의 내부에는 완전히 상이한 유동장이 전개된다. 상기 흐름은 특수한 SASO장치 형태의 벽으로 형성되는 내부통로를 따르지 않는다. 따라서, 흐름은 핀 팁에서 분리되며, 2개의 대향한 강력한 메인와류의 열(row)이 SASO 셀의 내부에 전개된다. 이러한 와류열은 도관을 통하는 흐름의 통로를 제한하며, 이탈되어버린 매우 협소한 코어흐름이 얻어진다. 여러가지 경우에 있어서, 코어흐름은 설정의 레이놀즈수(Re)(상기 레이놀즈수가 증가될 때)에 대해 불안정한 와류 유동패턴을 포함하고 있다. 레이놀즈수는 SASO 도관의 "유압 직경"에 의해 그리고 진공 지지시스템의 선택적 진공레벨에 의해 특정하게 된다.

코어흐름 특성은 SASO장치의 내부 형상에 의해 2개의 대향한 핀 어레이 사이에서 상당한 정도로 갭(d)에 의해 영향을 받는다. 대부분의 경우 상기 "d"는 감소되며, 코어흐름은 협소해지지만, 상기 "d"가 더욱 감소되면, 측방향으로 사인파형 이동이 전개된다. 또한, 상기 갭이 폐쇄되거나("d" = 0), 또는 핀이 중첩될 때("d" < 0), 측방향 사인파형 이동이 증가되며, 코어흐름 폭이 증가된다. 값 "d" 가 b/10 < d < -b/10의 사이에 있는 이러한 2가지 모순된 효과는 매우 바람직한 것이다. 이러한 모순된 효과중 하나가 의도적으로 우세하게 됨에 따라, 예를 들어 MFR의 감소에 관심이 있지만 그러나 △P가 최대로 될 때 또는 그 반대인 상태일 때 실제적인 요구사항으로 작용하게 된다.

핀 중첩도가 설정값 이상으로 증가함에 따라 코어흐름은 도관벽에 재부착되도록 강제되는 것을 인식해야 한다. 이 경우, SASO 개념은 더 이상 지지되지 않으며, 흐름은 미로형태의 이동을 채택하고, 와류 유동패턴은 사라진다. 그럼에도 불구하고, 코어 흐름이 핀으로부터 분리되어 기본적으로 미로형 유동형태와는 상이하게 되거나 또는 코어흐름이 흐름을 차단하는 다양한 형태의 와류 유동패턴에 의해 구분되기만 한다면, 본 발명에서 SASO 개념은 지지된다. 상기 SASO 개념은 특히, 기생 MFR 문제에 대해 진공 지지시스템을 개선하기 위해 직접 실행된다.

코어흐름의 전형적인 폭은 SASO 셀도관의 효과적인 유압직경이다. 따라서, 측방향으로 물리적 크기(a)가 큰 SASO장치는 종래의 도관에 비해 MFR에 대해 보다 협소한 효과적인 폭을 갖게 된다. 전형적인 경우에 있어서, SASO 도관을 통하는 MFR에 대한 물리적 크기와 효과적인 크기는 상이한 것이다. 이러한 이중 규모(MFR 및 큰 물리적 칫수에 대한 작은 효과적인 규모)는 본 발명의 기본적인 특징이다. 특히, 오염물을 포함하고 있는 유체의 경우, 물리적 규모가 크면 오염차단의 위험성을 상당히 감소시킬 수 있으므로 더욱 중요하다. 또한, SASO 도관내에서의 물리적 통로(즉, 핀 사이에서 도관내의 권취 통로)는 유체 내부의 오염물 입자의 크기 보다 적어도 10% 크다. 상기 오염물 크기는 SASO장치가 특정의 SASO 용도로 표시 될 때 예견될 수 있으므로, 물리적 통로에 연관된 SASO 도관 규모도 특정화될 수 있다.

상술한 바는 유동장의 제공과 그 구조를 단순화하기 위해 SASO장치의 2차원 경우에 한정하여 서술되었다. 그러나, 3차원 SASO장치에 있어서, "패시브 칫수"(위상적 관점에서 본 패시브)와 폭(w)으로 표시된 물리적 규모는 점착성 엣지효과를 무시할 수 있을 정도로 커야 한다. 와류와 측벽 사이의 커다란 속도구배가 와류 강도를 희석시킬 때, 폭(w)이 너무 작게 되면 SASO 장치의 효율을 떨어뜨린다. 따라서, 최소한의 폭은 적어도 "b"의 크기와 동일해야만 한다(도1b).

본 발명의 자동조정 분절형 오리피스(SASO)는 다음과 같은 2가지 원리를 제공한다.

※자동조정 게이트 유니트

※분절형 개념

이러한 2가지 개념에 대해 서술하기로 한다.

각각의 와류와 그 대향의 핀은 "자동조정 게이트 유니트"(이하 SAGU로 기재한다)를 형성하는데, 이것은 도1b에 도시된 바와 같이 본 발명의 기본적인 유니트로서, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 SASO장치의 단면을 도시하고 있다. 상기 SAGU는 2개의 보조요소로 구성된 "버츄얼(virtual)" 오리피스로서; 경질의 요소(핀)와, 다이나믹 요소[대향한 핀 어레이(15)의 2개의 핀 사이에 위치된 와류 유체구조]를 포함한다. 따라서, SAGU는 도관을 통하는 유체 이동이 유지되는 한 존재하는 다이나믹 구조체이다. 본 발명에는 2개의 독특한 SAGU형태가 연관되어 있다.

※방사방향 SAGU --- 핀(13)은 도4a에 도시된 바와 같이 대향한 핀 어레이(18, 19)의 2개의 연속한 핀 사이에서, 대향한 SASO 셀에 위치된 코어와 와류(6)를 향하여 위치된다.

※접선방향 SAGU --- 핀(13)은 와류(6)의 원형 이동에 대해 접하며; 상기 핀은 도관벽(12)에 대해 경사져서 핀과 벽(12) 사이에 각도(α)를 형성하며; 도4b에 도시된 바와 같이 한쪽 핀 어레이에서 핀의 팁과 대향한 핀어레이에서 가장 인접한 제2핀 사이에 가장 짧은 거리(f)를 제공한다. 상기 거리(f)가 실제로 대향한 핀 어레이 사이의 갭을 형성함에 따라, 갭(d)에 대해 상기 주어진 길이연산은 보정에 의해 "f"를 가한다.

2개의 SAGU 타입으로 구성된 하이브리드 SASO장치도 본 발명의 범주에 속한다.

유체 다이나믹 저항의 상당한 증가로 인해, 여러개의 SAGU를 포함하고 있는 SASO장치는 2가지 관점에서 시스템적 장점을 제공한다.

※관통흐름은 와류에 의해 차단되며, 따라서 동일한 유압직경을 갖는 종래 도관을 통하는 MFR에 대해 MFR이 상당히 감소된다.

※종래 도관에 비해, 상당히 증가된 내부 압력강하(△P)가 도관내에 전개된다.

이러한 두가지 특징은 기능적으로 연관되어 있으며, 이러한 상호의존성을 실행하여 활용하는 것이 SASO기법이다.

본 발명에 따른 SASO의 두번째 특징은 분절 개념이다. 실제로, 양호하게 작 동되는 SASO장치를 형성하기 위해 SAGU를 조합하는 것이 바람직하다. 이것은 SASO 기법에서는 기본적인 것으로서, SASO장치에 새로운 개선된 특징으로 제공하여, 다양한 진공 지지시스템에서 필요로 하는 특정의 시스템적 요구사항을 충족시킨다.

본 발명의 기본적인 특징은 SASO장치의 자동조정 특성이다. 이러한 장치는 변화되거나 불안정한 외부조건에 대해 종래장치와는 다르게 반응한다. 특히, SASO장치는 외부조건이 안정하지 않을 때나 의도적으로 변경될 때 또는 상이한 시스템적 요구사항에 부웅하기 위해 조정가능한 기능이 요구될 때 특히 유용하다. 궁극적으로, 와류 유동패턴의 다이나믹 특성과 코어흐름과 와류와의 가능한 상호작용에 의해 SASO에 그 조정성이 부여된다.

SASO 기법은 기본적으로 상이한 2개의 시스템적 특성을 실행하는데 사용된다.

※SASO장치는 공기역학적 차단을 발생하므로써 도관을 통과하는 그 어떤 흐름의 이동을 한정하거나 제어하는데 사용될 수 있다.

※SASO장치는 공기역학적 차단을 발생하므로써 실질적인 내부 압력강하를 억제하는데 사용된다.

본 발명의 기본적인 특징은 하기에 의해 명확하게 된다.

본 발명의 자동조정 분절형 오리피스에 의해 부여된 공기역학적 차단기구의 양호한 실시예에 따른 SASO는 특정한 형상의 SASO장치가 와류 유동패턴의 전개를 부여하고 이에 따라 도관을 통과하는 흐름에 대해 실질적인 제어를 달성하기만 한다면 효과적인 것이 된다.

유체가 도관을 통과하기 시작했을 때, 와류는 아직 전개되지 않았으며 따라서 초기 MFR은 매우 크다(과도주기중). 잠시후 과도주기가 종료되었을 때, 와류 유동패턴은 완전히 전개되어 도관을 통과하는 흐름을 효과적으로 차단한다. 그 결과, MFR은 상당히 감소되며, 내부 압력강하(△P)는 상당히 증가된다. 이러한 과도주기는 본 발명의 자동조정 특성에 의한다. 유체가 도관을 통과하여 흐르기 시작할 때, SASO장치는 자동조정 방식으로 "반응"하며, 와류 유동패턴이 순간적으로 전개되어 흐름을 공기역학적으로 차단하게 된다.

상기 과도주기는 본 발명의 가장 중요한 특징은 SASO의 복합기능 특성을 나타내며; 상이한 작동조건이나 상이한 작동조건하에서 작동될 때 SASO장치에 의해 상이한 성능이 발휘된다. 와류의 특성과 이에 따른 MFR 및 △P는 다양한 유동장 현상에 심하게 의존하며, 가장 중요하기로는 내부의 와류 유동패턴을 표시하는 SASO장치 도관의 내부형상에 크게 의존한다.

자동조정 게이트 유니트(SAGU)는 구성요소 및 유동장 요소를 특징으로 하는 본 발명의 기본적인 구성요소이다. 상기 SAGU는 게이트의 "다이나믹" 형태인 것으로 간주된다. SAGU는 하기와 같은 구성요소를 포함한다.

◆SASO장치 도관 벽의 한쪽에 위치된 하나의 SASO 셀.

◆핀의 대향한 어레이의 하나의 핀(대향한 도관벽에서의).

◆제2와류가 안정된 또는 불안정한 특성을 갖는 하나의 메인와류.

도1b에는 대각선으로 도시된 SAGU가 도시되어 있다. SASO장치는 도1b에서 비대칭형태로 연속배치된 하나이상의 SAGU로 구성되어 있다. 다수의 SAGU가 사용될 때, 불안정한 와류 유동패턴과, 강력한 와류/코어흐름 상호작용 및 SAGU 사이의 유체흐름 연결은 SASO장치의 특성을 상당히 변화시킨다.

보다 명확하게 하기 위해, 한가지 형태의 SAGU가 도입될 수 있다. 본 발명의 SASO장치에 따르면, 2가지의 독특한 형태의 SAGU가 고려될 수 있다.

◆방사방향 SAGU -- SAGU 핀에 수직한 코어흐름을 특징으로 한다. 이러한 SAGU 형태는 상술한 바와 같이 제공된 것으로서, 도1a, 1b, 도3 및 도4a에 도시되어 있다.

◆접선방향 SAGU -- 도4b에 도시된 바와 같이 SAGU 핀에 국부적으로 평행한 코어흐름을 특징으로 한다.

◆상이한 SASO용도를 위하여 단일의 SASO장치에 접선방향 및 방사방향 SAGU의 조합체가 적용될 수 있으며, SASO개념이 유지되는한 본 발명의 범주에 속한다.

접선방향 SAGU의 물리적 칫수는 연관성이 없는 갭(d)을 제외하고는 방사방향 SAGU에 의해 형성된 칫수와 유사하다. 2가지 변수 즉, 각도(α)와 거리(f)는 도4b에 도시된 바와 같이 접선방향 SAGU의 유효갭을 형성한다. 상기 각도(α)는 도관벽에 대한 핀의 방향을 한정하며, 모든 핀에 대해 동일하게 될 필요는 없다. 상기 거리(f)는 도4b에 도시된 바와 같이 제1세트로부터 제2세트의 대향 핀까지의 핀의 팁 사이의 가장 짧은 거리이다. 와류 유동패턴에 의한 공기역학적 차단을 발생하는 본 발명의 기본적인 개념은 접선방향 SAGU의 경우에 더욱 바람직하다.

접선방향 SAGU와 방사방향 SAGU 사이의 기본적인 차이점은 핀에 평행한 코어흐름 이동으로 인해 전개되는 국부적인 벽-제트흐름이다. 접선방향 SAGU 유동장과 방사방향 SAGU 유동장을 구분짓게 하는 2개의 주요한 특징은 코어흐름 측방향 맥동의 증가된 크기이며, 대면한 핀 상에서 코어흐름의 매우 격렬한 국부적 충돌이다(방사방향 SAGU와의 비교를 위해 도4a 참조). 따라서, SASO 셀 벽에 따라 유체 다이나믹 힘의 분포가 상이하게 생성된다. 이러한 현상은 즉, MFR의 감소와 △P의 증가라는 본 발명의 기본적인 특징과, 본 발명의 신규한 진공 지지시스템에 유익하게 부여되는 주요한 특징에 상당한 영향을 미친다.

방사방향 SAGU와 접선방향 SAGU와의 또 다른 차이점은 유체 유동방향이 역전될 때 유체 다이나믹저항의 변화를 들 수 있다. 이것은 방사방향 SAGU가 유동방향에 대해 "대칭적인" 특성을 갖는 반면, 접선방향 SAGU는 "비대칭" 특성을 갖는 점에 기인한 것이다. 이러한 접선방향 SAGU의 "이중 작동"은 예를 들어 상이한 MFR 요구사항에 대해 다른 작동상태에서 유체를 분사하거나 흡입하기 위해, 상이한 유체 다이나믹저항을 필요로 할 때 특히 유익하다.

본 발명의 SASO의 두번째 주요한 개념과 SASO기법은 분절 개념이다. 이것은 다수의 SAGU의 연속적 배치에 의해 특수한 시스템적 요구사항이 충족될 수 있음을 의미한다. 따라서, SASO장치는 형상이 동일한 다수의 SAGU에 의해 또는 하나이상의 SAGU의 조합체를 사용하므로써 이루어질 수 있다. 환언하면, 각각의 SASO장치는 특정의 SAGU 배열과, SAGU의 갯수와, 사용된 SAGU의 형태를 특징으로 한다. 이러한 방식으로, 상이한 특성을 갖는 SASO장치를 설계하기 위해 동일한 기본적인 구성요소(SAGU)가 재사용될 수 있어, 광범위한 SASO 용도가 달성될 수 있다. 따라서, SASO 기법 설계과정에 포함된 분절 개념은 SAGU 형태의 선택과, 사용된 SAGU의 최적의 갯수와, 특정의 SASO장치를 따른 SAGU의 축방향 배열을 포함한다.

따라서, 설계시 조립된 그 어떠한 형태의 SASO장치의 입구 및 출구를 사용하게 되는 SAGU의 그 어떠한 조립체라도 모두 본 발명의 범주에 속한다. 다양한 패시브수단이나 액티브수단과의 연합체를 포함한 공기역학적 와류차단의 SASO 개념에 기초하고 다양한 시스템적 원리에 기초한 SASO장치의 그 어떠한 변형도, 진공 지지시스템에 사용하기 위한 본 발명의 범주에 속하는 것을 인식해야 한다.

본 발명은 독특한 형태를 구비하도록 변형된 SASO장치를 포함한다. 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 범주로부터 일탈없이 일부 선택적인 SASO장치에 대해 서술하기로 한다.

기본적인 SASO장치는 도7a에 도시된 바와 같이 직사각형 단면을 갖는 "SASO튜브"이다. 이것은 3차원 SASO장치로서, 3차원의 전형적인 폭(ℓ2)은 "패시브방향"이다. 주요한 유체 다이나믹 패턴은 2차원 특성이지만, 3차원 특성의 제2와류가 전개될 수도 있다. 이러한 흐름은 측벽("패시브"방향)에 접근할 때 3차원 특성을 갖는다. 상당히 적은 값인 "ℓ2"에 도달되었을 때, 흐름은 3차원적인 특성을 갖게 되며, 점착효과는 SASO튜브 성능에 영향을 미친다. 특히, 이것은 와류 유동패턴을 상당히 감소시키므로, 공기역학적 차단기구가 심각하게 손상된다. 상술한 벽 효과를 실질적으로 피하기 위해, 상기 "ℓ2" 라는 값은 적어도 "ℓ1"에 가까울 것이 요망된다. 도7에는 기본적인 2차원 형태의 2개의 측면도와 하나의 평면도가 도시되어 있다. 측면도(Ⅰ)는 "액티브" 칫수를 나타내며, 2개의 대향한 핀 어레이를 도시하고 있다. 측면도(Ⅱ)는 교착된 상태로 도시된 두개의 핀 어레이의 단면을 도시하고 있다(이것은 물론 진실한 것이 아니지만, 투시각도는 교착효과를 제공한다). 평면도(Ⅲ)는 입구에서 2개의 대향한 제1핀(4, 5)을 도시하고 있다. 상술한 바와 같이, 측방향으로 스팬 분포가 상이한 핀은 도7c에 도시된 바와 같이 선택적이다. 도6b는 몇개의 선택적 핀 단면 또는 핀 프로필을 도시하고 있다. 상기 핀 프로필은 직사각형(212), 예리한 형상(211), 굴곡형(210) 또는 상이한 핀 측면(215)을 갖고 있다. 핀의 어레이는 중첩형(213) 또는 비중첩형(212) 또는 이들 사이에 갭이 없는 형상(211)을 취할 수 있다. 상기 핀은 SASO 도관벽(212)에 수직하게 장착될 수 있으며, 또는 SASO장치 도관벽(214)에 대해 경사지게 형성될 수도 있다. 핀 배열은 흐름 방향(214, 215)에 대해 상이한 동작을 제공할 수 있거나 또는 흐름 방향(210-213)에 반응하지 않을 수도 있다. 상이한 핀을 사용하므로써, 다양한 SASO튜브 특성이 제공되어 특정의 요구사항을 충족시킬 수 있다. 이러한 기본적인 SASO장치는 설계시 SASO 기법의 처리과정에서 요구하는 바에 따라 그리고, 공지된 기능의 진공 지지시스템을 위한 SASO용도에 대한 요구사항에 따라 설정된 갯수의 동일한 SAGU로 구성되어 있다.

변형된 SASO장치 즉, "SASO 슬롯"은 패시브방향을 따른 핀의 측방향 길이인 상기 "ℓ2"가 도6a에 도시된 바와 같이 측방향의 제2와류(222)인 경우 "ℓ1" 보다 상당히 크다. 펼쳐진 직사각형 단면을 갖는 기본적인 SASO 슬롯내에서, 흐름은 기본적으로 2차원이며; 경계층의 측방향 규모와 슬롯 엣지에서의 최종적인 점착효과는 "ℓ2"에 대해 실질적으로 무시할 수 있다. 따라서, 코어흐름 폭의 일차원적 측방향 제어(와류에 의한) 또는 선택적으로 공기역학적 차단기구가 상당히 개선된다.

도7d 내지 도7f에는 방향성 SASO장치의 실시예가 도시되어 있으며, 이에 따르면 유체 다이나믹저항은 흐름이 역방향이 되었을 때 상당히 상이하다. 도6b에 도시된 바와 같이, 비대칭 프로필(215)과 경사진 핀(214)은 방향성 SASO장치이다. 또한, 수렴형 도관과 분기형 도관(도2b의 도면부호 203 및 204)은 방향성 SASO장치를 설정한다. 또한, 도7d는 "방향성" SASO장치로서, 핀(14, 15)의 스팬은 설정의 유동방향(x)으로 점진적으로 짧게 형성된다. 이러한 실시예에서, 코어흐름은 x방향으로 분기되며; 만일 유동방향이 역전되어 공기역학적 저항이 양방향으로 유사하지 않을 경우에는 수렴하게 된다. 도7e는 또 다른 "방향성" SASO장치로서, 핀(14, 15)의 한쪽 표면은 예를 들어 평탄하며, 핀의 다른쪽은 굴곡되어 있다. 이 경우, 와류 유동패턴의 특성과 코어 흐름은 상이하게 실행되며; 유동 방향이 변화되었을 때는 공기역학적 저항이 변화된다. 실제로, 접선방향 SAGU에 기초한 SASO장치는 방향성 SASO장치의 전형적인 실시예이다. 도7f는 또 다른 "방향성" SASO장치로서, 2개의 연속한 핀 상의 피치나 거리는 설정된 유동방향(x)으로 점진적으로 변화된다.

지금까지 서술한 실시예는 모두 개방된 와류선(vortex line)(2개의 단부를 갖는다)을 다루고 있다. 특수한 경우의 SASO 슬롯은 도8에 도시된 환형 SASO 슬롯으로서, 이러한 슬롯은 2개의 밀폐된 루프 와류(이 경우 와류링의 2개의 어레이)가 생성할 가능성을 나타낸다. 도8a는 대향하는 2개의 링 형태의 핀 어레이를 갖는 환형 SASO 목표물(50)인 슬롯을 도시하고 있으며, 상기 환형 SASO 슬롯 도관은 도8b에 도시된 바와 같이 반경이 r1 인 내벽(52)과, 반경이 r2인 외벽(51)을 갖는다. 도8b는 환형 SASO 슬롯의 단면도로서, 2개의 링 형상의 핀(53, 54) 어레이는 환형 도관의 외내벽(51, 52)내에 위치된다. 이러한 형태에서 와류 링에 의한 코어 흐름 억제는 1차원 특성을 갖는다.

3차원 특성을 갖는 다른 형태의 SASO장치가 도9a에 도시되어 있다. 이러한 형태의 SASO장치는 대향의 코너에 연속해서 위치된 L형 핀(14, 15)을 갖는 직사각형 단면(도9b)의 도관을 포함한다. 도9c는 SASO장치의 2개의 제1핀(U형 세그먼트 및 D형 세그먼트)의 길이방향 단면을 도시하고 있다. 이러한 3차원 형태의 SASO장치에 있어서, 코어흐름은 와류에 의해 2차원 방식으로 측방향으로 억제된다. 이러한 억제는 3차원의 변형된 SASO장치에서는 매우 중요한데, 2차원의 변형된 SASO장치에서 코어 흐름은 1차원 특성을 갖는다. 2차원의 측방향 코어흐름 억제에 의해, 3차원 형태의 SASO장치의 공기역학적 차단효율은 개선될 것으로 기개된다. 또 다른 유사한 장치가 도9d에 도시되어 있으며, 이에 따르면 U형 핀(14, 15)은 다각형 단면을 갖는 도관내에 장착된다.

도10은 측방향 단면이 원형인 도관(40)과, 내부가 나선형 구조인 단일의 핀(41)을 구비한 SASO장치의 길이방향 단면도이다. 이것은 실제로 하나의 나선형 핀으로서, 기하학적 변수의 특정한 조합체에 의해 트리거되는 나선형 흐름이동의 자연적인 선택을 방지하고 유동분리를 강화하기 위해, 장치를 따라서 분포된 장벽(42)을 선택적으로 포함한다. 이러한 장벽은 기본적인 사항이 아니지만, 유동분리를 개선시킬 수 있음을 인식해야 한다. 이것은 3차원 SASO장치로서, 코어흐름 은 전개된 나선형 와류에 의해 2차원 원주방식으로 모든방향으로부터 측방향으로 억제된다. 따라서, 이러한 형태의 SASO장치는 기본적으로는 공기역학적 차단효과를 강화하기에는 효과적인 변형체이다. 흐름은 핀으로부터 분리되어, 중앙통로로 이동하거나, 또는 핀을 따라 원주방향으로 이동될 수 있다. 장벽을 갖는 또는 장벽이 제공되지 않는 기하학적 설계는 흐름이 제1루트를 선택하여, 핀으로부터는 분리되고 핀 하부의 나선형 공동을 나선형 와류로 충진하여, 상술한 바와 같은 SASO 튜브와 유사한 패턴을 얻기 위한 것이다. 그러나, 만일 어떠한 종류의 오염물이 중앙통로에 고착되어 흐름을 국부적으로 물리적으로 차단할 경우, 이러한 형태의 SASO 튜브는 이러한 방해물을 국부적으로 극복하고 자동조정방식으로 또는 차후 장벽(존재할 경우)에 의해 강제되는 방식으로 중앙 통로 루트를 재개하기 위해, 선택적 통로(나선형 루트)를 제공한다. 이러한 이중통로 특성은 SASO장치에 기계적 차단이 거의 없다는 장점을 제공하기 때문에 매우 중요한 것이며, 따라서 심각한 오염환경하에서도 양호하게 작동될 수 있다. 나선형 핀 팁에 의해 형성된 중앙통로는 상기 도관의 유압직경 보다 작다. 상기 통로는 도관의 인접한 측방향 폭의 30% 이하가 바람직하다.

선택적으로 두개의 핀 단부는 돌출림을 포함하며; 이러한 림은 핀 표면에 수직으로 돌출되어, 나선형 와류를 그 양단부에 지지하기 위한 시트로 사용된다.

SASO장치의 내부 특징(핀 구조, 크기, 조직, 형상 등등)은 나선형 핀 SASO장치에 대해서도 적용된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따른 자동조정 진공 지지장치는 하나 또는 수개 의 진공도관(또는 진공패드)를 포함하고 있는 로봇아암이다. 이러한 시스템은 정지위치에 고정된 웨이퍼를 지지하거나 웨이퍼를 한쪽 위치로부터 다른쪽 위치로 이송하기 위해 반도체산업에 사용된다. 진공 지지시스템은 직선형 진공공급기로서, 이러한 공급기는 예를 들어 페이퍼 엣지를 지지하는 페이퍼 공급기로서 사용되는 진공도관의 컬럼을 포함한다. 진공 지지시스템은 진공프레임으로서, 그 평탄면에서는 다수의 진공도관이 사용된다. 진공프레임을 사용하기 위한 한 실시예로는 AOI산업에서 PCB기판을 지지하는 것으로서, 진공 지지시스템은 AOI 처리효율과 품질에 직접적으로 영향을 미친다. 진공 지지시스템은 다수의 진공도관을 구비한 진공드럼이 될 수도 있다. 프린팅 및 아트그래픽 산업에서 프린팅판을 회전형 진공드럼에 지지하기 위해 진공수단을 사용한다. 실제로, 목표물과 대면하는 진공 지지시스템 접촉면은 회전하는 기하학적 형상을 취할 수도 있다. 이러한 접촉면은 하나이상의 도관을 연결하는 공동 또는 홈을 포함한다. 이것은 유효면적을 증가하기 위해 일반적으로 실행되고 있다.

진공 지지시스템은 목표물의 한쪽에 작용하는 대기압력과 목표물의 대향측에 유도되는 1바아(Bar)(이하, 진공으로 기재한다) 이하의 저압 사이의 압력편차를 이용하여, 목표물을 지지 또는 파지하기 위한 일반적인 수단이다. 본 발명의 자동조정 진공 지지장치는 공기역학적 차단의 유체 다이나믹 기구를 이용하는 시스템이다. 본 발명의 주요한 목적은 기생 MFR의 문제점과 시스템 작동정지에 대한 공통 소스에 실질적인 해결책을 제공하는 것이다. 진공 지지시스템이 다수의 진공도관을 갖지만 이들중 대다수는 지지될 목표물에 의해 덮이지 않을 때, 상당히 큰 기생 MFR이 자주 발견된다. 진공 지지시스템이 공기역학적 와류 차단기구를 기초로 하는 신규의 진공도관을 구비하고 있을 때, 기생 MFR은 극적으로 감소되며, 필요로 하는 진공힘이 유지될 수 있다.

SASO 도관은 공기역학적 차단을 표시하는 특정한 내부 기하학적 형상을 갖는다. 이러한 차단은 SASO 도관이 개방되고 관통흐름이 존재할 때만 명백하게 된다. SASO 도관이 밀폐될 때, 흐름은 정지되며, 목표물에 진공이 연속적으로 유도되어, 정지상태가 유지된다. 와부 환경에 대한 SASO 도관의 이러한 자동조정 동작은 종래 진공도관에 기초한 공통의 진공 지지시스템에 대해 우수한 특성을 갖는 진공 지지시스템을 제공한다. 본 발명의 특수한 SASO 도관은 실제로 물리적으로 대형인 도관이지만, 관통흐름이 존재할 때 다이나믹 상태에서 소형의 개방된 도관으로서 효과적으로 작동된다. 밀폐되어 진공이 목표물에 유도되었을 때, SASO 도관의 물리적으로 큰 칫수는 정지상태에서 우세하다. 이러한 큰 물리적 칫수는 시스템 작동정지에 대한 원인이 될 수도 있다. 다이나믹 상태에서 SASO 도관의 효과적인 작은 칫수는 기생 MFR의 상당한 감소를 제공한다. 공기역학적 차단을 인가하므로써 SASO 도관을 통한 MFR의 제어는 본 발명의 기본적인 특징사항이다. 실제적으로 매우 중요한 또 다른 특징으로서는 SASO 도관 내부에서 전개되는 높은 내부 압력강하를 들 수 있다. 이러한 특징은 진공힘과 소음원 감소에 중요한 역활을 한다.

와류 유체구조에 기초한 공기역학적 차단기구는 SASO 도관의 특수한 기하학적 내부형상에 의해 생성된다. 상기 SASO 도관의 특정한 기하학적 형상은 비대칭적으로 배열된 분리된 핀의 대향하는 2개의 어레이이다. 상기 SASO 도관의 특수한 내부 유동장패턴은 흐름이 핀의 팁으로부터 분리된 후, 핀 사이의 공동 내부에서 전개되는 2개의 대향한 와류 어레이이다. 실제로, 상기 와류는 SASO 도관의 내부 공간의 대부분을 점유하게 되므로, 코어흐름이 전개된다. 와류 유동패턴은 주기적인 또는 불규칙한 특성을 갖는 불안정한 제2흐름을 포함한다. 실제로는 정지된 와류를 통하는 MFR이 없기 때문에, 와류는 핀이 할 수 있는한 상기 흐름을 차단할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 불안정한 제2흐름을 갖는 와류는 거의 대부분은 밀폐된 스트림라인이므로, 실제로는 단단한 장벽으로서 작용한다. 또한 SASO 도관은 이동부가 없는 또는 기타 다른 다른 제어수단이 없는 "단단한" 유동제어장치이다.

본 발명의 기본적인 구성요소는 그 일부가 단단한 구성요소인 이동가능한 오리피스와 핀을 포함하며, 그 절반부는 실제적으로 스트림라인을 폐쇄하는 다이나믹한 유체이다. 이러한 인위적인 오리피스는 SASO 도관이 개방되어 유체가 이를 통과할 때만 가능하다. 본 발명의 진공 지지시스템에 기초한 SASO는 하나, 또는 여러개 또는 다수의 SASO 도관을 포함할 수도 있다.

본 발명의 목적은 특수한 자동조정성을 갖는 SASO 도관에 기초한 진공 지지시스템을 개선하는 것이다. 본 발명의 진공 지지시스템에 기초한 전형적인 SASO는 도11에 도시된 진공프레임이다. 목표물(50)을 지지하는데 사용되는 이러한 시스템은 하기와 같은 구성요소를 포함한다. 진공원(51)은 벤츄리형태의 진공펌프를 포함하는 그 어떠한 형태의 진공펌프라도 무방하다.

선택적으로 수동이나 자동 제어밸브(53)가 구비된 진공 파이프라인(52)은 상 기 진공펌프를 진공저장조(54) 또는 진공매니폴드에 연결한다. 상기 진공저장조 또는 진공매니폴드는 다수의 진공도관이 사용될 때, 또는 하나이상의 SASO 도관이 사용될 때 사용되는 것이며, 하나 또는 여러개의 진공파이프는 진공을 SASO 도관입구에 유도하는데 직접적으로 사용된다. 하나 또는 여러개 혹은 다수의 SASO 도관소자(55)는 사용시 상이한 형태의 진공 지지시스템에 대해 사용될 수 있다. 도11에 도시된 상기 SASO 도관소자는 진공 저장조벽의 폭을 감소시키기 위하여 진공프레임의 내부에서 그 표면에 평행하게 장착되지만, 상기 SASO 도관소자를 프레임표면에 수직하게 장착할 수도 있다(도14). 이러한 두 실시예에 있어서, 다수의 SASO 도관은 일반적인 경우 다수의 진공도관이 사용되는 접촉면(56)에 있는 목표물에 진공을 유도한다. 진공 지지시스템은 작동밸브(53)에 의해 제어과정을 실행하기 위해 제어수단(57) 또는 센서(58)를 구비할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 진공표시기(59)도 제공된다.

공기역학적 차단기구에 기초한 본 발명의 진공도관(55)은 실제로 SASO 도관소자이다. 이러한 자동조정 이중기능성 소자는 특성이 개선된 신규한 진공 지지시스템을 제공한다. 본 발명은 진공 지지시스템의 모든 변형예를 포함하며, 공기역학적 차단기구에 기초한 진공도관도 포함한다. 본 발명의 보편성을 손상함없이, SASO 도관소자에 기초한 진공 지지시스템의 여러가지 공통모델도 하기에 서술될 것이다.

본 발명에 따른 진공힘은 소규모 용도로 사용하기 위해 그램(기껏해야 수백그램)의 단위로 측정된다. 이러한 힘은 대규모 용도로 사용하기 위해서 킬로그램 단위로 측정된다. 본 발명에 따른 전형적인 SASO 도관직경은 1mm 이하이다. 선택적으로는 밀리미터 또는 센치미터 단위로 측정될 수도 있다.

본 발명에 따른 진공 지지시스템은 진공패드로서 사용되는 하나이상의 SASO 도관소자를 구비한 로봇아암으로 작용할 수도 있다. 반도체분야에서는 도12에 도시된 바와 같이 웨이퍼 엣지(60)를 지지하도록 사용될 수도 있다. 이러한 시스템은 진공원(61)과, 진공펌프를 진공매니폴드(64)에 연결하기 위한 진공 파이프라인(62)을 포함한다. 단일의 SASO 도관소자(65)는 로봇아암의 내부에 설치될 수 있으며, 상기 로봇아암에는 여러개의 도관소자를 장착할 수도 있다. 선택적으로, 단일의 SASO 도관소자는 진공 파이프라인을 따라서 장착되어 모든 진공도관에 사용될 수도 있다. 또 다른 실시예로는 진공매니폴드를 접촉면(66)에 연결하기 위한 SASO 도관소자를 직접적으로 사용하는 것이다.

로봇아암 접촉면에는 진공이 제공된다. 최종적인 진공힘은 목표물을 중력에 대해 특정한 방향으로 지지하도록 적용될 수 있다. 또한, 측방향 마찰력은 수직의 진공힘으로부터 유도된다. 이러한 시스템은 제어수단(67)과, 제어밸브(63)에 의한 진공제어용 센서(68)를 포함한다. 진공표시기(69)도 사용된다. 진공힘을 증가시키기 위한 공통적인 방법은 시스템 유효면적을 확대하는 것이다. 이것은 예를 들어 SASO 도관출구를 확대하거나 또는 하나이상의 진공도관을 연결하는 얇은 홈을 접촉면에 형성하므로써 이루어질 수 있다. 보다 양호한 기능의 진공 지지시스템을 제공하기 위해 2개이상의 SASO 도관소자를 연합할 수도 있다.

본 발명에 다른 진공 지지시스템은 여러개의 SASO 도관 열(row)이 사용되는 진공공급기이다. 이러한 시스템에 대한 전형적인 용도로는 도13에 도시된 바와 같이 페이퍼 엣지(70)를 지지하기 위해 진공공급기 시스템이 사용되는 프린터의 페이퍼공급기이다. 진공공급기 시스템은 진공원(71)과, 제어밸브(73)와 신장된 진공 매니폴드(74)를 갖는 진공 파이프라인(72)을 포함한다. 상기 진공공급기는 도13에 도시된 바와 같이 매니폴드로부터 접촉면(76)까지 진공을 유도하기 위해 진공공급기를 따라 배치된 다수의 SASO 도관소자(75)를 포함한다. 선택적으로 진공 파이프라인을 따라 단일의 SASO 도관소자를 장착하므로써 모든 도관을 통과하는 흐름을 제어할 수도 있다. 상기 진공공급기 시스템은 제어과정을 실행하기 위해 제어수단(77) 및 센서(78)를 포함할 수도 있다. 진공힘을 증가시키기 위한 일반적인 방법은 시스템 유효면적을 확대하는 것이다. 이것은 예를 들어 SASO 도관출구를 확장하거나 또는 하나이상의 진공도관을 연결하는 얇은 홈을 접촉면에 형성하므로써 이루어질 수 있다. 보다 양호한 기능의 진공 지지시스템을 제공하기 위해 2개이상의 SASO 도관소자를 조합할 수도 있다.

본 발명에 따른 진공시스템은 다수의(10개, 100개 및 이 이상)SASO 도관이 구비된 평탄면을 갖는 진공프레임이다. 이러한 시스템을 위한 전용적인 용도로는 AOI분야에서 칫수가 작은(프레임칫수에 비해) PCB를 지지하는 직사각형 진공프레임이다. 이것은 도14에 도시된 바와 같이 반도체 제조과정중 웨이퍼(70)를 지지하는 환형 또는 직사각형 척(chuck)일 수도 있다. 상기 진공프레임 시스템은 진공원(81)과, 제어밸브(83)를 구비한 진공 파이프라인(82)과, 진공저장조(84)를 포함한다. 상기 진공저장조는 진공프레임의 후방측에 부착되어 하나의 진공이 제공될 수도 있으며; 선택적으로 여러개의 섹터로 분리되어(공동에 의해 분리) 각각의 섹터에 진공이 유도될 수도 있다. 그러나, 각각의 섹터는 다수의 SASO 도관을 포함하고 있다. 상기 SASO 도관소자(85)는 목표물(80)이 부착된 진공프레임 접촉면(86)에 수직하거나(도14) 평행하게(도11) 위치될 수 있다. 보다 양호한 기능을 갖는 진공프레임 시스템을 제공하여 특정한 시스템적 요구사항을 충족시키기 위해 2개이상의 변형된 SASO 도관소자를 조합할 수도 있다. 상기 진공프레임 시스템에는 제어과정을 실행하기 위한 제어수단(87) 및 센서(88)가 제공될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 진공표시기(89)도 제공된다.

진공프레임 지지력을 증가시키기 위한 일반적인 방법은 유효면적을 증가시키는 것이다. 이것은 SASO 도관출구의 기하학적 형상을 확장하거나 진공프레임 접촉면에 다수의 작은 홈을 형성하므로써 이루어질 수 있다. 상기 홈은 2개이상의 SASO 도관소자를 연결하는데 사용된다.

본 발명에 다른 진공 지지시스템은 다수의(10개, 수백개, 또는 이 이상) SASO 도관소자가 구비된 환형면을 포함하는 진공드럼이다. 이러한 시스템은 도15에 도시된 바와 같이 예를 들어 알루미늄 프린팅판(90)을 지지하기 위해 프린팅분야 및 아트그래픽분야에서 널리 사용되고 있다. 진공드럼 시스템은 진공원(91)과, 제어밸브(93)를 갖는 진공 파이프라인(92)과, 회전하는 진공저장조(94)를 포함한다. 상기 진공저장조는 드럼의 내부공간으로 완전히 신장될 수 있으며, 또는 선택적으로 체적이 감소된 상태로 드럼에 부착될 수도 있다. 이러한 저장조를 위해서는 회전형 진공조인트(100)가 사용되어야 한다. 진공드럼 시스템을 위해, 개별적으로 제어되는 섹터가 사용될 수도 있다. 진공드럼 접촉면(96)에 진공을 유도하기 위해 다수의 SASO 도관소자(95)가 사용될 수도 있다. 상기 진공드럼 시스템에는 제어과정을 실행하기 위해 제어수단(97) 및 센서(98)가 제공되어야만 한다. 진공표시기(99)도 제공된다.

특정한 시스템적 요구사항에 따라 보다 양호한 기능의 진공드럼 시스템을 제공하기 위해 2개이상의 변형된 SASO 도관소자가 조합될 수도 있다. 진공힘을 증가시키는 일반적인 방법은 유효면적을 증가시키는 것이다. 예를 들어, SASO 도관출구를 확장하거나 드럼접촉면에 작은 홈이 제공될 수도 있다. 상기 홈은 2개이상의 SASO 도관소자를 연결하는데 사용된다.

본 발명에 따른 상기 진공 지지시스템은 일반적으로 사용되고 있는 모델이다. SASO 도관형태의 도관과 그 유익한 특징부와 SASO도관을 기본으로 하는 진공 지지시스템을 사용할 수 있는 기타 다른 장치도 본 발명의 범주에 속하는 것임을 인식해야 한다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims

자동조정 진공 파지장치에 있어서,

진공원(51)과,

상기 진공원(51)에 유체흐름가능하게 연결된 진공저장조(54)와,

접촉면(56)과,

다수의 도관(55)을 포함하며,

상기 도관(55)은 상기 접촉면에 위치된 입구(2)와, 상기 진공저장조에 유체흐름가능하게 연결된 출구(3)를 포함하며; 상기 도관에는 도관의 내벽에 장착되는 다수의 핀(5, 4)이 제공되며; 상기 핀(5, 4)은 서로에 대향하여 2 어레이로 배치되며;

입구에 가장 가까운 핀과 출구에 가장 가까운 핀을 배제한 핀 어레이중 한쪽 어레이에서의 각각의 핀은 다수의 공동중 하나에 대향해 위치되며; 상기 각각의 공동은 상기 핀 어레이중 한쪽 핀 어레이의 2개의 연속한 핀과 도관의 내벽(12) 일부 사이에 형성되며;

유체가 도관을 통해 흐를 때, 상기 공동내에는 다수의 와류(6, 7)가 형성되며; 상기 와류는 흐름내에 적어도 일시적으로 존재하기 때문에, 공기역학적 차단을 형성하여 핀의 팁(16) 사이로 중앙 코어 흐름(8)을 허용하므로써 질량유동비를 제한하고, 공동내에 압력강하를 유지하며;

목표물(50)이 상기 도관의 입구를 덮었을 때 흐름이 정지되어 압력강하가 제거되므로써, 상기 목표물은 진공에 의해 상기 접촉면에 효과적으로 지지되며; 입구가 덮이지 않았을 때는 공기역학적 차단이 달성되어, 도관을 통한 유동비가 감소되고, 이에 의해 강력한 진공원에 대한 필요성이 감소되고, 도관의 일부가 덮이지 않았을 때 장치의 진공파지가 느슨해질 위험성도 감소되는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 유체는 공기인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀은 L형을 취하는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀은 U형을 취하는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 도관은 직선형 통로를 따르는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 도관은 구불구불한 통로를 따르는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 도관의 단면은 직사각형인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 도관의 단면은 다각형인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 도관의 단면은 원형인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 도관의 단면적은 하방으로 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 도관의 단면적은 하방으로 분기되는 형상을 취하는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 도관의 단면적은 하방으로 수렴되는 형상을 취하는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀은 도관의 내벽에 수직한 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀은 코어흐름의 이동방향과 도관의 내벽에 대해 경사지는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀의 전형적인 두께는 상기 핀 어레이의 2개의 연속한 핀 사이의 거리 보다 작은 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀의 단면은 직사각형인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀의 단면은 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀의 단면은 적어도 한쪽에서 오목한 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 2개의 연속한 핀 사이의 거리는 도관을 따라 일정한 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 2개의 연속한 핀 사이의 거리는 도관을 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀의 각각의 스팬은 도관을 따라 일정한 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀의 스팬은 도관을 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀의 스팬은 측방향으로 일정한 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀의 스팬은 측방향으로 변화되는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀의 팁은 예리한 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀의 팁은 뭉툭한 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 핀의 팁은 굴곡진 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 각각의 핀은 도관의 측방향 폭의 절반을 차단하는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 대향하는 2개의 핀 어레이는 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 대향하는 2개의 핀 어레이는 중첩되는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 핀 스팬 사이와 상기 핀과 핀 어레이의 연속한 핀 사이의 갭 사이의 비율은 1:1 내지 1:2인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제31항에 있어서, 상기 비율은 1:1.5인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 2개의 대향한 핀 어레이중 하나의 핀 팁을 연결하는 가상면과 상기 2개의 대향한 핀 어레이의 두번째 핀 팁을 연결하는 가상면 사이의 갭 절대값은 상기 도관의 측방향 폭 보다 작은 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제33항에 있어서, 상기 갭의 절대값은 도관의 인접한 측방향 폭의 20% 이하인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 핀의 스팬과 코어 흐름에 수직한 칫수로 형성된 도관의 패시스 칫수는 핀스팬의 칫수와 동일한 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제35항에 있어서, 상기 패시브 칫수는 도관의 측방향 칫수보다 큰 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제35항에 있어서, 상기 패시브 칫수는 밀폐된 환형 루트를 따르는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 진공저장조는 진공 매니폴드인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 도관(55)은 접촉면에 평행한 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 도관(85)은 접촉면에 수직하게 장착되는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 접촉면은 평탄한 진공프레임인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제41항에 있어서, 상기 진공프레임은 직사각형인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제41항에 있어서, 상기 진공프레임은 원형인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 접촉면은 드럼형 접촉면(96)을 제공하는 원통형인 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 접촉면은 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
제1항에 있어서, 상기 접촉면은 설정의 통로를 따라 이동가능한 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
자동조정 진공 파지장치에 있어서,

진공원(51)과,

상기 진공원에 유체흐름가능하게 연결된 진공저장조(54)와,

접촉면(56)과

하나 이상의 도관(40)을 포함하며,

상기 도관은 접촉면에 위치된 입구와, 상기 진공저장조에 유체흐름가능하게 연결된 출구를 포함하며; 나선형 핀(41)과 도관 내벽에 의해 나선형 공동이 형성되도록, 상기 도관에는 도관의 내벽에 장착되는 나선형 핀이 제공되며;

유체가 도관을 통해 흐를 때, 상기 공동내에는 나선형 와류가 촉진되고, 상기 나선형 와류는 흐름내에 적어도 일시적으로 존재하기 때문에, 공기역학적 차단을 형성하여 핀의 팁 사이로 중앙 코어 흐름을 허용하므로써 질량유동비를 제한하고, 공동내에 압력강하를 유지하며;

목표물이 상기 도관의 입구를 덮었을 때 흐름이 정지되어 압력강하가 제거되므로써, 상기 목표물은 진공에 의해 상기 접촉면에 효과적으로 지지되며; 입구가 덮이지 않았을 때는 공기역학적 차단이 달성되어, 도관을 통한 유동비가 감소되고, 이에 의해 강력한 진공원에 대한 필요성이 감소되고, 도관의 일부가 덮이지 않았을 때 장치의 진공파지가 느슨해질 위험성도 감소되는 것을 특징으로 하는 자동조정 진공 파지장치.
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