KR20100057530A - 비접촉 방식으로 물체 또는 물질을 전달 및 유지하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접촉 감응형 구성 요소들 또는 물질들을 전달 및 유지하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는, 적어도 하나의 오실레이션(oscillation) 발생기(3)가 고정되는, 전달되거나 유지될 상기 물체를 수용하는 적어도 하나의 진동하는 판 형상 테이크-업(2), 및 적어도 2개의 지지 부재(4)를 포함하며, 상기 오실레이션 발생기(3)는 상기 판 형상 테이크-업(2)을 휨 진동으로 설정하기 위해 상기 판 형상 테이크-업(2)의 미리 정해진 위치에 배치되고, 상기 지지 부재(4)는 상기 휨 진동의 진폭이 최대 진폭보다 적어도 50%만큼 낮은 위치에 배치되며, 상기 오실레이션 발생기(3)는 상기 판 형상 테이크-업(2)을 진동으로 설정하는 주파수에서 동작되어, 전달되어 온 물체 또는 물질(1)이 기체나 공기의 막 상에서 떠돌게 한다.

Description

비접촉 방식으로 물체 또는 물질을 전달 및 유지하는 장치{DEVICE FOR TRANSPORTING AND HOLDING OBJECTS OR MATERIAL IN A CONTACT FREE MANNER}

본 발명은 접촉 감응형 물체 또는 물질을 비접촉식으로 전달 및 유지하는 장치에 관한 것이다.

구성 요소와 같은 편평한 물체, 용기 또는 물질의 전달 경로를 따라 비접촉식으로 전달하거나 그들을 정해진 위치에 유지하는 여러 가지 기술이 종래 기술로부터 알려져 있다. 예를 들면, 공기 쿠션 상에서 작동되는 전달 액세서리 설비가 널리 사용되며, 공기 쿠션은 다수의 공기 노즐에 의해 생성된다. 그러나, 이들 소위 공기 베어링은 여러 가지 단점을 포함한다. 공기 또는 임의의 다른 기체가 노즐을 통해 끊임없이 송풍된다, 즉, 공기나 기체가 소비된다. 종종, 사용될 공기가 미리 세정되어야 하므로, 추가적인 비용이 발생한다. 또한, 공기 베어링은 그들의 제어 가능성에 대해 비교적 활발하지 못하고 입자들을 소용돌이치게 하며, 이것은 청정실 애플리케이션에서 원치않는다.

원칙적으로, 이들 단점은 다른 기술을 활용함으로써 회피될 수 있다. 음압의 원칙에 따라 동작하는 전달 장치가 특허 문헌 US 5,810,155호로부터 알려져 있다. 이 문헌에서는, 오실레이션 발생기가 결합되어 있는 전달 경로가 기재되어 있 다. 전달 경로는 자체 상으로 전달되어 온 편평한 구성 요소가 생성된 공기 쿠션에 의해 떠돌게 되어 항상 전달 경로에 접촉하지 않도록 진동시키기 위해 에너지 공급된다. 구성 요소가 떠돌고 있는 것에 단순히 영향을 주는 정지파(stationary wave)를 생성하는 기술이 잘 알려져 있다. 또한, 구성 요소가 전달 경로를 따라 이동하는 것을 달성하는 이동파(miving wave)를 생성하는 기술도 알려져 있다.

종래 기술에 따르는 다른 구성들이 문헌 DE 19916922, DE19916923, DE 19916859 및 DE 19916972에 기재되어 있다.

실험실 조건에서만 사용되어 왔던, 지금까지 설명한 이 종류의 장치들은 원칙적으로 비접촉 방식으로 진동하는 전달 경로 상에 구성 요소를 전달하거나 유지하는 것이 가능한 것을 나타낸다.

그러나, 그러한 장치를 사용하여 원칙적으로 실행되는 실험으로, 전달될 구성 요소들이 얇은 실리콘 웨이퍼 또는 예컨대, 아래와 같이 기재될 즉, 전달 경로가 일정한 특정 중력 및 특정 진동 특성을 갖는 유사한 경량 물질보다 더 무거웠을 때 중요한 문제가 일어난다. 전달 경로가 유휴 동작에서 작동될 때, 즉, 구성 요소들이 전달 경로 상에서 떠돌고 있지 않을 때, 그 진동 응답이 정확하게 계산될 수 있다. 그러나, 전달 경로가 전달될 구성 요소들에 의해 상이하게 압력을 받을 때, 공진 조건 및 그에 따른 진동 응답이 영구적으로 변화할 것이다. 이것은 전달 경로의 특정 섹션에서, 생성된 공기 쿠션이 충분히 두껍지 않아 구성 요소들이 전달 경로에 접촉할 수 있게 되는 사실을 초래할 수 있다. 전달 경로가 구성 요소들에 의해 접촉되는 것을 확실히 방지하기 위해, 전달 경로 및 오실레이션 발생기는 더 큰 스트레스에 노출되더라도, 전달 경로가 전달 경로의 모든 섹션에서 항상 충분히 강하게 진동하도록 치수가 정해져야 한다. 그러나, 이것이 더 강한 오실레이션 발생기가 사용되게 하고, 그 결과, 설비 비용 및 또한 에너지의 비용이 증가한다.

방금 설명한 원리에 따르는 전달 장치의 구성 및 동작은 예컨대, 1 평방미터의 크기의 유리 판과 같은 큰 표면 및 더 무거운 구성 요소가 전달되어야 할 때 너무 비용이 많이 들고 고가인 것이 판명되었다. 그러한 경우에, 전달 경로 아래에 직렬로 및 필요한 경우 병렬로 다수의 오실레이션 발생기를 배치하는 것이 필요하게 된다. 그러나, 이것은 먼저 비용을 현저하게 높게 만든다. 다른 문제점은 전달 경로의 원하는 최적의 진동 응답을 얻기 위해 오실레이션 발생기들이 서로 정확하게 조정되어야 하는 것이다. 오실레이션 발생기 자신에 대해 진동 응답을 미세하게 변화되게 하는 특정 숙성(aging) 프로세스가 행해지기 때문에, 전달 경로의 진동 응답은 적절한 자동 제어를 사용하여 재조정되어야 한다. 그러한 제어는 전달 경로의 진동이 연속적으로 측정될 때에만 가능하여, 과도하게 높은 기술적인 비용으로 인해, 이 기술은 보편화되지 않았다.

따라서, 본 발명의 목적은 크기가 작고 경량의 구성 요소들을, 또한 크기가 좀 더 크고 더 무거운 구성 요소들을 전달 및 유지하는 데 적합한 음의 진동을 사용하는 기술을 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 1에 따른 장치에 의해 달성된다. 구성 요소들을 전달 및 유지하는 데 적합한 본 발명에 따르는 장치는 적어도 하나의 진동하는 판 형상 테이크-업(take-up)을 포함한다. 이 테이크-업은 전달되거나 유지될 물체를 지지하는 역할을 한다.

상기 오실레이션 발생기가 상기 테이크-업을 휨 진동으로 설정하기 위해 그 미리 정해진 위치에 배치되는 상태로, 적어도 하나의 오실레이션 발생기 및 적어도 2개의 지지 부재가 판 형상 테이크-업에 고정된다. 상기 지지 부재는 상기 휨 진동의 진폭이 최대 진폭보다 적어도 50%만큼 낮은 위치에 배치된다. 상기 오실레이션 발생기는 상기 판 형상 테이크-업을 진동으로 설정하는 주파수에서 동작되어, 전달되어 온 구성 요소 또는 물질이 기체나 공기의 막 상에서 떠돌게 한다. 그러한 막은 쿠션으로서의 역할을 하며, 구성 요소나 물질이 테이크-업에 접촉하는 것을 방지한다.

부여된 목적은 본 발명에 의해 완전히 해결될 것이다. 예를 들면, 1 미터 길이 및 1 미터 폭이고 단일 오실레이션 발생기가 설비된 전달 경로의 섹션을 구성하는 것이 가능하고, 최대 100 kg/㎡까지의 단위 면적당 무게를 갖는 중량의 유리 판을 전달하는 것이 가능하다. 수동형 지지 받침대(fulcrum)는 예를 들면, 스크류 조인트와 같은 단순히 기계적으로 고정되는 접합이므로, 종래 기술에 따르는 장치에 비해, 그러한 전달 경로를 구성하는 비용이 매우 낮다. 또한, 그러한 장치의 무게는 단일 스크류 커플링이 스크류 커플링 대신에 배치되어야 하는 진동 수용기보다 더 경량이기 때문에, 현저히 감소된다. 따라서, 본 발명에 의해, 처음으로, 넓은 분야에 대해 초음파 공중 부양 기술을 실용적으로 제공하는 것이 가능하다.

청구항 2에 따르면, 지지 부재는 수동형 진동 흡수체를 포함하거나 그런 것으로 형성된다. 이들 진동 흡수체는 지지 받침대에 원치않는 노이즈를 종종 초래할 수 있는 잔여 진동을 줄인다. 기계적 진동 기술 분야에 경험이 있고 측정 기술의 관련 지식을 또한 갖는 전문가는 측정에 기초하여 설치되어야 하는 진동 흡수체의 위치를 결정할 수 있다.

청구항 3에 따르면, 지지 부재는 능동형 오실레이션 발생기를 포함한다. 이들 오실레이션 발생기는 원치않는 잔여 진동이 보상되는 주파수에서 진동한다. 이 측정은 몇몇 지지 받침대에서 수동적으로 어렵게 줄어들 수 있는 잔여 진동이 발생할 때 필요하게 될 수 있다.

청구항 4에 따르면, 수동형 진동 흡수체는 조정 가능하거나 제어 가능하다. 그러한 진동 흡수체에 의해, 더 나은 감소 특성이 얻어질 수 있다. 조정 가능하고 제어 가능한 수동형 진동 흡수체의 구성이 잘 알려져 있으므로, 상세히 설명할 필요는 없다.

청구항 5에 따르면, 능동형 진동 흡수체는 조정 가능하거나 제어 가능하다. 그러한 진동 흡수체에 의해, 더 나은 보상 특성이 얻어질 수 있다. 조정 가능하고 제어 가능한 수동형 진동 흡수체의 구성이 잘 알려져 있으므로, 상세히 설명할 필요는 없다.

청구항 6에 따르면, 판 형상 테이크-업은 2차원적으로 아치형이다. 이것은 예컨대, 페이퍼와 같은 웨브형 물질이 비접촉 방식으로 되감겨져야 할 때, 유리하다.

청구항 7에 따르면, 판 형상 테이크-업은 3차원적으로 아치형이다. 이것은 예컨대, 얇은 호일과 같은 3차원적으로 형성된 물질이 비접촉 방식으로 테이크-업 상에 유지되어야 할 때 처리 프로세스가 호일의 최상부에서 실행될 수 있도록 하는데 유리하다.

청구항 8에 따르면, 상기 오실레이션 발생기는 상기 판 형상 테이크-업의 최상부측에 배치되고, 상기 지지 부재는 상기 판 형상 테이크-업의 최하부측에 배치된다. 이것은 판 형상 테이크-업의 최하부에서 사용 가능한 구성 공간이 충분하지 않을 때 유리하다. 전문가는 오실레이션 발생기(들)가 구성 요소나 물질의 전달이 차단되지 않는 위치에 고정되어야 하는 것을 확실히 안다. 더욱 상세한 사항은 아래에 기재하는 실시 예에서 설명한다.

이하, 본 발명은 실시 예들과 개략 도면들에 의해 상세히 설명할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 개략 평면도이다.

도 2는 아래에서 본 제1 실시예의 사시도이다.

도 3은 주요 부품이 부착된 상태의 도 2와 동일한 도면이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예의 개략 평면도이다.

도 1 내지 3은 본 발명의 제1 실시예의 개략도들이다. 알루미늄 합금 AlMg4, 5MNO, 7 및 980 ㎜ × 980 ㎜ × 15 ㎜의 치수로 만들어진 판(2)이 위치(3')에 배치되는 오실레이션 발생기(3)에 의해 진동으로 설정되며, 상기 진동은 20 ㎑의 주파수를 갖는다. 그에 따라, 판의 표면을 따라 정적인 진동 패턴이 형성 되고, 그것은 미리 정해진 위치에서 오실레이션의 최대 및 최소의 값을 포함한다. 4'로 표기된 4개의 위치들이 오실레이션의 최소를 표시한다. 이들 위치에서, 판(2)은 플라스틱 재료로 만들어진 볼트(4)에 의해 고정 장착된다. 이들 볼트는 수동형 진동 흡수체로서 작용을 한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예의 개략 사시도이다. 아치형의 판 형상 테이크-업(take-up: 2)은 2개의 호일의 웹(web)(1a 및 1b)을 되감는 역할을 한다. 오실레이션 발생기(3)(도시 생략)이 테이크-업의 외부에 고정되는 2개의 여기 스폿(spot)이 3'로 표기된다. 아치형 판 형상 테이크-업(2)이 지지되게 하는 지지 부재(개략적으로 도시됨) 중 2개가 4로 표기된다. 아치형 판 형상 테이크-업(2)이 미리 정해진 주파수로 여기될 때, 그 표면과 호일의 웨브(1a, 1b) 사이에 공기 막이 형성되어 호일의 웨브가 테이크-업의 표면에 접촉하지 않게 한다.

전문가는 적합한 여기 스폿의 선택, 이 스폿의 수 및 적합한 지지 스폿이 전문가에게 또한 알려진 방법들을 사용하여 결정될 수 있는 기계적인 파라미터들에 의존하는 것을 확실히 안다. 또한, 전문가는 주변 기체(예컨대, 공기)의 특성과 같은 장치의 진동하는 특성에 영향을 주는 파라미터들을 고려할 것이다.

Claims (8)

1. 편평한 물체 및 물질(1)을 전달 및 유지하는 장치로서,

   - 전달되거나 유지될 상기 물체를 수용하는 적어도 하나의 진동하는 판 형상 테이크-업(take-up: 2), - 적어도 하나의 오실레이션(oscillation) 발생기(3)가 고정됨 - 및

   - 적어도 2개의 지지 부재(4)를 포함하며,

   - 상기 오실레이션 발생기(3)는 상기 판 형상 테이크-업(2)을 휨 진동으로 설정하기 위해 상기 판 형상 테이크-업(2)의 미리 정해진 위치에 배치되고, 상기 지지 부재(4)는 상기 휨 진동의 진폭이 최대 진폭보다 적어도 50%만큼 낮은 위치에 배치되며,

   - 상기 오실레이션 발생기(3)는 상기 판 형상 테이크-업(2)을 진동으로 설정하는 주파수에서 동작되어, 전달되어 온 물체 또는 물질(1)이 기체나 공기의 막 상에서 떠돌게 하는, 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 지지 부재(4)는 수동형 진동 흡수체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 지지 부재(4)는 능동형 진동 흡수체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 수동형 진동 흡수체는 조정 가능하거나 제어 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 능동형 진동 흡수체는 조정 가능하거나 제어 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판 형상 테이크-업(2)은 2차원적으로 아치형인 것을 특징으로 하는 장치.
7. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판 형상 테이크-업(2)은 3차원적으로 아치형인 것을 특징으로 하는 장치.
8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오실레이션 발생기(3)는 상기 판 형상 테이크-업(2)의 최상부측에 배치되고, 상기 지지 부재(4)는 상기 판 형상 테이크-업(2)의 최하부측에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.

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