평면요소의 무접촉 운송장치{DEVICE FOR CONTACTLESSLY TRANSPORTING FLAT ELEMENTS}
본 발명은 접촉이 없거나 또는 최소의 접촉으로 운반 경로를 따라 구성 요소 또는 기구를 수송하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 발명은 접촉이 없거나 최소의 접촉으로 구성 요소 또는 기구의 취급 및 보관에 관한 것이다.
구성 요소 또는 기구를 무접촉 또는 최소한의 접촉으로 움직이게 하거나 정지하게 하기 위한 응용과학 대하여서는 널리 알려져 있다. 넓게 적용되는 기술로는 예를 들면 자력 반발력이나 공기쿠션을 이용하는 것이다. 공기쿠션은 노즐판을 이용하여 노즐판에서 공기를 유출시켜 공기 완충을 발생시킨다. 공기쿠션을 발생시키는 다른 공학 분야로는 음파를 이용하는 것이 있다. 미국 특허 제5,810,155호에는 음파의 원리에 의하여 작용되는 운송장치가 잘 알려져 있다. 음압과 음파 공중부양을 주제로 하는 참고자료로는 다음과 같은 것이 있다. 저자: 리이케, 에.게. 논문명 : 무 접촉으로 위치를 점진적으로 선정하는 공기역학적, 음파적 그리고 전기력장에서 비교 관찰: 공학 연구 제 61권 1995년 7/8, 201-216 저자: 리이케, 에.게. 논문명 : 음파적 위치 선정 - 기초와 응용에 관한 포괄적 개요: 음파 82(1966) 220-237 미국 특허 제5,810,155호에서 제안된 장치에 의하면, 초기단계에는 진동 발생장치(발생원)가 연결되어져 있으며 진동 발생장치 운반 궤도의 초기단계에서 진행파가 발생되게 유도시킨다. 이렇게 시작된 진행파는 운반궤도를 따라서 궤도방향으로 전개된다. 궤도의 마지막 단계에서는 진행파의 기계적 에너지가 전기적 에너지로 변환되는 수단(움푹한 부분)이 계획되어져 있다. 이러한 방안으로 말미암아 반향을 방지하고 그것으로 말미암아 진행파의 역류를 방지할 수 있다. 운반궤도에 목표물체들이 놓여 있으면, 물체는 진행파에 의하여 발생되어진 운반궤도와 궤도와 병행되어 운반되어지는 물체의 바닥 사이에 이동하는 공기쿠션이 움푹파인 분지 방향으로 움직인다. 실험에 의하면 이러한 장치가 물체들을 기본적으로 운반한 가능하다는 것을 나타내고 있다. 독일 특허 제19,916,922호, 19,916,923호, 19,916,856호 및 19,916,872호에서 기술된 구조도 본 발명장치에 관련된 것이다. 지금까지 알려진 근거리 분야에서의 음파 공중부양기의 구조는 구성 요소가 진동하고 그 위에 음파를 발산하는 평면이 형성되어 물체를 무접촉으로 운반한다. 여기에서는 평면에 진동을 야기시키는 것이 요구된다. 전문 기술자들에게는 고체의 진동관계는 주로 고체의 재료와 고체의 크기, 다시 말하자면 형태에 의하여 결정된다는 점이 잘 알려져 있다. 운반 구조에 있어서, 운반 궤도가 운송시에 평평한 구성 요소로 설계되어지려면, 이 운반 궤도는 한편으로는 진동할 수 있는 구조로 펼쳐져야 하며, 또 다른 한편으로는 구조적으로 모서리가 총괄적인 운반시스템에서 요구되는 공간 조건에 충족되어져야 한다. 음파 공중부양의 원리에 따라서 무접촉 운송, 보관 또는 취급에 요구되는 공중 부양을 위해서는 예정된 기하학적 형태 그리고 예정된 크기를 제시하여야 만 한다는 점이다. 그리고 운반 궤도로서 요구사항, 보관 장치 또는 정지장치 또는 취급 장치들은 크기나 중량을 충분하게 충족시킬 수 있도록 기하학적으로 완전한 규정에 의하여 갖추어져야 한다. 이러한 문제를 명백히 해결하기 위하여, 예를 들면 운송 궤도에서 공기 쿠션은 에어노즐에 의하여 발생되어지며, 자유롭게 설치할 수 있다는 점이 제시되었다, 왜냐하면 공기는 어디에나 설치할 수 있는 통풍로에 또한 선택할 수 있는 위치에 설치할 수 있는 노즐에 연결할 수 있기 때문이다. 공기를 제공할 수 있기 때문에 쿠션은 제한되어져 있지 않다는 점이 제시되었다. 그렇지만 가스형태의 매개체에서는 피할 수 없는 유동효과로 인하여 특정의 과학기술에서는 바람직하지 못하기 때문에, 이러한 시스템은 어디에서나 적용할 수 있는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 목적은 위에서 제시한 과학기술의 단점들을 피하기 위하여 음파진동을 매개로 한 공중부양 과학기술을 제공하는데 있다. 이러한 목적은 대상 물체의 음파 공중 부양을 통하여 대상 물체를 음파 공중 부양에 적합한 최소한 하나의 평면 단면을 가지며, 평면 단면은 음파 발산 평면 상부에서 부양되는 평면요소의 무접촉 운송장치에 있어서, 중력 또는 부양된 대상 물체의 가속력이 지주 구조의 평면에 수직으로 작용되는 힘들을 수용하는 하나의 견고한 표면을 가지는 지지 구조물, 얇고 진동할 수 있는 지지 구조의 평면과 병행하여 배치된 평면요소, 및 진동을 발생시키는 매개체를 포함하고, 진동할 수 있는 얇은 평면 요소를 진동으로 전환 시키기 위해, 평면 요소는 무접촉으로 지주 구조의 평면 위에서 부양되고 대상 물체는 상기 평면 요소위에 부양되는 것을 특징으로 하는 평면요소의 무접촉 운송장치에 의해 해결되고, 그리고 대상 물체의 음파 공중 부양을 통하여 부양 상태를 발생하기 위해, 최소한 하나의 평면단면을 가지고 있고, 평면 단면은 음파 공중 부양에 적합하도록 되어서 음파를 받아 동시에 평면위에서 부양할 수 있도록 한 평면요소의 무접촉 운송방법이, 견고한 지지 구조물과 지지 구조의 평면에 중력 또는 부양된 대상물체의 지지 구조의 평면에 수직으로 작용하는 흡수력의 제공하는 단계; 지지 구조물의 평면에 평행으로 설치되어 진동할 수 있는 얇은 평면 요소의 제공하는 단계; 및 진동할 수 있는 얇은 평면 요소를 진동으로 전환하기 위하여 진동 발생 매개체를 제공하는 단계를 포함하여서, 평면 요소가 무접촉으로 지주 구조의 평면 위를 부양하고 대상 물체가 평면 요소 위를 부양하도록 한 것을 특징으로 하는 평면요소의 무접촉 운송방법에 의해 해결된다. 음파 공중부양에 적합한 하나의 평면단면을 최소한 확보하여야 음파 공중부양에 의해 대상 물체를 부양상태로 유지할 수 있는 장치로 충족될 수 있다. 이것은 하나의 단단한 평면(음파가 반사하는)에서 우수하게 이러한 단단한 평면 단면은 음파를 발산하는 평면위에 부양된다. 물론 분말형태의 물질 또는 과립형태는 공중 부양할 수 있지만, 이러한 경우에는 부양 상태에서 완전히 접촉이 없는 상태에는 도달치 못한다. 본 발명에 따르면 하나의 엄격한 지지 구조를 장치에서 설명하고 있다. 이 지지 구조는 자유롭게 선택할 수 있는 재료로 구성될 수 있어 예를 들면 금속, 합성 물질, 유리, 도자기 또는 결합 물질로 구성될 수 있다. 생산 방법은 자유롭게 선택할 수 있다. 예를 들면, 역시 주물방법 과 분사주물방법이 적용되어 진다. 결정적인 조건은 지지 구조가 중력 또는 부양된 대상 물체의 가속력으로 인하여 지주 구조의 평면에 작용하는 힘들을 흡수할 수 있어야 적합하다 할 수 있다. 또한 지지 구조의 평면은 대상 물체나 물질의 공중 부양을 도울 수 있는 공중부양 음파를 통한 운동장해가 발생할 경우에도 재료에 대한 내구성이 유지되어져야만 한다. 아울러 지주 구조의 평면에는 진동할 수 있는 평면 요소가 설치되어져 있어야 한다. 평면 요소는 무접촉으로 지지 구조의 평면을 부양하며 진동으로 변동하는 진동 발생 물질로 형성될 수 있다. 진동의 발생은 서로 다른 방법으로 예를 들면 내부 또는 외부의 자극에 의하여 실행된다. 평면 요소의 재료는 근본적으로 고도의 탄력성과 경도를 지니고 있는 재료가 적합하며, 예를 들면 얇은 강철판, 철금속이 아닌 금속판, 인조합성물질 또는 결합물질들이며 이런 물질들은 외부에서 유도 자극이 있어야 한다. 재료로서 내부를 유도할 수 있는 물질은 포일(foil)을 적용할 수 있으며, 이 포일은 가역적 피에조 전기의 효과를 진동파의 발생에 적용할 수 있다. 지지 구조의 평면의 형태는 특징구성으로만 해야 하는 것은 아니다. “운반”과 “진동”은 본 발명에 의한 기능성의 분리를 통하여 음파 공중 부양에 관한 과학 기술적 패러다임의 변화(paradigm shift)를 성취시켰다. 운반 궤도를 궤도 진동파의 반응에 따라 심사숙고하지 않고 건축할 수 있는 점은 처음으로 있는 일이다. 이러한 사실로 미루어 운반궤도는 서로 다른 대상 물체들의 테두리 조건으로 최상급을 유지할 수 있다는 점이 가능하다. 예를 들면 중량, 공략적인 매질에 대한 저항성, 재료의 비용 등이다. 역시 진동하는 평면 요소의 재료 선택은 건축자에게 위임될 수 있으며 제한요소가 극히 적다 그리고 재료의 선택과 기술의 선택 범위가 넓다. 이러한 응용기술과 과학 기술에 대한 특별한 장점이 확립되어져 있으며, 응용기술과 과학 기술에는 표준화된 공간 관계가 놓여 있다. 하나의 전형적인 과학기술은 여기에서 얇은 웨이퍼(wafer)판의 완성이라 할 수 있다. 본 발명의 장치는 처음으로 제공될 수 있고 언급된 과학 기술에서 주어진 공간 관계를 적용할 수 있는 장치이다. 본 발명에 의하면, 평면 요소는 진동할 수 있는 금속판 또는 합성물질이며 진동의 특징을 서로 비교할 수 있다. 진동을 발생시키는 매개체는 금속판이나 또는 합성물질 판에 전달할 수 있는 기계적인 진동 발생 장치이다. 본 발명에 의하면, 평면 요소는 전기적으로 유도되는 피에조 포일이다. 포일(박)은 가역적 피에조 전기효과를 기계적인 커다란 진동을 발생시키는데 이용되며, 목적에 부합된 피에조 포일의 선택에서 과학 기술적인 연구가 더이상 필요가 없다는 점은 전문가들에게 알려진 사실이다. 이 포일의 장점은 특별히 진동 주파수가 대단히 넓은 범위이며 전기적으로 설정할 수 있다는 점이다. 본 발명에 의하면, 평면 요소는 자기변형에 유도된 포일 물질이다. 자력장내에서 자기 변형 물질의 탄력 있는 변형이 발생하는 것에 대하여 전문가들은 잘 알고 있다. 이러한 응용 기술에서 전자석은 우선적으로 자장물질로 구성되지 않은 지지 구조와 통합되어져 있다. 본 발명에 의하면, 평면 요소는 전기 변형에 유도된 포일 물질이며, 포일에 있어서 재료는 전기 변형의 특성을 나타내며 전기 변형 유도 장치라고 볼 수 있다. 본 발명에 의하면, 진동의 연결은 기계적인 강력한 연결 고안 장치에 의하여 실행되었다. 특별히 유리한 점은 유일한 장치에서 동시에 여러 개의 평면요소들이 진동할 수 있게 유도되어 진다. 본 발명에 의하면, 연결이 직접 되는 것이 아니고, 중간 매체를 통하여 수행되어진다. 본 발명에 의하면, 중간 매체는 가스형태이며 다시 말하자면, 평면요소의 진동에서 테두리 면과 접촉하여 유동성 가스가 발생한다. 본 발명에 의하면, 중간 매개체는 액체이며 다시 말하자면 평면 요소의 테두리 면과 접촉하여 유동성 액상을 발생한다. 본 발명에 의하면, 평면 요소는 서로 다른 주파수와/또는 진폭으로 진동하게 조정되어진다. 이러한 대책으로 인하여 진폭이 과도하게 상승되어 질 수 있어 운반 궤도 영역에서 직선으로 움직이든 대상 물체가 강제로 방향전환하게 된다. 본 발명에 의하면, 여러 개의 평면 요소들은 배치되고 그리고 선택적으로 조정할 수 있다. 예를 들면, 만일 하나의 운반 궤도 영역에서 여러 개의 평면요소들 이 높이가 같은 평면에서 운반 영역 방향으로 배치되어 있다면, 평면 요소들의 서로 다른 조정을 통하여 방향 전환에 돌입되게 되어서 완화 기능에 도달하게 된다. 본 발명에 의하면, 지주 구조물의 평면에는 공기의 흡입구 또는 가스의 흡입구가 최소한 설치 되어져 있다. 이 평면 요소에는 최소한 하나의 구멍이 설치 되어져 있으므로, 흡입구의 구멍은 마주보고 있는 상대가 합동이 되는 것은 아니다. 흡입구에 저압력이 가해 진다면 평면 요소는 외부의 공기 압력으로 인하여 지지 구조 평면에 대항하여 밀어내어 진다. 동시에 얇고 휘어지기 쉬운 평면 요소가 지지 구조의 평면의 윤곽에 놓여질 수 있고 그것으로 인하여 위치에 따라 안정되어진다. 평면 요소들의 진동운동으로 지지구조의 평면에서 직접적인 접촉을 방해한다. 그래서 평면 요소의 실행형태는 역시 지지 구조의 평면에 병행하여 부양되어 진다. 평면 요소 내에는 또한 최소한 하나의 구멍을 찾아볼 수 있으므로, 실행형태에서 붙잡는 도구로서 적합하다, 평면 구성 요소의 상부에서 장악되기 때문이며, 다시 말하면 흡입될 수 있다. 평면요소에서 구멍이 없다면, 실행 형태는 운반 궤도에 평평한 평면이 없다는 것을 보여주는 운반 궤도를 형성하는 데 적합하다. 본 발명에 의하면, 상기 본 발명의 장치로부터 응용된 운송장치가 실행되어진다. 동시에 운송장치에서 대상물의 운동은 운반에서 수평적으로 또는 조금 기울어진 궤도 A에서 B까지로 이해된다. 본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 장치의 응용 하에서 장악하는 장치가 요구되어지며, 장악하에서 접수, 운반 그리고 구성 요소의 위치가 이해되어지며, 이 러한 고안은 예를 들면 관절이 많은 로봇과 함께 통합된다. 본 발명에 의하면, 상기 본 발명에 따른 장치의 응용 하에서 보관 장치와 정지 장치가 요구되어진다.. 이것으로 말미암아 일부를 무접촉으로 도중에 보관하기위하여 다음의 작업 순서가 연이어 질 때 까지 공급되어지는 것이 가능하다. 본 발명에 의하면, 상기 본 발명에 따른 장치의 응용 하에서 보관이 제공되고 보관에서 무 접촉으로 하나의 파장이 회전된다. 여기에 지지 구조를 관으로 조립되어져 있다. 평면요소는 관의 내부에 붙어 있으며 벽을 손상시키지 않는다. 본 발명에 의하면, 부양상태로 발생시키는 방법은 최소한 하나의 평면 단면을 가진 대상 물체에 음파 부양이 요구되며, 평면 단면은 음파의 발산 평면을 경유하여 부양되며, 그 방법은 다음에 연속되는 단계에 의해 실행된다. - 중력 또는 부양된 대상 물체의 가속이 수직으로 지지 구조의 평면에 작용하는 힘을 흡수 하는 지지 구조의 평면과 견고한 지지 구조의 준비단계; - 지주 구조의 평면에 병행하게 배치되고 진동할 수 있는 얇은 평면 요소의 준비단계; - 진동을 할 수 있는 얇은 평면 요소가 이러한 진동으로 변동되기 위하여 평면 요소가 무 접촉 지지 구조의 평면 위에서 부양되고 그리고 대상 물체가 평면 요소 위에서 부양되는 진동 발생 매개체의 준비단계; 본 발명은 다음에 확보된 실시예를 참고로 한 첨부된 도면에서 자세히 설명되어진다.
도 1 은 수평으로 된 운반궤도의 측면도이며, 대상 물체(1)는 화살표 방향으로 진행된다. 지지구조물(2)은 디스크의 중력 또는 다른 작용으로 인하여 지지구조물(2)이 변형되지 않도록 하는 표면(3)을 가진다. 다시 말하자면 지지구조물(2)은 견고하게 설치되어져 있다. 지지구조물(2)의 표면(3) 상부에 0.05mm 두께의 용수철로 만들어진 금속판(4a)이 설치되는데, 연장되지 않을 경우에는 상기 표면(3)과 맞닿아 있다. 상기 금속판의 끝단(A)에서는 금속판이 진동발생기(5)와 물리적으로 결합되어져 있다. 30kHz의 주파수에서 진동발생기(5)가 진동을 발생시키면 표면요소(4)는 지지구조물(2)의 표면(3)으로부터 느슨하게 이격되며 대략 0.02mm 간격의 무접촉상태로 부양된다. 이와 같은 상태에 도달되기 위하여 필요한 주파수는 기하학적인 방법론과 금속판 재료의 특성에 따라 선택된다. 금속판에 하나의 웨이퍼(wafer)가 놓여지면, 이 웨이퍼 역시 무접촉으로 부양되고 선행 기술로부터 알려진 어떠한 가속수단에 의하여 움직일 수 있다. 이러한 가속수단들은 예를 들면 합당한 운반 궤도에서 중력의 힘 또는 음파의 조사를 들 수 있다.
도 2 는 도 1 과 동일한 구조를 보여준다. 용수철 금속판 대신 평면이 금속화된 하나의 피에조 포일(4b)을 적용하였다. 피에조 포일은 경직성이 있는 도자기로 만든 제품 또는 고분자 재료가 사용될 수 있다. 고분자 피에조 포일은 두터운 진폭의 주파수에서 광범위하게 자유롭게 선발할 수 있는 장점이 있다.
도 3 은 도 1 과 동일한 구조를 보여준다. 용수철 금속판 대신 자기 변형을 유도할 수 있는 포일 물질(4c)을 적용하였다. 솔레노이드 코일로 이루어진 상기 진동발생기(5)는 합성 물질로 이루어진 지지구조물(2) 내부에 설치되며, 전압이 가해질 경우 서로 다른 자기장을 생성한다.
도 4 는 도 1 에 따라 운반궤도의 상부에서 관측한 모습을 보여주고 있다. 3 개의 용수철 금속판(4 1 , 4 2 , 4 3 )이 각각 분리되어 조절되어 진다. 이러한 배열은 안내하는 기능뿐만 아니라 교체하는 기능 역시 수행될 수 있다. 금속판(4 1 , 4 3 )에 가해지는 진동이 금속판(4 2 )에 가해지는 진동보다 강할 경우, 대상 물체(1)는 중심부로 향하여 외부로부터 어떠한 개입 없이 트랙의 중앙으로 인도된다. 금속판(4 1 )이 금속판(4 2 )보다 더 강력하게 진동하고, 금속판(4 2 )가 금속판(4 3 )보다 더 강력하게 진동할 경우, 대상 물체(1)는 화살표 방향(R)으로 움직이게 되며, 이에 따라 교체 기능이 구현될 수 있다.
도 5 는 3개의 대상 물체를 서로서로 연결하거나 고정시키기 위한 고정 장치를 보여준다. 지지구조물(2)은 3층으로 되어 있고, 금속판(4 1 , 4 2 , 4 3 )들은 연결 장치(6)를 통하여 진동발생기(5)와 연결되어 있다. 상기 연결 장치는 다음의 처리 작동시까지 대상 물체(1)가 일시적으로 보관될 수 있도록 한다.
도 6a 및 6b 는 흡입구(7)를 포함하는 지지구조물(2)을 포함한 포착 장치의 측면도 및 평면도이다. 구멍난 판(8)은 지지구조물(2)의 상부에 배치된다. 상기 ㅍ포착 장치가 작동되자마자, 바람직하게는 맨 처음에, 상기 구멍난 판(8)을 부양하기 위하여 진동발생기(5)가 작동된다. 그러면, 흡입구(7)에는 음압이 형성되고 따라서 상기 구멍난 판(8)은 지지구조물(2)의 표면을 따라 움직이게 된다. 이러한 것은 흡입 효과에 기인한 것이며, 진동하는 구멍난 판(8)은 지지구조물(2)의 상부 표면(3)의 반대편에 일정한 거리를 두고(기결정된 간격을 가지고) 고정된다. 대상 물체(1)가 상기 구멍난 판(8)의 상부에 부양되면, 상기 구멍난 판(8)이 고정된 것과 같은 원리로 상기 대상 물체(1)가 고정된다. 상기 포착 장치는 다중 관절 로봇으로 설치될 수 있으며, 따라서 상기 대상 물체(1)는 임의의 공간 안에서 선택된 경로를 따라 자유롭게 움직일 수 있다. 특별한 유동 조건을 생성하게 되면, 상기 대상 물체(1)의 측면 고정이 생략될 수 있다.
도 7 은 샤프트(9)가 접촉하지 않은 상태로 회전하는 베어링을 도시한 것이다. 상기 지지구조물은 관(10)으로 형성된다. 상기 얇은 표면 요소(4)는 상기 관(10)의 내벽을 따라 배치된다.
이러한 원리에 따라서 폐쇄된(관형태의) 운반 영역에서 운반기구가 형성된다는 것은 명백하며, 예를 들면 분말형태의 물질이 운반될 경우에는 극도로 미약한 마찰 저항이 관의 벽에 발생될 가능성도 있다. 삭제 삭제 삭제 삭제 삭제 삭제
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예를 보여준다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예를 보여 준다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시예를 보여 준다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시예를 보여준다.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시예를 보여준다.
도 6 은 본 발명의 제 6 실시예를 보여준다.
도 7 은 본 발명의 제 7 실시예를 보여준다. 삭제 삭제 삭제 삭제 삭제 삭제 삭제 |
