초음파 에어 베어링의 기술·물리적 원리

초음파

초음파는 인간의 가청 한계보다 큰 주파수로 진동하는 음파(f>20 kHz)를 뜻하는 용어로, 진동수가 높고 파장이 짧아서 빛처럼 직진하는 성질이 강하다. 초음파는 별개의 동력으로 작동하는 전자기기로부터 동력을 공급받는 변환기에 의해 생성된다.

스퀴즈 필름 공중 부양

초음파 에어 베어링의 물리적 성질은 음향 원리보다는 유체역학으로부터 나온다. 또한 작업 대상물과 음파 생성기 진동 표면 사이의 틈에서 생성되는 기체압은 기체의 얇은 막이 주기적으로 만들어내는 압축과 감압에 의해 생기게 된다. 이 때문에 진동 표면 전체에서 공중 부양력이 균등하게 생성되도록 돕기 위한 조치로 진동 패턴을 균일하게 유지시키는 방법이 필요한데, 이 같은 기술이 ZS-Handling GmbH이 보유하고 있는 핵심 기술로, 균등한 음파 생성 조절을 수행할 수 있다.

장력(밀어내는 힘)

초음파 에어 베어링은 스퀴즈 필름의 공중 부양을 활용해 음파 생성원과 작업 대상물 사이에서 장력을 생성하는데, 이는 작업 대상물의 원활한 이동을 지원한다. 이와 같은 장력의 특성은 종래의 에어 베어링이 지니고 있던 특성과 비슷하지만, 초음파 기술이 압력을 생성하기 위해 경계면에서 주위의 공기나 가스를 활용하기 때문에 외부로부터 별도로 압축 공기를 공급받을 필요가 없다.

톱-사이드 핸들링

톱-사이드 핸들링에서 필요한 인력(끌어당기는 힘)과 장력은 다양한 핸들링 공정에서 동시에 활용되어야 하는데, 이 경우 초음파의 장력을 저압력의 인력과 결합해 활용하는 방법이 적합하다. 이 기술은 기존의 부품들을 톱-사이드 그립핑하는 원리와 흡사하기 때문에 별다른 접촉 없이도 쉬운 핸들링을 구현할 수 있다는 장점을 지니고 있다.

이외에도 톱-사이드 핸들링은 Flexible 부품들의 수평 상태를 유지시키며, 별도의 핸들링 없이도 기재들의 위치와 외형 또한 유지시킬 수 있다.

주요 응용 분야

초음파 에어 베어링 기술은 재현이 가능하면서 음파를 반향하는 표면을 지닌 다양한 종류의 평평한 물체에 적용 가능하며, 다양한 산업과 응용 분야가 이 기술을 통해 이점을 얻고 있다.

이와 같이 초음파 에어 베어링 기술이 활용되는 주요 응용 분야는 오른쪽 상단과 같다.

· 반도체 웨이퍼 및 구성 부품

· 포토볼타익 웨이퍼 및 모듈

· TFTs

· 코팅 평유리

· MEMS 및 MOEMS

· 바이오칩

· 기계 가공된 표면

· 특수 코팅 및 래커 시트

· 긁히기 쉬운 구성 부품

· 프린트 시트, 종이 및 포장재

초음파 에어 베어링 활용 시 얻을 수 있는 이점

기본적으로 초음파 에어 베어링 기술은 베르누이 시스템과 같은 솔루션이나 표준적인 에어 베어링과 비교해 여러 이점을 만들어 낸다.

이 같은 초음파 에어 베어링의 주요 이점은 다음과 같다.

· 불필요한 에어 공급과 에어 컨디셔닝

· 환경 가스의 역학적 교란 억제

· 클린룸의 기체 흐름에 가해지는 부정적 영향 억제

· 파손율 최소화

· 에너지 저소비 실현(테이블형 대형 시스템에서도 약 300W/㎡의 동력만 소요)

· 용이한 모듈러 설계 지원

자료 제공 : 한국일리스엔지니어링