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형상 변화에 따른 볼텍스 컵 최적화를 위한 전산유동해석
Computational Fluid Analysis for Optimization of Vortex Cup with Different Shape 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.38 no.8 = no.347, 2014년, pp.671 - 676  

김중희 (경북대학교 기계공학부) ,  손창현 (경북대학교 기계공학부)

초록
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볼텍스 컵은 실린콘 웨이프 제조공정과 같이 민갑한 물체을 이송시키는 방법으로 제안되었다. 볼테스 컵의 상부에 위치한 노즐을 통해 공기를 공급하면 내부 실린더에서 큰 선회유동이 생성된다. 공기는 볼텍스 컵과 바닥면 사이의 틈새로 빠져나가면서 흡입압력을 생성시키고 물체를 들어 올릴 수 있게 된다. 본 논문에서는 볼텍스 컵에 관한 3차원 유동 해석을 통해 실험 결과와 해석 결과를 비교하여 해석의 신뢰성을 확인하였다. 그리고 볼텍스 컵의 길이 변화와 형상 변화를 주어 해석을 통해 흡입 압력 생성에 영향을 미치는 정도를 분석하였고, 볼텍스 컵 형상의 최적 조건을 제시하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The vortex cup is proposed as a method to transport sensitive products such as silicon wafers in manufacturing. Air through the inlet nozzle located at the top of the vortex cup flows to form a swirl in the cylinder. The flow located in the lower part of the thin gap between the vortex cup and the b...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 물질에 특성에 의존하는 전자기 방법이 아닌 공기 역학적 방법을 이용하되 선회 속도를 이용하여 안정적으로 큰 부상력을 가질 수 있는 방법인 볼텍스 컵의 특성을 파악하고 볼텍스 컵의 길이 그리고 직경 조건에 따른 하부 생성 흡입 압력 생성의 최적 조건을 구하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
에어쿠션 방법의 장단점은? 공기를 사용한 에어쿠션 방법은 중력과 반대 방향으로 흐르는 압축 공기를 이용한 것으로 물체의 무게와 분사된 공기 압력이 평행을 이루어 물체를 띄우는 방식이다. 물질의 특성이나 크기에 제약이 없고 열 발생이 미약하다는 이점이 있지만 많은 양의 공기 유입과 물체 부양에 따른 불안정성의 문제점을 가지고 있다. 베르누이정리에 따라 유동 단면 감소에 의한 유속의 증가는 정압을 낮출 수 있고 이 낮은 정압을 이용한 물체 부양 방법은 얇게 쓴 과일 등의 이송에 사용되고 비교적 작고 가벼운 물체에 적용이 되었다.
반도체 웨이퍼 이송이 어려운 이유는? 반도체 산업에서 반도체 웨이퍼를 이송하는 것은 매우 까다롭다. 사람의 손이나 기계를 이용한 접촉 처리 방식을 채택할 경우 10μm ~ 10mm의 사용 불가능한 부분이 필연적으로 발생하게 되어 실리콘 웨이퍼의 품질을 저하시키는 요인이 된다. 이를 해결하기 위한 방법으로 안정적이면서 비접촉식 이송 방법의 필요성이 대두되어 지속적 으로 연구되어왔다.
기존 비접촉으로 물체를 이송하는 방식은 무엇이 있는가? 이전의 비접촉으로 물체를 이송하는 방식으로는 전자기와 공기를 사용한 방식 등이 있다. 전자기에 의한 방식은 물질의 전자기 특성에 크게 의존하는 성향과 실리콘 웨이퍼를 자화시킬 가능성이 있어 부적합한 이송 방식으로 여겨진다.
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참고문헌 (7)

  1. Vandaele, V., Lambert, P. and Delchambre, A., 2005, "Non-contact Handling in Microassembly: Acoustical Levitation," Precision Engineering, Vol. 29, pp. 491-505. 

  2. Davis, S., Gray, J. O. and Caldwell, Darwin G., 2008, "An End Effector Based on the Bernoulli Principle for Handling Sliced Fruit and Vegetables," Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol. 24. pp 249-257. 

  3. Ma, W., Xu, L. and Yu, H., 2010, "Study in Flow Field Characteristics of Non-Contact Vortex Negative Pressure Carrier," International Conference on Measuring Technology and Mechantronics Automation, pp. 587-591. 

  4. Kim, J. H., 2013, "Computational Flow Analysis for the Optimization of the Vortex Cup," Master thesis, Kyungpook National Univ. 

  5. Li, X., Kawashima, K. and Kagawa, T., 2008, "Analysis of Vortex Levitation," Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 32, pp. 1448-1454. 

  6. Wu, Q., Ye, Q. and Meng, G. X., 2011, "Application and Conparison of Different Turbulence Models in the Three-Dimensional Numerical Simulation of Non-Contact Swirl Sucker," Journal of Engineering for Thermal Energy and Power, Vol. 18, pp. 337-342. 

  7. Kim, J. H. and Sohn, C. H., 2012, "Analysis of Negative Pressure According to Flow Rate and Shape of Vortex Cup," 7th National Conference on Fluids Engineering, pp. 92-93. 

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