• Title/Summary/Keyword: 공기베어링

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Static Analysis of Gas Bearing with Ultra Low Clearance by the Direct Numerical Solution Method (극소 공기막을 갖는 공기베어링의 직접수치해법을 이용한 정적해석)

  • Park, Sang-Sin;Chang, In-Bae;Hwang, Pyung;Han, Dong-Chul
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.15 no.1
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    • pp.120-126
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    • 1991
  • An expanded scheme of a direct numerical solution method for solving the Navier-Stokes equation considering the modified boundary conditions for gas lubrication with ultra low clearance at high .LAMBDA. region is presented. Many examples are calculated by this scheme and their results are compared to the previous solutions using P$^{2}$H$^{[-992]}$ . This scheme has the advantages of fast calculation time and stable convergence in high .LAMBDA. region, and gives very good results in the case of fluid film thickness discontinuity.

A study on the design, manufacturing and performance evaluation of air bearing spindle for PCB drilling (PCB드릴링용 공기 베어링 스핀들의 설계 제작 및 성능평가에 관한 연구)

  • Kim Sang-Jin;Bae Myung-Il;Kim Hyeung-Chul;Kim Ki-Soo
    • Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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    • v.23 no.4 s.181
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    • pp.29-36
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    • 2006
  • Micro drilling by high-speed air bearing spindle is very useful manufacturing technology in electronic industry For the design of high speed air bearing spindle, there are considered stability of air bearing spindle, allowable load of air bearing, run out and tooling system design for micro drill's attach and remove. According to suggested details, we designed and manufactured high-speed air bearing spindle and carried out performance estimation such as run out, temperature change in running air bearing spindle, stiffness, chucking torque. Results are follows; Run out was measured under $5{\mu}m$ at air bearing spindle revolution $20,000\sim125,000rpm$. High speed air bearing spindle's temperature rose about $20^{\circ}C$ after 5 minutes from running and then was fixed. Allowable thrust load of spindle was 17kgf. Chucking torque of collet was 15kgfcm.

NUMERICAL INVESTIGATION ON STATIC STIFFNESS CHARACTERISTICS OF POROUS AIR BEARING CONSIDERING ROUGHNESS EFFECTS (조도효과를 고려한 다공질 공기베어링의 정강성 특성에 관한 수치해석 연구)

  • Gwon, H.R.;Lee, S.H.;Lee, J.E.
    • Journal of computational fluids engineering
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    • v.13 no.2
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    • pp.62-67
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    • 2008
  • This study aims to investigate numerically the static stiffness characteristics of porous air bearing and to estimate appropriate permeability values of porous medium. In particular, a new roughness model is proposed and implemented into the commercial CFD code (FLUENT Ver. 6.2) by using C language based user subroutine. The predicted results are extensively compared with experimental data. The roughness model is also validated through comparison with the results from open literature. It is found that the predictions for static stiffness are in good agreement with experimental data. Therefore, the suggested model based on the roughness Reynolds number can be used in studying the stiffness characteristics of porous air bearing effectively. In addition, numerical simulations of various diameter size and conditions are conducted. According the results, it is expected that the static stiffness of porous air bearing has the non-linear characteristics.

Leakage Analysis of Air Bearing for Vacuum Environment (진공환경용 공기베어링의 Leakage 해석)

  • 김경호;박천홍;이후상;김승우
    • Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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    • 2004.10a
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    • pp.912-915
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    • 2004
  • A vacuum environment is very important for NGL(Next Generation Lithography) apparatuses such as EUVL(Extreme Ultra Violet Lithography) or EPL(Electron Projection Lithography) and so on. The performance of these systems is dominated by vacuum level of processing and positioning accuracy of a stage. So, ultra-precision stage usable in a high vacuum level is needed for the improved performance of these devices. In contrast to atmospheric condition, a special attention must be paid to guide bearing, actuator and other elements. In this paper, air bearing is adopted because of its very high motional accuracy. So, air bearing is designed to be vacuum compatible using differential exhaust method, which prevents air from entering into vacuum chamber. For this, leakage analysis is performed theoretically and verified from experiment.

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A Study on Thermal Characteristics of Air Bearing System for High-Speed Spindle (고속 스핀들용 공기 베어링의 열 특성에 관한 연구)

  • 이득우;이종렬;김보언;안지훈
    • Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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    • 2000.05a
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    • pp.1021-1026
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    • 2000
  • The thermal characteristics of high-speed air spindle system with built-in motor are studied. Experiment and finite element method analysis obtain temperature rise and temperature distribution of housing. For the analysis three-dimensional model is built and temperature rise and distribution in thermal steady state are computed for each rotational frequency. Generally. It is said that the heat generation of air bearing is negligible. But it is certain that the heat generation of air bearing can not be negligible especially in high-speed conditions Frequency response test for air spindle system is executed. In case that the heat generation of air spindle system is high, natural frequency of the system becomes lower when it reaches thermal steady-state and it means that the stiffness of air hearing becomes smaller due to the change of bearing clearance. It is shown that the temperature rise of all spindle system causes thermal expansion md induces the variation of hearing clearance. In consequence the st illness of air bearing becomes smaller.

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Track Seek Dynamics of HDD Suspension System Considering Air Bearing Effects (공기 베어링 효과를 고려한 HDD 서스펜션 시스템의 트랙탐색 동특성)

  • Kim, Jeong-Ju;Park, No-Yeol;Gang, Tae-Sik;Jeong, Tae-Geon
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.25 no.2
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    • pp.198-205
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    • 2001
  • Recently, almost all hard disk drives employ the rotary actuator system. The performance of an HDD depends on the accuracy and speed of tracking motion. We study the dynamics of head-suspension assembly during track seek. We develop the numerical analysis program to study the dynamic characteristics of HDD suspension system considering the air bearing effects. The track seek simulation by using the developed program helps to estimate the effect of the suspension vibration on the air bearing dynamics. We calculate the behaviour of the air bearing for the given track seek profile and calculate the positioning error during track seek process due to the lateral deflection of the suspension.

초고속 자기부상형 터보복합분자 펌프 기술 개발

  • Park, Yong-Tae;No, Seung-Guk;Kim, In-Chan;O, Hyeong-Rok
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2012.08a
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    • pp.96-96
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    • 2012
  • 복합분자펌프는 기존의 터보분자펌프 turbine blade에 spiral grooved를 추가하여 초고진공(10-8Pa)에서 저진공(330Pa)까지 넓은 압력범위에서 사용할 수 있고 이 펌프를 사용함으로서 완전 oil free한 진공시스템을 만들 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히, 회전체를 비접촉으로 지지하는 자기베어링 방식을 적용함으로써, 진동은 극히 작고 베어링수명은 길면서 중저진공에 대한 배기속도가 크고 임의의 방향으로 접속이 가능하여 반도체 및 디스플레이 제조 공정과 같은 첨단산업의 다양한 분야에 쉽게 적용되고 있으며, 그 적용 분야와 시장은 계속 성장하고 있다. 고 진공과 배기 속도의 달성을 위해서, 고속으로 이동하는 격면과 기체분자를 충돌시켜, 기체 분자를 원하는 방향으로 유도하는 작동원리를 가지고 있다. 특히 공기분자의 밀도가 매우 낮은 희박가스 상태에서 고속 회전하는 blade로 공기분자를 쳐내면서 작동됨으로써 날개의 상하 압력차에 의한 공기력보다도 날개의 고속회전이 매우 중요시되고 압력으로는 10-1 Pa 이하의 분자영역에서 그 성능을 최고로 발휘할 수 있다. 이러한 복합 펌프의 주요 장점은 다음과 같다. 1. 10-8 Pa (10-10 torr) ~ 10 Pa (1 torr) 까지 넓은 영역에서 배기가 가능하다. 2. 탄화수계의 대하여 높은 압축특성을 가지고 있고, 윤활유를 사용하지 않으므로 얻을 수 있는 진공상태가 고청정하다(oil free). 3. 정밀 5축제어 자기베어링으로 완전히 부상하여 회전함으로서 마모가 없고 진동이 최소화하였을 뿐 만 아니라, 또한 운전음도 거의 없다. 4. 설치조건에 제한이 없고 고장이 거의 없다. 특히 복합분자펌프는 탄화수소화합물이 없는 진공을 생성시키면서 구성요소가 간단한 반면 폭넓은 진공대역을 충족하기 때문에 산업계와 연구계의 주요 첨단 분야에서 광범위하게 사용되고 있으며, 최근 반도체 및 디스플레이, 바이오엔지니어링 등의 발전으로 적용분야가 넓어지고 있다.

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초고속 자기부상형 터보복합분자 펌프 기술 개발

  • Park, Yong-Tae;Nam, U-Ho;No, Seung-Guk;Kim, In-Chan;No, Gyeong-Tae
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2010.08a
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    • pp.19-19
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    • 2010
  • 복합분자펌프는 기존의 터보분자펌프 turbine blade에 spiral grooved를 추가하여 초고진공 ($10^{-8}Pa$)에서 저진공(330Pa)까지 넓은 압력범위에서 사용할 수 있고 이 펌프를 사용함으로서 완전 oil free한 진공시스템을 만들 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히, 회전체를 비접촉으로 지지하는 자기베어링 방식을 적용함으로써, 진동은 극히 작고 베어링수명은 길면서 중저진공에 대한 배기속도가 크고 임의의 방향으로 접속이 가능하여 반도체 및 디스플레이 제조 공정과 같은 첨단산업의 다양한 분야에 쉽게 적용되고 있으며, 그 적용 분야와 시장은 계속 성장하고 있다. 고 진공과 배기 속도의 달성을 위해서, 고속으로 이동하는 격면과 기체분자를 충돌시켜, 기체 분자를 원하는 방향으로 유도하는 작동원리를 가지고 있다. 특히 공기분자의 밀도가 매우 낮은 희박가스 상태에서 고속 회전하는 blade로 공기분자를 쳐내면서 작동됨으로써 날개의 상하 압력차에 의한 공기력보다도 날개의 고속회전이 매우 중요시되고 압력으로는 $10^{-1}Pa$ 이하의 분자 영역에서 그 성능을 최고로 발휘할 수 있다. 이러한 복합 펌프의 주요 장점은 다음과 같다. 1. $10^{-8}\;Pa$($10^{-10}torr$)~10 Pa(1 torr) 까지 넓은 영역에서 배기가 가능하다. 2. 탄화수계의 대하여 높은 압축특성을 가지고 있고, 윤활유를 사용하지 않으므로 얻을 수 있는 진공상태가 고청정하다. (oil free) 3. 정밀 5축제어 자기베어링으로 완전히 부상하여 회전함으로서 마모가 없고 진동이 최소화 하였을 뿐 만 아니라, 또한 운전음도 거의 없다. 4. 설치조건에 제한이 없고 고장이 거의 없다. 본 논문에서는 이러한 복합분자펌프의 개발을 위하여, 상기 연구기관에서 수행된 내용을 소개하고 이으며, 진공펌프 블레이트 로터 회전체를 포함한 구조설계 및 해석결과와 5자유도 자기베어링 시스템을 이용한 기본 구동 결과를 나타내었다.

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Ripple Compensation of Air Bearing Stage upon Gantry Control of Yaw motion (요 모션 갠트리 제어 시 공기베어링 스테이지의 리플 보상)

  • Ahn, Dahoon;Lee, Hakjun
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.21 no.11
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    • pp.554-560
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    • 2020
  • In the manufacturing process of flat panel displays, a high-precision planar motion stage is used to position a specimen. Stages of this type typically use frictionless linear motors and air bearings, and laser interferometers. Real-time dynamic correction of the yaw motion error is very important because the inevitable yaw motion error of the stage means a change in the specimen orientation. Gantry control is generally used to compensate for yaw motion errors. Flexure units that allow rotational motion are applied to the stage to apply this method to a stage using an air-bearing guide. This paper proposes a method to improve the constant speed motion performance of a H-type XY stage equipped with air bearing and flexure units. When applying the gantry control to the stage, including the flexure units, the cause of the mutual ripple generated from the linear motors is analyzed, and adaptive learning control is proposed to compensate for the mutual ripple. A simulation was performed to verify the proposed method. The speed ripple was reduced to approximately the 22 % level. The ripple reduction was verified by simulating the stage state where yaw motion error occurs.