Recently, the flat panel displays such as LCD (Liquid crystal display) and PDP (Plasma display panel) have been substituted for CRT (Cathode ray tube) display because they have small volume, light weight and low power consumption. The productivity of flat panel displays is greatly dependent on the area of glass panel because flat panel displays are fabricated by cutting large glass panel with patterns to the required product dimensions, therefore, electronic industries are trying to increase the area of glass panel.
However, the productivity of flat panel displays could not be increased effectively due to the problem of cassettes, robots and AGV (Automated guided vehicle) transfer systems, which induced large panel deflection as the glass panel area increased. The one plausible solution for this problem is an air conveyor system, which transfer the large glass panel levitated by air pressure with negligible panel deflection.
The conventional air conveyor system with porous pads was design by trial and error method because the governing equations of both the panel deflection and the air pressure under the levitated panel are coupled. Also, it was designed without considering the reliability when the glass panel contacts the conveyor surface due to malfunction of equipments.
In this thesis, the air flows both in the air slit and in the porous pad were modeled and analyzed, from which the air consumption and panel deflection of both structures were compared. Also, the grooved carbon/epoxy composite surface which has self-lubricating characteristics was investigated and compared with that of flat carbon/epoxy composite surface. Then, the systematic design method of the air conveyor system with the air slit and the grooved composite flange was developed for the less air consumption and panel deflection and increasing reliability when the glass panel contacts the conveyor surface due to malfunction of equipments.
최근 CRT (Cathode ray tube) 디스플레이는 자중 및 부피 문제로 인하여 LCD (Liquid crystal display), PDP (Plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 (Flat panel display)로 바뀌어 가고 있다. 평판 디스플레이는 대면적 패널에 여러 공정을 거친 후, 제품 규격으로 절단하여 생산하기 때문에 평판 디스플레이의 생산성은 패널의 면적과 밀접한 관계를 갖는다. 따라서, 디스플레이 제조업계에서는 패널면적을 증가시키기 위하여 노력하고 있으며, 대면적 얇은 패널의 이송 시스템에 관한 많은 연구를 수행하고 있다. 공기 부상 컨베이어는 패널을 공기 압력을 이용하여 부상 시킨 후, 이송하는 장치로서 대면적 얇은 패널 이송에 적합한 장치이다. 본 연구에서는 공기 부상 컨베이어의 설계 방법을 개발하였으며, 공기 슬릿 (Air slit) 구조와 복합 재료 요철 면 (Composite grooved surface)을 이용하여 공기 부상 컨베이어의 성능을 향상시키었다.
제 1 장에서는 연구 배경으로 디스플레이 제조업계에서 공기 부상 컨베이어 시스템 개발의 필요성에 대하여 조사하였으며, 공기 슬릿 및 복합재료 요철 면을 이용한 공기 부상 컨베이어 시스템의 설계방법 개발에 앞서 공기 부상 컨베이어 구조 및 복합재료의 마찰, 마모에 대한 선행 연구를 조사하였다. 그리고 본 연구에서 수행한 연구 내용에 대하여 개략적으로 설명하였다.
제 2 장에서는 공기 슬릿 및 기존의 다공성 패드 (Porous pad)에서 공기 유동에 따른 압력 발생을 모델링 하였으며, 실험을 통하여 모델을 검증하였다. 제안된 모델을 통하여 두 구조에서의 패널 처짐량에 따른 공기 소모량을 계산하였으며, 이를 통하여 대면적 얇은 패널의 이송 시 공기 슬릿이 다공성 패드보다 우수한 특성을 갖는 것을 알 수 있었다.
제 3 장에서는 요철 면을 갖는 탄소섬유/에폭시 복합재료 시편과 평탄한 탄소섬유/에폭시 복합재료 시편을 이용하여 미끄러짐 마찰 및 마모 실험을 수행하고, 그 특성을 비교하였다. 평탄한 복합재료 시편에서는 마모 잔해가 탄소섬유의 굽힘 (Bending)을 발생시켜 섬유 파손을 유발하였으며, 이로 인하여 마찰 및 마모가 증가하였다. 요철 면을 갖는 복합재료 시편에서는 마모 잔해가 요철 면을 통하여 제거 되기 때문에 섬유 파손이 발생하지 않았으며, 이로 인하여 낮은 마찰계수 및 마모율을 가지었다. 따라서, 공기 부상 컨베이어에 복합재료 요철 면을 적용하면 패널 접촉 시 컨베이어 시스템의 신뢰성 (Reliability)을 향상 시킬 수 있다.
제 4 장에서는 패널 처짐량을 최소화하도록 횡 방향의 공기 슬릿 배열을 결정하였으며, 패널 진동을 최소화하도록 이송 방향의 공기 슬릿 배열을 결정하였다. 공기 슬릿의 크기는 공기 부상 컨베이어가 충분한 강성 (Stiffness)과 평탄한 압력 발생을 갖도록 결정하였으며, 복합재료 요철 면의 크기는 제 3 장에서의 실험 결과로부터 300μm 의 채널 폭과 300μm 의 산 폭을 가지도록 결정하였다. 제안된 설계방법을 바탕으로 공기 부상 컨베이어의 축소 모델을 제작하였으며, 측정 실험을 통하여 설계방법을 검증하였다.
제 5 장에서는 공기 슬릿, 복합재료 요철 면 및 개발된 설계방법으로부터 공기 소모량, 패널 처짐량 및 패널 진동이 작고 패널 접촉 시 신뢰성을 갖는 공기 부상 컨베이어의 제작이 가능하다는 결론을 얻었다.
