KR102224774B1 - 하이브리드 픽업 툴 - Google Patents

Abstract

본 발명의 양태들은, 직물, 망, 옷감 및 발포체와 같은 재료 부분을 취급하기 위한 영역을 가로질러 분산되는 많은 수의 구멍을 구비하는 분산된 진공 툴을 포함하는, 복수 구멍 진공 툴을 위한 시스템 및 장치에 관한 것이다. 복수 구멍 진공 툴은 또한 정교한 진공 툴을 포함한다. 정교한 진공 툴은 일반적으로, 정교한 진공 툴이 분산된 진공 툴에 의해 취급되는 것 보다 더 작은 재료의 부분을 취급하는 것을 허용하도록, 한 쌍의 구멍을 구비한다. 또한, 초음파 용접기와 같은, 부착 툴이 또한 복수 구멍 진공 툴의 예시적인 양태들과 통합된다는 것이 예상된다.

Description

하이브리드 픽업 툴{HYBRID PICKUP TOOL}

전통적으로, 제품을 제조하는데 사용되는 부품은 사람의 손 또는 로봇 수단에 의해 픽업되고 제조하기 위한 위치에 배치된다.

그러나 현재 로봇 수단은, 일부 제조 시스템에서 비용 효율적으로 실행되도록 하기 위한, 제어, 솜씨(dexterity), 및 효율성의 수준을 제공하지 못하고 있다.

본 발명의 양태들은, 직물, 망, 옷감, 발포체, 및 기타 등등과 같은 가요성 재료를 취급하기 위한 영역을 가로질러 분산되는 많은 수의 구멍을 구비하는 분산된 진공 툴(distributed vacuum tool)을 포함하는 복수 구멍 진공 툴(multi-aperture vacuum tool)을 위한 시스템 및 장치에 관한 것이다. 복수 구멍 진공 툴은 또한 정교한 진공 툴(refined vacuum tool)을 포함한다. 정교한 진공 툴은 일반적으로, 정교한 진공 툴이 분산된 진공 툴에 의해 취급되는 것 보다 더 작은 재료의 부분을 취급하는 것을 허용하도록, 제한된 수의 구멍(예를 들어, 1개 내지 4개)을 구비한다. 또한, 초음파 용접기와 같은, 부착 툴이 또한 복수 구멍 진공 툴의 예시적인 양태들과 통합된다는 것이 예상된다.

본 개요는 이하의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 단순화된 형태의 개념들의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 본 개요는 청구항에 기재된 대상의 주요 특징들 또는 본질적인 특징들을 확인하고자 하는 것도 아니고, 청구항에 기재된 대상의 범위를 결정하는데 도움으로 사용될 의도도 아니다.

본 발명의 예시적인 실시예들이, 참조로 여기에 통합되는 첨부되는 도면들을 참조하여, 이하에서 구체적으로 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 예시적인 복수 구멍 진공 툴의 평면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 양태들에 따른, 도 1의 복수 구멍 진공 툴의 절단선 3-3에 평행한 절단선을 따르는 정면측 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 양태들에 따른, 도 1의 절단선 3-3을 따르는 복수 구멍 진공 툴의 정면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 양태들에 따른, 도 1의 절단선 3-3을 따라 절단한 진공 발생기의 확대도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 양태들에 따른, 다수의 구멍을 포함하는 예시적인 플레이트를 도시한다.
도 6 내지 도 15는 본 발명의 양태들에 따른, 플레이트 내의 여러 구멍 변형예들을 도시한다.
도 16은 본 발명의 양태들에 따른, 제1 부분 진공 툴, 제2 부분 진공 툴 및 초음파 용접기를 포함하는 제조 도구의 분해도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 양태들에 따른, 도 16에 이미 도시된 제조 도구의 평면도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 양태들에 따른, 도 16에 이미 도시된 제조 도구의 측면도를 도시한다.
도 19는 본 발명의 양태들에 따른, 6개의 구분된 진공 분배기, 3개의 구분된 제 진공 툴 부분, 및 부착 툴을 포함하는 제조 도구의 분해도를 도시한다.
도 20은 본 발명의 예시적인 양태들에 따른, 도 19와 관련하여 앞서 설명된 제조 도구의 평면도를 도시한다.
도 21은 본 발명의 양태들에 따른, 도 19의 제조 도구의 측면도를 도시한다.
도 22는 본 발명의 양태들에 따른, 진공 발생기 및 초음파-용접기를 포함하는 제조 도구를 도시한다.
도 23은 본 발명의 양태들에 따른, 도 22의 제조 도구의 평면도를 도시한다.
도 24는 본 발명의 양태들에 따른, 도 22의 제조 도구의 측면도를 도시한다.
도 25는 본 발명의 양태들에 따른, 단일 구멍 진공 툴 및 초음파-용접기를 포함하는 제조 도구의 측단면도를 도시한다.
도 26은 본 발명의 양태들에 따른, 복수 구멍 진공 툴 및 초음파-용접기를 포함하는 제조 도구의 사시도를 도시한다.
도 27은 본 발명의 양태들에 따른, 도 26의 절단선 27-27을 따르는 제조 도구의 내부 도면을 도시한다.
도 28은 본 발명의 양태들에 따른 제조 도구의 예시적인 양태를 도시한다.

본 발명의 실시예들의 대상은, 법정 요건들을 충족시키기 위해, 여기에서 구체적으로 설명된다. 그러나, 설명 자체가 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 대신, 본 발명은, 청구되는 대상이 다른 현재의 또는 미래의 기술들과 함께, 본원 명세서에서 설명된 것과 유사한 다른 요소들 또는 요소들의 조합들을 포함하도록 다른 방식으로 실시될 수도 있다는 것이 예상한다.

본 발명의 양태들은 직물, 망, 옷감, 발포체, 및 기타 등등과 같은 가요성 재료를 취급하기 위한 영역을 가로질러 분산되는 많은 수의 구멍을 구비하는 분산된 진공 툴을 포함하는 복수 구멍 진공 툴을 위한 시스템 및 장치에 관한 것이다. 복수 구멍 진공 툴은 또한 정교한 진공 툴을 포함한다. 정교한 진공 툴은 일반적으로, 정교한 진공 툴이 분산된 진공 툴에 의해 취급되는 것 보다 더 작은 재료의 부분을 취급하는 것을 허용하도록, 제한된 수의 구멍(예를 들어, 1개 내지 4개)을 구비한다. 또한, 초음파 용접기와 같은, 부착 툴이 또한 복수 구멍 진공 툴의 예시적인 양태들과 통합된다는 것이 예상된다.

따라서, 일 양태에서, 본 발명은 분산된 진공 툴 부분을 포함하는 복수 구멍 진공 툴을 제공한다. 분산된 진공 툴 부분은 내부 플레이트 표면 및 외부 플레이트 표면을 관통하여 연장되는 구멍들을 구비하는 플레이트를 포함한다. 구멍들은, 분산된 진공 툴 부분이 활성화될 때, 공기가 외부 플레이트 표면으로부터 내부 플레이트 표면을 향해 통과하는 것을 허용한다. 복수 구멍 진공 툴은 또한 정교한 진공 툴 부분을 포함한다. 정교한 진공 툴은 상기 제1 진공 툴에 물리적으로 결합된다.

다른 양태에서, 본 발명은 다수의 진공 분배기를 포함하는 복수 구멍 진공 툴을 제공한다. 각 진공 분배기는 적어도 하나의 다른 진공 분배기에 결합된다. 복수 구멍 진공 툴은 또한 제1 크기의 구멍들을 구비하는 진공 플레이트를 포함한다. 진공 플레이트는 다수의 진공 분배기에 결합된다. 진공 플레이트 및 다수의 진공 분배기는 다수의 진공 분배 캐비티를 폐쇄한다. 복수 구멍 진공 툴은 또한 제2 크기의 구멍을 포함하는 정교한 진공 툴 부분을 포함한다. 제2 크기는 제1 크기의 5배 이하의 크기이다. 정교한 진공 툴 부분은 진공 분배기들 중 하나와 물리적으로 결합된다.

본 발명의 제3 양태는 복수 구멍 진공 툴을 제공한다. 복수 구멍 진공 툴은, 다수의 구멍이 관통하여 연장되는, 비원형 재료-접촉 표면을 구비하는 분산된 진공 툴 부분을 포함한다. 복수 구멍 진공 툴은 또한 제1 진공 발생기를 포함한다. 제1 진공 발생기는, 재료의 조작(예를 들어, 직업 및 이동)을 용이하게 하기 위해 비원형 재료-접촉 표면 근처에서, 압력차를 생성하는데 효과적인 진공력을 생성할 수 있다. 복수 구멍 진공 툴은 나아가, 제2 진공 발생기와 기능적으로 결합되는 4개 이하의 구멍을 구비하는 정교한 진공 툴 부분을 포함한다. 제1 진공 발생기는 제2 진공 발생기로부터 독립적으로 작동할 수 있다. 부가적으로, 복수 구멍 진공 툴은 부착 툴을 포함한다. 부착 툴, 분산된 진공 툴 및 정교한 진공 툴은, 분산된 진공 툴의 이동이 부착 툴 및 정교한 진공 툴을 또한 조화로운 방식으로 이동시킬 수 있도록, 물리적으로 결합된다.

본 발명의 실시예의 개관을 간략하게 설명했고, 더욱 상세한 설명이 뒤따른다.

도 1은, 본 발명의 실시예들에 따른, 제1 진공 툴 부분(예를 들어, 분산된 진공 툴) 및 제2 진공 툴 부분(500)(예를 들어, 정교한 진공 툴)을 구비하는, 예시적인 진공 툴(100)의 평면도를 도시한다. 여러 양태들에서, 진공 툴(100)은 또한 진공-동력형(powered) 부품 홀더로서 지칭될 수 있을 것이다. 예를 들어, 진공 툴(100)은, 자동화된(또는 부분적으로 자동화된) 제조 프로세스에서, 하나 이상의 부품들의 이동, 배치, 및/또는 유지를 위해, 이용될 수 있을 것이다. 진공 툴(100)에 의해 취급되는 부품들은, 강성(rigid)이거나, 가단성(malleable)있거나, 또는 특성들(예를 들어, 다공성, 비-다공성)의 임의의 조합을 가질 수 있을 것이다. 예시적인 양태에서, 진공 툴(100)은, 적어도 부분적으로, 가죽, 폴리머들(예를 들어, PU, TPU), 직물들, 고무, 발포체, 망 및/또는 기타 등등으로 구성되는 부품을 픽업 및 배치하기 위한 기능을 한다.

진공 툴에 의해 취급되는 재료는 임의의 유형일 수 있을 것이다. 예를 들어, 여기에서 설명된 진공 툴이, 여러 형상들, 재료들, 및 다른 물리적 특성들(예를 들어, 패턴 절단된 직물들, 부직포(non-woven) 재료들, 망, 플라스틱 시트(sheeting) 재료, 발포체, 고무)의 편평한, 얇은, 및/또는 경량의 부품들을 취급(예를 들어, 픽업 및 배치)하기 위해 구성된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그에 따라, 무거운, 강성의, 또는 비-다공성의 재료를 취급하는 기능을 하는 산업적인-규모의 진공 툴들과 달리, 여기에서 제공되는 진공 툴들은 다양한 재료들(예를 들어, 경량, 다공성, 가요성)을 효과적으로 취급할 수 있다.

진공 툴(100)은 진공 발생기(102)를 포함한다. 진공 발생기는 진공력(예를 들어, 주변 환경에 비해서 낮은 압력 구배)을 생성한다. 예를 들어, 진공 발생기는 모터(또는 엔진)에 의해 작동되는 통상적인 진공 펌프들을 이용할 수 있을 것이다. 진공 발생기는 또한 진공 발생을 위해 벤투리(venturi) 펌프를 이용할 수 있을 것이다. 또한, 코안다(coanda) 효과 펌프로서 또한 지칭되는 공기 증폭기(amplifier)가 진공력 발생을 위해 또한 이용될 수 있다는 것이 예상된다. 벤투리 펌프 및 코안다 효과 펌프 모두 가압 공기를, 흡입 작용을 유지하는데 효과적인, 진공력으로 전환하는 다양한(varied) 원리들 하에서 작동한다. 이하의 개시 내용이 벤투리 펌프 및/또는 코안다 효과 펌프에 초점을 맞출 것이지만, 진공 발생기는 또한, 진공 툴(100)에 대해서 근거리의(local) 또는 원거리의(튜브, 파이프, 및 기타 등등에 의해 연결되는) 기계적인 진공 장치일 수 있다는 것이 예상된다.

도 1의 진공 툴(100)은 또한 진공 분배기(110)를 포함한다. 진공 분배기(110)는 진공 발생기(102)에 의해 발생된 진공력을 한정된 표면적에 걸쳐서 분배한다. 예를 들어, 진공 툴(100)에 의해 취급되어야 할 재료가, 표면적이 몇 평방 인치인 가요성 재료(예를 들어, 신발 상부(upper)의 가죽 부분)일 수 있을 것이다. 재료가 적어도 반-가요성인 것의 결과로서, 부품을 픽업하기 위해 이용되는 진공력은 부품의 상당한 면적에 걸쳐 유리하게 분산될 수 있을 것이다. 예를 들어, 일단 부품 하부의 지지대가 제거되면(예를 들어, 부품이 들어 올려질 때) 부품의 굽힘 또는 접힘(creasing)을 초래할 수 있는, 가요성 부품의 제한된 표면적 상에 흡입 효과를 집중하는 대신에, 보다 큰 면적에 걸쳐 흡입 효과를 분산시키는 것이 부품의 바람직하지 못한 굽힘 또는 접힘을 방지할 수 있을 것이다. 또한, 일단 충분한 진공이 인가되면, 집중된 진공(분산되지 않은 진공력)이 부품을 손상시킬 수 있다는 것이 예상된다. 그에 따라, 본 발명의 양태에서, 진공 발생기(102)에 의해 생성되는 진공력은 진공 분배기(110)에 의해 보다 큰 잠재적 표면적에 걸쳐서 분배된다.

예시적인 양태에서, 진공 분배기(110)는 금속(예를 들어, 알루미늄) 또는 고분자들과 같은 반-강성 내지 강성 재료로 형성된다. 그러나, 다른 재료들이 고려될 수 있다. 진공 툴(100)은, 예를 들어, 복수-축 프로그램가능 로봇과 같은 로봇에 의해 취급되는(예를 들어, 이동되는/배치되는) 것으로 예상될 수 있을 것이다. 따라서, 로봇의 제한 사항들이 진공 툴(100)에 대한 고려 사항에 포함될 수 있을 것이다. 예를 들어, 진공 툴(100)(및/또는 후술되는 제조 도구(10))의 중량 제한이, 취급 로봇과 연관된 잠재적인 크기 및/또는 비용들을 제한하기 위해, 요구될 수 있을 것이다. 제한 인자로서 중량을 이용할 때, 진공력의 요구되는 분배를 여전히 달성하는 가운데, 중량을 줄이기 위한 특별한 방식으로 진공 분배기를 형성하는데 유리할 수 있을 것이다.

다른 고려 사항이 진공 툴(100)의 설계 및 구현에서 고려될 수 있을 것이다. 예를 들어, 이하에서 도 17에 대해 설명될 것으로서, 진공 툴(100)의 요구되는 수준의 강성이, 진공 툴(100) 내로 통합되는 보강 부분들 및 재료 제거 부분들을 생기게 할 수 있을 것이다.

진공 분배기(110)는 외측 상부 표면(112) 및 외측 측방 표면(116)을 포함할 수 있을 것이다. 도 1은 실질적으로 직사각형인 점유공간(footprint)을 가지는 진공 분배기를 도시한다. 그러나, 임의의 점유공간이 이용될 수 있다는 것을 예상할 수 있을 것이다. 예를 들어, 비-원형 점유공간이 이용될 수 있을 것이다. 예시적인 양태에서, 비-원형 점유공간은, 다양한 부품 형상을 취급하기 위한 보다 큰 가용 표면적을 제공함에 따라, 유리할 수 있을 것이다. 따라서, 비-원형 점유공간의 이용은, 원형 점유공간에 대비하여, 더 큰 비율의 점유공간이 취급되는 부품과 접촉할 수 있도록 한다. 점유공간 이외에 또한 진공 툴(100)의 형상에 관련하여, 후술하는 바와 같이, 임의의 3-차원적 형상이 진공 분배기(110)를 위해 구현될 있다는 것이 예상될 수 있을 것이다. 예를 들어, 달걀-유사 형상, 피라미드-유사 형상, 입방체-유사 형상, 및 기타 등등이 이용될 수 있을 것이다. 예시적인 양태에서, 직사각형 점유공간이, 점유공간에 대한 부품의 위치를 참조하기 위해 비직사각형 점유공간 보다, 더욱 용이한 기하학적 형태를 제공할 것이다.

도 1의 예시적인 진공 분배기(110)는 외측 상부 표면(112) 및 다수의 외측 측방 표면(116)을 포함한다. 진공 분배기(110)는 또한, 제1 측방 가장자리(128), 평행한 제2 측방 가장자리(130), 전방 가장자리(132), 및 대향하는 평행한 후방 가장자리(134)를 포함하는, 가장자리들에서 마감된다.

진공 분배기(110), 진공 발생기(102), 및 (이하에서 도 2를 참조하여 논의될 플레이트(150)와 같은) 플레이트는 진공 툴(100)의 제1 부분을 형성한다. 이러한 제1 부분은 또한 여기에서, 진공력이 분산된 영역에 걸쳐, 그 결과 진공 분배기(110) 및 플레이트(150)에 걸쳐, 인가됨에 따라, 분산된 진공 도구로서 언급될 수 있을 것이다. 이는 정교한 진공 도구로서 언급될 수 있는 제2 진공 부분(500)과 대조적이다. 이하에서 도 17 내지 도 22를 참조하여 논의될 것으로서, 정교한 진공 도구는 분산된 진공 도구 보다 더 작은 수의 구멍들(4개, 3개, 2개 또는 1개)에 의존한다. 예를 들어, 정교한 진공 도구는 2개 또는 1개의 재료 접촉 구멍(즉, 그를 통해 진공력이 재료 접촉 표면에서 재료의 조각을 취급하기 위해 이용가능할 수 있는 구멍)을 구비할 수 있을 것이다.

예시적인 양태에서, 분산된 진공 툴은 정교한 진공 툴과 상이하고 독립적인 진공 발생기를 이용한다. 분산된 진공 툴은 (도 4에 관해 더욱 상세히 논의될) 코안다 효과 진공 발생기를 이용할 수 있을 것이고, 정교한 진공 툴은 벤투리 효과 진공 발생기를 이용할 수 있을 것이라는 것이 예상된다. 그러나, 임의의 유형의 진공 발생기(예를 들어, 코안다, 벤투리, 기계적 및 기타 등등)가 임의의 조합으로 사용될 수 있을 것이라는 것이 예상된다. 나아가, 분산된 진공 툴은 연관된 정교한 진공 툴과 독립적으로 활성화될(예를 들어 진공력을 생성할) 것이라는 것이 예상된다. 결과적으로, 분산된 진공 툴이 진공력을 생성하고 있는 가운데, 정교한 진공 툴은 활성화되지 않을 것이다(또는, 그 반대). 유사하게, 분산된 진공 툴 및 정교한 진공 툴은 모두 동시에 활성화(및 비활성화)될 수 있을 것이라는 것이 예상된다.

분산된 진공 툴 및 정교한 진공 툴의 물리적 결합은, 공통적인 로봇 조작기가, 주어진 로봇 상에 부착되는 툴의 대체(substitution) 또는 부가적인 로봇에 대한 필요를 다 함께 요구하지 않는 가운데, 2개의 진공 부분을 위해 이용될 수 있을 것이라는 점에서, 유리할 수 있을 것이다. 나아가, 분산된 진공 툴은 더 큰 재료 부분들을 취급하기 위해 이용될 수 있을 것이고, 정교한 진공 툴은 더 작은 재료 부분들을 취급하기 위해 이용될 수 있을 것이라는 것이 예상된다. 예를 들어, 분산된 진공 툴이 더 큰 재료 부분(예를 들어, 신발 상부 재료)을 픽업하고 배치하고, 새로운 위치로 더 큰 재료 부분을 이송해야 할 필요없이, 더 작은 재료 부분(예를 들어, 특색 조각(accent piece), 로고)을 픽업하고 배치하기 위해 정교한 진공 툴을 이용하는 결과로서, 시간이 제조 프로세스에서 절약될 수 있을 것이다. 나아가, 부착 툴이 또한 통합될 때, 재료 부분들의 그룹을 이송하거나 그렇지 않으면 재배치해 할 필요 없이 더 큰 재료 부분에 더 작은 재료 부분을 부착하는 것은, 또한 유리할 수 있을 것이다. 나아가, 재료 부분들의 그룹의 이동을 감소시키는 능력은 또한 부분들의 의도하지 않은 이동 및 오정렬을 감소시킬 수 있을 것이다.

도 1은 도 2에 대해 평행한 시야를 경계 짓는 절단선 3-3을 도시한다. 도 2는, 본 발명의 양태들에 따른 진공 툴(100)의 절단선 3-3을 따라 평행한 정면측 단면도를 도시한다. 도 2는, 다른 특징들 중에서, 진공 분배 캐비티(140) 및 진공 플레이트(150)(또한 종종 "플레이트"라고 여기에서 지칭된다)를 도시한다. 진공 분배기(110) 및 플레이트(150)는, 조합되어, 진공 분배 캐비티(140)를 형성하는 공간의 용적을 한정한다. 진공 분배 캐비티(140)는, 진공력의 균일한 분산을 허용하기 위해 가스의 막힘 없는 유동을 허용하는 공간의 용적이다. 예시적인 양태에서, 플레이트(150)로부터 진공 발생기(102)까지의 가스(예를 들어, 공기)의 유동이 각을 이룬 내측 측방 표면(들)(118)의 이용을 통해 집중된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 일차적인 내측 측방 표면들, 즉 제1 내측 측방 표면(120), 제2 내측 측방 표면(122), 제3 내측 측방 표면(124), 및 제4 내측 측방 표면(126)(미도시)이 존재한다. 그러나, 다른 기하형태들이 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

내측 측방 표면들(118)은 내측 상부 표면(114)으로부터 플레이트(150)를 향해 연장된다. 예시적인 양태에서, 둔각(142)이 내측 상부 표면과 내측 측방 표면들(118) 사이에 형성된다. 둔각(142)은, 공기가 플레이트(150)로부터 진공 발생기(102)를 위해 역할을 하는 진공 개구부(138)를 향해서 이동할 때, 공기의 내부 난류를 감소시키는 진공 분배 효과를 제공한다. 공기가 진공 개구부(138)로 진입할 때 공기의 접근이 각을 이루게 하는 것에 의해, 감소된 양의 재료가 진공 분배기(110)에 활용될 수 있고(예를 들어, 중량의 잠재적인 감소를 초래할 수 있다), 공기의 유동이 공기 난류의 감소를 통해서 제어될 수 있을 것이다. 그러나, 양태들은, 정육면체형 구조, 원통형 구조, 및 이와 유사한 구조로 형성되는 것과 같이, 직각을 고려할 수 있다.

각도(144)는 또한 내측 측방 표면(118) 및 플레이트(150)의 교차에 의해 한정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 각도(142)가 둔각이라면, 각도(144)는 예각이다. 다시, 예각의 각도(144)를 구비하는 것은, 공기의 유동 및 일반적으로 진공 툴(100)의 중량을 감소시키기/제한하기 위한 능력에 장점을 제공할 수 있을 것이다.

내측 상부 표면(114)의 면적은, 둔각의 각도가 내측 상부 표면(114)과 하나 이상의 내측 측방 표면(118)사이에 이용될 때, 외부 플레이트 표면(158)의 면적 보다 작을 것이다. 면적의 이러한 잠재적인 차이는 추가적으로 난류를 감소시키고 진공력을 효과적으로 분산시키기 위한 깔때기형 형상(funneling geometry)으로서 역할을 할 것이다.

예시적인 양태에서, 내측 측방 표면(118)은 연관된 외측 측방 표면(116)과 평행 관계로 놓인다. 유사하게, 예시적인 양태에서, 내측 상부 표면(114)은, 적어도 부분적으로, 외측 상부 표면(112)과 평행 관계로 놓인다. 그러나, 하나 이상의 표면이 연관된 반대편 표면과 평행 관계에 놓이지 않는 것이 예상된다. 예를 들어, 하나 이상의 내측 표면이 하나 이상의 방향으로 만곡되는 경우, 외측 표면은 대신에 내측 표면에 접하는 선형 관계를 유지할 수 있을 것이다. 유사하게, 내측 및 외측 표면은, 부분적으로 또는 전체적으로 평행한(선형 또는 만곡된) 관계를 유지할 수도 있다는 것이 예상된다.

진공 개구부(138)는, 진공 발생기(102)가 진공 분배 캐비티에 나사결합되고 고정되도록 허용하는, 일련의 나사를 포함할 수 있을 것이다. 유사하게, 다른 상응하는 패턴(예를 들어 가늘어짐(tapering))이, 진공 발생기(102)와 진공 분배기(110)를 기밀한 접합으로 고정하기 위해, 진공 개구부(138) 및 진공 발생기(102)의 내측 표면에 형성될 수 있을 것이다.

이하에서 도 5에 관해 보다 더 구체적으로 논의될, 플레이트(3150)는, 내부 플레이트 표면(152)(즉, 상부 표면) 및 대향하는 외부 플레이트 표면(158)(즉, 바닥 표면)을 가진다. 플레이트(150)는 시트형 구조, 패널 구조, 및/또는 이와 유사한 것일 수 있을 것이다. 외부 플레이트 표면(158)은 진공 툴(100)에 의해 취급되는 부품과 접촉하도록 구성된다. 예를 들어, 플레이트(150)는 일반적으로, 또는 특히 외부 플레이트 표면(158)이 비-훼손(non-marring) 재료로 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 알루미늄 또는 고분자가, 플레이트(150) 전체 또는 일부를 형성하기 위해. 이용될 수 있을 것이다. 또한, 진공 발생기(102)에 의해 발생된 진공으로부터 플레이트로 가해지는 힘에 저항하기 위해, 플레이트(150)가 반-강성 또는 강성 구조물인 것이 고려될 수 있을 것이다. 그에 따라, 플레이트(150)는, 진공 발생기(102)에 의해 생성된 압력들 하에서 변형에 대해서 저항하도록, 충분한 두께를 가지는 재료로 형성될 수 있을 것이다. 또한, 플레이트(150) 및/또는 진공 분배기(110)가 비압축성 재료로 형성되는 것이 예상된다. 또한, 진공 툴(100)이, 흡입컵 형 디바이스로 취급될 수 있는 것과 같은, 부품의 윤곽으로 형성되지 않는 것이 예상된다. 대신에 반-강성 내지 강성 재료는, 취급될 부품과 접촉하든 그렇지 않든 무관하게, 한결같은 형태를 유지한다.

그러나, 플레이트가, 강성, 반-강성 또는 가요성일 수 있는, 망-형 재료로 형성되는 것이 예상된다. 망-형 재료는 금속, 직물, 고분자 및/또는 이와 유사한 것으로 만들어지는 엇갈리게 짜인 재료 가닥들(interlaced material strands)로 형성될 수 있을 것이다. 나아가, 플레이트가 또한 복수 재료를 포함할 수도 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 플레이트는, 베이스 구조 재료(예를 들어, 폴리머, 금속) 및 제2 부품-접촉 재료(예를 들어, 고분자, 발포체, 직물 및 망)로 형성될 수도 있다. 복수 재료 개념은, 선택되는 복수 재료의 장점을 플레이트가 구현하는 것을 허용할 수 있을 것이다.

플레이트(150)는, 예시적인 양태에서, 진공 분배기(110)에 영구적으로 또는 일시적으로 결합된다. 예를 들어, 플레이트(150)는 상이한 재료 및 세부 사항에 대한 적응성을 허용하기 위해 제거가능할/교체가능할 수 있다는 것이 예상된다. 이러한 예에 연속하여, 그리고 도 5 내지 도 14를 참조하여 논의될 것으로서, 다양한 구멍 크기, 형상, 및 간격이 취급될 재료(예를 들어, 다공성 재료들, 비다공성 재료들, 큰 재료들, 작은 재료들, 조밀한 재료들, 가벼운 재료들)에 의존하여 사용될 수 있을 것이다. 플레이트(150)가 제거가능하다면(즉, 일시적으로 결합된다면), 체결 메커니즘(예를 들어, 접착제, 금속 기구류(hardware), 클램프들, 채널들 및 이와 유사한 것)이, 플레이트(150)와 진공 분배기(110) 사이의 밀접한 접합을 보장하기 위해, 사용될 수 있을 것이다. 플레이트(150)가 진공 분배기(110)에 영구적으로 결합된다면, 이때 공지의 기술들(예를 들어, 용접, 접합, 접착제, 기계적 체결부재, 및 이와 유사한 것)이 사용될 수 있을 것이다.

진공 발생기(102), 진공 분배기(110), 및 플레이트(150)가 조합으로 이용될 때, 진공 툴(100)은 흡입력을 생성하는 기능을 하고, 그러한 흡입력은, 재료로 인가된 힘이 재료를 플레이트(150)로부터 밀어내는 힘(예를 들어, 중력, 진공) 보다 작아질 때까지 재료가 플레이트(150)에 대항하여 유지되는, 외부 플레이트 표면(158)(또한, 제조-부품-접촉 표면으로 지칭된다)을 향해서 재료를 끌어당긴다. 그에 따라, 사용시에, 진공 툴(100)은 부품에 접근할 수 있고, 플레이트(150)와 접촉하여 부품을 일시적으로 유지할 수 있는 진공력을 생성할 수 있으며, 진공 툴(100) 및 부품을 새로운 위치로 이동시킬 수 있고, 이어서 새로운 위치(예를 들어, 새로운 장소, 새로운 재료와의 접촉, 새로운 제조 프로세스, 및 기타 등등)에서 진공 툴(100)로부터 부품을 해방시킬 수 있다.

예시적인 양태에서, 플레이트(150)(또는 특히 외측 플레이트 표면(158))는 취급될 재료/부품 보다 더 큰 표면적을 구비한다. 또한, 플레이트(150)를 관통하여 연장되는 하나 이상의 구멍들이 조작될 부품에 의해 커버되는 것이 예상된다. 달리 표현하면, 플레이트(150)를 관통하여 연장되는 하나 이상의 구멍들에 의해 한정되는 표면적이 조작될 부품의 표면적을 초과한다는 것이 예상된다. 부가적으로, 플레이트(150)를 관통하여 연장되는 2개 이상의 구멍에 의해 한정되는 기하학적 형태는 결과적으로 조작될 재료/부품과 접촉하지 않는 하나 이상의 구멍을 초래하는 것이 예상된다. 결과적으로, 불충분한 진공력이 이용불가능한 구멍들의 결과로서 진공 툴에 의해 가해지는 것이 예상된다. 그러나, 예시적인 양태에서, 이용불가능한 구멍들의 포함은, 부품에 대한 진공 툴의 위치 결정에 대한 더 높은 정도의 자유(latitude)를 결과적으로 생성하도록 할 의도이다. 또한, 이용불가능한[취급될 특정 부품에 대한 목적을 위해 이용불가능한(예를 들어, 부품의 부분과 접촉하는데 효과적이지 않은 활성 진공 구멍들)] 구멍들의 의도적인 포함은, 여전히 부품을 효과적으로 취급하는 가운데, 진공력의 누출을 허용한다. 예시적인 양태에서, 플레이트(150)를 관통하여 연장되는 다수의 구멍은, 부품의 취급에 이용되도록 의도하지 않는 구멍으로서, 하나 이상의 누출 구멍을 더 포함한다.

플레이트(150)는 (도 5를 참조하여 설명될 것으로서) 다수의 구멍을 구비할 수 있을 것이다. 플레이트 위에서의 구멍들의 분산은, 구멍의 크기와 비교하여 더 큰 가요성 재료들을 취급하는데 유용한, 분산된 재료-접촉 표면을 위해 제공된다. 다른 한편, 정교한 진공 툴은, 분산된 진공 툴 보다 잠재적으로 더 큰 수준의 제어로 더 작은 재료 부분들을 취급하기에 유용한 구멍들의 더 작은 수의 선택(예를 들어, 1개 2개)을 구비한다. 결과적으로, 예시적인 실시예에서, 정교한 진공 툴은 분산된 진공 툴 보다 더 적은 수의 구멍을 이용한다.

예시적인 양태에서, 진공 툴(100)과 같은 진공 툴은 최대 200 그램의 흡입력을 생성할 수 있는 것이 예상된다. 또한, 픽업 툴(100)은 60 그램 내지 120 그램의 진공력(즉, 흡입력)을 구비할 수도 있다는 것이 예상된다. 예시적인 양태에서, 픽업 툴(100)은 대략 90 그램의 진공력으로 작동한다. 그러나, 하나 이상의 구성(예를 들어, 진공 발생기, 플레이트, 구멍들)의 변화, 취급될 부품의 재료(예를 들어, 가요성, 다공성), 및 부품에 의해 커버되는 구멍들의 비율은 모두, 예시적인 픽업 툴의 진공력에 영향을 미칠 것이라고 예상된다. 나아가, 복수의 분배기가 함께 사용될 때 진공력이 상응하게 조절된다는 것이 예상된다. 예를 들어, (이하에 논의될) 도 16의 픽업 툴은 10개의 진공 분배기를 구비하고, 따라서 대략 600 그램 내지 1.2 킬로그램의 진공력을 구비할 수 있을 것이다[10×(60 내지 120 그램)]. 유사하게, 6개의 진공 분배기를 구비하는 픽업 툴은 대략 540 그램의 흡입력을 구비할 수 있을 것이다(10×90 그램). 그러나, 진공 발생기에 공급되는 공기 압력/체적은 동시에 작동하는 다수의 발생기에 의해 영향받지 않는다는 것이 예상된다. 공기 압력 또는 값이 감소한다면(또는 그렇지 않으면 변경된다면) 결과적인 누적 진공력 또한 변경된다는 것이 예상된다.

도 2의 복수 구멍 진공 툴(100)은 제2 진공 부분(500)을 더 포함한다. 앞서 논의된 바와 같이, 제2 진공 부분(500)은 또한 정교한 진공 툴로서 언급될 수 있을 것이다. 정교한 진공 툴은 커플링 부재(502)에 의해 분산된 진공 툴에 물리적으로 결합된다. 커플링 부재(502)는, 둘 모두 공통의 물체로서 이동하도록, 정교한 진공 툴과 분산된 진공 툴의 물리적 결합을 허용한다. 커플링 부재가 진공 분배기(110)에 직접적으로 결합되는 것으로 도시되는 가운데, 커플링 부재(500)는 진공 툴(100)의 임의의 부분(예를 들어, 도 12의 커플링 부재(33), 부착 툴, 또는 여기서 논의되는 임의의 다른 부분)에 직접적으로 결합될 수 있다는 것이 예상된다.

정교한 진공 툴(500)이 분산된 진공 툴에 대해 특정 위치 및 특정 방향에 결합되는 것으로 도시되는 가운데, 정교한 진공 툴이 임의의 위치 및 임의의 방향에 배치될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 정교한 진공 툴은 진공 툴(100)의 기하학적 중심을 양분하는 중간선(median)을 따라 위치하게 될 수 있을 것이다. 유사하게, 정교한 진공 툴은 진공 분배기(110)의 모서리에 위치하게 된다는 것이 예상된다. 더 나아가, 정교한 진공 툴은, 재료 접촉 표면(506)이 플레이트(150)에 수직인 평면에 있도록 위치하게 되는 것이 예상된다. 대안적인 양태에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 재료 접촉 표면(500)은 플레이트(150)와 같은 공통(또는 평행)평면에 있다. 이러한 공통 평면은 여기서 재료 접촉 표면으로 언급될 수 있다. 나아가, 단지 하나의 정교한 진공 툴이 도 1 및 도 2에 도시되지만, 진공 툴(100)은 임의의 수 및 임의의 위치에 포함할 수 있을 것이라고 예상된다(예를 들어 이하의 도 19 참조).

제2 진공 부분(500)(즉, 정교한 진공 툴)은 도 22에 대해 이하에서 논의되는 진공 툴(100)과 유사하다. 예를 들어, 정교한 진공 툴은 1개 또는 2개의 구멍을 구비하는 벤투리 효과 기반 진공 툴이다. 제2 진공 툴(500)은 1개의 구멍(504)을 구비하는 것으로 도시되지만, 정교한 진공 툴은 도 16, 도 18, 도 26, 및 도 27에 도시된 바와 같이, 2개의 구멍을 이용할 수도 있다는 것이 예상된다. 나아가, 정교한 진공 툴은, 바람직한 수준의 재료 취급 안정성(예를 들어, 툴 이동에 기초한 재료의 이동 및 회전에 대한 저항)을 달성하기 위해, 4개의 구멍 또는 3개의 구멍을 이용할 수도 있다는 것이 예상된다. 도 27에 대해 더욱 상세하게 논의될 것으로서, 정교한 진공 툴의 구멍(504)은 임의의 형상 및 직경일 수 있을 것이다. 예를 들어, 직경은 분산된 진공 툴의 하나 이상의 구멍에 비해 같거나 작거나 클 수 있을 것이다. 예시적인 양태에서, 구멍은 분산된 진공 툴의 구멍의 크기에 5배, 4배, 3배, 또는 동일 크기일 수 있을 것이다. 크기는 재료 접촉 표면(506)에 근접한 재료의 조각에 노출되는 영역을 나타낸다. 따라서, 예시적인 양태에서, 정교한 진공 툴의 구멍(504)은 10 mm 내지 1mm의 직경을 구비할 수 있다는 것이 예상된다. 그러나, 더 크거나 더 작은 다른 크기 또한 예상된다.

도 3은 본 발명의 양태들에 따른, 도 1의 절단선 3-3을 따르는 진공 툴(100)의 정면도를 도시한다. 특히, 도 3은 진공 발생기(102)의 단면도를 제공한다. 도 4와 관련하여 보다 구체적으로 논의될 것으로서, 예시적인 양태에서, 진공 발생기(102)는, 진공력을 생성하기 위해 코안다 효과를 이용하는, 공기 증폭기이다.

이러한 예에서, 공기는, 외부 플레이트 표면(158)으로부터, 플레이트(150)를 관통하는 다수의 구멍(160)을 통해, 진공 분배 캐비티(140)로 유입되고. 진공 분배 캐비티(140)는 진공 분배기(110) 및 플레이트(150) 사이에 둘러싸이며, 그에 따라 플레이트(150)가 비-다공성인(즉, 다수의 구멍(160)이 없는) 표면인 경우에, 진공 발생기(102)가 활성화될 때, 저압 영역이 진공 분배 캐비티(140) 내에 생성될 것이다. 그러나, 다수의 구멍(160)을 포함하는 예로 다시 돌아가면, 공기가 진공 분배 캐비티(140) 내로 진공 개구부(138)를 향해 유입되고, 상기 진공 개구부(138)는 공기가 진공 발생기(102)로 유입될 수 있도록 한다.

도 4는 도 3에 도시된 진공 발생기(102)의 확대도를 도시한다. 도 4는 본 발명의 양태들에 따른, 도 1의 절단선 3-3을 따라 절단한 진공 발생기(102)의 확대도를 도시한다. 도 4에 도시된 진공 발생기는, 코안다 효과(즉, 공기 증폭기) 진공 펌프(106)이다. 코안다 효과 진공 펌프는 유입구(103)에서 가압 공기를 주입한다. 유입구(103)는 가압 공기를 내부 챔버(302)를 통해서 측벽 플랜지(304)로 지향시킨다. 코안다 효과 이용에 의해, 가압 공기가 측벽 플랜지(304) 주변에서 만곡되고 내부 측벽(306)을 따라서 유동한다. 가압 공기 이동의 결과로서, 진공력이, 내부 측벽(306)을 따르는 가압 공기의 유동과 동일한 방향으로 생성된다. 결과적으로, 흡입 방향이 진공 개구부(138)를 통해 연장된다.

도 5는 본 발명의 양태들에 따른, 다수의 구멍(160)을 포함하는 예시적인 플레이트(150)를 도시한다. 전술한 바와 같이, 플레이트(150)가 직사각형 점유공간을 가지는 것으로 도시되지만, 부분적으로, 취급되는 재료, 진공 툴(100)을 제거하는 로봇, 및/또는 진공 툴의 구성요소들에 의존하여, 임의의 기하학적 형상(예를 들어, 원형, 비-원형)이 구현될 수 있다는 것이 예상될 수 있을 것이다. 나아가, 예시적인 양태에서, 제1 플레이트가 진공 툴 상에서 제2 플레이트를 위해 대체될 수도 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 재료, 부품들 등의 변화의 결과로서 전체 진공 툴을 교체하는 대신에, 플레이트(150)가 진공 툴에 대안적인 특성들을 제공하기 위해 특정 진공 툴 상에서 교환될 수 있을 것이다(예를 들어, 제1 플레이트는 몇 개의 큰 구멍을 구비하고 제2 플레이트는 많은 수의 작은 구멍을 구비할 수 있을 것이다).

다수의 구멍(160)은, 적어도 부분적으로, 기하학적 형상(예를 들어, 원형, 알 형상(hatch), 구근형(bulbous), 직사각형), 크기(예를 들어, 직경, 반경(예를 들어, 반경(167), 면적, 길이, 폭), 요소들로부터의 오프셋(예를 들어, 오프셋(169))(예를 들어, 외측 가장자리로부터의 거리, 비-다공성 부분으로부터의 거리), 및 피치[예를 들어, 구멍들 사이의 거리(예를 들어, 피치(168))]에 의해, 한정될 수 있을 것이다. 두 개의 구멍의 피치가 제1 구멍(예를 들어, 제1 구멍(162))으로부터 제2 구멍(예를 들어, 제2 구멍(164))까지의 거리로서 정의된다. 피치는 다양한 방식으로 측정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 피치는 두 개의 구멍의 가장 근접한 지점들로부터, 두 개의 구멍의 표면적 중심(예를 들어, 원형 구멍들의 중심)으로부터, 및/또는 두 개의 구멍의 특별한 특징부로부터 측정될 수 있을 것이다.

구멍들의 크기는 각 구멍에 의해 노출되는 표면적의 양(또는 표면적을 계산하기 위한 변수)에 기초하여 한정된다. 예를 들어, 직경 측정값은 원형 구멍의 크기의 표시를 제공한다.

진공 툴의 바람직한 특성들에 따라서, 구멍들과 연관된 변수들이 조정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 저밀도의 비-다공성 재료는, 정상 작동 조건 하에서 재료를 진공 툴과의 접촉 상태로 유지하기 위해 큰 진공력을 필요로 하지 않을 수 있을 것이다. 그러나, 다른 한편으로, 큰 다공성 망 재료는 정상 작동 조건 하에서 재료를 진공 툴에 대해서 유지하기 위해 큰 크기의 진공력을 필요로 할 수 있을 것이다. 그에 따라, 시스템 내부로 제공되는 에너지의 양(예를 들어, 코안다 효과 진공 펌프를 작동시키기 위한 가압 공기의 양, 기계적 진공 펌프를 작동시키기 위한 전기)을 제한하기 위해, 구멍들의 최적화가 구현될 수 있을 것이다.

예를 들어, 신발(footwear), 의복, 및 기타 등등의 산업에서 취급되는 전형적인 재료에 대해서 충분할 수 있는 변수가, 비제한적으로, 0.5 내지 5 밀리미터(mm) 사이, 1 mm 내지 4 mm 사이, 1 mm 내지 3 mm 사이, 1.5 mm, 2 mm, 2.5 mm, 3 mm, 및 기타 등등의 직경을 가지는 구멍들을 포함할 수 있을 것이다. 그러나, 그보다 큰 그리고 그보다 작은 직경(또는 비교가능한(comparable) 표면적)의 구멍들이 고려된다. 유사하게 피치가 1 mm 내지 8 mm 사이, 2 mm 내지 6 mm 사이, 2 mm 내지 5 mm 사이, 3 mm, 3.5 mm, 4 mm, 4.5 mm, 5 mm, 5.5 mm, 6 mm, 및 기타 등등일 수 있을 것이다. 그러나, 그보다 큰 그리고 그보다 작은 피치 값들이 예상된다.

부가적으로, 다양한 크기 및 다양한 피치가 본 발명의 양태들에서 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 다공성 재료 부분 및 비-다공성 재료 부분 모두로 구성되는 혼합형 부품이 동일한 수준의 취급을 달성하기 위해 상이한 변수들을 이용한다. 이러한 예에서, 비-다공성 재료와 접촉하게 될 영역 내의 필요 진공력의 감소를 유도하는 변수들 및 다공성 재료와 접촉하게 될 영역 내의 보다 큰 진공력들을 유도하는 변수가 구현될 수 있을 것이다. 또한, 비전(vision) 시스템 또는 다른 식별 시스템이, 다수의 구멍에 대한 재료의 적절한 배치를 추가적으로 보장하기 위해 함께 이용될 수 있을 것이다. 부가적으로, 피치와 크기 사이의 관계가 다수의 구멍을 배치하기 위해 이용될 수 있다는 것이 예상될 수 있을 것이다. 예를 들어, 보다 큰 크기의 구멍으로부터의 피치가 보다 작은 크기의 구멍으로부터의 피치 보다 클 수 있을 것이다(또는 그 반대).

부가적인 변수는 오프셋이다. 예시적인 양태에서, 오프셋은 플레이트(150)의 외측 가장자리로부터의 구멍의 거리이다. 상이한 구멍들이 상이한 오프셋들을 가질 수 있을 것이다. 또한 다른 가장자리들이 다른 오프셋들을 구현할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전방 가장자리를 따르는 오프셋은 측방 가장자리를 따르는 오프셋과 상이할 수 있을 것이다. 오프셋은, 오프셋이 없는 것으로부터 8 mm(또는 그 초과)까지의 범위를 가질 수 있을 것이다. 실제로, 1 mm 내지 5 mm 범위의 오프셋이 본 발명의 예시적인 양태들의 특성들을 달성할 수 있을 것이다.

다수의 구멍(160)은 많은 제조 기술들을 이용하여 플레이트(150) 내에 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 구멍들은 플레이트(150)로부터 펀칭되고, 드릴 가공되고, 에칭되고, 조각되고(carved), 용융되고, 및/또는 절단될 수 있을 것이다. 예시적인 실시예에서, 플레이트(150)는 레이저 절단에 반응하는 재료로 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 고분자-기반의 재료들 및 일부 금속-기반의 재료들이 다수의 구멍의 레이저 절단과 함께 이용될 수 있을 것이다. 나아가, 구멍들의 기하학적 형상은, 구멍이 플레이트의 두께를 관통하여 연장됨에 따라, 가변적일 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 구멍은 플레이트의 상면 상의 제1 크기의 직경 및 플레이트의 반대편 바닥면에서의 제2 크기의 직경을 구비할 수 있다. 이러한 기하학적 형상에 관한 변수는 플레이트를 관통하여 연장되는 원뿔형 형상을 생성한다. 부가적인 형상들이 여기에서 예상된다(예를 들어, 피라미드).

도 6 내지 도 15는 본 발명의 양태들에 따른, 도 5에 대해 논의된 것과 유사한 예시적인 구멍 변수 선택들을 제공한다. 이하의 예들은 제한하고자 하는 것이 아니라 본질적으로 예시적인 것으로 의도된다. 도 6은 5 mm의 제1 오프셋과 8 mm의 제2 오프셋 그리고 7 mm의 피치를 갖는 비-원형 구멍들을 도시한다. 도 7은 직경이 2 mm이고 오프셋 및 피치가 5 mm인 원형 구멍들을 도시한다. 도 8은 1 mm의 직경, 2 mm의 피치, 그리고 4 mm 및 5 mm의 오프셋들을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 9는 2 mm의 직경, 4 mm의 피치, 그리고 5 mm 및 4 mm의 오프셋들을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 10은 4 mm의 피치 및 5 mm의 오프셋들을 가지는 예시적인 기하학적 구멍들을 도시한다. 도 11은 1 mm의 직경, 4 mm의 피치, 그리고 5 mm 및 4 mm의 오프셋들을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 12는 1 mm의 직경, 5 mm의 피치, 및 5 mm의 오프셋을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 13은 1.5 mm의 직경, 4 mm의 피치, 그리고 5 mm 및 4 mm의 오프셋들을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 14는 1.5 mm의 직경, 3 mm의 피치, 및 4 mm의 오프셋을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 도 15는 2 mm의 직경, 3 mm의 피치, 그리고 5 mm 및 4 mm의 오프셋들을 가지는 원형 구멍들을 도시한다. 전술한 바와 같이, 바람직한 결과를 달성하기 위해 형상, 크기, 피치, 및 오프셋이 임의의 조합으로 균일하게 또는 가변적으로 변경될 수 있다는 것이 예상된다.

플레이트(150)의 점유공간에 의존하여, 오프셋, 피치, 구멍들의 형상, 구멍들의 배열, 구멍들의 크기 및 임의의 수의 구멍들이 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 16의 플레이트(150)가 11,000개 내지 15,000개의 구멍을 구비할 수 있다는 것이 예상된다. 특정 양태에서, 11,275개의 구멍이 도 16의 플레이트(150)에서 이용될 수 있다는 것이 예상된다. 나아가, 도 19의 플레이트(150)(이하에서 논의됨)는 4,500개 내지 4,750개의 구멍을 포함할 수 있을 것이다. 특히, 4,700개의 구멍이 도 19의 예시적인 플레이트(150)에 포함될 수 있다는 것이 예상된다.

진공 발생기(102), 플레이트(150), 및 진공 툴(100)의 전체 크기의 변화는, 코안다 효과 진공 펌프 또는 벤투리 진공 펌프를 이용할 때, 공기 소비 및 압력에 영향을 미칠 것이다. 예를 들어, 주어진 코안다 효과 펌프는 50g/cm² 의 진공력을 생성할 수 있다는 것이 예상된다. 이러한 수준의 진공을 달성하기 위해, 압력 0.55 내지 0.65 MPa 의 공기 압력이 진공 툴에 도입된다는 것이 예상된다. 충분한 진공을 생성하기 위한 공기 소비 체적은 또한 변수들에 기초하여 변할 수 있을 것이다. 예를 들어, 1,400Nl/mim 의 공기 소비가 도 16의 진공 툴(100)을 위해 이용될 수 있다는 것이 예상된다. 또한, 840Nl/mim 의 공기 소비가 (이하에 논의될) 도 19의 진공 툴(100)을 위해 이용될 수 있다는 것이 예상된다. 나아가, 360Nl/mim 의 공기 소비가 (이하에 논의될) 도 22의 진공 툴(100)을 위해 이용될 수 있다는 것이 예상된다. 앞서 논의된 바와 같이, 점유공간(예를 들어, 플레이트(150)의 표면적)은 또한 진공력, 공기 소비 및 이와 유사한 것에 영향을 미칠 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 19의 플레이트(150)는 대략 625 mm × 340 mm 의 점유공간을 가질 수 있다는 것이 예상된다. 유사하게, 도 19의 플레이트(150)는 대략 380 mm × 240 mm 의 점유공간을 가질 수 있다는 것이 예상된다. 명확하게, 진공 분배기의 비율들이 요구되는 수준의 진공력, 점유공간 및 부가적인 변수들에 기초하여 변경될 수 있다는 것이 예상된다.

도 16은 본 발명의 양태들에 따른, 진공 툴(100), 정교한 진공 툴(500) 및 초음파 용접기(200)를 포함하는 제조 도구(10)의 분해도를 도시한다. 도 1 및 2에 대해서 설명한 진공 툴(100)과 달리, 도 16의 진공 툴(100)은 복수의 진공 발생기들(102), 진공 분배기들(110), 및 진공 분배 캐비티들(140)을 단일형 진공 툴(100)로 통합시킨다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 진공 툴(100)의 개별적인 부분들 내에서 진공력을 선택적으로 활성화/비활성화시킬 수 있는 능력에 의해, 장점들이 실현될 수 있을 것이다. 부가적으로, 진공 툴(100)의 격리된(segregated) 부분들을 구비함에 의해, 연속적인 진공력의 보다 큰 제어가 달성될 수 있을 것이다.

제조 도구(10)는 또한 커플링 부재(300)를 포함할 수 있을 것이다. 커플링 부재(300)는, 위치와 관련된 부재(310)(미도시)가 제조 도구(10)의 위치, 자세(attitude), 및/또는 방향을 조작할 수 있도록 하는, 제조 도구(10)(또는, 개별적으로, 진공 툴(100) 또는 초음파 용접기(200))의 특징부이다. 예를 들어, 커플링 부재(300)는, 비-일시적인(non-transitory) 컴퓨터-판독가능 매체 상에 내장된 일련의 명령(instruction)을 가지는 컴퓨터-수치-제어형(CNC) 로봇에 제조 도구를 부가하는 것을 허용할 수 있을 것이고, 상기 일련의 명령은, 프로세서 및 메모리에 의해 실행될 때, CNC 로봇이 일련의 단계들을 실시하도록 야기한다. 예를 들어, CNC 로봇은, 진공 발생기(들)(102), 초음파 용접기(200), 및/또는 제조 도구(10)가 배치되는 위치를 제어할 수 있을 것이다. 그에 따라, 커플링 부재(300)는, CNC 로봇과 같은 위치와 관련된 부재(310)에의 제조 도구(10)의 일시적인 또는 영구적인 결합을 허용할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 양태들이 질량을 최소화할 의도를 갖는 제조 도구(10)의 부분들을 형성할 수 있을 것이다. 따라서, 도 16의 다수의 진공 분배기들(110)은 감소된 재료 부분들(113)을 포함한다. 감소된 재료 부분들(113)은, 그렇지 않았다면 균일한 외측 상부 표면을 형성할 수 있었던 부분들을 제거한다. 감소된 재료 부분들(113)의 도입은, 공간 및 비용을 절감할 수 있도록, 잠재적으로 보다 작은 위치 관련 부재가 이용될 수 있도록, 제조 도구(10)의 중량을 감소시킨다. 감소된 재료 부분들(113)을 위한 부가적인 위치들이 진공 툴(100) 주위(예를 들어, 측부, 바닥, 상부)에 대해 예상될 수 있을 것이다.

그러나, 본 발명의 양태들은, 단일 커플링 부재(300)에 의해 지지되는 것과 같은 다수의 진공 분배기들(110)의 강성 수준을 유지하도록 요구할 수 있을 것이다. 감소된 재료 부분들(113)을 여전이 도입하면서도 강성 레벨을 유지하기 위해, 보강 부분들(115)이 또한 도입될 수 있을 것이다. 예를 들어, 보강 부분들(115)은 하나의 진공 분배기(110)로부터 다른 진공 분배기(110)로 연장될 수 있을 것이다. 또 다르게, 본 발명의 양태들에서, 보강 부분들(115)은, 유사한 이유(rationale)를 위해, 커플링 부재(300)에 근접하게 포함될 수 있다는 것이 예상된다.

예시의 목적들을 위해, 플레이트(150)는 도 16에서 다수의 진공 분배기들(110)로부터 분리되어 있다. 결과적으로, 내부 플레이트 표면(152)이 가시적이다. 예시적인 양태에서, 내부 플레이트 표면(152)은 다수의 진공 분배기들(110)의 바닥 부분과 맞춰져, 기밀 결합을 형성한다.

진공 툴(100)은, 다수의 진공 발생기들(102), 진공 분배기들(110), 및 연관된 진공 분배 캐비티들(140)을 포함한다. 각각 임의의 수로 진공 툴(100) 내에서 활용될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 10, 8, 6, 4, 2, 1, 또는 임의의 수의 유닛들이, 응집된 형태의 진공 툴(100)을 형성하기 위해 조합될 수 있을 것이라는 것이 예상된다. 또한, 임의의 점유공간이 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 16에 직사각형 점유공간이 도시되지만, 정사각형, 삼각형, 원형, 비-원형, 부품-합치 형상, 또는 기타 등등이 그 대신에 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 부가적으로, 여러 양태들에서, 진공 발생기(102) 및/또는 진공 분배기(110)의 크기가 변경될 수 있을 것이다(예를 들어, 불균일하게). 예를 들어, 예시적인 양태에서, 진공력의 보다 큰 집중이 특정 적용을 위해 요구되는 경우에, 보다 작은 진공 분배기가 이용될 수 있을 것이고, 그리고 덜 집중된 진공력이 요구될 때, 보다 큰 진공 분배기가 구현될 수 있을 것이다.

제조 도구(10)는 초음파 용접기(200)를 통해 진공 툴(100)에 결합되는 정교한 진공 툴(500)을 구비하는 것으로 도시된다. 그러나, 그 대신에 정교한 진공 툴(500)은 진공 툴(100)의 하나 이상의 부분에 직접적 또는 간접적으로 임의의 위치 및 임의의 방향에서 결합될 수 있다는 것이 예상된다.

도 16 내지 도 21은 예시적인 제조 도구들(10)을 도시하지만; 하나 이상의 구성요소들이 각각의 양태에 부가되거나 그로부터 제거될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 각각의 양태는, 초음파 용접기(200), 정교한 진공 툴(500), 및 진공 툴(100)을 포함할 수 있으나, 초음파 용접기(200)가 모두 함께 제거될 수 있다는 것 및 부가적인 정교한 진공 툴이 부가되거나 대체될 수 있다는 것이 예상된다. 또한, 부가적인 특징부들이 또한 통합될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 비전 시스템들, 접착제 도포기들(예를 들어, 스프레이, 롤, 및 다른 도포 방법들), 기계적인 체결 구성요소들, 압력 인가장치들, 경화 디바이스들(예를 들어, 자외선광, 적외선광, 열 인가장치들, 및 화학물질 인가장치들), 및 이와 유사한 것이 또한, 전체적으로 또는 부분적으로 예시적인 양태들에 통합될 수 있을 것이다. 여기에서 사용되는 것으로서, 부착 툴은, 접착제 도포기, 기계적 체결 구성요소들, 압력 적용기들, 경화 디바이스들 및 이와 유사한 것을 포함하는 툴 카테고리일 것이다.

예시적인 양태에서, 초음파 용접기(200)는, 초음파 용접 혼(210)(또한 소노트로드(sonotrode)라고 지칭될 수 있음), 변환기(220)(또한 압전 변환기로 지칭될 수 있음), 및 부스터(도면 부호 부여되지 않음)를 포함하는, 적층체(stack)를 포함한다. 초음파 용접기(200)는 전자적 초음파 발생기(또한 전원으로 지칭될 수 있음) 및 제어기를 더 포함할 수 있을 것이다. 전자적 초음파 발생기는 상기 적층체(예를 들어, 혼, 변환기, 및 부스터)의 공진 주파수와 정합하는 주파수를 가지는 고-전력 교류 전류 신호를 전송하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 제어기는 초음파 용접기로부터 하나 이상의 부품들로 초음파 에너지를 전달하는 것을 제어한다.

적층체 내에서, 변환기는 전자적 초음파 발생기로부터 수신된 전기 신호를 기계적 진동으로 변환한다. 부스터는 변환기로부터의 진동의 진폭을 변경한다. 초음파 용접 혼은, 기계적인 진동을 용접될 하나 이상의 부품들에 인가한다. 초음파 용접 혼은 부품과 접촉하도록 형성되는 말단부(212)를 포함한다.

도 17은 본 발명의 양태들에 따른, 도 16에서 앞서 도시된 제조 도구(10)의 평면도를 도시한다. 도 17의 평면도는 진공 툴(100)을 형성하기 위한 다수의 진공 분배기들(110)의 잠재적인 방향의 예시적인 도면을 제공한다. 도 20과 관련하여 후술하는 바와 같이, 다양한 진공 발생기(102)/진공 분배기(110) 조합들이 선택적으로, 특정 부품들을 취급하기 위해, 활성화 및/또는 비활성화될 수 있을 것이다.

도 18은 본 발명의 양태에 따라서, 도 16에 앞서 도시된 제조 도구(10)의 측면도를 도시한다.

도 19는 본 발명의 양태들에 따른, 6개의 구분된 진공 분배기들(110), 3개의 정교한 진공 툴(500) 및 초음파 용접기를 포함하는 제조 도구(10)의 분해도를 도시한다. 이러한 예시적인 양태에서, 플레이트(150)는 다수의 구멍(160) 및 비-구멍 부분들(170)을 갖는 것으로 도시된다. 상기 비-구멍 부분(170)은, 구멍들이 통과하여 연장되지 않는 플레이트(150)의 부분이다. 예를 들어, 2개의 진공 분배기들(110)이 수렴하는 선분(segment)을 따라, 플레이트(150)는, 2개의 연관된 진공 분배 캐비티들(140) 사이에서 진공의 교차 공급(feeding)을 방지하기 위해, 비-구멍 부분(170)을 포함한다. 또한, 비-구멍 부분(170)은, 플레이트(150)가 진공 분배기(들)(110)의 하나 이상의 부분에 접합(일시적 또는 영구적)되는 선분을 따라 연장할 수 있다는 것이 예상된다. 또한 추가적으로, 하나 이상의 비-구멍 부분들이, 진공력들이 외부 플레이트 표면(158)을 따라서 분산됨에 따라 진공력들의 배치를 추가적으로 제어하기 위해, 플레이트(150)로 통합되는 것이 예상된다. 부가적으로, 비-구멍 부분(170)은, 하나 이상의 구멍들에 의해 전달되는 진공의 인가에 대해서 잘 반응하지 않을 수 있는, 유연한(pliable)(및 다른 특성들을 갖는) 재료의 부분들과 접촉하게 되도록 의도되는 영역 내에 구현될 수 있을 것이다.

3개의 정교한 진공 툴이 참조 부호 507, 508 및 509로 식별된다. 앞서 논의된 바와 같이, 정교한 진공 툴은 임의의 위치 및 임의의 방향에서 이용될 수 있을 것이라고 예상된다. 도 19에 도시된 바와 같이, 정교한 진공 툴(507)은 초음파 용접기(200)를 둘러싸는 1사분면에 있고, 정교한 진공 툴(508)은 초음파 용접기(200)를 둘러싸는 2사분면에 있으며, 정교한 진공 툴(503)은 초음파 용접기(200)를 둘러싸는 3사분면에 있다는 것이 예상된다. 이러한 구성에서, 진공 툴(100)은 4사분면을 차지한다. 따라서, 하나 이상의 정교한 진공 툴은 제조 도구의 하나 이상의 부분의 둘레에 위치하게 될 것이라고 예상된다. 예시적인 양태에서, 제조 도구의 특징부들을 둘러싸는 2개 이상의 정교한 진공 툴을 구비하는 것은, 요구되는 재료를 취급하기 위해 필요한 도구 이동을 감소시킬 수 있다(예를 들어, 진공 툴이 제조 도구를 위한 공간 내의 주어진 지점들에서 재료 상의 요구되는 접촉 지점에 더 가깝게 되도록 허용한다). 이러한 예에서, 각각의 정교한 진공 툴은 서로 독립적일 수 있지만, 또한 하나 이상의 정교한 진공 툴이 하나 이상의 다른 (정교한 또는 분산된) 진공 툴에 의존할 수도 있다는 것이 예상된다.

도 20은 본 발명의 예시적인 양태에 따른, 도 19에 대해 앞서 논의된 제조 도구(3310)의 평면도를 도시한다. 특히 6개의 분리된 진공 툴 부분은, 제1 진공 부분(402), 제2 진공 부분(404), 제3 진공 부분(406), 제4 진공 부분(408), 제5 진공 부분(410), 및 제6 진공 부분(412)으로 식별된다. 본 발명의 예시적인 양태에서, 하나 이상의 진공 부분이 선택적으로 활성화 및 비활성화될 수 있을 것이다. 이러한 기능성은 여기에서 제공되는 모든 양태들에 대해서 적용될 수 있으나, 간결함을 위해 도 20에 대해서만 논의되는 것으로 이해해야 한다.

특히, 만약 부품(예를 들어, 제조 도구(10)에 의해 취급될 제조 부품)이 단지 진공 툴(100)의 전체 점유공간의 일부를 필요로 한다면, 이때 진공 툴(100)의 사용되지 않는 부분은 비활성화(또는, 활성화를 중단함)되어, 진공력이 그러한 부분들에서 생성되지 않도록 할 수 있다는 것이 예상된다. 부가적으로, 배치 지그(placement jig), 비전 시스템, 알려진 부품-이송 위치, 및 이와 유사한 것이, 진공 툴(100)의 부분들이 선택적으로 활성화될/비활성화될 수 있도록 결정하는 것을 추가적으로 돕기 위해, 이용될 수 있을 것이라고 예상된다. 예를 들어, 만약 제조 도구에 의해 취급될 부품이 단지 2개의 진공 툴 부분의 활성화를 필요로 한다면, 진공 툴 부분들(410 및 412), 진공 툴 부분들(406 및 408) 또는 진공 툴 부분들(412 및 408)을 이용하는 것이 유리할 수 있을 것이다. 진공 부분들이 제조 도구 상에서의 거리에 의존할 수도 있는 진공 부분들의 결정은, 부품 상부에 활성화된 부분들을 위치시키기 위해 하나의 위치로부터 이동하도록 요구하게 된다. 부가적으로, 결정은, 취급되는 부품에 적용될 하나 이상의 툴(예를 들어, 초음파 용접기(200)의 위치에 의존할 수 있을 것이다(예를 들어, 초음파 용접기(200)가 취급 이후에 활용되도록 의도될 때, 초음파 용접기(200)에 가까운 2개의 진공 부분을 이용하는 것이 유익할 수 있을 것이다).

여러 진공 툴들의 제어는 프로세서 및 메모리를 구비하는 컴퓨팅 시스템을 이용하여 달성할 수 있을 것이다. 예를 들어, 논지, 명령들, 방법 단계들, 및/또는 이와 유사한 것이, 프로세서에 의해 실행될 때 여러 진공 부분들이 활성화하도록/비활성화하도록 야기하는, 컴퓨터 판독가능 매체에 내장될 것이다.

분산된 진공 툴과 정교한 진공 툴 사이의 다른 차이점 이용가능한 구멍들의 이용에 기초하여 식별될 수 있을 것이다. 일반적으로, 분산된 진공 툴은, 취급되는 부품에 의해 덮이지 않는, 하나 이상의 구멍을 구비할 것이다. 이점에 있어서, 분산된 진공 툴은, 하나 이상의 커버되지 않는 구멍의 결과로서 부품의 취급 도중에 내부 캐비티에 대해 진공 압력의 예측된 손실을 갖도록 설계된다. 대조적으로, 정교한 진공 툴은 모든 구멍이 취급될 부품에 의해 덮일 수 있도록 설계될 것이다. 이러한 관점에서, 정교한 진공 툴은 구멍들의 예측되는 완전한 사용에 기초하여 진공 압력 이용에서 더 높은 효율성에 대한 기대를 갖도록 설계될 것이다. 달리 설명하면, 예시된 양태에서, 분산된 진공 툴은, 부품 취급 상태에 있을 때, 또한 부품 취급 상태에 있는 (그러나 반드시 동시에 일어나는 것은 아닌) 정교한 진공 툴 보다 더 많은 수의 덮이지 않는 구멍들을 구비한다. 또 다른 예시적인 관점에서 설명하면, 분산된 진공 툴은, 부품 취급 상태에 있을 때의 정교한 진공 툴이 통과시키는 것 보다, 부품 취급 상태에 있을 때 연관된 구멍들의 무리를 통해 더 많은 공기를 통과시킬 수 있다는 것이 예상된다.

앞서 논의된 바와 같이, 정교한 진공 툴 부분 및 분산된 진공 툴 부분은 부품을 취급하기 위해 독립적으로 작동가능하다는 것이 예상된다. 부가적으로, 정교한 진공 툴 및 분산된 진공 툴은 공통의 부품 또는 상이한 부품들에 동시에 작동하도록 사용될 수 있다는 것이 예상된다. 부가적으로, 이하에서 도 28에 관해 논의될 것으로서, 정교한 진공 툴 부분은, 분산된 진공 툴의 독립적인 사용을 또는 정교한 진공 툴과 분산된 진공 툴의 동시 작동적 사용을 허용하도록 분산된 진공 툴에 의해 사용되는, 작업 평면 밖으로 이동하게 될 수 있다는 것이 예상된다.

나아가, 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 이미지를 포착하는 비전 시스템이, 부품의 위치, 툴(예를 들어, 초음파 툴, 진공 툴)의 위치, 하나 이상의 부분의 정렬(예를 들어, 툴에 대한 부품의 정렬), 부품의 배치, 부품의 방향, 및 이와 유사한 것을 식별하기 위해 통합될 수 있다는 것이 예상된다. 예시적인 양태에서, 위에서 아래를 바라보는 카메라 시점은 정교한 진공 툴과 함께 사용되고, 아래에서 위로 바라보는 카메라 시점은 분산된 진공 툴과 함께 사용된다. 이러한 배열은 분산된 진공 툴이 부품을 덮는 것을 방지하고 부품이 정교한 진공 툴을 덮는 것을 방지하기 위해 이용된다. 부가적인 양태에서, 두 툴은 모두 공통적인 시점을 사용한다. 나아가, 카메라의 시점에 대한 임의의 조합이 실시될 수도 있다는 것이 예상된다.

정교한 진공 툴은 압력 센서와 연관될 수 있을 것이다. 압력 센서는, 예시적인 양태에서, 부품이 취급되고 있는지 및 부품이 적절하게 취급되고 있는지를 검출하기 위한 기능을 한다. 예를 들어, 정교한 진공 툴이 부품 상에 진공력을 가할 때, 공기가 진공 툴의 구멍들 속으로 이동하도록 허용될 때, 제1 압력 수준을 받게 된다. 일단 부품이 하나 이상의 구멍을 막고 있으면, 구멍들을 통한 제한된 공기 유동의 결과로서, 상이한 압력을 받게 된다. 예시적인 양태에서, 이러한 압력 차이는 정교한 진공 툴의 내부 캐비티의 압력을 측정하는 압력 센서에 의해 측정될 수 있을 것이다. 부품이 취급되고 있고 하나 이상의 구멍을 막고 있을 때, 하나 이상의 구멍이 부품에 의해 덮이지 않게 될 때보다, 내부 캐비티에서 더 큰 압력을 받게 된다. 나아가, 부품이 적절하게 정렬되고 예측되는 구멍들이 부품과 적절하게 접촉하지 않을 때, 상이한 수준의 압력을 받을 수 있을 것이다. 부품의 오정렬로 인해 너무 많은 구멍이 덮이지 않는다면, 이때 압력은 예측되는 것 보다 더 높을 것이다(즉, 더 큰 양의 진공 압력). 너무 적은 수의 구멍이 오정렬된 부품에 의해 덮이지 않는다면, 이때 압력은 예측되는 것보다 낮을 수 있을 것이다(즉, 더 낮은 양의 진공 압력). 압력 센서는 부품과 툴의 정렬 및 다른 특성들을 보장하기 위한 품질 제어 메커니즘으로서 사용될 수 있다는 것이 예상된다. 나아가, 압력 센서는 또한 분산된 진공 툴에, 부가적으로 또는 대안적으로, 통합될 수 있다는 것이 예상된다. 압력 센서는 진공 툴(예를 들어, 진공 압력의 양, 툴의 이동, 다른 툴 부분의 활성화, 및 이와 유사한 것)의 양태들을 제어하기 위해 이용될 수 있을 것이다. 힘 센서 및 이와 유사한 것과 같은, 다른 센서들이 또한 예상된다.

도 21은 본 발명의 양태들에 따른, 도 19의 제조 도구(10)의 측면도를 도시한다.

도 22는 본 발명의 양태들에 따른, 진공 툴(100) 및 초음파 용접기(200)를 포함하는 제조 도구(10)를 도시한다. 예시적인 양태에서, 진공 툴(100)은 정교한 진공 툴이다. 특히, 도 22의 진공 툴(100)은 벤투리 진공 발생기(104)를 이용한다. 코안다 효과 진공 펌프와 유사하게, 벤투리 진공 발생기는 진공력을 생성하기 위해 가압 공기를 이용한다. 도 22의 진공 툴(100)이, 다수의 구멍을 가지는 플레이트와 대조적으로, 단일 구멍을 이용한다는 점에서, 도 22의 진공 툴(100)은 이전에 논의된 도면들의 진공 툴(100)과 상이하다. 예시적인 양태에서, 단일 구멍에 대한 진공력의 집중은 보다 높은 정도의 집중된 부품 취급을 허용할 수 있을 것이다. 예를 들어, 심지어 복수-부분 진공 툴 중의 단일 부분 전체가 활성화될 필요가 없는 작은 부품들은, 도 22의 단일 구멍 진공 툴에 의한 취급으로부터 이득을 취할 수 있을 것이다.

도 22의 단일 구멍 진공 툴은, 벤투리 진공 발생기(104)로부터 취급 부품으로 진공력을 전달하기 위해, 컵(161)을 이용한다. 컵(161)은, 부품과 접촉하도록 형성되는, 바닥 표면(3159)을 가진다. 예를 들어, 바닥 표면의, 표면 마감, 표면 재료, 또는 크기가 취급될 부품과의 접촉을 위해 적합할 수 있을 것이다. 바닥 표면(159)은, 예를 들어, 도 18의 외부 플레이트 표면(158)으로부터 한정되는 바와 같은, 이전에 설명된 평면과 유사한 평면을 한정할 수 있을 것이다. 따라서, 초음파 용접기(200)의 말단부(212)는 바닥 표면(159)의 평면에 대해서 한정될 수 있다는 것이 예상된다.

컵(161)이 취급될 부품에 기초하여 조절될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 만약 부품이 특정 형상, 다공성, 밀도, 및/또는 재료를 갖는다면, 상이한 컵(161)이 이용될 수 있을 것이다. 나아가, 컵(161)이 도 1-3, 도 16-21 및 도 26-27에 관해 논의된 바와 같이, 정교한 진공 툴 내부에 통합되는 것이 예상된다. 따라서, 여기서 논의되는 바와 같이, 정교한 진공 툴을 위한 재료 접촉 표면은, 컵(161)과 같은, 컵을 포함할 수 있을 것이다. 나아가, 구멍을 논의할 때, 정교한 진공 툴의 구멍 또한 컵을 포함할 수 있을 것이다.

진공 툴(100)의 초음파 용접기(200)와의 2개의 구분된 조합이 도 22의 제조 도구(10)를 형성하는 것으로 도시되지만, 임의의 수의 특징부들이 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 다수의 진공 툴(100)이 단일 초음파 용접기(200)와 함께 이용될 수 있을 것이다. 유사하게, 다수의 초음파 용접기들(200)이 단일 진공 툴(100)과 함께 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 또한, 다양한 유형의 진공 툴들이 함께 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 제조 도구(10)는 단일 구멍 진공 툴 및 복수-구멍 진공 툴(예를 들어, 도 1)을 포함할 수 있을 것이다. 따라서, 임의의 수의 특징부들(예를 들어, 툴들)이 조합될 수 있을 것이다.

도 23은 본 발명의 양태들에 따른, 도 22의 제조 도구의 평면도를 도시한다.

도 24는 본 발명의 양태들에 따른, 도 22의 제조 도구의 측면도를 도시한다. 오프셋 거리(169)가 제조 도구(10)를 위해 조절될 수 있을 것이다. 오프셋 거리(169)는 초음파 용접기(200)의 말단부(212)와 컵(161) 사이의 거리이다.

도 25는 본 발명의 양태들에 따른, 단일 구멍(160) 및 초음파 용접기(200)로 이루어진 제조 도구(10)의 측단면도를 도시한다. 도 25의 제조 도구(10)는, 초음파 용접기(200)가 바닥 표면(159)에 의해 한정되는 평면에 수직인 방향으로 슬라이딩될 수 있도록 하는, 이동가능한 커플링 메커니즘과 통합된다. 이러한 예시적인 이동가능한 커플링을 달성하기 위해, 커플링 부재(300)를 통해서 동일한 방향으로 가해지는 압력과 관계없이, 편향 메커니즘(240)이 부품 상으로 가해지는 말단부(212)의 압력의 양을 조절하도록 구현된다. 이러한 예에서, 플랜지(214)가 편향 메커니즘(240)에 대향하는 채널 내에서 슬라이딩된다. 스프링-유형 부분이 편향 메커니즘(240)으로서 도시되지만, 임의의 메커니즘(예를 들어, 중력, 평형추, 공압, 수압, 압축, 인장, 스프링들, 및 기타 등등)이 구현될 수 있다는 것이 예상될 수 있을 것이다.

사용시에, 초음파 용접기(200)에 의한 부품의 용접에 필요한 것 보다 더 큰 힘이 제조 도구(10)에 의해 부품 상으로 가해질 수 있다는 것이 예상된다. 결과적으로, 편향 메커니즘(240)이 현재의 용접 작동을 위한 적절한 압력을 인가하기 위해 이용되는 가운데, 보다 큰 힘이 용접 작동 중에 부품을 유지하기 위해 영향을 미칠 것이다. 예를 들어, 편향 메커니즘(240)은 거리들의 범위에 걸친 말단부(212)의 이동을 허용할 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 상기 범위는 1 mm 내지 10 mm, 3 내지 6 mm, 및/또는 약 5mm를 포함할 수 있을 것이다. 편향 메커니즘은 또한, 물체들(예를 들어, 부품들, 작업 표면)과 접촉할 때, 제조 도구(10)의 하나 이상의 부분들이 받게 되는 충격력들을 감소시키기 위한 감쇠 메커니즘으로서 이용될 수 있다는 것이 예상된다.

또한, 진공 툴(100)이 대안적으로 또는 부가적으로 편향 메커니즘을 구현하는 것이 예상된다. 예를 들어, 본 발명의 예시적인 양태에서, 진공 툴(100)에 의해 가해지는 압력의 양은, 말단부(212)에 의해 부품으로 가해지는 압력 보다 작은 것이 바람직할 수 있을 것이다. 결과적으로, 편향 메커니즘(240)의 형태가, 진공 툴(100)에 의해 부품으로 압력을 제어가능하게 가하기 위해 채용될 수 있을 것이다.

편향 메커니즘을 구비하는(또는 편향 메커니즘을 가지지 않는) 말단부에 의해 가해질 수 있는 힘의 양이, 350 그램 내지 2500 그램 범위가 될 수 있을 것이다. 예를 들어, 말단부에 의해 부품 상으로 가해지는 힘의 양은, 편향 메커니즘에 의해 이동하게 되는 거리의 양이 증가함에 따라, 증가할 수 있다는 것이 예상된다. 그에 따라, (예를 들어, 편향 메커니즘의 계수에 기초하는) 관계가, 이동 거리에 기초하여, 인가되는 압력의 양을 나타낼 수 있을 것이다. 용접 작동 도중에, 베이스 재료, 망 재료, 및 외피를 부착하는 것과 같은 예시적인 작동에서, 약 660 그램의 힘이 가해질 수 있을 것이다. 그러나, 그보다 크거나 작은 힘이 이용될 수 있다는 것이 예상된다.

도 26은 본 발명의 양태들에 따른, 복수 구멍 진공 툴(2702) 및 초음파 용접기(2704)를 포함하는 작업 도구(2700)의 사시도를 도시한다. 제조 도구(2700)가 다른 제조 도구와 함께 이상에서 논의된 것에 유사하다는 것이 예상되는 가운데, 복수 구멍 진공 툴(2702)은 2개의 구분된 구멍(2704, 2706)을 구비한다. 다수의 구멍은, 예시적인 양태에서, 진공 툴과 재료 사이에 제2 구분된 지점의 접촉을 제공함에 의해 재료의 더 큰 제어 및 배치를 허용한다.

구멍(2704) 및 구멍(2706)은, 재료가 진공 툴에 의해 취급되도록 허용하는 진공 압력을 생성하기 위한, 공통적인 진공력 발생기에 의존한다. 나아가, 구멍(2704) 및 구멍(2706)이 각각 진공 압력을 생성하기 위해 독립적인 진공력 발생기를 구비하는 것이 예상된다. 앞서 논의된 바와 같이, 진공력은 적당한 발생기/기술(예를 들어, 기계적, 코안다, 및/또는 벤투리)을 이용하여 생성될 수 있을 것이다.

도 26은 또한 내부 평면을 따라 제조 도구(2700)를 양분하는 절단선 27-27을 도시한다.

도 27은 본 발명의 양태들에 따른, 도 26의 절단선 27-27을 따르는 제조 도구(2700)의 내부 도면을 도시한다. 구체적인 형상들이 도 27에 도시되지만, 임의의 형상이 구현될 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 진공 툴(2702)의 구멍(2704) 및 구멍(2706) 모두를 지지하기 위해 이용되는 지지 부재(2708)가, 재료의 요구되는 취급을 달성하기 위해, 임의의 크기, 형상, 및/또는 방향일 수 있을 것이다. 예를 들어, 구멍(2704) 및 구멍(2706) 사이의 거리(2710)는 다수의 인자들에 의존하여 더 크거나 더 작을 수 있을 것이다. 예를 들어, 크기, 형상, 다공성, 및/또는 재료의 실행될 취급은, 간격(2710) 보다 더 큰 간격으로부터 또는 더 작은 간격으로부터 이익을 얻을 수 있을 것이다. 예시적인 양태에서, 재료의 회전적 취급(예를 들어, 제조 도구(2700)를 통과하는 수직축에 대한 회전)이 일어날 때, 재료의 회전 운동량이 제조 도구(2700)에 대해 재료가 어떻게 배치되는지를 변경하는 것을 방지하기 위해, 더 큰 간격을 갖는 것이 유익할 수 있을 것이다. 다른 예에서, 취급될 재료가 작다면, 구멍들 사이의 더 작은 간격이 더 큰 접촉 면적을 보장하기 위해 요구될 있을 것이다.

다른 양태에서, 부가적은 구멍들이 복수 구멍 진공 툴에 포함될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 3개, 4개 또는 그 이상의 구멍들이 재료의 취급을 달성하기 위해 조합으로 사용될 수 있을 것이다. 나아가, 부가적은 관련성들이 구현될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 제1 구멍은 용접 툴의 제1 측면에 인접하게 놓일 수 있고, 제2 구멍은 용접 툴의 (상이한) 제2 측면에 인접하게 놓일 수 있을 것이다(예를 들어, 구멍들이 초음파 용접 혼 둘레의 2개 이상의 지점에 위치하게 되는).

부가적으로, 구멍(2704) 및 구멍(2706)은 상이한 크기라는 것이 예상된다. 예를 들어, 구멍들 중 제1 구멍은 더 크고, 이러한 더 큰 구멍이 재료의 취급을 위해 주로 책임을 맡도록 재료와의 더 큰 접합력을 생성할 수 있다. 이러한 예에서, 제2 작은 구멍은 재료의 의도하지 않은 움직임을 방지하기 위한 안정화 접합력을 제공한다. 예를 들어, 더 큰 구멍(예를 들어, 더 큰 직경)은 재료의 취급에 도움이 되는 재료 상의 위치에 배치될 수 있을 것이고(예를 들어, 무게 중심, 기하학적 중심, 등), 제2 구멍은 재료의 회전적 또는 다른 움직임에 대한 더 양호하게 영향을 미치는 제어를 제공하기 위해 치우치게 된다.

더 나아가, 제1 구멍 및 제2 구멍은 변화되는 레벨의 진공력의 제공할 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 제1 구멍은 제2 구멍 보다 더 큰 진공력을 제공할 수 있을 것이다(예를 들어, 대기압력과 구멍을 통과하는 압력 사이에 더 큰 차이를 갖는다). 이는 다양한 예상되는 방식으로 달성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 코안다 및/또는 벤투리 기반 진공 발생기가 사용될 때, 공기의 체적 및/또는 공기의 압력은 발생되는 진공을 증가시키기 위해 증가하게 될 것이다(또는, 발생되는 진공력을 감소시키기 위해 감소하게 될 것이다). 나아가나아가나 이상의 밸브(또는 다른 선택적인 조절)가 특정 구멍에서 받게 되는 진공력의 양을 제한하기 위해 (여기에 제공되는 임의의 구멍에 관해) 이용될 수 있을 것이다.

도 28은 본 발명의 양태들에 따른 제조 도구의 예시적인 양태를 도시한다. 도 28은 부분적으로 이상에서 논의된 도 18에 도시된 바와 같은 제조 도구(10)에 기초한다. 그러나, 정교한 진공 도구(500) 및 초음파 용접기(200)가 분산된 진공 도구(100) 부분에 대해 하나 이상의 방향으로 구동된다. 제조 도구(10)의 하나 이상의 부분의 독립적인 구동은, 제조 도구(10)가 상이한 제조 작업들에 대응하여 동적이 되고 다용도가 되는 것을 허용한다. 예를 들어, 초음파 용접기(200)의 말단부(212)는, 부품과 접촉하는 분산된 진공 툴(100)의 외부 표면(158)과 간섭할 수 있는, 초기 평면(604)으로부터 상승하게 될 수 있을 것이다. 말단부(212)는 액추에이터(600)에 의해, 분산된 진공 툴(100)의 외부 표면(158)에 의한 부품과 함께 말단부(212)에 의한 간섭 가능성을 감소시키는, 제2 평면(602)까지 상승하게 될 수 있다. 도 28에 도시된 바와 같이, 초음파 툴(200) 및 정교한 진공 툴(500)은 공통의 액추에이터(예를 들어, 공압 실린더, 전기기계적 액추에이터, 유압 실린더, 및 이와 유사한 것)에 기초하여 서로 협력하여 이동할 수 있다. 그러나, 초음파 용접기(200)는 정교한 진공 툴(500)과 독립적으로 구동될 수도 있다는 것이 예상된다.

초음파 용접기 및/또는 정교한 진공 툴과 같은 제조 도구(10)의 하나 이상의 부분의 구동은 컴퓨터 제어 프로세스에 의해 달성될 수 있을 것이다. 예를 들어, CNC 유형의 환경이 실행될 특정 작동(activity)(예를 들어, 부품 취급)에 대응하여 제조 도구의 하나 이상의 부분의 위치를 제어하는 것이 예상된다. 구동은, 제조 도구의 하나 이상의 부분이 제조 도구의 하나 이상의 다른 부분에 대해 상승하도록, 기울어지도록, 회전하도록, 또는 그렇지 않으면 이동하도록 하는 것을 허용하기 위한 기능을 하는, 하나 이상의 전기적 신호, 밸브, 및 다른 변수 제어에 의해 제어될 수 있을 것이다.

도 28은 말단부(212)가, 말단부(212)가 (도 18에 도시된 바와 같은) 완전히 신장된 수직 위치에 위치하게 될 평면(604) 상부에 있는, 제2 평면(602)에 위치하도록 수직으로 배치되는 초음파 용접기(200) 및 정교한 진공 툴(500)을 도시한다. 앞서 지시된 바와 같이, 평면(604) 밖으로 정교한 진공 툴/초음파 용접기를 회전시키는 축에 대한 회전 움직임이 있을 수 있다는 것이 예상된다. 부가적으로, 제조 도구(10)의 하나 이상의 부분이 독립적으로 구동될 수 있다는 것이 예상된다. 예를 들어, 제1 정교한 진공 툴은 제2 정교한 진공 툴과 독립적으로 구동될 수 있을 것이다.

예시적인 양태들이 예시의 목적으로 여기에 제공된다. 부가적인 진전들/양태들이 또한 본 발명의 양태들과 연결하여 예상된다. 예를 들어, 구성요소들, 부분들, 및/또는 속성들에 대한 다수의, 크기, 방향 및/또는 형태가 본 발명의 양태들의 범위 이내에서 예상된다.

Claims (20)

1. 픽업 툴에 있어서,
   분산된 픽업 툴 부분으로서,
   분산된 부품-접촉(part-contacting) 표면, 및
   상기 분산된 부품-접촉 표면에 결합되고 상기 분산된 부품-접촉 표면의 하나 이상의 영역 내에 픽업 힘을 발생시키도록 구성된 제1 진공 발생기
   를 포함하는 분산된 픽업 툴 부분; 및
   상기 분산된 픽업 툴 부분으로부터 이격되고 제2 진공 발생기에 결합된 정교한 픽업 툴 부분
   을 포함하고,
   상기 분산된 픽업 툴 부분은 더 큰 재료의 부분을 취급하도록 구성되고, 상기 정교한 픽업 툴 부분은 별도의 경우에 더 작은 재료의 부분을 취급하도록 구성되는 것인, 픽업 툴.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 분산된 픽업 툴 부분 및 상기 정교한 픽업 툴 부분 중 적어도 하나에 결합된 부착 툴을 더 포함하는 픽업 툴.
4. 제1항에 있어서,
   상기 분산된 부품-접촉 표면은 제거 가능한 플레이트를 포함하는 것인, 픽업 툴.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제거 가능한 플레이트는 복수의 구멍(aperture) - 상기 복수의 구멍을 통해 상기 제1 진공 발생기에 의해 진공력이 전달됨 - 을 포함하는 것인, 픽업 툴.
6. 제1항에 있어서,
   상기 정교한 픽업 툴 부분은 단일 진공 구멍을 구비한 진공-동력형(vacuum-powered) 픽업 툴을 포함하는 것인, 픽업 툴.
7. 제1항에 있어서,
   상기 분산된 픽업 툴 부분과 상기 정교한 픽업 툴 부분은 고정된 관계로 서로 결합되고 거리를 두고 서로 오프셋되는 것인, 픽업 툴.
8. 제1항에 있어서,
   컴퓨팅 디바이스;
   비전(vision) 시스템; 및
   상기 분산된 픽업 툴 부분 및 상기 정교한 픽업 툴 부분에 결합된 로봇
   을 더 포함하고,
   상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 비전 시스템 및 상기 로봇의 작동을 관리하도록 구성되는 것인, 픽업 툴.
9. 제1항에 있어서,
   상기 정교한 픽업 툴 부분은 상기 분산된 픽업 툴 부분과 독립적으로 이동되는 단일 구멍 진공 툴을 포함하는 것인, 픽업 툴.
10. 제1항에 있어서,
    상기 픽업 툴은 상기 분산된 부품-접촉 표면에서 부품-부착(part-adhering) 힘을 발생시키도록 구성되는 것인, 픽업 툴.
11. 픽업 툴에 있어서,
    분산된 픽업 툴 부분으로서,
    분산된 부품-접촉 표면,
    복수의 분배기 - 상기 복수의 분배기 중 각각의 분배기는 상기 분산된 부품-접촉 표면의 각각의 부분을 형성함 - , 및
    상기 복수의 분배기에 각각 결합된 복수의 독립적으로 작동 가능한 진공 발생기
    를 포함하는 분산된 픽업 툴 부분; 및
    별도의 진공 발생기에 결합된 정교한 픽업 툴 부분
    을 포함하는 픽업 툴.
12. 제11항에 있어서,
    상기 정교한 픽업 툴 부분은 상기 분산된 픽업 툴 부분에 대해 이동 가능한 것인, 픽업 툴.
13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 독립적으로 작동 가능한 진공 발생기는 컴퓨팅 디바이스로부터의 제어 신호에 기초하여 작동 가능한 것인, 픽업 툴.
14. 제11항에 있어서,
    상기 분산된 픽업 툴 부분 및 상기 정교한 픽업 툴 부분 중 적어도 하나에 결합된 부착 툴을 더 포함하는 픽업 툴.
15. 제11항에 있어서,
    상기 분산된 부품-접촉 표면은 제거 가능한 플레이트를 포함하는 것인, 픽업 툴.
16. 제15항에 있어서,
    상기 제거 가능한 플레이트는 복수의 구멍 - 상기 복수의 구멍을 통해 상기 복수의 진공 발생기에 의해 진공력이 전달됨 - 을 포함하는 것인, 픽업 툴.
17. 제11항에 있어서,
    상기 정교한 픽업 툴 부분은 상기 분산된 픽업 툴 부분과 독립적으로 이동되는 단일 구멍 진공 툴을 포함하는 것인, 픽업 툴.
18. 제11항에 있어서,
    상기 분산된 픽업 툴 부분과 상기 정교한 픽업 툴 부분은 함께 이동되도록 고정된 관계로 결합되는 것인, 픽업 툴.
19. 제11항에 있어서,
    컴퓨팅 디바이스;
    비전 시스템; 및
    상기 분산된 픽업 툴 부분 및 상기 정교한 픽업 툴 부분에 결합된 로봇
    을 더 포함하고,
    상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 비전 시스템 및 상기 로봇의 작동을 관리하도록 구성되는 것인, 픽업 툴.
20. 픽업 툴에 있어서,
    재료 접촉(material-contacting) 표면을 구비하는 분산된 픽업 툴 부분 - 상기 재료 접촉 표면은 복수의 구분된(discrete) 픽업 섹션을 포함함 - ;
    상기 복수의 구분된 픽업 섹션에 각각 결합된 복수의 독립적으로 작동 가능한 진공 발생기; 및
    상기 분산된 픽업 툴 부분로부터 이격된 정교한 픽업 툴 부분
    을 포함하는 픽업 툴.

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