KR102644224B1 - 로봇 구동을 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

하우징; 상기 하우징에 연결되는 고정자와, 회전자를 가지는 모터; 상기 고정자와 회전자 사이에 연장된 환경 장벽(environment barrier); 및 상기 환경 장벽을 상기 하우징과 연결하는 밀봉 시스템을 포함하는 장치. 상기 밀봉 시스템은 제1 밀봉 인터페이스와 제2 밀봉 인터페이스를 포함한다. 상기 제1 밀봉 인터페이스는 상기 고정자의 내경보다 적어도 부분적으로 작거나 또는 상기 고정자의 내경과 같은 제1 직경으로 상기 하우징에 연결된다. 상기 제2 밀봉 인터페이스는 상기 고정자의 외경보다 적어도 부분적으로 크거나 또는 상기 고정자의 외경과 같은 제2 직경으로 상기 하우징에 연결된다.

Description

로봇 구동을 위한 장치{An apparatus for a robot drive}
본 발명의 예시적이며 비제한적인 실시예들은 일반적으로 환경 밀봉 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 고정자와 회전자를 포함하는 모터를 위한 밀봉 시스템에 관한 것이다.
전형적인 로봇들은 어떠한 적합한 유형의 조인트(joint)일 수도 있는 다수의 동작 축들을 가진다. 이 조인트들은 전형적으로 모터들, 위치 인코더들(position encoders), 동력전달장치(transmissions) 및 연결장치(linkages)를 가진다.
고정자와 회전자를 포함하는 모터를 위한 밀봉 시스템을 가진 장치가 제공된다.
다음의 요약은 단지 예시적인 것이다. 요약은 청구항들의 범위를 제한하도록 의도된 것은 아니다.
하나의 측면에 따르면, 예시적인 실시예가 장치 내에 제공되며, 상기 장치는, 하우징; 고정자와 회전자를 포함하며, 상기 고정자는 상기 하우징에 연결되는, 모터; 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장된 환경 장벽(environment barrier); 및 상기 환경 장벽을 상기 하우징과 연결하는 밀봉 시스템을 포함하며, 상기 밀봉 시스템은 제1 밀봉 인터페이스(seal interface)와 제2 밀봉 인터페이스를 포함하고, 상기 제1 밀봉 인터페이스는 상기 고정자의 내경보다 적어도 부분적으로 작거나 또는 상기 고정자의 내경과 같은 제1 직경으로 상기 하우징에 연결되며, 상기 제2 밀봉 인터페이스는 상기 고정자의 외경보다 적어도 부분적으로 크거나 또는 상기 고정자의 외경과 같은 제2 직경으로 상기 하우징에 연결된다.
다른 측면에 따르면, 예시적인 실시예가 장치 내에 제공되며, 상기 장치는, 하우징; 고정자와 회전자를 포함하며, 상기 고정자는 상기 하우징에 연결되는, 모터; 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장된 환경 장벽(environment barrier); 및 상기 환경 장벽을 상기 하우징과 연결하는 밀봉 시스템을 포함하며, 상기 밀봉 시스템은 제1 밀봉 인터페이스(seal interface)와 제2 밀봉 인터페이스를 포함하고, 상기 제1 밀봉 인터페이스는 상기 고정자의 내경보다 작거나 또는 상기 고정자의 내경과 같은 제1 직경으로 상기 하우징에 연결되며, 상기 제2 밀봉 인터페이스는 상기 고정자의 내경보다 크거나 또는 상기 고정자의 내경과 같은 제2 직경으로 상기 하우징에 연결되고, 상기 제1 직경과 제2 직경은 상이하다.
또 다른 측면에 따르면, 예시적인 실시예가 장치 내에 제공되며, 상기 장치는, 하우징; 고정자와 회전자를 포함하며, 상기 고정자는 상기 하우징에 연결되는, 모터; 인코더 읽기 헤드(read head)와 인코더 디스크(disk)를 포함하며, 상기 인코더 읽기 헤드는 상기 하우징에 연결되는, 위치 인코더(position encoder); 및 상기 하우징에 연결되는 환경 장벽(environment barrier)을 포함하며, 상기 환경 장벽은, 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장되며 상기 인코더 읽기 헤드와 인코더 디스크 사이에서 연장되는 일체형 부재(one-piece member)를 포함한다.
전술한 측면들 및 다른 특징들이 아래의 설명에서 첨부된 도면들과 관련하여 설명된다.
도 1은 여기에 기술된 바와 같은 특징들을 포함하는 예시적인 실시예의 개략도이며;
도 2는 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 3은 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 4는 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 5는 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 6은 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 7은 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 8은 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 9는 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 10은 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 11은 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 12는 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 13은 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 14는 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 15는 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 16은 예시적인 감긴 밀봉재(rolled seal)의 도면이며;
도 17은 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 18은 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 19는 예시적인 실시예의 개략적인 단면도이며;
도 20a-20c는 예시적인 실시예의 개략적인 도면들이다.
로봇의 일 예는 도 1에 도시된 바와 같이 진공 호환 로봇(vacuum compatible robot)일 수 있으며, 여기에는 기판 이송 장치(2)의 로봇 구동장치(10)의 개략적인 도면이 도시된다. 구동장치(10)는 여기에서 서술되는 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 비록 상기 로봇 구동장치(10)가 진공 로봇에 관련하여 서술된다고 하더라도, 서술되는 바와 같은 특징들을 가지는 어떠한 적합한 로봇 구동장치(대기의 또는 그 밖의)도 제공될 수 있다. 서술되는 바람직한 실시예 또는 실시예들 외에도, 여기에서 서술되는 바와 같은 특징들은 다른 실시예들에 제공될 수 있으며 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다. 따라서, 본 출원에 있어서 본 발명은 아래의 설명들 내에 제시되거나 도면들 내에 도시된 구성의 세부 사항들과 구성요소들의 배치 구조로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 청구항들은 확실한 배제, 제한, 또는 권리포기를 나타내는 명백하고 설득력 있는 증거가 있지 않은 한 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들의 진공-호환(vacuum-compatible) 직접-구동 시스템을 포함하는 예시적인 로봇식 조작기(robotic manipulator) 또는 장치(2)가 도 1에 도시된다. 상기 로봇식 조작기는 예를 들어 플랜지 또는 장착 장치(102)에 매달린 알루미늄 압출물(extrusion)과 같은 프레임(101)의 둘레에 설치될 수 있다. 대안으로서, 상기 장착 장치는 상기 프레임(101)의 측부 또는 상기 프레임(101)의 아래에 있을 수 있으며, 또는 상기 프레임(101)은 어떠한 다른 적합한 방식으로 장착될 수도 있다. 상기 프레임(101)은, 예를 들어 볼-스크루 메커니즘(ball-screw mechanism)(107)을 통해 모터(106)에 의해 구동되는 하우징(105)을 안내하기 위해, 선형 베어링들(linear bearings)(104)을 가진 하나 이상의 수직 레일(vertical rail)(103)을 포함한다. 단순화를 위해 단지 하나의 레일(103)만 도시되어 있다. 대안으로서, 모터 하우징(105)은, 프레임(10)에 직접 부착되거나 또는 어떠한 다른 적합한 이동 또는 부동(unmovable) 방식으로 프레임(101)에 결합된 선형 모터(linear motor)에 의해 구동될 수 있다. 모터 하우징(105)은 하나, 두 개, 세 개, 네 개 또는 그 이상의 직접-구동 모듈들을 포함하며, 이는 아래에서 더욱 상세하게 설명된다. 하우징(105)은 위치 인코더들(position encoders)(110, 111)을 갖춘 모터들(108, 109)을 수용할 수 있다. 하우징(105)은 예시적인 구조로서 도시되며, 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 하우징(105)은 모터들(108, 109)과 위치 인코더들(110, 111)에 관련하여 구성된 부분들을 가질 수 있다. 수직 레일(들)(103)을 따른 모터들(105)의 운동을 수용하기 위해 벨로우즈(bellows)(120)가 사용될 수 있으며, 이는 모터들(108, 109)과 인코더들(110, 111)의 이동 가능한 요소들이 동작하는 환경을, 예를 들어 진공을 위해, 외부 환경으로부터, 예를 들어 대기로부터 분리한다.
도 1의 예에는, 각각 하나의 모터와 하나의 인코더를 가진 두 개의 직접-구동 모듈들이 도시된다. 그러나, 어떠한 적절한 수의 모터들과 인코더들을 가진 어떠한 적절한 수의 직접-구동 모듈들도 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 직접-구동 모듈(들)로 전력을 공급하기 위해 그리고 상기 직접-구동 모듈(들)과 상기 로봇식 시스템의 다른 요소들, 예를 들어 프로세서(processor)와 메모리를 포함하는 제어기(224) 사이의 시그널링(signaling)을 용이하게 하기 위해 도립된 서비스 루프(inverted service loop)(222)가 사용될 수 있다. 대안으로서, 정규적인, 도립되지 않은 서비스 루프(226)가 채용될 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 모터(108)는 로봇 아암의 제1 링크(114)에 연결된 속이 빈 외부 샤프트(hollow outer shaft)(112)를 구동시킬 수 있다. 하부 모터(109)는 동축 내부 샤프트(113)에 연결될 수 있으며, 상기 내부 샤프트는 벨트 구동(115)을 통해 제2 링크(116)에 연결될 수 있다. 또 다른 벨트 장치(117)가, 상기 제1 및 제2 링크들(114, 116)의 위치에 상관없이 제3 링크(118)의 반경방향의 배향을 유지하기 위해 채용될 수 있다. 이는 상기 제1 링크에 포함된 풀리(pulley)와 상기 제3 링크에 연결된 풀리 사이의 1:2 비율로 인해 달성될 수 있다. 대체 가능한 실시예에 있어서, 어떤 적합한 비율 또는 연결장치(linkage)도 제공될 수 있다. 제3 링크(118)는 페이로드(payload)(119), 예를 들어 반도체 기판을 운반할 수 있는 최종 작용체(end-effector)를 형성한다. 도 1의 로봇식 아암(robotic arm)은 단지 예시적인 목적으로 도시되었다는 것에 주의하여야 한다. 어떠한 다른 적합한 아암 메커니즘 또는 구동 메커니즘도 단독으로 또는 조합으로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 다수의 직접-구동 모듈들은 하나의 로봇식 조작기 또는 다수의 조작기들을 가진 로봇식 조작기 또는 어떠한 적합한 조합 내에서도 사용될 수 있다. 여기서, 상기 모듈들은 실질적으로 동일한 회전 축을 따라 다른 평면들로 적층될 수도 있으며, 실질적으로 동일한 평면 내에 동심으로 배치될 수도 있고, 적층되고 동심인 배치 구조를 조합한 구성으로 배치될 수도 있으며, 또는 어떠한 다른 적합한 방식으로 상기 로봇식 조작기에 통합될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예들의 진공-호환 직접-구동 시스템은 하우징과, 고정자(stator)와 회전자(rotor)를 포함하는 레이디얼 모터(radial field motor) 장치를 포함할 수 있으며, 상기 회전자는 상기 고정자에 대해 회전할 수 있으며 상기 회전자의 회전축에 대해 실질적으로 반경방향의 자기장을 통해 상기 고정자와 상호 작용할 수 있도록 상기 고정자의 근처에 배치된다. 대안으로서, 축류형 모터(axial field motor) 또는 레이디얼/축류형 모터의 조합도 제공될 수 있으며, 또는 이들의 조합들도 제공될 수 있다. 상기 고정자는 상기 고정자에 대한 상기 회전자의 상대적인 위치에 근거하여 적합한 제어기에 의해 활성화되는 한 세트의 권선들을 포함할 수 있다. 상기 회전자는 교번하는 자극들을 가진 한 세트의 영구 자석들을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에 있어서, 상기 하우징은 상기 하우징 외부의 대기 유형의 환경을 상기 하우징 내부의 진공 또는 다른 비-대기(non-atmospheric) 환경으로부터 분리할 수 있다. 능동적인 요소들(active components), 예를 들어 상기 인코더의 읽기 헤드 또는 상기 고정자는 서술되는 바와 같이 상기 하우징에 고정되거나 및/또는 상기 하우징과 인터페이스 된다. 예를 들어, 상기 읽기 헤드 또는 고정자는, 종래의 클램핑 요소들을 제거하기 위해 상기 하우징 내부에 배치되거나 또는 그렇지 않으면 상기 하우징에 고정될 수 있으며, 서술되는 바와 같이 진공 또는 다른 비-대기 환경으로의 상기 요소들의 아웃-개싱(out-gassing)을 제한하기 위해 진공 호환 에폭시계 포팅(potting)과 같이 적합한 재료 내에 봉입될 수 있다. 여기서, 봉입된(encapsulated) 요소는, 상기 봉입이 상기 고정자를 환경으로부터 보호하여, 예를 들어, 부식을 방지하며, 효율적인 열의 제거를 용이하게 할 수 있는 진공, 대기 또는 어떠한 다른 적합한 환경 내에도 있을 수 있다. 상기 봉입은 또한 상기 읽기 헤드와 고정자를 상기 하우징 또는 다른 요소 또는 하위 요소(sub component)에 접합시킬 수 있으며, 더욱이 상기 장치를 상기 하우징에 대해 고정시킬 수 있다. 상기 읽기 헤드의 권선들(windings) 또는 다른 능동적인 요소들 또는 상기 고정자의 권선들로 이어지는 와이어들은 상기 봉입(encapsulation)에 의해 밀봉된 상기 하우징의 개구를 통과하며, 따라서 별도의 진공 피드-스루(feed-through)를 필요로 하지 않는다. 대안으로서, 상기 읽기 헤드 또는 고정자는 상기 하우징에 클램프되거나 볼트 결합되거나 또는 어떠한 다른 적합한 방식으로 부착될 수 있으며, 대기 환경으로부터 상기 읽기 헤드의 권선들 또는 다른 능동적인 요소들로 또는 상기 고정자의 권선들로 이어지는 상기 와이어들은 진공 피드-스루를 통해 배치되거나 또는 어떠한 다른 적합한 방식으로 상기 하우징의 벽을 관통한다.
도 2를 참조하면, 예시적인 로봇 구동장치(250)가 도시된다. 구동장치(250)는 세 개의 동축 구동 샤프트들(coaxial drive shafts)을 가진 것으로 도시되어 있으나, 대안으로서 더 많거나 더 적은 샤프트들을 포함할 수 있으며, 도 2에는 도시되지 않았지만 도면들과 관련하여 서술된 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 상기 구동장치(250)는 두 개의 수직 이동 가능한 하우징들(260, 262)을 가지며, 상기 하우징(260)은 제1 및 제2 회전 축들(rotary axes)(264, 266)을 지지하고 상기 하우징(262)은 제3 회전 축(268)을 지지한다. 상기 하우징들은 어떠한 적합한 재료, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스 강 또는 이 외의 재료로 만들어질 수 있다. 예시적인 제1 축(264)은 회전자(270), 고정자(272), 인코더 디스크(274), 읽기 헤드(276)를 가진다. 상기 읽기 헤드(276)와 고정자(272)는 하우징(26)에 결합되어 고정된다. 상기 회전자(270)와 디스크(274)는 출력 플랜지(280)를 구동시키는 출력 샤프트(278)에 결합된다. 상기 샤프트(278)와 네크(neck)(284)의 양단부들에 이격된 앵귤러 콘택트 베어링들(angular contact bearings)이 형상맞춤 클램프되며(positively clamped), 여기서 상기 네크(284)는 상기 하우징(260)에 결합된다. 상기 베어링들(282)은 도시된 바와 같이 백투백(back-to-back) 배치 구조로 예압된(preloaded) 앵귤러 콘택트 베어링들일 수 있다. 대안으로서, 어떠한 적합한 베어링 장치도 제공될 수 있다. 상기 축들(266, 268)은 마찬가지로 회전자들, 고정자들, 디스크들 및 읽기 헤드들을 가지며 유사하게 장착된 출력 샤프트들을 가진다. 예를 들어, 상기 축(266)은 복층의 한 쌍의 베어링들(duplex pair of bearing)(288)의 내륜(inner races)에 클램프된 출력 샤프트(286)를 가지며, 상기 베어링들의 외륜(outer races)은 상기 하우징(260)에 결합된 중간 지지체(intermediate support)(290)에 클램프된다. 복층의 한 쌍의 베어링들은 장착 장치에 대면하여 예압되도록 구성될 수 있다. 대안으로서, 어떠한 적합한 베어링 장치도 제공될 수 있다. 상기 축들(264, 266, 268)은 각각 장벽(barrier) 또는 슬리브(sleeve)(292, 294, 296)를 가지며, 이들은 각각의 고정자를 상기 로봇 장치의 내부 용적(interial volume)으로부터 격리한다. 예를 들어, 상기 슬리브(296)는 밀봉재들(seals)(298, 300)을 사용하여 하우징(262)에 밀봉결합될 수 있으며, 여기서 슬리브(296)는 실질적으로 축 대칭적인(axially symmetric) 형상을 가질 수 있다. 밀봉재들은 O 링, 포팅(potting), 금속 밀봉재, 납땜(brazing) 또는 어떠한 적합한 밀봉재일 수도 있다. 예로서, 슬리브(296)는 하우징(262)에 클램프되어 밀봉결합되는 하부 벽(302)과, 수직 연장 벽(304)과, 하우징(262)에 클램프되어 밀봉결합되는 상부 벽(306)을 가질 수 있다. 장벽들(292, 294)은 슬리브(296)와 동일하거나 유사한 특징들을 가지지만, 상기 장벽(292)은 상기 장벽(294)에 클램프되어 밀봉결합(308)된다. 상기 장벽들은 예를 들어 스테인리스 강 또는 알루미늄과 같은 어떠한 적합한 재료일 수도 있다. 상기 장벽들은 예를 들어 스탬핑(stamping), 스피닝(spinning), 기계가공 또는 이 외의 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 장벽들은 균일하거나 또는 비균일한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 수직 연장 부분(304)은 얇을 수 있으며, 예를 들어 0.005-0.05인치의 두께 또는 어떠한 적합한 두께를 가질 수 있다. 상기 고정자들은 적합한 포팅(potting)으로 제 자리에서 상기 장벽과 포팅될 수 있으며, 여기서 상기 포팅은 밀봉재일 수 있으며 상기 장벽을 각각의 하우징에 고정시킬 수 있다. 대안으로서, 상기 고정자는 2차 밀봉재, 예를 들어, O-링 또는 그 밖의 것으로 포팅될 수 있다. 대안으로서, 상기 고정자는 포팅되지 않고, 체결구(fastener), 클램프를 사용하여 또는 가압함으로써 또는 수축끼워맞춤(shrink fit) 또는 어떠한 적합한 체결 방법으로 각각의 하우징에 기계적으로 체결될 수 있다. 각각의 하우징은 예를 들어 각각의 고정자 또는 온도 센서(312) 열전대 또는 그 밖의 것으로부터의 와이어들의 출구를 위한 하나 이상의 통로(passage)(310)를 가질 수 있다. 각각의 구동장치 내의 상기 모터는 브러시리스 모터(brushless motor), 예를 들어 고정자 상에 자석들을 가진 톱니 브러시리스 모터(toothed brushless motor)일 수 있다. 대안으로서, 상기 브러시리스 모터는 슬롯이 없는 레이디얼 플럭스 모터(radial flux motor)일 수 있다. 대안으로서, 어떠한 적합한 모터도 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 로봇 구동장치(400)가 도시된다. 상기 구동장치(400)는 세 개의 동축 구동 샤프트들(coaxial drive shafts)을 가진 것으로 도시되어 있으나, 대안으로서 더 많거나 더 적은 샤프트를 포함할 수 있으며, 도 3에는 도시되지 않았지만 도면들에 대해 설명된 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 상기 구동장치(400)는 세 개의 동심 축들(410, 412, 414)을 가진다. 예시적인 축(410)은 원뿔 형상을 가진 슬롯이 없는 브러시리스 모터(416)를 가진 것으로 도시된다. 브러시리스 모터(416)는 회전자(418)와 고정자(420)를 가지며, 여기서 회전자(418)는 고체 코어와 자석들을 가지고 고정자(420)는 원뿔형 권선들(422)과 링(424)을 가진다. 원뿔형 장벽 또는 슬리브(426)는 고정자(420)를 회전자(418)로부터 격리시킨다. 상기 원뿔형 회전자들은 그들 각각의 고정자로 끌어 당겨지며, 여기서 축(410) 끌림(attraction)은 하향 방향(428)이고 축들(412, 414)은 상향 방향(430)이다. 상기 축방향의 힘은 베어링들을 예압(preload)하거나 또는 부하들을 옵셋(offset)하거나 또는 다른 것을 위해 사용될 수 있다. 예로서, 도 4는 하우징(516) 내부에 장착된 축(510)과 하우징(518) 내부에 장착된 축들(512, 514)을 가진 로봇(500)을 보여준다. 여기서, 축들(510, 514)은 상향 방향(430)으로 축(512)은 하향 방향(428)으로 축방향 인력(attractive axial force)을 가진다. 대안으로서, 상기 축은 어떠한 적합한 방향으로 축방향 힘을 가지도록 구성될 수 있다. 대안으로서, 모터들과 하우징들의 어떠한 적합한 조합도 제공될 수 있다. 도시된 실시예에서, 축들(410, 412)의 고정자들 사이의 슬리브들 또는 장벽들 사이에 두 개의 밀봉재가 도시된다. 대체 가능한 측면에 있어서, 하나의 밀봉재가 장벽들 사이에 제공될 수 있다. 도시된 실시예에서, 축(414)은 인력(attractive force)이 상향 방향(430)이 되도록 원뿔형 장벽을 가진다. 대체 가능한 측면에 있어서, 상기 원뿔형 장벽과 고정자는 상기 인력이 하향 방향(420)이 되도록 제공될 수 있으며, 예를 들어, 상기 장벽 또는 슬리브(432)는 밀봉재(434)와 맞물리도록 연장되며 이에 따라 밀봉재(436)가 필요 없다.
도 5를 참조하면, 로봇 구동장치(600)가 도시된다. 상기 구동장치(600)는 다섯 개의 동축 구동 샤프트들(coaxial drive shafts)을 가진 것으로 도시되어 있으나, 대안으로서 더 많거나 더 적은 샤프트를 포함할 수 있으며, 도 5에는 도시되지 않았지만 도면들에 대해 설명된 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 상기 구동장치(600)는 동심 축들(610, 612, 614, 616, 618)을 가지며, 이들 각각은 공통 요소들을 공유하며, 예를 들어, 하나 이상의 각각의 축들은 공통 베어링들, 고정자, 하우징, 회전자, 인코더 및/또는 다른 요소들을 가질 수 있다. 예로서, 모든 축들(610-618)이 이러한 공통 요소들을 가질 수 있다. 또한, 예로서, 축(610)은 서술된 바와 같이 네크(neck)를 가진 베어링 장치를 사용할 수 있으며, 축들(616, 618)은 더 작은 직경의 요소들을 사용할 수 있다. 대안으로서, 어떠한 적합한 조합도 제공될 수 있다.
도 6을 참조하면, 구동되는 부재(driven member)(652)에 출력 샤프트(650)의 예시적인 결합이 도시된다. 도시된 예에서, 출력 샤프트(650)는 구동 축(drive axis)(618)에 결합될 수 있으며, 출력 샤프트(654)는 구동 축(616)에 결합될 수 있다. 테이퍼진 클램프 칼라(tapered clamp collar)(예: 링페더(ringfeder))(656)는 테이퍼진 키리스 부싱(tapered keyless bushing)(658)이 출력 부재(652)에 결합되거나 볼트 체결될 때 압축되며 출력 부재(652)를 샤프트(650)에 형상맞춤 결합(positively coupling)시킨다. 이 방식에서, 테이퍼진 클램프 칼라(예: 링페더(ringfeder))(656)는 부재(652)를 샤프트(650)에 결합하는 토크를 전달한다. 어깨부(shoulder)(660)는 칼라(656)를 안착시켜 플랜지(658)가 상기 부재(652)에 클램핑되도록 하며, 상기 구동장치 내의 베어링들에 전달되는 추가적인 축방향 하중이 없다. 베어링들(662)은 모멘트 하중을 전달하기 위해 상기 부재(652)와 샤프트(654)에 형상맞춤 클램프(positively clamped)되도록 제공된다. 베어링(662)은 잇따라 배치된(back-to-back) 복층의 쌍(duplex pair)일 수 있다. 대체 가능한 측면에 있어서, 어떠한 적합한 베어링도 제공될 수 있다. 대체 가능한 측면에 있어서, 유사한 베어링과 결합 구조들이 하나 이상의 다른 축들을 위해 제공될 수 있다. 대체 가능한 측면에 있어서, 상기 칼라와 클램프는 상기 클램핑 플랜지가 상기 샤프트 상에서 상기 샤프트를 어깨부와 맞물리게 하도록 제공될 수 있으며, 여기서 상기 테이퍼진 칼라는 출력 부재 상에 클램프된다.
도 7을 참조하면, 구동 축(610)의 부분 단면도가 도시된다. 하우징(670)은 회전자(674)를 고정자(672)로부터 격리시키는 일체로 형성된 슬리브 또는 장벽 부분(676)을 가진다. 네크(neck)(678)는 장벽(676)의 상부와 벨로우즈(680)의 플랜지에 밀봉결합된다. 회전자(674)는 샤프트(682)에 결합되며 샤프트는 차례로 베어링(684)에 의해 하우징(67)에 결합된다. 베어링(684)의 내륜은 인코더 디스크(686)에 의해 그리고 외륜은 클램프(690)에 의해 샤프트(682)에 형상맞춤 클램프될 수 있다. 베어링(684)은 복층의 쌍으로 대면하는 것으로 도시되어 있으나, 대체안으로서 어떠한 적합한 베어링, 예를 들어, 하나의 로타리 베어링, 앵귤러 콘택크 베어링 또는 다른 것일 수 있다. 읽기 헤드(688)는 하우징(670)에 결합되어 하우징에 대해 밀봉된다.
도 8을 참조하면, 로봇 구동장치(750)가 개시된다. 구동장치(750)는 세 개의 동축 구동 샤프트들을 가진 것으로 도시되어 있으나 대안으로서 더 많거나 더 적은 샤프트를 포함할 수 있으며, 도 8에는 도시되지 않았지만 도면들에 대해 설명된 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 예로서, 도 8에 도시된 구동장치(750)는 알려지거나 도시된 차이점들을 가진 도 2에 도시된 구동장치(250)의 특징들을 포함할 수 있다. 구동장치(750)는 예시적인 구동 축(758)을 가지며, 이 구동 축은, 추가적인 축방향 연장부(762)를 가지며 밀봉재(764, 766)에서 하우징(768)에 밀봉결합되는 장벽(760)을 가진다. 장벽(760)은, 상기 고정자를 상기 회전자로부터 격리시키는 것에 추가하여, 상기 인코더 읽기 헤드를 인코더 디스크로부터 격리시킨다. 여기서, 상기 읽기 헤드는 상기 슬리브의 대기 측에서 이동할 수 있으며 상기 슬리브와 독립적으로 또는 상기 슬리브와 함께 이동할 수 있다.
도 9를 참조하면, 로봇 구동장치(800)가 개시된다. 구동장치(800)는 세 개의 동축 구동 샤프트들을 가진 것으로 도시되어 있으나 대안으로서 더 많거나 더 적은 샤프트를 포함할 수 있으며, 도 9에는 도시되지 않았지만 도면들에 대해 설명된 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 예로서, 도 9에 도시된 구동장치(800)는 알려지거나 도시된 차이점들을 가진 도 2에 도시된 구동장치(250)의 특징들을 포함할 수 있다. 장벽(810)은 하부 하우징에 밀봉결합된 것으로 도시되고, 플랜지(812), 수직 슬리브 부분(814) 및 플랜지(816)를 가지며, 상기 플랜지들(812, 816)은 상기 하우징에 결합되고 상기 하우징에 대해 밀봉결합된다. 기계가공으로 제작되는 경우에, 플랜지들(816, 812)은 수직 부분(814)의 두께와 다른 두께를 가질 수 있다.
도 10을 참조하면, 로봇 구동장치(850)가 개시된다. 구동장치(850)는 세 개의 동축 구동 샤프트들을 가진 것으로 도시되어 있으나, 대안으로서 더 많거나 더 적은 샤프트들을 포함할 수 있으며, 도 10에는 도시되지 않았지만 도면들과 관련하여 서술된 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 구동장치(850)는 제1 및 제2 하우징들(860, 862)을 가지며, 상기 하우징(860)은 제1 및 제2 회전 축들(864, 866)을 수용하고 하우징(862)은 제3 회전 축(868)을 수용한다. 하우징들(860, 862)은 알루미늄, 스테인리스 강 또는 어떠한 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 각각의 고정자들을 회전자들로부터 격리하며 각각의 읽기 헤드들을 장착 및 밀봉하기 위한 특징들을 가진 내부 하우징들(870, 872, 874)이 더 제공된다. 하우징들(870, 872, 874)은 알루미늄, 스테인리스 강 또는 어떠한 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 하우징(870)과 플랜지(876)는 밀봉 부분(878)에서 밀봉결합되고, 하우징들(870, 872)은 밀봉 부분(880)에서 밀봉결합되며, 하우징들(872, 874)은 밀봉 부분(882)에서 밀봉결합되며, 하우징(874)과 커버(886)는 밀봉 부분(888)에서 밀봉결합된다.
도 11을 참조하면, 로봇 구동장치(900)가 도시된다. 구동장치(900)는 세 개의 동축 구동 샤프트들을 가진 것으로 도시되어 있으나, 대안으로서 더 많거나 더 적은 샤프트들을 포함할 수 있으며, 도 11에는 도시되지 않았지만 도면들과 관련하여 서술된 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 구동장치(900)는 제1 및 제2 하우징들(910, 912)을 포함하며, 상기 하우징(900)은 제1 및 제2 회전 축들(914, 916)을 수용하고, 하우징(912)은 제3 회전 축(918)을 수용한다. 하우징들(910, 912)은 알루미늄, 스테인리스 강 또는 어떠한 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 장벽(920)은 하우징(910)과 링(922)에 밀봉결합되고 상기 링(922)은 하우징(910)에 밀봉결합되어 구동장치(914, 916)의 고정자들을 그들 각각의 회전자들로부터 격리시킨다. 마찬가지로, 장벽(924)은 하우징(912)과 링(926)에 밀봉결합되고 상기 링(926)은 하우징(910)에 밀봉결합되어 구동장치(918)의 고정자를 그들 각각의 회전자로부터 격리시킨다. 보강 리브(stiffening rib)(928)가 장벽(920)을 보강하기 위해 제공될 수 있다. 상기 밀봉부들은 반경방향, 축방향 또는 어떠한 적합한 조합일 수 있다.
도 12를 참조하면, 로봇 구동장치(950)가 도시된다. 구동장치(950)는 세 개의 동축 구동 샤프트들을 가진 것으로 도시되어 있으나, 대안으로서 더 많거나 더 적은 샤프트들을 포함할 수 있으며, 도 12에는 도시되지 않았지만 도면들과 관련하여 서술된 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 구동장치(950)는 제1 및 제2 하우징들(960, 962)을 포함하며, 상기 하우징(960)은 제1 및 제2 회전 축들(964, 966)을 수용하고, 하우징(962)은 제3 회전 축(968)을 수용한다. 하우징들(960, 962)은 알루미늄, 스테인리스 강 또는 어떠한 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 장벽(970)은 하우징(960)과 링(972)에 플랜지들과 면 밀봉재들(face seals)로 밀봉결합되고, 상기 링(972)은 하우징(960)에 밀봉결합되어 구동장치(964, 966)의 고정자들을 그들 각각의 회전자들로부터 격리시킨다. 마찬가지로, 장벽(974)은 하우징(962)과 링(976)에 플랜지들과 면 밀봉재들(face seals)로 밀봉결합되고, 상기 링(976)은 하우징(960)에 밀봉결합되어 구동장치(968)의 고정자를 그들 각각의 회전자로부터 격리시킨다. 상기 밀봉들은 반경방향, 축방향 또는 어떠한 적합한 조합일 수 있다.
도 13을 참조하면, 로봇 구동장치(1000)가 도시된다. 구동장치(1000)는 세 개의 동축 구동 샤프트들을 가진 것으로 도시되어 있으나, 대안으로서 더 많거나 더 적은 샤프트들을 포함할 수 있으며, 도 13에는 도시되지 않았지만 도면들과 관련하여 서술된 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 구동장치(1000)는 제1 및 제2 하우징들(1010, 1012)을 포함하며, 상기 하우징(1010)은 제1 및 제2 회전 축들(1014, 1016)을 수용하고, 하우징(1012)은 제3 회전 축(1018)을 수용한다. 하우징들(1010, 1012)은 알루미늄, 스테인리스 강 또는 어떠한 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 장벽(1020)은 하우징(1010) 내에 일체로 형성되고 링(1022)에 밀봉결합되며, 상기 링(1022)은 상기 하우징(1010)에 밀봉결합되어 구동장치(1014, 1016)의 고정자들을 그들 각각의 회전자들로부터 격리시킨다. 마찬가지로, 장벽(1024)은 하우징(1012) 내에 일체로 형성되고 링(1026)에 밀봉결합되며, 상기 링(1026)은 하우징(1010)에 밀봉결합되어 구동장치(1018)의 고정자를 그들 각각의 회전자로부터 격리시킨다. 상기 밀봉들은 반경방향, 축방향 또는 어떠한 적합한 조합일 수 있다.
도 14를 참조하면, 로봇 구동장치(1100)가 도시된다. 구동장치(1100)는 세 개의 동축 구동 샤프트들을 가진 것으로 도시되어 있으나, 대안으로서 더 많거나 더 적은 샤프트들을 포함할 수 있으며, 도 14에는 도시되지 않았지만 도면들과 관련하여 서술된 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 구동장치(1100)는 제1 및 제2 하우징들(1110, 1112)을 포함하며, 상기 하우징(1110)은 제1 및 제2 회전 축들(1114, 1116)을 수용하고, 하우징(1112)은 제3 회전 축(1118)을 수용한다. 하우징들(1110, 1112)은 알루미늄, 스테인리스 강 또는 어떠한 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 장벽(1120)은 하우징(1010)에 밀봉결합되고 일체로 형성된 링 부분(1122)을 가지며, 상기 링 부분(1122)은 하우징(1110)에 밀봉결합되어 구동장치(1114, 1116)의 고정자들을 그들 각각의 회전자들로부터 격리시킨다. 마찬가지로, 장벽(1124)은 하우징(1112)에 밀봉결합되고 일체로 형성된 링 부분(1126)을 가지며, 상기 링 부분(1126)은 하우징(1110)에 밀봉결합되어 구동장치(1118)의 고정자를 그들 각각의 회전자로부터 격리시킨다. 보강 리브(stiffening rib)(1128)가 장벽(1120)을 보강하기 위해 제공될 수 있다. 상기 밀봉들은 반경방향, 축방향 또는 어떠한 적합한 조합일 수 있다.
도 15를 참조하면, 대체 가능한 밀봉 장치(seal arrangement)(1200)가 도시된다. 장벽(1210)은 하우징(1216) 내의 고정자들(1212, 1214)을 각각의 회전자들(1218, 1220)로부터 격리시킨다. 도시된 실시예에서, 하우징(1216)과 장벽(1210) 사이에 기밀 밀봉(hermetic seal)을 형성하기 위해 반경방향의 압력이 인가되도록 나이프 에지 밀봉부들(knife edge seals)(1222, 1224)이 장벽(1210) 내에 형성된다. 여기서 장벽(1210)은 스테인리스 강 또는 다른 적합한 재료로 만들어질 수 있으며 하우징(1216)은 알루미늄 또는 다른 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 장벽(1210) 상의 나이프 에지들의 외경은 하우징(1216)의 공칭 내경들(nominal inside mating diameters)과 간섭하도록 설계된다. 여기서, 수축끼워맞춤(shrink fit)을 위한 간격을 허용하기 위해 하우징(1216)이 가열되거나 및/또는 장벽(1210)이 냉각될 수 있으며, 그 결과 밀봉된 냉각된 조립체가 형성된다. 대체 가능한 측면에 있어서, 하나 이상의 밀봉 에지 특징들이 하우징(12160 내에 제공될 수 있다. 또한, 대체 가능한 측면에 있어서, 구리(copper) 또는 2차 반경방향 가스켓이 짝지워진 밀봉된 부분들 사이에 제공될 수 있다. 대체 가능한 측면에 있어서, 축방향 밀봉, 금속 또는 다른 것들이 제공될 수 있다. 도 16을 참조하면, 예시적인 감긴 밀봉재(rolled seal)(1250)가 이전에 설명된 밀봉재들의 대안으로서 제공될 수 있다.
도 17을 참조하면, 예시적인 로봇 구동장치(130)의 개략적인 단면도가 도시된다. 구동장치(1300)는 두 개의 동축 구동 샤프트들을 가진 것으로 도시되어 있으나, 대안으로서 더 많거나 더 적은 샤프트들을 포함할 수 있으며, 도 17에는 도시되지 않았지만 도면들과 관련하여 서술된 바와 같은 특징들을 포함할 수 있다. 구동장치(1300)는 동심의 회전 구동장치들(1312, 1314)을 지지하는 하우징(1310)을 가진다. 밀봉된 환경 또는 인클로저(enclosure)가 장착 플랜지(1316), 제1 장벽(1318), 제2 장벽(1320) 및 베이스 플레이트 또는 커버(1322)에 의해 형성된다. 제1 밀봉재(1324)는 플랜지(1318)를 장벽(1320)에 밀봉결합시킨다. 제2 밀봉재(1326)는 장벽(1318)을 장벽(1320)에 밀봉결합시킨다. 제3 밀봉재(1328)는 장벽(1320)을 베이스 플레이트(1322)에 밀봉결합시킨다. 상기 밀봉재들은 바이턴(VITON®), 칼레즈(KALREZ®), 켐레즈(CHEMRAZ®) 또는 그 밖의 것과 같은 O 링 밀봉재일 수 있다. 대안으로서, 상기 밀봉재들은 금속 밀봉재, 예를 들어, 헬리코플렉스(HELICOFLEX®), 컨플래트(CONFLAT®) 또는 다른 적합한 금속 가스켓일 수 있다. 여기서, 상기 금속 가스켓 재료는 알루미늄, 구리, 은 플레이트, 니켈 또는 다른 고체 또는 코팅된 것일 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 글랜드들(glands), 나이프 에지들(knife edges) 또는 다른 적합한 결합 및 밀봉 인터페이스들이 결합 표면들 상에 제공될 수 있다. 또한, 코팅은, 예를 들어, 진공 성능을 향상시키기 위해, 밀봉 인터페이스의 단단함을 위해 또는 다른 것을 위해, 결합 인터페이스들 또는 부품들의 전부 또는 부분에 제공될 수 있다. 플랜지(1316)는 알루미늄, 스테인리스 강 또는 다른 적합한 재료일 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 하우징(1310)은 진공에 노출되지 않으며 대기압에 노출된 외측 부분을 가진다. 인코더 읽기 헤드(1334, 1336)는 유도식(inductive)이거나 또는 다른 적합한 인코더 읽기 헤드일 수 있으며, 장벽들(1318, 1320)에 의해 각각 디스크들(1338, 1340)로부터 격리된다. 장벽들(1318, 1320)은 상기 읽기 헤드들이 접속하는 얇은 부분들(1342, 1344)을 가질 수 있으며, 상기 읽기 헤드들은 얇은 부분들(1342, 1344)에 접합될 수 있다. 대체 가능한 측면들에 있어서, 플랜지는 상기 장벽에 용접되거나 또는 다르게 부착될 수 있으며 상기 읽기 헤드는 나사들 또는 다른 것과 같은 체결구들(fasteners)에 의해 상기 플랜지에 체결될 수 있다. 상기 섹션(section)은 장벽들(1318, 1320)의 편향과 굽힘에 의해 읽기 헤드들(1334, 1336)의 제한된 조절을 허용하기 위해 제공될 수 있다. 대체 가능한 측면들에 있어서, 얇은 부분들(1342, 1344)이 제공되지 않을 수도 있다. 마찬가지로, 고정자들(1346, 1348)은 각각 장벽들(1318, 1320)에 의해 회전자들(1350, 1352)로부터 격리되는 것으로 도시된다. 장벽들(1318, 1320)의 격리하는 부분들(1354, 1356)은 얇게 될 수 있다. 대체 가능한 측면들에 있어서, 얇은 부분들(1354, 1356)은 제공되지 않을 수도 있다. 고정자들(1346, 1348)은 하우징(1310) 내부로 가압되거나 또는 끼워맞춤되거나 또는 다른 방식으로 클램프되며 하우징(1310) 내부에 포팅되거나 또는 포팅되지 않을 수 있다. 상기 고정자가 원뿔형 또는 축방향 또는 다른 적합한 형상인 경우에, 하우징(1310) 상에 연질 금속 백킹재(soft metal backing)가 스프레이 되거나 또는 그렇지 않으면 하우징(1310)에 결합될 수 있다. 장벽들(1318, 1320)의 마주보는 면들 사이의 밀봉재(1326)를 압축하기 위해 2차 클램프들(1358, 1360)이 제공될 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 장착 플랜지(1316)에 클램프된 외륜(들)을 가진 베어링들(1362)이 제공될 수 있으며, 장착 플랜지(1316)는 하우징(1310) 내부의 오목홈(recess) 내에 안내된다. 마찬가지로, 히부 플랜지(1322)에 클램프된 외륜(들)을 가진 베어링들(1364)이 제공될 수 있으며, 커버 또는 하부 플랜지(1322)는 하우징(1310) 내부의 오목홈 내부로 안내된다. 대안으로서, 어떠한 적합한 설치 특징들도 제공될 수 있다. 슬리브들 또는 장벽들(1318, 1320)은 기계가공, 스탬핑, 스피닝 또는 어떠한 적합한 방법 또는 방법들의 조합에 의해 제작될 수 있다.
도 18을 참조하면, 로봇 구동장치(1400)의 부분 단면도가 도시된다. 구동장치(1400)는 이전에 서술된 바와 같은 특징들을 가질 수 있다. 구동장치(1400)는 제1 구동장치(1408), 제2 구동장치(1410) 및 제3 구동장치(미도시)와 대응되는 출력 샤프트들(1402, 1404, 1406)을 가진다. 제1 구동장치(1408)는 회전자(1412)와, 샤프트(1402)에 결합된 인코더 디스크(1414)를 가진다. 제2 구동장치(1410)는 회전자(1416)와, 샤프트(1404)에 결합된 인코더 디스크(1418)를 가진다. 제1 구동장치(1408)는 하우징(1422)에 결합된 고정자(1420)를 더 가진다. 제2 구동장치(1410)는 하우징(1422)에 결합된 고정자(1424)를 더 가진다. 고정자들(1420, 1424)은 고정자들(1420, 1424)에 의해 발생된 열이 하우징(1422)으로 효율적으로 전달될 수 있도록 하우징(1422) 내부로 가압되거나 또는 그렇지 않으면 하우징(1422)에 결합된다. 회전자들(1412, 1416)은 진공 내에 있을 수 있으며, 반면에 하우징(1422)은 적어도 부분적으로 대기에 노출될 수 있다. 예를 들어, 고정자들(1420, 1424)은 하우징(1422) 내부로 포팅되거나 또는 그렇지 않으면 하우징(1422) 내부에 체결될 수 있다. 슬리브 또는 환경 장벽(1426)은 회전자들(1412, 1416)을 고정자들(1420, 1424)로부터 격리시킬 수 있다. 슬리브 또는 환경 장벽(1426)은 하우징(1422)과 슬리브(1426) 사이에 제1 밀봉재(1428)와 제2 밀봉재(1430)를 가지는 밀봉 시스템을 가질 수 있다. 베어링 지지체(1432)는 슬리브(1426)의 외측 에지(1434)를 밀봉재(1430)로 편향시켜 클램프하고 슬리브(1426)의 내측 에지(1436)를 하우징(1422)의 표면(1438)에 대하여 강제하여, 상기 로봇의 펌핑(pumping) 및 벤팅(venting) 중에 어떠한 실질적인 방식으로도 슬리브가 밀봉 인터페이스에서 움직이지 않도록 한다.
도 19를 참조하면, 로봇 구동장치(1400)의 부분 단면도가 도시된다. 구동장치(1500)는 이전에 서술된 바와 같은 특징들을 가질 수 있다. 구동장치(1500)는 제1 구동장치(1508), 제2 구동장치(1510) 및 제3 구동장치(미도시)와 대응되는 출력 샤프트들(1502, 1504, 1506)을 가진다. 제1 구동장치(1508)는 회전자(1512)와, 샤프트(1502)에 결합된 인코더 디스크(1514)를 가진다. 제2 구동장치(1510)는 회전자(1516)와, 샤프트(1504)에 결합된 인코더 디스크(1518)를 가진다. 제1 구동장치(1508)는 하우징(1522)에 결합된 고정자(1520)를 더 가진다. 제2 구동장치(1510)는 하우징(1522)에 결합된 고정자(1524)를 더 가진다. 고정자들(1520, 1524)은 고정자들(1520, 1524)에 의해 발생된 열이 하우징(1522)으로 효율적으로 전달될 수 있도록 하우징(1522) 내부로 가압되거나 또는 그렇지 않으면 하우징(1522)에 결합된다. 회전자들(1512, 1516)은 진공 내에 있을 수 있으며, 반면에 하우징(1522)은 적어도 부분적으로 대기에 노출될 수 있다. 예를 들어, 고정자들(1520, 1524)은 하우징(1522) 내부로 포팅되거나 또는 그렇지 않으면 하우징(1522) 내부에 체결될 수 있다. 슬리브 또는 환경 장벽(1526)은 회전자들(1512, 1516)을 고정자들(1520, 1524)로부터 격리시킬 수 있다. 슬리브 또는 환경 장벽(1526)은 하우징(1522)과 슬리브(1526) 사이에 제1 밀봉재(1528), 제2 밀봉재(1530) 및 제3 밀봉재(1532)를 가지는 밀봉 시스템을 가질 수 있다. 베어링 지지체(1434)는 중간 부재(intermediate member)(1536)를 하우징(1522)에 대하여 밀봉재(1532) 쪽으로 클램프하고 슬리브(1526)의 에지(1538)를 중간 부재(1536)의 표면(1540)에 대하여 강제하여, 상기 로봇의 펌핑(pumping) 및 벤팅(venting) 중에 어떠한 실질적인 방식으로도 슬리브가 부재(1536)에 대한 밀봉 인터페이스(1530)와 하우징(1522)에 대한 밀봉 인터페이스(1528)에서 움직이지 않도록 한다.
도 20a를 참조하면, 밀봉 시스템에 의해 하우징(1602)에 결합된 슬리브(1600)가 도시된다. 상기 밀봉 시스템은 하우징(1602)과 슬리브(1600) 사이에 제1 밀봉재(1604)와 제2 밀봉재(1606)를 가진다. 밀봉재(1604)는 슬리브(1600)에 대하여 각진 밀봉 면(angular sealing face)을 가지며 하우징(1602)에 대하여 각진 밀봉 면 또는 반경방향 및/또는 축방향이 조합된 밀봉 면을 가진다. 밀봉재(1606)는 슬리브(1600)에 대하여 축방향 밀봉 면을 가지며 하우징(1602)에 대하여 축방향 또는 각진(angular) 또는 반경방향 및/또는 축방향이 조합된 밀봉 인터페이스(seal interface)를 가진다. 또한, 도 20b를 참조하면, 밀봉 시스템에 의해 하우징(1702)에 결합된 슬리브(1700)가 도시된다. 상기 밀봉 시스템은 하우징(1702)과 슬리브(1700) 사이에 제1 밀봉재(1704)와 제2 밀봉재(1706)를 가진다. 밀봉재(1704)는 슬리브(1700)에 대하여 각진 밀봉 면을 가지며 하우징(1702)에 대하여 각진 또는 반경방향 및/또는 축방향이 조합된 밀봉 인터페이스를 가진다. 밀봉재(1706)는 슬리브(1700)에 대하여 각진 밀봉 면을 가지며 하우징(1702)에 대하여 각진 또는 반경방향 및/또는 축방향이 조합된 밀봉 인터페이스를 가진다. 또한, 도 20c를 참조하면, 밀봉 시스템에 의해 하우징들(1802, 1804)에 결합된 슬리브(1800)가 도시된다. 상기 밀봉 시스템은 하우징들(1802, 1804)과 슬리브(1800) 사이에 제1 밀봉재(1806)와 제2 밀봉재(1808)를 가진다. 밀봉재(1806)는 슬리브(1800)에 대하여 각진 밀봉 면을 가지며 하우징(1802)에 대하여 각진 또는 반경방향 및/또는 축방향이 조합된 밀봉 인터페이스를 가진다. 밀봉재(1808)는 슬리브(1800)에 대하여 각진 밀봉 면을 가지며 하우징(1804)에 대하여 각진 또는 반경방향 및/또는 축방향이 조합된 밀봉 인터페이스를 가진다.
예를 들어 도 2, 9, 14, 18 및 20a에 도시된 바와 같은 예시적인 실시예는 장치 내에 제공될 수 있으며, 상기 장치는, 하우징; 고정자와 회전자를 포함하며, 상기 고정자는 상기 하우징에 연결되는, 모터; 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장된 환경 장벽(environment barrier); 및 상기 환경 장벽을 상기 하우징과 연결하는 밀봉 시스템을 포함하며, 상기 밀봉 시스템은 제1 밀봉 인터페이스(seal interface)와 제2 밀봉 인터페이스를 포함하고, 상기 제1 밀봉 인터페이스는 상기 고정자의 내경 또는 내주(inner diameter or perimeter)보다 적어도 부분적으로 작거나 또는 상기 고정자의 내경 또는 내주와 같은 제1 직경 또는 둘레(perimeter)로 상기 하우징에 연결되며, 상기 제2 밀봉 인터페이스는 상기 고정자의 주된 부분(main section)의 외경 또는 외주(outer diameter or perimeter)보다 적어도 부분적으로 크거나 또는 상기 고정자의 주된 부분의 외경 또는 외주와 같은 제2 직경으로 상기 하우징에 연결된다.
상기 환경 장벽은 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장된 일체형 슬리브 부재(one-piece sleeve member)를 포함할 수 있으며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제1 단부는 상기 제1 밀봉 인터페이스의 부분을 형성하고, 상기 일체형 슬리브 부재의 반대측 제2 단부는 상기 제2 밀봉 인터페이스의 부분을 형성한다. 상기 일체형 슬리브 부재의 제2 단부는, 상기 하우징에 대하여 상기 제2 밀봉 인터페이스의 밀봉재(seal)에 탄성 하중(spring load)을 가하기 위해 탄성적으로 편향될 수 있다. 상기 제1 밀봉 인터페이스는 상기 하우징 내에 하나의 코너(corner)를 가진 오목한 포켓(pocket)을 포함할 수 있으며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제1 단부는 상기 제1 밀봉 인터페이스의 제1 밀봉재를 상기 코너를 향해 압축한다. 상기 일체형 슬리브 부재의 제1 단부는 제1 밀봉재를 상기 하우징을 향해 제1 외측 방향으로 가압할 수 있으며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제2 단부는 제2 밀봉재를 상기 하우징을 향해 제2 내측 방향으로 가압한다. 상기 환경 장벽은, 상기 제1 밀봉 인터페이스와 제2 밀봉 인터페이스 사이에 적어도 60도의 적어도 하나의 굽힘부(bend)를 가지는 일체형 슬리브 부재를 포함할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 굽힘부는 상기 제1 밀봉 인터페이스와 제2 밀봉 인터페이스로부터 이격된다. 상기 적어도 하나의 굽힘부는 대략 90도의 제1 굽힘부와 대략 40도 이상의 제2 굽힘부를 포함할 수 있다. 상기 제1 직경은 상기 고정자의 내경보다 작을 수 있다. 상기 제2 직경은 상기 고정자의 외경보다 클 수 있다. 상기 장치는, 인코더 읽기 헤드(read head)와 인코더 디스크(disk)를 포함하는 위치 인코더(position encoder)를 더 포함할 수 있으며, 상기 인코더 읽기 헤드는 상기 하우징에 연결되고, 상기 환경 장벽은, 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장되며 상기 인코더 읽기 헤드와 인코더 디스크 사이에서 연장되는 일체형 부재를 포함한다. 상기 장치는, 환경 챔버(environment chamber)와, 상기 회전자에 연결된 샤프트를 더 포함할 수 있으며, 상기 회전자와 상기 샤프트는 상기 환경 챔버의 환경과 소통하고, 상기 하우징과 상기 환경 장벽은 상기 고정자를 상기 환경 챔버의 환경으로부터 분리한다.
예를 들어 도 12, 19 및 20b에 도시된 바와 같은 예시적인 실시예가 장치 내에 제공될 수 있으며, 상기 장치는, 하우징; 고정자와 회전자를 포함하며, 상기 고정자는 상기 하우징에 연결되는, 모터; 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장된 환경 장벽(environment barrier); 및 상기 환경 장벽을 상기 하우징과 연결하는 밀봉 시스템을 포함하며, 상기 밀봉 시스템은 제1 밀봉 인터페이스와 제2 밀봉 인터페이스를 포함하고, 상기 제1 밀봉 인터페이스는 상기 고정자의 내경보다 작거나 또는 상기 고정자의 내경과 같은 제1 직경으로 상기 하우징에 연결되며, 상기 제2 밀봉 인터페이스는 상기 고정자의 내경보다 크거나 또는 상기 고정자의 내경과 같은 제2 직경으로 상기 하우징에 연결되고, 상기 제1 직경과 제2 직경은 상이하다. 상기 환경 장벽은 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장된 일체형 슬리브 부재를 포함할 수 있으며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제1 단부는 상기 제1 밀봉 인터페이스의 부분을 형성하고, 상기 일체형 슬리브 부재의 반대측 제2 단부는 상기 제2 밀봉 인터페이스의 부분을 형성한다. 상기 일체형 슬리브 부재의 제2 단부는, 상기 하우징에 대하여 상기 제2 밀봉 인터페이스의 밀봉재(seal)에 탄성 하중(spring load)을 가하기 위해 탄성적으로 편향될 수 있다. 상기 제1 밀봉 인터페이스는 상기 하우징 내에 하나의 코너(corner)를 가진 오목한 포켓(pocket)을 포함할 수 있으며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제1 단부는 상기 제1 밀봉 인터페이스의 제1 밀봉재를 상기 코너를 향해 압축한다. 상기 장치는, 인코더 읽기 헤드(read head)와 인코더 디스크(disk)를 포함하는 위치 인코더(position encoder)를 더 포함할 수 있으며, 상기 인코더 읽기 헤드는 상기 하우징에 연결되고, 상기 환경 장벽은, 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장되며 상기 인코더 읽기 헤드와 인코더 디스크 사이에서 연장되는 일체형 부재를 포함한다. 상기 장치는, 환경 챔버(environment chamber)와, 상기 회전자에 연결된 샤프트를 더 포함할 수 있으며, 상기 회전자와 상기 샤프트는 상기 환경 챔버의 환경과 소통하고, 상기 하우징과 상기 환경 장벽은 상기 고정자를 상기 환경 챔버의 환경으로부터 분리한다.
예를 들어 도 11과 20c에 도시된 바와 같은 예시적인 실시예가 장치 내에 제공될 수 있으며, 상기 장치는, 하우징; 고정자와 회전자를 포함하며, 상기 고정자는 상기 하우징에 연결되는, 모터; 인코더 읽기 헤드(read head)와 인코더 디스크(disk)를 포함하며, 상기 인코더 읽기 헤드는 상기 하우징에 연결되는, 위치 인코더(position encoder); 및 상기 하우징에 연결되는 환경 장벽(environment barrier)을 포함하며, 상기 환경 장벽은, 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장되며 상기 인코더 읽기 헤드와 인코더 디스크 사이에서 연장되는 일체형 부재(one-piece member)를 포함한다.
상기 일체형 부재의 제1 단부는 제1 밀봉 인터페이스의 부분을 형성할 수 있고, 상기 일체형 부재의 반대측 제2 단부는 제2 밀봉 인터페이스의 부분을 형성한다. 상기 일체형 슬리브 부재의 제2 단부는, 상기 하우징에 대하여 상기 제2 밀봉 인터페이스의 밀봉재에 탄성 하중을 가하기 위해 탄성적으로 편향될 수 있다. 상기 제1 밀봉 인터페이스는 상기 하우징 내에 하나의 코너(corner)를 가진 오목한 포켓(pocket)을 포함할 수 있으며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제1 단부는 상기 제1 밀봉 인터페이스의 제1 밀봉재를 상기 코너를 향해 압축한다. 상기 일체형 슬리브 부재의 제1 단부는 제1 밀봉재를 상기 하우징을 향해 제1 외측 방향으로 가압할 수 있으며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제2 단부는 제2 밀봉재를 상기 하우징을 향해 제2 내측 방향으로 가압할 수 있다. 상기 일체형 부재는 상기 일체형 부재의 양단부들 사이에 적어도 60도의 적어도 하나의 굽힘부(bend)를 가질 수 있으며, 상기 적어도 하나의 굽힘부는 상기 양단부들로부터 이격된다. 상기 적어도 하나의 굽힘부는 대략 90도의 제1 굽힘부와 대략 40도 이상의 제2 굽힘부를 포함할 수 있다. 상기 장치는, 환경 챔버와, 상기 회전자에 연결된 샤프트를 더 포함할 수 있으며, 상기 회전자와 상기 샤프트는 상기 환경 챔버의 환경과 소통하고, 상기 하우징과 상기 환경 장벽은 상기 고정자를 상기 환경 챔버의 환경으로부터 분리한다.
예시적인 방법은 위에서 기술된 특징들을 가진 장치를 제조하고 조립하는 것을 포함할 수 있다.
전술한 설명은 단지 보여주기 위한 것이라는 점을 이해하여야 한다. 다양한 대안들과 수정들이 본 기술분야의 기술자에 의해 창안될 수 있다. 예를 들어, 다양한 종속 청구항들에 열거된 특징들은 어떠한 적합한 조합(들)으로도 서로 조합될 수 있다. 부가하여, 전술한 다른 실시예들로부터의 특징들은 새로운 실시예 내에 선택적으로 조합될 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되는 이러한 모든 대안들, 수정들 및 변형들을 수용하도록 의도된 것이다.

Claims (17)

  1. 하우징;
    고정자와 회전자를 포함하는 모터로서, 상기 고정자는 상기 하우징에 연결되는, 모터;
    상기 고정자 및 회전자 사이에서 연장되는 환경 장벽(environment barrier); 및
    상기 환경 장벽을 상기 하우징에 연결하는 밀봉 시스템으로서, 상기 밀봉 시스템은 제 1 밀봉 인터페이스 및 제 2 밀봉 인터페이스를 포함하며, 상기 제 1 밀봉 인터페이스는 적어도 부분적으로 상기 고정자의 내경과 같거나 그보다 작은 제 1 직경에서 상기 하우징에 연결되고, 상기 제 2 밀봉 인터페이스는 적어도 부분적으로 상기 고정자의 외경과 같거나 그보다 큰 제 2 직경에서 상기 하우징에 연결되는, 밀봉 시스템;을 포함하며,
    상기 제 2 밀봉 인터페이스는 상기 하우징에 대하여 제 2 밀봉재를 가압하는 환경 장벽의 외측 부분을 포함하고, 상기 제 1 밀봉 인터페이스는 상기 하우징에 대하여 강제되고 상기 하우징에 대하여 제 1 밀봉재를 가압하는 환경 장벽의 내측 부분을 포함하며,
    상기 환경 장벽은 상기 고정자 및 회전자 사이에서 연장되는 일체형 슬리브 부재(one-piece sleeve membeer)를 포함하며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제 1 단부는 상기 제 1 밀봉 인터페이스의 일부를 형성하며, 상기 일체형 슬리브 부재의 맞은편 제 2 단부는 상기 제 2 밀봉 인터페이스의 일부를 형성하며, 지지 구조체는 만곡되어 상기 일체형 슬리브 부재의 제 2 단부의 에지를 상기 제 2 밀봉재에 클램핑하며, 상기 지지 구조체는 상기 일체형 슬리브 부재를 강제하여 상기 하우징에 대하여 상기 일체형 슬리브 부재의 제 1 단부의 에지를 가압하게 되는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일체형 슬리브 부재의 제 2 단부는 탄성 변형되어 상기 하우징에 대하여 제 2 밀봉 인터페이스의 밀봉재를 스프링 로딩하는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 밀봉 인터페이스는 하우징 내에 하나의 코너를 구비하는 오목한 포켓을 포함하며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제 1 단부는 상기 제 1 밀봉 인터페이스의 제 1 밀봉재를 상기 코너를 향해 가압하는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 일체형 슬리브 부재의 제 1 단부는 상기 하우징을 향하여 제 1 외측 방향으로 제 1 밀봉재를 가압하며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제 2 단부는 상기 하우징을 향하여 제 2 내측 방향으로 제 2 밀봉재를 가압하는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 환경 장벽은 제 1 밀봉 인터페이스 및 제 2 밀봉 인터페이스 사이에서 적어도 60도의 적어도 하나의 굽힘부(bend)를 구비하는 일체형 슬리브 부재를 포함하며, 적어도 하나의 상기 굽힘부는 상기 제 1 밀봉 인터페이스 및 제 2 밀봉 인터페이스로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    적어도 하나의 굽힘부는 90도의 제 1 굽힘부 및 40도 이상의 제 2 굽힘부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 직경은 상기 고정자의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 직경은 상기 고정자의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    인코더 읽기 헤드(read head)와 인코더 디스크(disk)를 포함하는 위치 인코더(position encoder)를 추가로 포함하되, 상기 인코더 읽기 헤드는 상기 하우징에 연결되며, 상기 환경 장벽은 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장되고 상기 인코더 읽기 헤드와 인코더 디스크 사이에서 연장되는 일체형 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  10. 제 1 항에서,
    환경 챔버 및 상기 회전자에 연결된 샤프트를 추가로 포함하며, 상기 회전자 및 샤프트는 상기 환경 챔버의 환경과 연통되며, 상기 하우징 및 환경 장벽은 상기 고정자를 환경 챔버의 환경으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  11. 하우징;
    고정자와 회전자를 포함하는 모터로서, 상기 고정자는 상기 하우징에 연결되는, 모터;
    인코더 읽기 헤드(read head)와 인코더 디스크(disk)를 포함하는 위치 인코더(position encoder)로서, 상기 인코더 읽기 헤드는 상기 하우징에 연결되는, 위치 인코더; 및
    상기 하우징에 연결되는 환경 장벽(environment barrier)으로서, 상기 환경 장벽은 상기 고정자와 회전자 사이에서 연장되며 상기 인코더 읽기 헤드와 인코더 디스크 사이에서 연장되는 일체형 슬리브 부재를 포함하는, 환경 장벽;을 포함하며,
    상기 일체형 슬리브 부재의 제 1 단부는 제 1 밀봉 인터페이스의 일부를 형성하며, 상기 일체형 슬리브 부재의 맞은편 제 2 단부는 제 2 밀봉 인터페이스의 일부를 형성하며, 지지 구조체는 만곡되어 상기 일체형 슬리브 부재의 제 2 단부의 에지를 제 2 밀봉재에 클램핑하며, 상기 지지 구조체는 상기 일체형 슬리브 부재를 강제하여 상기 하우징에 대하여 상기 일체형 슬리브 부재의 제 1 단부의 에지를 가압하게 되는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 일체형 슬리브 부재의 제 2 단부는 탄성 변형되어 상기 하우징에 대하여 제 2 밀봉 인터페이스의 밀봉재를 스프링 로딩하는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 밀봉 인터페이스는 하우징 내에 하나의 코너를 구비하는 오목한 포켓을 포함하며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제 1 단부는 상기 제 1 밀봉 인터페이스의 제 1 밀봉재를 상기 코너를 향해 가압하는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 일체형 슬리브 부재의 제 1 단부는 상기 하우징을 향하여 제 1 외측 방향으로 제 1 밀봉재를 가압하며, 상기 일체형 슬리브 부재의 제 2 단부는 상기 하우징을 향하여 제 2 내측 방향으로 제 2 밀봉재를 가압하는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 일체형 슬리브 부재는 상기 일체형 슬리브 부재의 대향하는 단부들 사이에서 적어도 60도의 적어도 하나의 굽힘부(bend)를 구비하며, 적어도 하나의 상기 굽힘부는 대향하는 상기 단부들로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    적어도 하나의 굽힘부는 90도의 제 1 굽힘부 및 40도 이상의 제 2 굽힘부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    환경 챔버 및 상기 회전자에 연결된 샤프트를 추가로 포함하며, 상기 회전자 및 샤프트는 상기 환경 챔버의 환경과 연통되며, 상기 하우징 및 환경 장벽은 상기 고정자를 환경 챔버의 환경으로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 로봇 구동을 위한 장치.
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