KR20180125434A - 격리된 광학 인코더를 가진 로봇 구동 - Google Patents

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KR20180125434A
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Abstract

프레임, 프레임에 연결된 광학 센서와 환경 분리 방벽을 포함하는 장치. 프레임이 모터 조립체의 하우징에 부착되도록 구성된다 가까운 상기 하우징을 통하여 확장하는 개구. 광 검출 방법은 카메라를 포함한다. 환경 분리 방벽이 개구에 상기 하우징에 연결되도록 구성되며, 여기서 환경 분리 방벽이 있다 가장 적게 부분적으로 카메라가 환경 분리 방벽과 개구를 통과해 상기 하우징 내부에 이미지를 뷰잉할 수 있게 하기 위해 카메라에 대해 투명하고 위치된다.

Description

격리된 광학 인코더를 가진 로봇 구동
예시적이고 비제한적인 실시예들은 일반적으로 위치 감지(position sensing)에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 광학 인코더(optical encoder)를 가진 로봇 구동 위치 센서에 관한 것이다.
U.S. 특허 공개 번호 2009/0243413 A1 및 2015/0303764 A1은 비광학식 인코더 읽기-헤드와 인코더 디스크 사이의 장벽을 개시하며, 그 전체가 여기에 참조로서 통합된다.
이하의 요약은 단순히 예시적인 것이다. 요약은 청구항들의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
일 측면에 따르면, 예시적인 실시예에 따른 장치가 제공되며, 상기 장치는, 모터 조립체의 하우징을 관통하여 연장된 개구(aperture)에 근접하여 상기 하우징에 부착되도록 구성된 프레임; 카메라를 포함하는, 상기 프레임에 연결된 광센서; 및 상기 개구에서 상기 하우징에 연결되도록 구성된 환경 분리 장벽(environment separation barrier);을 포함하며, 상기 환경 분리 장벽은 적어도 부분적으로 투명하며 상기 카메라가 상기 환경 분리 장벽과 상기 개구를 통해 상기 하우징 내부의 이미지를 볼 수 있도록 상기 카메라에 대하여 배치된다.
다른 측면에 따르면, 예시적인 방법은, 프레임과, 상기 프레임에 연결된 카메라를 포함하는 읽기-헤드(read-head)를 제공하는 단계; 상기 읽기-헤드를 모터 조립체의 하우징에 연결하는 단계로서, 상기 읽기-헤드의 프레임이 상기 하우징을 관통하여 연장된 개구(aperture)에 근접하여 상기 하우징에 연결되는, 단계; 및 상기 하우징 내부의 제1 환경 영역을 상기 카메라가 내부에 배치된 제2 환경 영역으로부터 분리하기 위해 상기 개구에 환경 분리 장벽을 배치하는 단계;를 포함하며, 상기 환경 분리 장벽은 적어도 부분적으로 투명하며 상기 카메라가 상기 환경 분리 장벽과 상기 개구를 통해 상기 하우징 내부의 이미지를 볼 수 있도록 상기 카메라에 대하여 배치된다.
또 다른 측면에 따르면, 예시적인 방법은, 읽기-헤드(read-head)의 광 방출기(light emitter)에 의해 모터 조립체의 하우징 내부에 배치된 기준 부재(reference member)를 조명하는 단계로서, 상기 읽기-헤드는 적어도 부분적으로 상기 하우징의 외부에 배치되는, 단계; 상기 읽기-헤드의 카메라에 의해 상기 기준 부재의 이미지를 보는 단계로서, 상기 카메라는 적어도 부분적으로 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 이미지는 상기 하우징의 개구(aperture)를 통해 그리고 상기 개구에 배치된 투명한 환경 분리 장벽을 통해 상기 카메라에 의해 보여지며, 상기 투명한 환경 분리 장벽은 상기 하우징 내부의 제1 환경을 센서가 내부에 배치된 제2 환경으로부터 밀봉하고, 상기 카메라는 상기 제1 환경의 외부에 배치되고, 상기 투명한 환경 분리 장벽은 상기 카메라가 상기 제1 환경의 외부에 있는 동안 상기 카메라가 상기 하우징 내부에서 비롯된 이미지를 볼 수 있도록 허용하는, 단계;를 포함한다.
상기 측면들 및 다른 특징들은 아래의 설명에서 첨부된 도면들과 관련하여 설명된다.
도 1은 기판 가공 장치의 개략도이며;
도 2는 도 1에 도시된 장치의 구성요소들의 일부를 도시한 다이어그램이며;
도 3은 도 1-2에 도시된 구성요소들의 일부를 도시한 개략도이며;
도 3a는 도 1-2에 도시된 구성요소들의 다른 예시적인 실시예를 도시한 다이어그램이며;
도 4는 도 3에 도시된 구성요소들의 일부를 도시한 개략도이며;
도 4a는 도 4에 도시된 읽기-헤드의 예를 도시한 개략적인 다이어그램이며;
도 4b는 도 4에 도시된 읽기-헤드의 다중 읽기-헤드들의 예를 도시한 개략적인 다이어그램이며;
도 5는 도 3-4에 도시된 센서 내의 연결 구성의 예시적인 유형을 도시한 다이어그램이며;
도 6은 도 3-4에 도시된 하우징에 센서를 연결하는 예시적인 유형을 도시한 다이어그램이며;
도 7은 다른 예시적인 실시예를 보여주는 도 4에 유사한 도면이며;
도 8은 다른 예시적인 실시예를 보여주는 도 4에 유사한 도면이며;
도 9는 다른 예시적인 실시예를 보여주는 도 4에 유사한 도면이며;
도 10은 다른 예시적인 실시예를 보여주는 도 4에 유사한 도면이며;
도 11은 다른 예시적인 실시예를 보여주는 도 4에 유사한 도면이며;
도 12는 다른 예시적인 실시예를 보여주는 도 4에 유사한 도면이며;
도 13은 다른 예시적인 실시예를 보여주는 도 4에 유사한 도면이며;
도 14는 다른 예시적인 실시예를 보여주는 도 4에 유사한 도면이며;
도 15는 다른 예시적인 실시예를 보여주는 도 4에 유사한 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 이송 장치(12)를 가진 예시적인 기판 가공 장치(10)의 개략적인 상면도가 도시된다. 본 발명이 도면들에 도시된 실시예들에 관하여 설명될지라도, 본 발명은 많은 형태의 대체 가능한 실시예들로 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 임의의 적합한 크기, 형상 또는 유형의 재료들 또는 요소들이 사용될 수 있다.
상기 기판 이송 장치(12)에 추가하여, 상기 기판 가공 장치(10)는 진공 챔버(15)에 연결된 다중 기판 가공 챔버들(14)과 기판 카세트 엘리베이터들(16)을 포함한다. 상기 이송 장치(12)는, 적어도 부분적으로, 상기 챔버(15) 내에 배치되며, 상기 챔버들(14)과 엘리베이터들(16) 사이에서 반도체 웨이퍼 또는 평판 디스플레이와 같은 평면 기판들을 이송하도록 구성된다. 대체 가능한 실시예들에서, 상기 이송 장치(12)는 임의의 적합한 유형의 기판 가공 장치 내에 사용될 수 있다.
종래의 진공 환경 로봇 매니퓰레이터(robotic manipulator)는 일반적으로 구동 유닛을 포함하며, 상기 구동 유닛은 로봇 매니퓰레이터의 모든 능동 요소들(active components), 예를 들어, 액추에이터들과 센서들, 및 위에서 논의된 바와 같이, 구동 유닛에 의해 구동되는 하나 이상의 아암들을 수용한다. 상기 아암(들)은 일반적으로 수동 메커니즘(passive mechanism)이며, 즉, 아암(들)은 액추에이터 및 센서와 같은 어떠한 능동 요소들도 포함하지 않는다. 이는 주로 진공 환경에서의 탈가스, 전력 분배 및 열 제거의 어려움에 기인한다.
도 2를 참조하면, 상기 기판 이송 장치(12)는 (또는 진공 호환 로봇 시스템) 구동부(18)와 아암(20)을 포함한다. 상기 구동부(18)는 두 개의 회전축들을 가진다. 상기 아암(20)은 구동부(18)에 결합된다. 이 예시적인 실시예에서, 상기 아암(20)은 제1 링크(22), 제2 링크(24) 및 엔드-이펙터(end-effector)(26)를 포함한다. 상기 제1 링크(22)는 상기 구동부(18)의 제1 회전축에 직접 부착된다. 상기 제2 링크(24)는 제1 회전 조인트(28)를 통해 제1 링크(22)에 결합된다. 상기 엔드-이펙터(26)는 제2 회전 조인트(30)를 통해 제2 링크(24)에 결합된다. 도시된 실시예에서, 아암(20)은 상기 구동부(18)와 조인트들(28, 30)에 형성된 세 개의 회전축들(90, 92, 94)을 가진다. 이 실시예에서, 상기 제2 링크(24)는, 상기 구동부(18)의 제2 회전축에 부착된 제1 풀리, 제1 벨트/밴드 및 상기 아암(20)의 제2 링크(24)에 부착된 제2 풀리를 포함하는 벨트/밴드 구동을 통해 구동된다. 상기 엔드-이펙터(26)는 다른 벨트/밴드 장치를 통해 상기 구동부(18)에 대해 대략 반경 방향으로 향하도록 강요되며, 상기 다른 벨트/밴드 장치는, 제1 링크(22)에 회동 가능하게 결합된 제1 풀리, 제2 벨트/밴드 및 엔드-이펙터(26)에 부착된 제4 풀리를 포함할 수 있다. 다양한 다른 예시적인 실시예들에서, 임의의 적합한 구동부, 액추에이터, 센서 또는 그 밖의 것이, 임의의 조합으로 및/또는 U.S. 특허 번호 9,202,733호와 U.S. 특허 번호 8,716,909호에 개시된 바와 같이, 여기서 개시되는 특징들을 제공할 수 있으며, 이 특허들은 모두 그 전체가 여기에 참조로서 통합된다.
상기 기판 이송 장치(12)가 진공 로봇에 관해 설명되었다 할지라도, 개시된 바와 같은 특징들을 가진 임의의 적합한 기판 이송 장치; 대기 또는 그 밖의 것이 제공될 수 있다. 기판 이송 장치(12)는 제어기(54), 구동 유닛(18) 및 아암(20)을 가지며, 기판(S)을 이송하도록 구성된다. 제어기(54)는 적어도 하나의 프로세서(32), 적어도 하나의 메모리(34) 및 상기 구동 유닛(18)과 센서로부터의 공정 입력(process input)을 제어하도록 구성된 소프트웨어 또는 컴퓨터 코드(36)를 가질 수 있다. 아암(20)은 SCARA 유형의 아암으로서 도시되어 있고 구동 유닛(18)에 의해 구동되지만, 대체 가능한 실시예들에서는 임의의 적합한 아암이 제공될 수 있다. 기판 이송 장치(12)는 두 개의 링크 아암에 관해 설명된다 할지라도, 임의의 적합한 수의 링크들이 제공될 수 있다. 또한, 임의의 적합한 수의 아암들이 제공될 수 있다. 또한, 회전축 및/또는 선형 축의 임의의 조합이 임의의 적합한 아암에 제공될 수 있다.
상기 구동부(18)는 로봇 모터 조립체를 형성한다. 이 예에서, 고정자들과 회전자들 포함하는 상기 로봇 모터 조립체는 상기 제1 링크(22)와 상기 제1 링크의 풀리들 중 하나에 연결된 샤프트들을 구동하도록 구성된다. 도 3을 참조하면, 상기 구동부(18)는, 구동부(18) 내부와 챔버(15) 내부의 환경 영역(environmental area)(40)을 구동부와 챔버 외부의 환경 영역(42)으로부터 분리하는 하우징(38)을 포함한다. 위치 인코더 기준 부재(position encoder reference member) 또는 디스크(disk)는 상기 구동부(18)의 회전자들 또는 샤프트들 각개에 연결된다. 도 3은 위치 인코더 기준 부재 디스크(44)가 샤프트/회전자(46)에 부착된 예를 보여준다. 상기 모터 조립체의 하우징(38)은 관통된 개구(aperture)(48)를 가진다. 상기 개구(48)는 상기 위치 인코더 기준 부재 디스크(44)와 정렬된다. 상기 하우징(38)에 위치 읽기-헤드(read-head)(50)가 부착된다. 상기 회전자/샤프트(46)가 회전할 때 상기 위치 인코더 기준 부재 디스크(44)가 회전하는 동안 상기 읽기-헤드(50)가 상기 디스크(44)의 장소 또는 위치를 감지하기 위해, 상기 위치 읽기-헤드(50)는 하우징(38)을 관통하는 개구(48)에 배치된다. 상기 읽기-헤드(50)로부터의 출력은 상기 제어기(54)로 공급된다. 다른 예는 도 3a에 도시되어 있으며, 이는, U.S. 특허 출원 공개 번호 2014/0077637호의 도 1에 묘사된 예시적인 로봇과 같은, 로봇의 직접-구동 모듈을 도식적으로 보여주며, 샤프트(46a), 모터(47)의 고정자 및 회전자, 직접 구동 모듈 하우징(38a), 인코더 트랙 또는 기준 부재(44a), 베어링(49) 및 인코더 센서(60a)를 보여준다.
도 4를 참조하면, 이 실시예에서, 상기 위치 읽기-헤드(50)는 전체적으로 프레임(56), 광 방출기(light emitter)(58), 광센서(60), 환경 분리 장벽(62) 및 전자 회로(59)를 포함한다. 하나의 유형의 예시적인 실시예에서, 상기 센서(60)는 적어도 하나의 이미지를 보기 위한 어레이로서 배치된 다수의 광센서들이며, 상기 광 방출기(58)는 다수의 광 방출기들을 포함한다. 이러한 예는 읽기-헤드(50')로서 도 4a에 도시된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 다른 대안에서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 장치는 다중 읽기-헤드들(50", 50'")을 포함할 수 있으며, 이들은 상이한 광 방출기와 광센서 구성들을 가지지만 동일한 기준 부재(44)를 읽기 위해 상기 하우징(38)에 부착된다.
도 5를 참조하면, 이 예시적인 실시예에서, 상기 센서(60)와 프레임(56) 사이에 제1 연결부(connection)(64)가 제공되고, 상기 분리 장벽(62)과 프레임(56) 사이에 제2 연결부(66)가 제공된다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 센서(60)와 분리 장벽(62)은, 하우징(38)에 대한 단일 유형의 연결부(68)를 가진 센서 프레임과 함께 단일체의 조립체일 수 있다. 상기 연결부들(64, 66, 68)는 정적으로 고정되거나 또는 조절 가능할 수 있다. 도 4에 도시된 예에서, 상기 연결부(64)는 정적으로 고정되고, 상기 연결부(66)는 탄성 편향 가능한 연결부이며, 상기 연결부(68)는 조절 가능하다.
이 예시적인 실시예에서, 상기 환경 분리 장벽(62)은 투명 윈도우이며, 상기 광센서(60)는 카메라이다. 상기 투명 윈도우(62)를 홀딩하기 위해 홀더(holder)(70)가 제공된다. 상기 홀더(70)는 투명 윈도우(62)를 밀봉재(seal)(72)에 대하여 가압하도록 연결부(66)에 의해 상기 개구(48)의 방향으로 편향된다. 따라서, 상기 밀봉재(72)와 윈도우(62)는 상기 개구(48)를 밀봉하며, 상기 개구(48)에서 두 개의 환경 영역들(40, 42) 사이에 광학적으로 투명한 장벽을 형성한다. 상기 장벽(62)이 광학적으로 투명하기 때문에, 상기 카메라(60)는 여전히 상기 기준 부재(44)로부터 이미지를 볼 수 있다. 상기 카메라(60), 광 방출기(58) 및 전자 회로(59)를 포함하는 읽기-헤드(50)의 구성요소들이 모두 상기 환경 영역(40)의 외부에 있기 때문에, 상기 영역(40) 내부의 이러한 구성요소들로부터의 탈가스(outgassing)의 위험이 없다. 상기 카메라(60), 광 방출기(58) 및 전자 회로(59)를 포함하는 읽기-헤드(50)의 구성요소들이 모두 상기 환경 영역(40)의 외부에 있기 때문에, 상기 읽기-헤드(50) 또는 그 구성요소들의 특별한 설계 또는 포장(encasement)이 필요하지 않다.
여기서 설명된 바와 같은 특징들을 가지면, 위치 인코더(position encoder)는 로봇 직접-구동 모듈, 예를 들어, 구동부(18) 또는 구동부(18)를 형성하기 위해 조립되는 다수의 구동 모듈들 중 하나에 통합될 수 있다. 예를 들어, 디스크(44) 상의, 위치 인코더 트랙(track)은 직접-구동 모듈의 구동되는 부품(46)에 결합될 수 있으며, 예를 들어, 도면들에 도시된 예시적인 실시예들과 같이, 위치 읽기-헤드는 직접-구동 모듈의 하우징(38)의 외부에 제공될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 도 4에 도식적으로 묘사된 바와 같이, 상기 직접-구동 모듈의 하우징(38)은 개구(슬롯)(48)를 특징으로 할 수 있으며, 상기 개구(48)는 상기 직접-구동 모듈의 하우징의 외부로부터 상기 위치 인코더 트랙으로의 광 경로(optical path)(시야)를 제공하도록 배치된다. 상기 개구(48)는 상기 직접-구동 모듈의 하우징 내부의 진공 또는 다른 비-대기 환경을 상기 직접-구동 모듈의 하우징 외부의 환경으로부터 분리하기 위한 분리 장벽(62)을 특징으로 할 수 있다. 상기 분리 장벽(62)은, 예를 들어, 유리 또는 아크릴과 같은 실질적으로 투명한 재료로 만들어질 수 있다. 상기 분리 장벽(62)은, 예를 들어, O-링 또는 접합된 조인트를 사용하여, 또는 임의의 다른 적합한 방법을 사용하여 상기 직접-구동 모듈의 하우징에 대해 밀봉될 수 있다.
참조 번호 44의 인코더 트랙은 인코더 트랙의 위치를 감지하기 위해 사용될 수 있는 특징들을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 특징들은 증분 트랙(incremental track)을 형성할 수 있으며, 몇몇의 경우에, 상기 증분 트랙은 절대 트랙(absolute track)에 의해 보완될 수 있다. 다른 예로서, 상기 특징들은 이미지 처리 기술을 사용하여 판독될 수 있는 패턴을 형성할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 읽기-헤드(50)는 직접-구동 모듈의 외부에 제공될 수 있으며, 그래서 읽기-헤드(50)는 직접-구동 모듈의 하우징의 개구를 통해 인코더 트랙의 위치를 감지할 수 있다. 상기 읽기-헤드는 상기 직접-구동 모듈의 하우징에 실질적으로 고정된 방식으로 부착될 수 있거나, 또는 인코더 트랙에 대한 읽기-헤드의 조절을 허용하기 위해 상기 직접-구동 모듈의 하우징에 이동 가능한 방식으로 결합될 수 있다. 상기 조절은 읽기-헤드와 인코더 트랙 사이의 거리, 및 인코더 트랙에 대한 읽기-헤드의 방향을 포함할 수 있다. 대안으로서, 상기 읽기-헤드는 개구에 근접하여 임의의 적합한 방식으로 홀딩될 수 있다.
여전히, 도 4를 참조하면, 상기 읽기-헤드는 인클로저(enclosure)(56)와 (센서(60)를 포함하는) 광학 시스템을 포함할 수 있다. 상기 읽기-헤드는 다른 구성요소들, 예를 들어, 읽기-헤드를 제어하고, 데이터를 처리하며, 그리고 통신을 용이하게 하는 전자부품들을 더 포함할 수 있다.
상기 광학 시스템(optical system)은 상기 읽기-헤드에 대한 인코더 트랙의 위치를 검출하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상기 광학 시스템은 하나 이상의 광 방출기, 하나 이상의 광 수신기, 및 다른 광학 부품들, 예컨대 렌즈, 거울 및 마스크를 포함할 수 있다. 상기 광 방출기(들)과 수신기(들)은 상기 인코더 트랙 상의 특징들을 검출하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 수신기(들)은 상기 방출기(들)에 의해 발생된 광의 반사에 근거하여 상기 특징들을 검출할 수 있다.
다른 예로서, 상기 광학 시스템은 하나 이상의 광원(들), 하나 이상의 디지털 카메라(들), 및 다른 광학 부품들, 예컨대 렌즈, 거울 및 마스크를 포함할 수 있다. 상기 광원(들)은 상기 디지털 카메라(들)의 시야 내에 상기 인코더 트랙의 조명을 제공하도록 배치될 수 있다. 상기 디지털 카메라(들)은 주기적으로 인코더 트랙의 사진(이미지)을 찍도록 구성될 수 있다. 상기 인코더 읽기-헤드에 대한 인코더 트랙의 위치를 판단하기 위해, 사진들은 상기 인코더 읽기-헤드에 의해 처리될 수 있으며, 및/또는 인코더 읽기-헤드의 외부, 예를 들어 상기 제어기(54)에서 처리될 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 도 7에 도식적으로 묘사된 바와 같이, 상기 직접-구동 모듈의 하우징(38)은 직접-구동 모듈의 하우징의 외부로부터 위치 인코더 트랙(44)의 광 경로(시야)를 제공하도록 배치된 개구(슬롯)(48)를 특징으로 할 수 있다. 읽기-헤드(50a)는 직접-구동 모듈의 하우징 내의 개구를 통해 인코더 트랙(44)의 위치를 감지할 수 있도록 직접-구동 모듈의 외부에 제공될 수 있다.
상기 인코더 트랙(44)은 인코더 트랙의 위치를 감지하는데 사용될 수 있는 특징들을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 특징들은 증분 트랙을 형성할 수 있으며, 몇몇의 경우에, 상기 증분 트랙은 절대 트랙(absolute track)에 의해 보완될 수 있다. 다른 예로서, 상기 특징들은 이미지 처리 기술을 사용하여 판독될 수 있는 패턴을 형성할 수 있다.
상기 읽기-헤드(50a)는 인클로저(56a), 윈도우(62), 및 광 방출기(58)와 광센서(60)을 포함하는 광학 시스템을 포함할 수 있다. 상기 읽기-헤드(50a)는 다른 구성요소들, 예를 들어, 읽기-헤드를 제어하고, 데이터를 처리하며, 그리고 통신을 용이하게 하는 전자부품들을 더 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 윈도우(62)는 읽기-헤드의 인클로저 내에 배치됨으로써, 직접-구동 모듈의 하우징(38) 내의 개구(48)를 통해 상기 광학 시스템(58, 60)과 인코더 트랙(44) 사이에 광 경로(시야)를 제공할 수 있다. 상기 윈도우(62)는 실질적으로 투명한 재료, 예를 들어 유리 또는 아크릴로 만들어질 수 있다.
상기 광학 시스템(optical system)은 상기 읽기-헤드에 대한 인코더 트랙(44)의 위치를 검출하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상기 광학 시스템은 하나 이상의 광 방출기(들), 하나 이상의 광 수신기(들), 및 다른 광학 부품들, 예컨대 렌즈, 거울 및 마스크를 포함할 수 있다. 상기 광 방출기(들)과 수신기(들)은 상기 인코더 트랙 상의 특징들을 검출하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 수신기(들)은 상기 방출기(들)에 의해 발생된 광의 반사에 근거하여 상기 특징들을 검출할 수 있다. 광원(들)이 디지털 카메라(들)의 시야 내에 상기 인코더 트랙의 조명을 제공하도록 배치될 수 있다. 상기 디지털 카메라(들)(60)은 주기적으로 인코더 트랙의 사진(이미지)을 찍도록 구성될 수 있다. 사진들은, 상기 인코더 읽기-헤드에 대한 인코더 트랙의 위치를 판단하기 위해, 상기 인코더 읽기-헤드에 의해 처리될 수 있다.
상기 읽기-헤드의 윈도우(62)가 직접-구동 모듈의 하우징(38)에 대해 직접 구동 모듈의 개구(48) 둘레에서 밀봉되도록, 상기 읽기-헤드(50a)는 직접-구동 모듈의 하우징(38)에 부착될 수 있으며, 따라서 직접-구동 모듈의 하우징 내부의 진공 또는 다른 비-대기 환경을 직접-구동 모듈의 하우징 외부의 환경으로부터 분리할 수 있다. 그 결과로서, 상기 읽기-헤드(50a)의 인클로저 내부의 구성요소들은 직접-구동 모듈의 하우징 내부의 진공 또는 다른 비-대기 환경에 노출되지 않는다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 읽기-헤드는 상기 직접-구동 모듈의 하우징에 실질적으로 고정된 방식으로 부착될 수 있으며, 상기 윈도우(62)는 O-링 또는 임의의 다른 적합한 밀봉재를 사용하여 직접-구동 모듈의 하우징(38)에 밀봉될 수 있다. 밀봉재 구성의 추가적인 예들은 도 8, 9(읽기-헤드의 설치 방향에 대해 수직 방향으로 압축된 밀봉재), 및 도 10(읽기-헤드의 설치 방향을 따라서 압축되는 O-링)에 도식적으로 묘사된다. 도 8은 개구(48b)를 가진 하우징(38b), 및 읽기-헤드(50b)를 보여주며, 상기 읽기-헤드(50b)는 프레임(56b), 밀봉재(72b), 윈도우(62b), 및 광 방출기(58)와 센서(60)를 포함하는 광학 부품들을 가진다. 도 9는 개구(48c)를 가진 하우징(38c), 및 읽기-헤드(50c)를 보여주며, 상기 읽기-헤드(50c)는 프레임(56c), 밀봉재(72b), 윈도우(62b), 및 광 방출기(58)와 센서(60)를 포함하는 광학 부품들을 가진다. 도 10은 개구(48b)를 가진 하우징(38b), 및 읽기-헤드(50d)를 보여주며, 상기 읽기-헤드(50d)는 프레임(56c), 밀봉재(72d), 윈도우(62d), 및 광 방출기(58)와 센서(60)를 포함하는 광학 부품들을 가진다. 상기 윈도우(62)는 밀봉재를 위한 적절한 공간을 제공하며, 동시에, 도 11에 도시된 바와 같이, 인코더 트랙에 대한 상기 센서의 구성요소들의 바람직한 근접 배치를 허용하도록 형상화될 수 있다. 도 11은 개구(48b)를 가진 하우징(38b), 및 읽기-헤드(50e)를 보여주며, 상기 읽기-헤드(50e)는 프레임(56c), 밀봉재(72d), 윈도우(62e), 및 광 방출기(58)와 센서(60)를 포함하는 광학 부품들을 가진다.
도 7 내지 11의 모든 예시적인 구성들에서, 상기 윈도우(62)는 상기 센서의 인클로저(56)에 대해 단순히 기계적으로 고정될 수 있지만 반드시 밀봉될 필요는 없으며, 밀봉은 윈도우(62)와 직접-구동 모듈의 하우징(38) 사이에서 이루어진다는 것을 주의하여야 한다. 도 7 내지 11의 예들에서, 상기 윈도우(62)는 반드시 별도의 부품일 필요는 없다는 것을 주의하여야 한다. 상기 윈도우(62)는 편리하게는 렌즈와 같은 읽기-헤드의 광학 시스템의 부품에 의해 형성되거나, 또는 임의의 다른 적합한 부품에 의해 형성될 수 있다.
대안으로서, 상기 읽기-헤드는, 인코더 트랙에 대해 센서의 조절을 허용하기 위해, 직접-구동 모듈의 하우징에 이동 가능한 방식(movable manner)으로 결합될 수 있다. 상기 조절은 읽기-헤드와 인코더 트랙 사이의 거리, 및 인코더 트랙에 대한 읽기-헤드의 방향(예를 들어, 피치(pitch), 롤(roll) 및 요(yaw))을 포함할 수 있다. 상기 센서의 윈도우는, O-링, 벨로우즈, 플렉셔(flexure), 또는 밀봉을 유지하면서 센서에 충분한 이동을 제공하는 임의의 다른 적합한 밀봉재에 의해 직접-구동 모듈의 하우징에 밀봉될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 도 12에 도식적으로 묘사된 바와 같이, 상기 직접-구동 모듈의 하우징은 직접-구동 모듈의 하우징 외부로부터 위치 인코더 트랙의 광 경로(시야)를 제공하도록 배치된 개구(슬롯)을 특징으로 할 수 있다. 읽기-헤드는 직접-구동 모듈의 하우징 내의 개구를 통해 인코더 트랙의 위치를 감지할 수 있도록 직접-구동 모듈의 외부에 제공될 수 있다. 도 12는 개구(48)를 가진 하우징(38)과 읽기-헤드(50f)를 보여주며, 상기 읽기-헤드(50f)는 프레임(56f), 밀봉재(72), 윈도우(62f), 밀봉재(72f), 및 광 방출기(58)와 센서(60)를 포함하는 광학 부품들을 가진다.
인코더 트랙은 인코더 트랙의 위치를 감지하는데 사용될 수 있는 특징들을 포함한다. 예로서, 상기 특징들은 증분 트랙(incremental track)을 형성할 수 있으며, 몇몇의 경우에, 상기 증분 트랙은 절대 트랙(absolute track)에 의해 보완될 수 있다. 다른 예로서, 상기 특징들은 이미지 처리 기술을 사용하여 판독될 수 있는 패턴을 형성할 수 있다.
상기 읽기-헤드는 인클로저, 윈도우 및 광학 시스템을 포함할 수 있다. 상기 읽기-헤드는 다른 구성요소들, 예를 들어, 읽기-헤드를 제어하고, 데이터를 처리하며, 그리고 통신을 용이하게 하는 전자부품들을 더 포함할 수 있다.
도 12에 묘사된 바와 같이, 상기 윈도우는 읽기-헤드의 인클로저 내에 배치됨으로써, 직접-구동 모듈의 하우징 내의 개구를 통해 상기 광학 시스템과 인코더 트랙 사이에 광 경로(시야)를 제공할 수 있다. 상기 윈도우는 실질적으로 투명한 재료, 예를 들어 유리 또는 아크릴로 만들어질 수 있다. 상기 윈도우는, 예를 들어, O-링 또는 접합된 조인트를 사용하여, 상기 센서의 인클로저에 밀봉될 수 있다.
상기 광학 시스템은 상기 읽기-헤드에 대한 인코더 트랙의 위치를 검출하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상기 광학 시스템은 하나 이상의 광 방출기들, 하나 이상의 광 수신기들, 및 다른 광학 부품들, 예컨대 렌즈, 거울 및 마스크를 포함할 수 있다. 상기 광 방출기(들)과 수신기(들)은 상기 인코더 트랙 상의 특징들을 검출하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 수신기(들)은 상기 방출기(들)에 의해 발생된 광의 반사에 근거하여 상기 특징들을 검출할 수 있다.
다른 예로서, 상기 광학 시스템은 하나 이상의 광원(들), 하나 이상의 디지털 카메라(들), 및 다른 광학 부품들, 예컨대 렌즈, 거울 및 마스크를 포함할 수 있다. 상기 광원(들)은 상기 디지털 카메라(들)의 시야 내에 상기 인코더 트랙의 조명을 제공하도록 배치될 수 있다. 상기 디지털 카메라(들)은 주기적으로 인코더 트랙의 사진(이미지)을 찍도록 구성될 수 있다. 사진들은, 상기 인코더 읽기-헤드에 대한 인코더 트랙의 위치를 판단하기 위해, 상기 인코더 읽기-헤드에 의해 처리될 수 있다.
상기 읽기-헤드는, 상기 센서의 인클로저가 직접-구동 모듈의 하우징에 대해 직접-구동 모듈의 개구 둘레에서 그리고 읽기-헤드의 윈도우 둘레에서 밀봉되도록, 직접-구동 모듈의 하우징에 부착될 수 있으며, 따라서 직접-구동 모듈의 하우징 내부의 진공 또는 다른 비-대기 환경을 직접-구동 모듈 외부의 환경으로부터 분리할 수 있으며, 또한 읽기-헤드의 인클로저 내부의 구성요소들을 직접-구동 모듈의 하우징 내부의 진공 또는 비-대기 환경으로부터 분리할 수 있다. 이는 읽기-헤드의 인클로저 내부의 구성요소들이 직접-구동 모듈의 하우징 내부의 진공 또는 비-대기 환경에 노출되는 것을 방지한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 읽기-헤드는 상기 직접-구동 모듈의 하우징에 실질적으로 고정된 방식으로 부착될 수 있으며, 상기 센서의 인클로저는 O-링 또는 임의의 다른 적합한 밀봉재를 사용하여 직접-구동 모듈의 하우징에 밀봉될 수 있다. 윈도우가 읽기-헤드의 인클로저에 밀봉되고, 읽기-헤드의 인클로저가 직접-구동 모듈의 하우징에 밀봉되는 추가 예시적인 실시예들은 도 14 및 15에 도식적으로 묘사되어 있다. 도 14는 개구(48h)를 가진 하우징(38h), 및 읽기-헤드(50h)를 보여주며, 상기 읽기-헤드(50h)는 프레임(56h), 밀봉재들(72h1, 72h2), 윈도우(62h), 및 광 방출기(58)와 센서(60)를 포함하는 광학 부품들을 가진다. 도 15는 개구(48h)를 가진 하우징(38h), 및 읽기-헤드(50i)를 보여주며, 상기 읽기-헤드(50i)는 프레임(56h), 밀봉재들(72h1, 72h2), 윈도우(62h), 및 광 방출기(58)와 센서(60)를 포함하는 광학 부품들을 가진다.
도 12의 예에서, 상기 윈도우는 반드시 별도의 부품일 필요는 없다는 것을 주의하여야 한다. 상기 윈도우는 편리하게는 렌즈와 같은 센서의 광학 시스템의 부품에 의해 형성되거나, 또는 임의의 다른 적합한 부품에 의해 형성될 수 있다.
대안으로서, 상기 읽기-헤드는, 인코더 트랙에 대해 센서의 조절을 허용하기 위해, 직접-구동 모듈의 하우징에 이동 가능한 방식(movable manner)으로 결합될 수 있다. 상기 조절은 읽기-헤드와 인코더 트랙 사이의 거리, 및 인코더 트랙에 대한 읽기-헤드의 방향(예를 들어, 피치(pitch), 롤(roll) 및 요(yaw))을 포함할 수 있다. 상기 읽기-헤드의 인클로저는, O-링, 벨로우즈, 플렉셔(flexure), 또는 밀봉을 유지하면서 읽기-헤드에 충분한 이동을 제공하는 임의의 다른 적합한 밀봉재에 의해 직접-구동 모듈의 하우징에 밀봉될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 도 13에 도식적으로 묘사된 바와 같이, 상기 직접-구동 모듈의 하우징은, 직접-구동 모듈의 하우징 외부로부터 위치 인코더 트랙의 광 경로(시야)를 제공하도록 배치된 개구(슬롯)을 특징으로 할 수 있다. 도 13은 개구(48g)를 가진 하우징(38g)과 읽기-헤드(50g)를 보여주며, 상기 읽기-헤드(50g)는 프레임 부재들(56g1, 56g2), 밀봉재들(72g1, 72g2), 윈도우(62g), 및 광 방출기(58)와 센서(60)를 포함하는 광학 부품들을 가진다. 상기 센서는, 직접-구동 모듈의 하우징 내의 개구를 통해 인코더 트랙의 위치를 감지할 수 있도록, 직접-구동 모듈의 외부에 제공될 수 있다.
상기 인코더 트랙은 인코더 트랙의 위치를 감지하는데 사용될 수 있는 특징들을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 특징들은 증분 트랙을 형성할 수 있으며, 몇몇의 경우에, 상기 증분 트랙은 절대 트랙에 의해 보완될 수 있다. 다른 예로서, 상기 특징들은 이미지 처리 기술을 사용하여 판독될 수 있는 패턴을 형성할 수 있다.
상기 읽기-헤드는 제1 인클로저, 윈도우 및 광학 시스템을 포함할 수 있다. 상기 읽기-헤드는 다른 구성요소들, 예를 들어, 읽기-헤드를 제어하고, 데이터를 처리하며, 그리고 통신을 용이하게 하는 전자부품들을 더 포함할 수 있다.
도 13에 묘사된 바와 같이, 상기 윈도우는 읽기-헤드의 제1 인클로저 내에 배치됨으로써, 직접-구동 모듈의 하우징 내의 개구를 통해 상기 광학 시스템과 인코더 트랙 사이에 광 경로(시야)를 제공할 수 있다. 상기 윈도우는 상기 읽기-헤드의 제1 인클로저에 기계적으로 고정될 수 있고 제2 인클로저에 밀봉될 수 있으며(도 13의 윈도우 밀봉재), 제1 및 제2 인클로저들은 어느 것도 직접 구동 모듈의 하우징이 아니다. 상기 제2 인클로저는 그 다음에 직접-구동 모듈의 하우징에 밀봉된다(도 13의 인클로저 밀봉재). 이는 대기와 비-대기 환경들 사이의 장벽으로서 작용하도록 결코 의도되지 않은 읽기-헤드 하우징들이 사용될 수 있도록 한다.
상기 윈도우는 실질적으로 투명한 재료, 예를 들어 유리 또는 아크릴로 만들어질 수 있다. 대안으로서, 도 6 내지 12의 예들에 관해 설명된 바와 같이, 상기 윈도우는 편리하게는 읽기-헤드의 광학 시스템의 부품, 예를 들어, 렌즈, 광에 영향을 미치는 다른 광학 요소, 또는 임의의 다른 적합한 부품에 의해 형성될 수 있다.
상기 윈도우는, 예를 들어, O-링 또는 접합된 조인트를 사용하여 읽기-헤드의 제1 인클로저에 밀봉될 수 있다. 바람직한 경우에, 상기 밀봉은 윈도우에 플랜지와 같은 피처(feature)의 추가에 의해 달성될 수 있다. 대안으로서, 상기 밀봉은 사용에 의해 달성될 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 읽기-헤드에 사용 가능한 피처들(features)을 사용함에 의해 달성될 수 있다.
상기 광학 시스템은 상기 읽기-헤드에 대한 인코더 트랙의 위치를 검출하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상기 광학 시스템은 하나 이상의 광 방출기들, 하나 이상의 광 수신기들, 및 다른 광학 부품들, 예컨대 렌즈, 거울 및 마스크를 포함할 수 있다. 상기 광 방출기(들)과 수신기(들)은 상기 인코더 트랙 상의 특징들을 검출하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 수신기(들)은 상기 방출기(들)에 의해 발생된 광의 반사에 근거하여 상기 특징들을 검출할 수 있다.
다른 예로서, 상기 광학 시스템은 하나 이상의 광원(들), 하나 이상의 디지털 카메라(들), 및 다른 광학 부품들, 예컨대 렌즈, 거울 및 마스크를 포함할 수 있다. 상기 광원(들)은 상기 디지털 카메라(들)의 시야 내에 상기 인코더 트랙의 조명을 제공하도록 배치될 수 있다. 상기 디지털 카메라(들)은 주기적으로 인코더 트랙의 사진(이미지)을 찍도록 구성될 수 있다. 사진들은, 상기 인코더 읽기-헤드에 대한 인코더 트랙의 위치를 판단하기 위해, 상기 인코더 읽기-헤드에 의해 처리될 수 있다.
상기 읽기-헤드는, 상기 제2 인클로저가 직접-구동 모듈의 하우징에 대해 밀봉되도록, 직접-구동 모듈의 하우징에 부착될 수 있다. 상기 제2 인클로저는 그 다음에 읽기-헤드의 윈도우에 밀봉되며, 이에 따라 직접-구동 모듈의 하우징 내부의 진공 또는 다른 비-대기 환경을 직접-구동 모듈 외부의 환경으로부터 분리할 수 있으며, 또한 제2 인클로저 내부의 구성요소들을 직접-구동 모듈의 하우징 내부의 진공 또는 비-대기 환경으로부터 분리할 수 있다. 이는 제2 인클로저 내부의 구성요소들이 직접-구동 모듈의 하우징 내부의 진공 또는 비-대기 환경에 노출되는 것을 방지한다.
대안으로서, 상기 제2 인클로저는, 인코더 트랙에 대해 읽기-헤드의 조절을 허용하기 위해, 직접-구동 모듈의 하우징에 이동 가능한 방식(movable manner)으로 결합될 수 있다. 상기 조절은 읽기-헤드와 인코더 트랙 사이의 거리, 및 인코더 트랙에 대한 읽기-헤드의 방향(예를 들어, 피치(pitch), 롤(roll) 및 요(yaw))을 포함할 수 있다. 상기 제2 인클로저는, O-링, 벨로우즈, 플렉셔(flexure), 또는 밀봉을 유지하면서 읽기-헤드에 충분한 이동을 제공하는 임의의 다른 적합한 밀봉재에 의해 직접-구동 모듈의 하우징에 밀봉될 수 있다.
상기한 예시적인 실시예들이 반경 방향 안쪽으로 보는 읽기-헤드를 보여줄지라도, 상기 읽기-헤드는, 반경 방향 바깥쪽으로 보도록, 예를 들어, 디스크의 내부의 실린더형 표면을 지향하도록 구성될 수 있으며, 또는 축방향으로 위쪽 또는 아래쪽을 보도록, 예를 들어, 디스크의 평평한 면들 중 하나를 지향하도록 구성될 수 있다.
여기서 설명된 특징들은, 광학 인코더의 디스크가 하나의 환경(예컨대, 진공 환경) 내에 있고, 광학 인코더의 읽기-헤드의 광학 시스템과 제어 전자부품들을 포함하는 구성요소들은 다른 환경(예컨대, 대기 환경) 내에 있으며, 상기 디스크와 읽기-헤드의 구성요소들 사이에 실질적으로 투명한 장벽이 있는, 광학 인코더를 가진 구동 장치(예를 들어, 로봇 구동 장치)를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
상기 예시적인 실시예들이 반경 방향 안쪽으로 보는 읽기-헤드를 보여줄지라도, 상기 센서는, 반경 방향 바깥쪽으로 디스크의 내부의 실린더형 표면을 보도록 구성될 수 있으며, 또는 축방향(위쪽 또는 아래쪽)으로 디스크(44)의 평평한 면들 중 하나를 보도록 구성될 수 있다. 이러한 구성은, 예를 들어, U.S. 특허 공개 번호 2015/0214086 A1, 2016/0229296 A1, 및 2017/0036358 A1에 기술된 예시적인 선형 로봇들을 포함하는 선형 애플리케이션들(linear applications)로 확장될 수 있으며, 이들은 그 전체가 참조로서 여기에 통합된다.
예시적인 장치는, 모터 조립체의 하우징을 관통하여 연장된 개구(aperture)에 근접하여 상기 하우징에 부착되도록 구성된 프레임; 카메라를 포함하는, 상기 프레임에 연결된 위치 센서; 상기 개구에서 상기 하우징에 연결되도록 구성된 환경 분리 장벽(environment separation barrier);을 포함하며, 상기 환경 분리 장벽은 적어도 부분적으로 투명하며, 상기 카메라가 상기 환경 분리 장벽과 상기 개구를 통해 상기 하우징 내부의 이미지를 볼 수 있도록 상기 카메라에 대하여 배치된다. 상기 환경 분리 장벽은 상기 개구에서 상기 하우징에 직접 연결되거나 또는 예를 들어 상기 장치의 프레임을 통해 상기 하우징에 간접적으로 연결될 수 있지만, 상기 환경 분리 장벽은 상기 하우징을 관통하면서 광 경로를 제공하는 상기 개구의 환경 폐쇄의 적어도 부분을 형성한다.
상기 장치는 상기 환경 분리 장벽과 상기 모터 조립체의 하우징 사이에 직접 배치되도록 구성된 밀봉재(seal)를 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 환경 분리 장벽과 상기 프레임 사이에 직접 연결되는 제1 밀봉재를 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 프레임과 상기 모터 조립체의 하우징 사이에 직접 배치되도록 구성된 제2 밀봉재를 포함할 수 있다. 상기 장치는, 밀봉재, 및 상기 환경 분리 장벽을 상기 밀봉재에 대하여 가압하도록 구성된 장벽 홀더(barrier holder)를 포함할 수 있으며, 상기 장벽 홀더는 상기 프레임에 의해 상기 개구를 향해 가압되도록 구성된다. 상기 장치는, 상기 장벽 홀더와 상기 프레임 사이에, 상기 장벽 홀더가 상기 프레임에 대해 이동할 수 있도록 탄성이 있는 연결부(connection)를 포함할 수 있으며, 상기 프레임이 상기 하우징에 연결된 때 상기 연결부는 상기 장벽 홀더를 상기 개구를 향해 편향시킨다. 상기 환경 분리 장벽은, 상기 프레임에 직접 접촉되며 상기 프레임이 상기 하우징에 연결된 때 상기 프레임에 의해 상기 개구를 향해 가압되도록 구성되는 투명 윈도우를 포함할 수 있다. 상기 장치는, 상기 하우징, 상기 카메라에 의해 촬상되도록(imaged) 구성된 위치 기준 부재(position reference member)를 가진 상기 하우징 내부의 회전자(rotor), 및 적어도 하나의 밀봉재(seal)를 포함할 수 있으며, 상기 프레임은 상기 적어도 하나의 밀봉재, 및 상기 하우징 내부의 제1 환경 영역을 상기 하우징 외부의 제2 환경 영역으로부터 분리하기 위해 상기 개구를 밀봉하는 환경 분리 장벽과 함께 상기 하우징에 연결된다. 상기 프레임은 상기 하우징 내부의 제1 환경 영역에 노출되지 않을 수 있다.
예시적인 방법은, 프레임과 상기 프레임에 연결된 카메라를 포함하는 읽기-헤드(read-head)를 제공하는 단계; 상기 읽기-헤드를 모터 조립체의 하우징에 연결하는 단계로서, 상기 읽기-헤드의 프레임이 상기 하우징을 관통하여 연장된 개구(aperture)에 근접하여 상기 하우징에 연결되는, 단계; 및 상기 하우징 내부의 제1 환경 영역을 상기 카메라가 내부에 배치된 제2 환경 영역으로부터 분리하기 위해 상기 개구에 환경 분리 장벽을 배치하는 단계;를 포함할 수 있으며, 상기 환경 분리 장벽은 적어도 부분적으로 투명하며 상기 카메라가 상기 환경 분리 장벽과 상기 개구를 통해 상기 하우징 내부의 이미지를 볼 수 있도록 상기 카메라에 대하여 배치된다.
상기 방법은 상기 환경 분리 장벽과 상기 모터 조립체의 하우징 사이에 직접 밀봉재(seal)를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 환경 분리 장벽과 상기 프레임 사이에 직접 제1 밀봉재를 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 프레임과 상기 모터 조립체의 하우징 사이에 직접 제2 밀봉재를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 환경 분리 장벽을 밀봉재에 대하여 편향시키는 장벽 홀더(barrier holder)를 포함할 수 있으며, 상기 장벽 홀더는 상기 프레임에 의해 상기 개구를 향해 가압된다. 상기 방법은, 상기 장벽 홀더와 상기 프레임 사이에, 상기 장벽 홀더가 상기 프레임에 대해 이동할 수 있도록 탄성이 있는 연결부(connection)를 제공하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 프레임이 상기 하우징에 연결된 때 상기 연결부는 상기 장벽 홀더를 상기 개구를 향해 편향시킨다. 상기 환경 분리 장벽은, 상기 프레임에 직접 접촉되며 상기 프레임이 상기 하우징에 연결된 때 상기 프레임에 의해 상기 개구를 향해 가압되는 투명 윈도우를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 하우징 내부에 있는 회전자(rotor)와, 상기 카메라에 의해 촬상되도록(imaged) 구성된 위치 기준 부재(position reference member)를 포함할 수 있으며, 상기 프레임은 상기 적어도 하나의 밀봉재 및 상기 하우징 내부의 제1 환경 영역을 상기 하우징 외부의 제2 환경 영역으로부터 분리하기 위해 상기 개구를 밀봉하기 위한 환경 분리 장벽과 함께 상기 하우징에 연결된다. 상기 프레임은 상기 하우징 내부의 제1 환경 영역에 노출되지 않을 수 있다.
예시적인 방법은, 센서의 광 방출기(light emitter)에 의해 모터 조립체의 하우징 내부에 배치된 기준 부재(reference member)를 조명하는 단계로서, 상기 센서는 적어도 부분적으로 상기 하우징의 외부에 배치되는, 단계; 상기 센서의 카메라에 의해 상기 기준 부재의 이미지를 보는 단계로서, 상기 카메라는 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 이미지는 상기 하우징의 개구(aperture)를 통해 그리고 상기 개구에 배치된 투명한 환경 분리 장벽을 통해 상기 카메라에 의해 보여지며, 상기 투명한 환경 분리 장벽은 상기 하우징 내부의 제1 환경을 센서가 내부에 배치된 제2 환경으로부터 밀봉하고, 상기 카메라는 상기 제1 환경의 외부에 배치되고, 상기 투명한 환경 분리 장벽은 상기 카메라가 상기 제1 환경의 외부에 있는 동안 상기 카메라가 상기 하우징 내부에서 비롯된 이미지를 볼 수 있도록 허용하는, 단계;를 포함한다.
도 4의 예는 직접-구동 모듈의 하우징을 도시한다. 도 7-11의 예들은 윈도우와 직접-구동 모듈의 하우징 사이에 직접 배치된 밀봉재를 도시한다. 도 12 및 14-15는 윈도우와 읽기-헤드의 인클로저 사이의 밀봉재, 및 읽기-헤드의 인클로저와 직접-구동 모듈의 하우징 사이의 다른 밀봉재를 도시한다. 도 13의 예는 두 개의 인클로저들을 도시한다.
예시적인 실시예는 장치를 제공하며, 상기 장치는, 모터 조립체의 하우징을 관통하여 연장된 개구(aperture)에 근접하여 상기 하우징에 부착되도록 구성된 프레임; 상기 프레임에 연결된 적어도 하나의 광 방출기(light emitter); 상기 프레임에 연결된 광센서들의 어레이; 및 상기 개구에서 상기 하우징에 연결되도록 구성된 환경 분리 장벽(environment separation barrier);을 포함하며, 상기 환경 분리 장벽은 적어도 부분적으로 투명하며 상기 광센서들의 어레이가 상기 환경 분리 장벽과 상기 개구를 통해 상기 하우징 내부의 이미지를 볼 수 있도록 상기 광센서들의 어레이에 대하여 배치된다.
예시적인 방법이 제공되며, 상기 방법은, 프레임, 상기 프레임에 연결된 적어도 하나의 광 방출기, 및 상기 프레임에 연결된 광센서들의 어레이를 포함하는 읽기-헤드(read-head)를 제공하는 단계; 상기 읽기-헤드를 모터 조립체의 하우징에 연결하는 단계로서, 상기 읽기-헤드의 프레임이 상기 하우징을 관통하여 연장된 개구(aperture)에 근접하여 상기 하우징에 연결되는, 단계; 및 상기 하우징 내부의 제1 환경 영역을 상기 광센서들의 어레이가 내부에 배치된 제2 환경 영역으로부터 분리하기 위해 상기 개구에 환경 분리 장벽을 배치하는 단계;를 포함하며, 상기 환경 분리 장벽은 적어도 부분적으로 투명하며 상기 광센서들의 어레이가 상기 환경 분리 장벽과 상기 개구를 통해 상기 하우징 내부의 이미지를 볼 수 있도록 상기 광센서들의 어레이에 대하여 배치된다.
예시적인 방법이 제공되며, 상기 방법은, 읽기-헤드(read-head)의 적어도 하나의 광 방출기(light emitter)에 의해 모터 조립체의 하우징 내부에 배치된 기준 부재(reference member)를 조명하는 단계로서, 상기 읽기-헤드는 적어도 부분적으로 상기 하우징의 외부에 배치되는, 단계; 및 상기 읽기-헤드의 광센서들의 어레이에 의해 상기 기준 부재의 적어도 하나의 이미지를 보는 단계로서, 상기 광센서들의 어레이는 적어도 부분적으로 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 적어도 하나의 이미지는 상기 하우징의 개구(aperture)를 통해 그리고 상기 개구에 배치된 투명한 환경 분리 장벽을 통해 상기 광센서들의 어레이에 의해 보여지며, 상기 투명한 환경 분리 장벽은 상기 하우징 내부의 제1 환경을 상기 광센서들의 어레이가 내부에 배치된 제2 환경으로부터 밀봉하고, 상기 광센서들의 어레이는 상기 제1 환경의 외부에 배치되고, 상기 투명한 환경 분리 장벽은 상기 광센서들의 어레이가 상기 제1 환경의 외부에 있는 동안 상기 광센서들의 어레이가 상기 하우징 내부에서 비롯된 적어도 하나의 이미지를 볼 수 있도록 허용하는, 단계;를 포함한다.
전술한 설명은 오직 예시적인 것이라는 점을 이해하여야 한다. 다양한 대안들과 수정들이 본 기술 분야의 기술자에 의해 고안될 수 있다. 예를 들어, 다양한 종속항들에 기재된 특징들은 임의의 적합한 조합(들)에서 서로 결합될 수 있다. 또한, 위에서 설명된 상이한 실시예들의 특징들은 새로운 실시예로 선택적으로 결합될 수 있다. 따라서, 본 설명은 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되는 모든 대안들, 수정들 및 변형들을 포괄하도록 의도된다.

Claims (21)

  1. 모터 조립체의 하우징을 관통하여 연장된 개구(aperture)에 근접하여 상기 하우징에 부착되도록 구성된 프레임;
    상기 프레임에 연결된 적어도 하나의 광 방출기(light emitter);
    상기 프레임에 연결된 광센서들의 어레이; 및
    상기 개구에서 상기 하우징에 연결되도록 구성된 환경 분리 장벽(environment separation barrier);을 포함하며,
    상기 환경 분리 장벽은 적어도 부분적으로 투명하며 상기 광센서들의 어레이가 상기 환경 분리 장벽과 상기 개구를 통해 상기 하우징 내부의 이미지를 볼 수 있도록 상기 광센서들의 어레이에 대하여 배치되는, 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 환경 분리 장벽과 상기 모터 조립체의 하우징 사이에 직접 배치되도록 구성된 밀봉재(seal)를 더 포함하는, 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 환경 분리 장벽과 상기 프레임 사이에 직접 연결되는 제1 밀봉재를 더 포함하는, 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 프레임과 상기 모터 조립체의 하우징 사이에 직접 배치되도록 구성된 제2 밀봉재를 더 포함하는, 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    밀봉재, 및 상기 환경 분리 장벽을 상기 밀봉재에 대하여 가압하도록 구성된 장벽 홀더(barrier holder)를 더 포함하며, 상기 장벽 홀더는 상기 프레임에 의해 상기 개구를 향해 가압되도록 구성되는, 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 장벽 홀더와 상기 프레임 사이에, 상기 장벽 홀더가 상기 프레임에 대해 이동할 수 있도록 탄성이 있는 연결부(connection)를 더 포함하며, 상기 프레임이 상기 하우징에 연결된 때 상기 연결부는 상기 장벽 홀더를 상기 개구를 향해 편향시키는, 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 환경 분리 장벽은, 상기 프레임에 직접 접촉되며 상기 프레임이 상기 하우징에 연결된 때 상기 프레임에 의해 상기 개구를 향해 가압되도록 구성되는 투명 윈도우를 포함하는, 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징, 상기 광센서들의 어레이에 의해 촬상되도록(imaged) 구성된 위치 기준 부재(position reference member)를 가진 상기 하우징 내부의 회전자(rotor), 및 적어도 하나의 밀봉재(seal)를 더 포함하며, 상기 프레임은 상기 적어도 하나의 밀봉재, 및 상기 하우징 내부의 제1 환경 영역을 상기 하우징 외부의 제2 환경 영역으로부터 분리하기 위해 상기 개구를 밀봉하는 환경 분리 장벽과 함께 상기 하우징에 연결되는, 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 하우징 내부의 제1 환경 영역에 노출되지 않는, 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 광센서들의 어레이는 카메라들의 어레이를 포함하는, 장치.
  11. 프레임, 상기 프레임에 연결된 적어도 하나의 광 방출기, 및 상기 프레임에 연결된 광센서들의 어레이를 포함하는 읽기-헤드(read-head)를 제공하는 단계;
    상기 읽기-헤드를 모터 조립체의 하우징에 연결하는 단계로서, 상기 읽기-헤드의 프레임이 상기 하우징을 관통하여 연장된 개구(aperture)에 근접하여 상기 하우징에 연결되는, 단계; 및
    상기 하우징 내부의 제1 환경 영역을 상기 광센서들의 어레이가 내부에 배치된 제2 환경 영역으로부터 분리하기 위해 상기 개구에 환경 분리 장벽을 배치하는 단계;를 포함하며,
    상기 환경 분리 장벽은 적어도 부분적으로 투명하며 상기 광센서들의 어레이가 상기 환경 분리 장벽과 상기 개구를 통해 상기 하우징 내부의 이미지를 볼 수 있도록 상기 광센서들의 어레이에 대하여 배치되는, 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 환경 분리 장벽과 상기 모터 조립체의 하우징 사이에 직접 밀봉재(seal)를 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 환경 분리 장벽과 상기 프레임 사이에 직접 제1 밀봉재를 연결하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 프레임과 상기 모터 조립체의 하우징 사이에 직접 제2 밀봉재를 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 환경 분리 장벽을 밀봉재에 대하여 편향시키는 장벽 홀더(barrier holder)를 더 포함하며, 상기 장벽 홀더는 상기 프레임에 의해 상기 개구를 향해 가압되는, 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 장벽 홀더와 상기 프레임 사이에, 상기 장벽 홀더가 상기 프레임에 대해 이동할 수 있도록 탄성이 있는 연결부(connection)를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 프레임이 상기 하우징에 연결된 때 상기 연결부는 상기 장벽 홀더를 상기 개구를 향해 편향시키는, 방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 환경 분리 장벽은, 상기 프레임에 직접 접촉되며 상기 프레임이 상기 하우징에 연결된 때 상기 프레임에 의해 상기 개구를 향해 가압되는 투명 윈도우를 포함하는, 방법.
  18. 제 11항에 있어서,
    회전자(rotor)는 상기 하우징 내부에 있으며, 상기 광센서들의 어레이에 의해 촬상되도록(imaged) 구성된 위치 기준 부재(position reference member)를 가지며, 상기 프레임은 상기 적어도 하나의 밀봉재 및 상기 하우징 내부의 제1 환경 영역을 상기 하우징 외부의 제2 환경 영역으로부터 분리하기 위해 상기 개구를 밀봉하기 위한 환경 분리 장벽과 함께 상기 하우징에 연결되는, 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 하우징 내부의 제1 환경 영역에 노출되지 않는, 방법.
  20. 제 11항에 있어서,
    상기 광센서들의 어레이는 적어도 하나의 카메라를 포함하는, 방법.
  21. 읽기-헤드(read-head)의 적어도 하나의 광 방출기(light emitter)에 의해 모터 조립체의 하우징 내부에 배치된 기준 부재(reference member)를 조명하는 단계로서, 상기 읽기-헤드는 적어도 부분적으로 상기 하우징의 외부에 배치되는, 단계;
    상기 읽기-헤드의 광센서들의 어레이에 의해 상기 기준 부재의 적어도 하나의 이미지를 보는 단계로서, 상기 광센서들의 어레이는 적어도 부분적으로 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 적어도 하나의 이미지는 상기 하우징의 개구(aperture)를 통해 그리고 상기 개구에 배치된 투명한 환경 분리 장벽을 통해 상기 광센서들의 어레이에 의해 보여지며, 상기 투명한 환경 분리 장벽은 상기 하우징 내부의 제1 환경을 상기 광센서들의 어레이가 내부에 배치된 제2 환경으로부터 밀봉하고, 상기 광센서들의 어레이는 상기 제1 환경의 외부에 배치되고, 상기 투명한 환경 분리 장벽은 상기 광센서들의 어레이가 상기 제1 환경의 외부에 있는 동안 상기 광센서들의 어레이가 상기 하우징 내부에서 비롯된 적어도 하나의 이미지를 볼 수 있도록 허용하는, 단계;를 포함하는 방법.
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