KR20220021455A - 자기 부상 시스템 및 캐리어를 부상시키는 방법 - Google Patents

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KR20220021455A
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Abstract

캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템이 설명된다. 자기 부상 시스템은, 수송 트랙을 따라 연장되는 복수의 능동 자기 베어링들, 그리고 적어도 제1 전력단 및 제2 전력단을 포함하며, 복수의 능동 자기 베어링들 중 제1 그룹의 능동 자기 베어링들은 제1 전력단에 연결되고, 복수의 능동 자기 베어링들 중 제2 그룹의 능동 자기 베어링들은 제2 전력단에 연결된다.

Description

자기 부상 시스템 및 캐리어를 부상시키는 방법
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 캐리어들, 특히, 대면적 기판들을 운반하기 위해 사용되는 캐리어들의 수송을 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은, 특히 진공 챔버에서 캐리어들을 부상시키고 수송하기 위한 자기 부상 시스템들에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용의 실시예들은 캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템, 및 캐리어를 부상시키는 방법들에 관한 것이다.
[0002] 기판 상의 층 증착을 위한 기법들은 예컨대 스퍼터 증착, PVD(physical vapor deposition), 이를테면, 열 증발 또는 스퍼터링, 및 CVD(chemical vapor deposition)를 포함한다. 코팅된 기판들이 여러 애플리케이션들에서 그리고 여러 기술 분야들에서 사용될 수 있다. 예컨대, 코팅된 기판들은 디스플레이 디바이스들의 분야에서 사용될 수 있다. 디스플레이 디바이스들은 정보를 디스플레이하기 위한 텔레비전 스크린들, 컴퓨터 모니터들, 모바일 폰들, 다른 핸드-헬드 디바이스들 등의 제조에 사용될 수 있다. 통상적으로, 디스플레이들은 상이한 재료들의 층들의 스택으로 기판을 코팅함으로써 생성된다.
[0003] 기판들은 통상적으로 진공 증착 시스템에서 코팅되며, 이러한 진공 증착 시스템은 복수의 증착 소스들 및 다른 기판 프로세싱 장치들을 포함할 수 있다. 기판들은 통상적으로, 수송 트랙을 따라 진공 증착 시스템을 통해, 예컨대, 제1 증착 소스로부터 제2 증착 소스로 그리고 다른 기판 프로세싱 장치들로 수송된다. 기판들은, 본질적으로 수직 배향으로 진공 시스템을 통해 수송될 수 있다.
[0004] 기판은 통상적으로 캐리어, 즉, 기판을 운반하기 위한 운반 디바이스에 의해 운반된다. 캐리어는 통상적으로 캐리어 수송 시스템, 예컨대, 캐리어의 중량이 자기력들에 의해 홀딩되는 자기 부상 시스템을 사용하여 진공 시스템을 통해 수송된다. 캐리어 수송 시스템은, 예컨대 수송 트랙을 정의하는 베이스 구조를 따라 기판을 운반하는 캐리어를 전달하도록 구성될 수 있다.
[0005] 진공 시스템을 통한 캐리어들의 정확하고 원활한 수송은 난제이다. 예컨대, 이동 부품들 사이의 마찰로 인한 입자 생성은 제조 프로세스의 저하를 야기할 수 있다. 자기 부상 시스템을 이용하여 캐리어를 수송하는 것은 입자 생성을 감소시킬 수 있는데, 그 이유는 이동 부품들 사이의 기계적 접촉이 감소되기 때문이다. 예컨대, 자기 부상 시스템은 복수의 능동적으로 제어되는 자기 베어링들을 갖는 베이스를 포함할 수 있으며, 이러한 복수의 능동적으로 제어되는 자기 베어링들은, 비접촉식 또는 본질적으로 비접촉식 방식으로 베이스에 캐리어를 홀딩하기 위한 자기 부상력을 생성한다. 그러나, 자기 부상 시스템을 이용하여 수 제곱 미터의 크기를 갖는 대면적 캐리어들을 수송하는 것은 어려운데, 그 이유는 수송될 오브젝트의 크기에 따라 공차 요건들이 증가하기 때문이다.
[0006] 이에 따라서, 최신 기술의 적어도 일부 문제들을 극복하는, 진공 시스템에서 캐리어들을 부상시키고 수송하기 위한 개선된 자기 부상 시스템들 뿐만 아니라, 진공 시스템에서 캐리어들을 부상시키는 개선된 방법들을 제공하는 것이 유익할 것이다. 구체적으로, 대면적 기판들을 운반하는 캐리어들을 수송하기 위한 자기 부상 시스템들을 제공하는 것이 유익할 것이다.
[0007] 상기 내용을 고려하여, 캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템들, 및 캐리어를 부상시키는 방법들이 제공된다. 추가적인 양상들, 장점들 및 특징들은 종속 청구항들, 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 자명하다.
[0008] 일 실시예들에 따르면, 캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템이 제공된다. 자기 부상 시스템은, 수송 트랙을 따라 연장되는 복수의 능동 자기 베어링들, 그리고 적어도 제1 전력단 및 제2 전력단을 포함하며, 복수의 능동 자기 베어링들 중 제1 그룹의 능동 자기 베어링들은 제1 전력단에 연결되고, 복수의 능동 자기 베어링들 중 제2 그룹의 능동 자기 베어링들은 제2 전력단에 연결된다.
[0009] 일 실시예에 따르면, 캐리어를 부상시키는 방법이 제공된다. 방법은, 제1 전력단의 출력을 제1 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제1 자기 베어링으로 라우팅하는 단계, 제2 전력단의 출력을 제2 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제2 자기 베어링으로 라우팅하는 단계, 제1 전력단을 제1 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제1 후속 자기 베어링으로 스위칭하는 단계, 및 제2 전력단을 제2 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제2 후속 자기 베어링으로 스위칭하는 단계를 포함한다. 캐리어는 대면적 기판, 특히 1 m² 이상, 특히, 5 m² 이상, 더 구체적으로는 10 m² 이상의 크기를 갖는 기판을 운반하기 위한 캐리어일 수 있다. 캐리어에 의해 운반되는 기판은 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판일 수 있다. 캐리어는, 본질적으로 수직 배향으로 기판을 운반하도록 구성될 수 있다.
[0010] 자기 부상 시스템은 캐리어에 의해 운반되는 기판 상에 층 스택을 증착하기 위한 증착 소스들을 갖는 진공 증착 시스템을 통해 캐리어를 수송하도록 구성될 수 있다.
[0011] 자기 부상 시스템은 캐리어의 비접촉식 또는 본질적으로 비접촉식 수송을 위해 구성될 수 있어서, 마찰력들로 인한 입자 생성이 감소되거나 또는 회피될 수 있다.
[0012] 실시예들은 또한, 개시된 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이며, 각각의 설명된 방법 양상을 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이들 방법 양상들은 하드웨어 컴포넌트들을 통해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터를 통해, 이 둘의 임의의 조합에 의해 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 더욱이, 본 개시내용에 따른 실시예들은 또한, 설명된 장치를 동작시키기 위한 방법들에 관한 것이다. 설명된 장치를 동작시키기 위한 방법들은 장치의 모든 각각의 기능을 수행하기 위한 방법 양상들을 포함한다.
[0013] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 상세한 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부된 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이고, 다음에서 설명된다:
도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 자기 부상 시스템의 개략적인 정면도를 도시하고;
도 2는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 자기 부상 시스템의 개략적인 사시도를 도시하고;
도 3은 도 2의 제1 단면 평면(A)에서의 자기 부상 시스템의 단면도를 도시하고;
도 4는 도 2의 제2 단면 평면(B)에서의 자기 부상 시스템의 단면도를 도시하고;
도 5는 후속 부상 액추에이터들, 즉, 능동 자기 베어링들을 따르는 수송을 위한 전력단의 전력 또는 부상력을 예시하는 그래프를 도시하며; 그리고
도 6은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 캐리어를 부상시키는 방법을 예시하는 흐름도이다.
[0014] 이제, 본 개시내용의 다양한 실시예들에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이며, 이러한 실시예들의 하나 이상의 예들은 도면들에 예시된다. 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 각각의 예는 본 개시내용의 설명으로 제공되며, 본 개시내용의 제한으로서 여겨지지 않는다. 추가로, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 또는 설명된 특징들이 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용되어 또 다른 추가적인 실시예가 산출될 수 있다. 상세한 설명은 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0015] 도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 자기 부상 시스템(100)의 개략도이다. 자기 부상 시스템(100)은 수송 트랙을 정의하는 베이스(20)를 포함할 수 있다. 캐리어(10)는, 본질적으로 수평 방향일 수 있는 수송 방향(T)으로 수송 트랙을 따라 이동가능하다.
[0016] 본원에서 설명되는 자기 부상 시스템(100)은, 진공 환경에서, 특히, 진공 챔버에서, 또는 서로 옆에, 예컨대, 선형 또는 2차원 어레이로 배열된 복수의 진공 챔버들을 포함하는 진공 시스템에서 캐리어를 홀딩하고 수송하도록 구성된 캐리어 수송 시스템일 수 있다. 구체적으로, 자기 부상 시스템(100)은 진공 프로세싱 시스템, 특히, 캐리어에 의해 운반되는 기판 상에 재료를 증착하도록 구성된 진공 증착 시스템의 일부일 수 있다.
[0017] 본원에서 사용되는 바와 같은 "캐리어"는 진공 환경을 통해 오브젝트, 특히, 코팅될 기판을 운반하도록 구성된 운반 디바이스로서 이해될 수 있다. 캐리어는 캐리어 바디, 및 캐리어 바디의 지지 표면에 기판을 홀딩하도록 구성된 홀딩 디바이스, 예컨대, 기계, 정전 또는 자기 척킹 디바이스를 포함할 수 있다.
[0018] 캐리어는 대면적 기판, 즉, 1 m² 이상, 특히, 5 m² 이상, 더 특히, 8 m² 이상 또는 심지어 10 m² 이상의 크기를 갖는 기판을 운반하도록 구성될 수 있다. 이에 따라서, 캐리어는 크고 무거운 컴포넌트일 수 있으며, 캐리어 바디는 수 제곱 미터의 기판 지지 표면을 갖는다. 예컨대, 캐리어는 200 kg 이상, 예컨대, 400 kg 내지 2000 kg, 이를테면, 1000 kg 이상의 중량, 및/또는 수 미터의 길이를 가질 수 있다. 자기 부상 시스템의 부상 자석들을 이용하여 크고 무거운 캐리어들을 수송하고 홀딩하는 것은 난제이다.
[0019] 본원에서 사용되는 바와 같은 "자기 부상 시스템"은 자기력들에 의해 캐리어의 중량의 적어도 일부 또는 캐리어의 전체 중량을 홀딩하도록 구성된 캐리어 수송 시스템으로서 이해될 수 있다. 예컨대, 캐리어는 수송 트랙을 따르는 수송 동안 베이스에 대해 비접촉식으로 또는 본질적으로 비접촉식으로 홀딩될 수 있다. 자기 부상 시스템은 베이스에 대해 캐리어를 부상시키기 위한 복수의 부상 자석들, 예컨대, 능동 및/또는 수동 부상 자석들, 이를테면, 복수의 능동 자기 베어링들을 포함할 수 있다.
[0020] 베이스는 정지 구조일 수 있으며, 이러한 정지 구조를 따라 캐리어가 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 베이스는, 부상 자석들이 규칙적인 간격들로 제공되는 레일 또는 트랙 구조를 포함한다. 예컨대, 베이스는 기판들이 캐리어들 상에 로딩될 수 있는 제1 진공 챔버로부터, 기판들을 코팅하기 위한 증착 소스가 배열되는 제2 진공 챔버로 연장될 수 있다. 캐리어는 구동 유닛, 예컨대, 선형 모터를 이용하여 베이스를 따라 수송될 수 있다.
[0021] 도 1에 개략적으로 묘사된 바와 같이, 자기 부상 시스템(100)은 예컨대 베이스(20)에 제공된 복수의 능동 자기 베어링들(30)을 포함한다. 능동 자기 베어링은 능동적으로 제어되는 자기 베어링이다. 능동적으로 제어되는 자기 베어링들은, 자기력들을 적용함으로써 미리 결정된 거리에서 베이스에 캐리어를 홀딩하도록 구성된다. 예컨대, 각각의 능동 자기 베어링은 베이스, 예컨대, 베이스의 최상부 레일에 배열되는 제어가능 자석(예컨대, 전자석)을 갖는 액추에이터를 포함할 수 있다. 액추에이터는 베이스(20)와 캐리어(10) 사이의 미리 결정된 거리(또는 "갭(G)")를 유지하기 위해 능동적으로 제어가능할 수 있다.
[0022] 예컨대, 액추에이터에 인가되는 전류와 같은 출력 파라미터는 캐리어와 베이스 사이의 거리와 같은 입력 파라미터에 따라 제어될 수 있다. 베이스와 캐리어 사이의 거리는 거리 센서를 이용하여 측정될 수 있고, 액추에이터의 자기장 세기는 측정된 거리에 따라 세팅될 수 있다. 구체적으로, 자기장 세기는 미리 결정된 임계 값을 초과하는 거리의 경우에 증가될 수 있고, 자기장 세기는 임계 값 미만의 거리의 경우에 감소될 수 있다. 액추에이터는 폐쇄 루프 또는 피드백 제어로 제어될 수 있다.
[0023] 복수의 능동 자기 베어링들(30)의 각각의 자기 베어링은 액추에이터(예컨대, 전자석) 및 거리 센서를 포함할 수 있다. 거리 센서에 의해 측정된 거리에 따라 액추에이터를 제어하기 위한 제어기가 제공될 수 있다. 각각의 자기 베어링은 개개의 제어기를 가질 수 있다. 대안적으로, 복수의 능동 자기 베어링들을 제어하기 위해 하나의 공통 제어기가 제공될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 제1 그룹의 능동 자기 베어링들은 제1 제어기와 연관될 수 있고, 제2 그룹의 능동 자기 베어링들은 제2 제어기와 연관될 수 있다.
[0024] 복수의 능동 자기 베어링들(30)은 수송 트랙을 따르는 캐리어의 수송 동안 캐리어의 안내 구조(12)를 향하도록 구성된다. 캐리어의 안내 구조(12)는 복수의 능동 자기 베어링들(30)을 향해 지향되는 상향 표면을 갖는 자기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 안내 구조(12)의 자기 컴포넌트는 강자성 재료, 예컨대, 강철과 같은 철 합금을 포함할 수 있다. 캐리어의 안내 구조(12)와, 능동 자기 베어링들 중 적어도 일부 사이에 제어된 인력이 생성될 수 있어서, 캐리어가 부상될 수 있다. 안내 구조(12)는 복수의 능동 자기 베어링들(30)과 자기적으로 상호작용하도록 구성된, 캐리어 바디의 상부 부분일 수 있다.
[0025] 수송 방향(T)으로의 부유 상태에서의 캐리어(10)의 수송 동안, 복수의 능동 자기 베어링들(30)은, 베이스(20)와 캐리어(10) 사이의 거리(또는 "갭(G)")가 예컨대 0.5 mm 내지 2 mm의 범위에서, 이를테면, 약 1 mm 또는 1.5 mm로 본질적으로 일정하게 유지되도록 제어될 수 있다.
[0026] 캐리어(10)가 매우 길고 무겁다면, 캐리어(10)의 전체 길이에 걸쳐 본질적으로 일정한 갭을 유지하는 것은 어렵다. 이 경우, 캐리어의 안내 구조 및 베이스는 매우 높은 정확도 및 평탄도로 제조될 필요가 있는데, 그 이유는 허용된 레벨을 초과하는 표면 평탄도 또는 캐리어 곡률의 변동(variation)이 캐리어와 베이스 사이의 접촉으로 이어질 것이거나 또는 심지어 캐리어의 자기 부상을 불가능하게 할 것이기 때문이다. 추가로, 베이스 또는 캐리어가 진공 시스템에서의 압력 또는 온도 변화들로 인해 구부러질 수 있어서, 복수의 능동 자기 베어링들을 제어함으로써 일정한 갭 폭을 유지하는 것은 어렵거나 또는 불가능할 수 있다는 위험이 있다.
[0027] 본원에서 설명되는 실시예들은 길고 무거운 캐리어들의 자기 부상을 가능하게 한다. 본원에서 설명되는 캐리어(10)의 안내 구조(12)는, 복수의 능동 자기 베어링들(30)과 상호작용하도록 구성된, 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14), 그리고 캐리어의 수송 방향(T)으로, 즉, 캐리어의 길이 방향으로 제1 안내 구역(13)과 제2 안내 구역(14) 사이에 배열된 리세스 구역(15)을 포함한다. 리세스 구역(15)은 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14)에 대해 리세스된다. 예컨대, 리세스 구역(15)은 제1 및 제2 안내 구역들에 대해 적어도 2 mm 이상, 특히, 3 mm 이상(도 1의 리세스 깊이(X))만큼 리세스될 수 있다. 다시 말해서, 리세스 구역(15)은, 캐리어 수송 동안 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14)과 비교할 때 복수의 능동 자기 베어링들(30)로부터 더 멀리 있는 더 깊어진 또는 만입된 부분을 캐리어의 안내 구조(12)에 형성할 수 있다.
[0028] 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14)만이 캐리어 수송 동안 복수의 능동 자기 베어링들(30) 중 능동적으로 제어되는 자기 베어링들과 자기적으로 상호작용할 수 있다. 구체적으로, 제1 안내 구역(13)과 베이스(20) 사이의 제1 갭은, 예컨대 G = 0.5 mm 내지 G = 2 mm의 범위에서, 본질적으로 일정하게 유지되도록 제어될 수 있고, 제2 안내 구역(14)과 베이스 사이의 제2 갭은, 예컨대 G = 0.5 mm 내지 G = 2 mm의 범위에서, 본질적으로 일정하게 유지되도록 제어될 수 있다. 리세스 구역(15)과 베이스(20) 사이의 거리는 갭(G)과 리세스 깊이(X)의 합(sum)에 대응하여 더 큰데, 예컨대, 4 mm 이상, 특히, 5 mm 이상이다.
[0029] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 능동 자기 베어링들, 즉, 캐리어, 예컨대, 위에서 설명된 바와 같은 3-구역 캐리어를 부상시키는 액추에이터들이 감소되거나 또는 최소화될 수 있다. 예컨대, 하나의 액추에이터, 즉, 능동 자기 베어링은 (수송 방향을 따라) 전방에서 캐리어를 부상시킬 수 있고, 하나의 액추에이터, 즉, 능동 자기 베어링은 (수송 방향을 따라) 후방에서 캐리어를 부상시킬 수 있다.
[0030] 도 5와 관련하여 예시적으로 설명되는 바와 같이, 2개의 액추에이터들이 제1 측, 예컨대, 전방 측에서 동시에 활성화될 수 있고, 2개의 액추에이터들이 제2 측, 예컨대, 후방 측에서 동시에 활성화될 수 있다. 예컨대, 2개의 액추에이터들이 캐리어의 이동 동안 하나의 액추에이터로부터 후속 액추에이터로의 캐리어의 이송 동안 일 측에서 활성화될 수 있다. 또 다른 추가적인 실시예들에 따르면, 예컨대, 하나의 액추에이터에 의해 지탱될 수 없는 중량을 갖는 대면적 캐리어들의 경우, 2개의 액추에이터들이 제1 단부에서 활성화될 수 있고 2개의 액추에이터들이 제2 단부에서 활성화될 수 있다. 2개의 전방 액추에이터들 및 2개의 후방 액추에이터들을 갖는 어레인지먼트(arrangement)의 경우, 도 5와 관련하여 설명되는 예와 유사하게, 3개의 액추에이터들이 액추에이터의 이동을 위한 이송 동안 동시에 활성화될 수 있다. 본 개시내용의 실시예들은 감소된 수의 액추에이터들, 즉, 능동 자기 베어링들이 동시에 활성화되는 것을 가능하게 한다. 이에 따라서, 전력을 동시에 제공할 수 있는 전력단들의 수가 감소될 수 있다.
[0031] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 전력단들의 수가 감소될 수 있다. 특히, 전력단들의 수는 액추에이터들, 즉, 능동 자기 베어링들의 수보다 더 적을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템이 제공된다. 자기 부상 시스템은 복수의 능동 자기 베어링들(30)을 포함한다. 복수의 능동 자기 베어링들은 수송 트랙을 따라, 예컨대, 베이스(20)를 따라 연장된다. 적어도 제1 전력단 및 제2 전력단이 제공되며, 복수의 능동 자기 베어링들 중 제1 그룹의 능동 자기 베어링들(30)은 제1 전력단에 연결되고, 복수의 능동 자기 베어링들 중 제2 그룹의 능동 자기 베어링들은 제2 전력단에 연결된다.
[0032] 감소된 수의 액추에이터들이 동시에 활성화되기 때문에, 예컨대, 단지 캐리어들의 후방의 프론트 엔드(front end)에 액추에이터들이 있기 때문에, 각각의 액추에이터에 대해 액추에이터 전용 전력단들이 회피될 수 있다. 전력단들의 스위칭은 전력단들의 출력을 현재 능동 액추에이터들, 즉, 능동 자기 베어링들로 라우팅하기 위해 제공될 수 있다.
[0033] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 전력단들의 스위칭은 멀티플렉서, 고전력 스위치들, 이를테면, IGBT(Isolated Gate Bi-Polar Transistor), 릴레이(relay)들, 또는 전력단의 전력을 전력단과 연관된 제1 액추에이터로부터 전력단과 연관된 제2 액추에이터로 스위칭하도록 구성된 다른 스위치들에 의해 제공될 수 있다. 전력단은 제1 그룹의 액추에이터들, 즉, 능동 자기 베어링들과 연관될 수 있다.
[0034] 본원에서 설명되는 바와 같은 전력단은, 스위칭 모듈 ―미리 결정된 시간 동안 그리고 선택적으로 미리 결정된 출력 전력으로 이 스위칭 모듈의 출력을 작동시킴―, 미리 결정된 시간 동안 그리고 선택적으로 미리 결정된 출력 전력으로 작동될 수 있는 전력 공급부, 또는 미리 결정된 시간 동안 그리고 선택적으로 미리 결정된 출력 전력으로 작동될 수 있는 다른 전력원으로서 이해될 수 있다.
[0035] 도 1은 2개 이상의 전력단들, 예컨대, 제1 전력단 및 제2 전력단을 갖는 전력단 조립체를 도시한다. 전력단 조립체는 버스 라인(120)과 같은 전자 연결들을 이용하여 복수의 능동 자기 베어링들, 즉, 복수의 액추에이터들에 연결될 수 있다. 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 3개의 채널들이 복수의 액추에이터들에 제공될 수 있어서, 수송 방향을 따르는 모든 각각의 제3 액추에이터가 하나의 채널에 연결된다.
[0036] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 전력단 조립체를 액추에이터들과 연결하기 위해 2개 이상의 채널들이 제공될 수 있다. 특히, 전력단 조립체를 액추에이터들과 연결하기 위해 4개의 채널들, 6개의 채널들 또는 8개의 채널들이 제공될 수 있다. 전력단 조립체는 수송 시스템, 스위치 캐비닛에 인접하게 제공될 수 있거나, 또는 수송 시스템을 따라 분포될 수 있다.
[0037] 본 개시내용의 실시예들은 전력단들의 수를 감소시키며, 그리고 전력단들의 수를 최소로 감소시킬 수 있다. 이는 감소된 수의 전력단들 및 감소된 설치 공간 요건으로 인해 비용 절감을 야기할 수 있다.
[0038] 도 1에서, 모든 각각의 제3 액추에이터는 전력단 조립체(110)에 연결되는 버스 라인(120)의 채널에 연결된다. 이에 따라서, 도 1에 도시된 액추에이터들 각각에 대해 9개의 전력단들을 갖는 것과 비교하여, 전력단들의 수는 예컨대 3배만큼 감소될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 버스 라인이 제1 전력단, 제2 전력단 및 복수의 능동 자기 베어링들, 즉, 액추에이터들에 연결된다.
[0039] 액추에이터들 사이의 스위칭은 도 5와 관련하여 더 상세히 설명될 것이다. 수송 방향(T)을 따르는 캐리어(10)의 수송을 위해, 후속 능동 자기 베어링들이 작동된다는 사실을 고려하여, 멀티플렉서가 제공될 수 있다. 멀티플렉서 활성 출력은 시프트 레지스터, 어드레스 제어 버스, 이를테면, XOR 제어 버스 및/또는 다수의 어드레스들을 갖는 제어 버스에 의해 선택될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 자기 부상 시스템은, 연결, 예컨대, 도 1에 도시된 버스 라인(120)을 통해, 제1 전력단의 출력을 제1 그룹의 자기 베어링들 중 제1 자기 베어링으로 라우팅하고 이러한 버스 라인을 통해 제2 전력단의 출력을 제2 그룹의 자기 베어링들 중 제2 자기 베어링으로 라우팅하도록 구성된 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
[0040] 그 후, 제1 자기 베어링은 스위칭 오프될 수 있고, 제2 자기 베어링은 스위칭 오프될 수 있다. 전력이 수송 방향으로 제1 자기 베어링의 하류의 제1 후속 베어링 및 수송 방향으로 제2 자기 베어링의 하류의 제2 후속 베어링에 제공될 수 있다. 예에 따르면, 제1 후속 자기 베어링은 제1 전력단에 의해 전력을 공급받을 수 있고, 제2 후속 베어링은 제2 전력단에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 제3 전력단에 의해 전력을 공급받는 제1 후속 자기 베어링 및 제4 전력단에 의해 전력을 공급받는 제2 후속 자기 베어링을 가짐으로써, 후속 베어링들로의 캐리어의 이송이 개선될 수 있다.
[0041] 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 제어기(50)는 제어기(50)를 통해 액추에이터들, 즉, 능동 자기 베어링들(30)의 제어를 가능하게 하기 위해 버스 라인(120)의 채널들 각각에 연결된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 제어기는 전력단 조립체의 전력단과 연관될 수 있다. 이에 따라서, 제어기들의 수는 전력단들의 수에 대응할 수 있다. 하나 이상의 제어기들은, 제1 자기 베어링 또는 제2 자기 베어링이, 각각, 캐리어(10)의 리세스 구역(15)을 향할 때, 제1 자기 베어링 또는 제2 자기 베어링의 능동 제어를 스위칭 오프하도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 하나 이상의 제어기들은 갭(G), 즉, 부상 갭을 본질적으로 일정하게 되도록 제어할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 제어기들(50)은 캐리어 포지션을 표시하는 신호들, 예컨대, 수송 트랙을 따르는 캐리어 포지션을 제공하는 신호들을 수신할 수 있고, 복수의 능동 자기 베어링들은 캐리어 포지션에 따라 제어될 수 있다.
[0042] 본 개시내용의 실시예들은, 감소된 수의 전자 컴포넌트들 또는 최소 수의 전자 컴포넌트들을 이용하여 수송을 위한 트랙, 예컨대, 복수의 능동 자기 베어링들, 즉, 부상을 위한 자기 액추에이터들을 갖는 트랙을 따르는 전력 전자 개념 및/또는 제어되는 전자 개념을 가능하게 한다.
[0043] 본원에서 설명되는 바와 같은 3-구역 캐리어들의 경우, 베이스(20)의 매우 평탄한 하나의 단일 액추에이터 표면 및 캐리어(10)의 매우 평탄한 하나의 단일 안내 구역을 제공할 필요가 없다. 오히려, 능동 자기 베어링들은 캐리어의 2개의 별개의 멀리 있는 구역들, 즉, 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14)과 자기적으로 상호작용한다. 능동 자기 베어링들은, 각각, 제1 안내 구역 및 제2 안내 구역을 베이스로부터 미리 결정된 작은 거리들에 홀딩하도록 제어된다. 이에 따라서, 캐리어 및/또는 베이스가 온도 또는 압력 변동들로 인해 구부러지더라도, 안내 구조(12)와 베이스(20) 사이의 접촉 위험이 없고; 캐리어 수송 동안의 리세스 구역(15)과 베이스(20) 사이의 거리는 임의의 접촉 위험을 회피하기에 충분히 크다. 긴 캐리어들의 원활하고 신뢰할 수 있는 부상이 가능해진다.
[0044] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14)은 제1 평면(P1)을 정의한다. 다시 말해서, 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14)은 본질적으로, 동일한 평면에 놓이고, 제1 평면(P1)은 캐리어 수송 동안 복수의 능동 자기 베어링들(30)로부터 (갭(G)에 대응하는) 제1 거리를 갖는다. 예컨대, 캐리어의 안내 구조(12)는, 제1 안내 구역(13)을 구성하는 캐리어의 전방 부분의 제1 상향 표면 및 제2 안내 구역(14)을 구성하는, 수송 방향(T)의 캐리어의 후방 부분의 제2 상향 표면을 갖는 자기 재료 컴포넌트를 포함할 수 있다. 제1 상향 표면과 제2 상향 표면은 본질적으로, 캐리어 수송 동안 동일한 평면, 즉, 제1 평면(P1)에 놓일 수 있다.
[0045] 일부 실시예들에서, 리세스 구역(15)은 제2 평면(P2)을 정의하고, 제2 평면(P2)은 캐리어 수송 동안 복수의 능동 자기 베어링들로부터 제1 거리보다 더 큰 제2 거리를 갖는다. 리세스 구역(15)은 상향 표면을 가질 수 있으며, 이러한 상향 표면은 제1 안내 구역과 제2 안내 구역 사이에 배열되고, 제1 안내 구역 및 제2 안내 구역에 대해 적어도 제2 거리만큼 리세스된다. 리세스 구역(15)은 본질적으로 평탄한 표면을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 리세스 구역(15)은 완전히 평탄하지는 않다. 그러나, 리세스 구역(15)은 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14) 둘 모두에 대해 적어도 2 mm의 리세스 깊이(X)만큼 또는 제1 안내 구역(13)과 제2 안내 구역(14) 사이의 전체 연장부에 걸쳐 적어도 4 mm만큼 리세스되어서, 베이스와 캐리어 사이의 접촉이 신뢰할 수 있게 회피될 수 있는 것이 유익하다.
[0046] 일부 실시예들에서, (갭(G)에 대응하는) 제1 거리는 2 mm 이하, 특히, 약 1.5 mm이고, 그리고/또는 (합(G+X)에 대응하는) 제2 거리는 3 mm 이상, 특히, 약 5 mm이다. 다시 말해서, 제2 평면(P2)은 제1 평면(P1)에 대해 적어도 1 mm, 특히, 3 mm 이상의 리세스 깊이(X)만큼 리세스될 수 있다. 이에 따라서, 리세스 구역(15)이 약간의 곡률을 갖거나 또는 평평하지 않은 경우에도, 제1 및 제2 안내 구역들과 베이스 사이의 갭(G)이 2 mm 미만의 미리 결정된 범위에서 유지되도록 제어될 때, 리세스 구역(15)과 베이스(20) 사이의 접촉 위험이 없다.
[0047] 일부 실시예들에서, 캐리어는 캐리어 수송 동안 본질적으로 수직 배향을 갖는다. 다시 말해서, 캐리어는 캐리어 수송 동안 캐리어의 주(main) 표면이 본질적으로 수직(수직 +/- 10°) 이 되도록 배향될 수 있다. 안내 구조(12)는 복수의 능동 자기 베어링들(30)과 자기적으로 상호작용하도록 구성된, 캐리어(10)의 상부 부분을 구성할 수 있다. 복수의 능동 자기 베어링들(30)을 갖는 베이스(20)의 최상부 레일이 캐리어 수송 동안 캐리어의 안내 구조(12) 위에 배열될 수 있다. 수송 방향(T)은, 본질적으로 수평 방향일 수 있다. 수송 방향(T)은 캐리어의 길이 방향에 대응할 수 있으며, 이러한 캐리어의 길이 방향을 따라 캐리어가 이동된다.
[0048] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 캐리어(10)는 상부 캐리어 표면을 갖는다. 상부 캐리어 표면은 캐리어 수송 동안 복수의 능동 자기 베어링들(30)을 향한다. 수송 방향(T)으로의 상부 캐리어 표면의 전방 부분은 제1 안내 구역(13)을 구성할 수 있고, 수송 방향(T)으로의 상부 캐리어 표면의 후방 부분은 제2 안내 구역(14)을 구성할 수 있다. 리세스 구역(15)에 대응하는, 수송 방향(T)으로 제1 안내 구역(13)과 제2 안내 구역(14) 사이의 공간은 1 m 이상, 특히, 2 m 이상의 길이를 가질 수 있다.
[0049] 캐리어와 베이스 사이의 갭(G)은 캐리어의 전방 부분 및 후방 부분에서만 능동적으로 제어될 수 있는 반면, 리세스 구역(15)이 배열되는, 캐리어의 중앙 부분에서의 갭의 능동 제어는 제공되지 않을 수 있다. 다양한 갭 폭으로 인한 제어 어려움들의 위험 없이 원활하고 신뢰할 수 있는 캐리어 수송이 제공될 수 있다. 추가로, 전자 컴포넌트들의 수, 특히, 전력단들의 수, 그리고 선택적으로 제어기들의 수는 감소되거나 또는 최소화될 수 있다. 전력단들로부터 출력된 전력은, 전자 디바이스들의 수를 감소시키기 위해, 다양한 능동 자기 베어링들, 즉, 부상을 위한 액추에이터들로 스위칭되거나 또는 멀티플렉싱될 수 있다.
[0050] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14)은 수송 방향으로 30 cm 이상의 치수를 가지며, 그리고/또는 리세스 구역(15)은 수송 방향(T)으로 1 m 이상, 특히, 2 m 이상의 치수를 가질 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 캐리어의 2개의 별도의 구역들에서 캐리어와 베이스 사이의 갭을 능동적으로 제어하는 것은 신뢰할 수 있는 캐리어 부상을 제공하기에 충분하다. 리세스 구역이 배열되는, 캐리어의 중앙 부분에서의 능동 제어는 필요하지 않을 수 있다. 일부 구현들에서, 수송 방향으로의 캐리어의 총 길이는 2 m 이상, 특히, 3 m 이상일 수 있다. 리세스 구역(15)은 수송 방향으로 캐리어의 길이의 절반 초과에 걸쳐 연장될 수 있다.
[0051] 일부 실시예들에서, 자기 부상 시스템은 수송 트랙을 따르는 캐리어 포지션에 따라 복수의 능동 자기 베어링들(30)을 개별적으로 제어하기 위한 하나 이상의 제어기들(50)을 더 포함할 수 있다.
[0052] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 제어기들의 수는 전력단들의 수에 대응할 수 있다. 예컨대, 제어기 신호들은 버스 라인을 통해 제공될 수 있고, 제어기 신호들은, 예컨대 수송 방향(T)을 따르는 캐리어의 이동 시에 하나의 능동 자기 베어링으로부터 다른 능동 자기 베어링으로 스위칭 및/또는 멀티플렉싱될 수 있다.
[0053] 특히, 수송 트랙을 따르는 캐리어 포지션이 결정될 수 있고, 복수의 능동 자기 베어링들은 캐리어 포지션에 따라 제어될 수 있다.
[0054] 예컨대, 자기 베어링(30)이 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14) 중 하나를 향할 때, 하나 이상의 제어기들(50)은 복수의 능동 자기 베어링들(30) 중 적어도 하나 이상의 자기 베어링들(30)을 능동적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 캐리어가, 적어도 하나의 자기 베어링(30)이 제1 안내 구역(13) 또는 제2 안내 구역(14)을 향하는, 수송 트랙을 따르는 캐리어 포지션에 있다고 결정될 때, 자기 베어링(30)은 개개의 안내 구역과 베이스 사이의 일정한 갭(G)을 유지하도록 능동적으로 제어된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 적어도 하나의 자기 베어링(30)이 리세스 구역(15)을 향할 때, 하나 이상의 제어기들(50)은 자기 베어링(30)의 능동 제어를 스위칭 오프하도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 캐리어가, 적어도 하나의 자기 베어링(30)이 리세스 구역(15)을 향하는, 수송 트랙을 따르는 캐리어 포지션에 있다고 결정될 때, 적어도 하나의 자기 베어링(30)은 능동적으로 제어되지 않을 수 있고 그리고/또는 스위칭 오프될 수 있다.
[0055] 일부 구현들에서, 복수의 능동 자기 베어링들(30)은, 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14) 중 하나를 향하는 제1 서브세트의 복수의 능동 자기 베어링들이 능동적으로 제어되거나 또는 스위칭 온되고, 리세스 구역(15)을 향하는 제2 서브세트의 복수의 능동 자기 베어링들이 능동적으로 제어되지 않거나 또는 스위칭 오프되도록 제어될 수 있다. 전혀 캐리어의 안내 구조(12)를 향하지 않는 제3 서브세트의 능동 자기 베어링들도 또한, 능동적으로 제어되지 않거나 또는 스위칭 오프될 수 있다.
[0056] 이에 따라서, 일부 실시예들에서, 제1 안내 구역(13) 또는 제2 안내 구역(14)을 향하는 능동 자기 베어링들만이 능동적으로 제어될 수 있으며, 나머지 자기 베어링들은 스위칭 오프될 수 있거나, 또는 능동 제어가 작동정지(deactivate)될 수 있다. 원활하고 신뢰할 수 있는 캐리어 수송이 보장될 수 있다.
[0057] 도 5는 캐리어(10)가 수송 방향(T)을 따라 이동하는 동안의 액추에이터들 사이의 이송을 예시한다. 캐리어(10)는 하나의 액추에이터, 즉, 능동 자기 베어링으로부터 후속 액추에이터로 이송되거나 또는 "핸드 오버"된다. 도 5는 수송 방향(T)을 따라 캐리어(10)의 단부 부분에 있는 3개의 액추에이터들을 예시한다. 캐리어의 단부 부분은 안내 구역(도 1의 참조 번호 14 참조)을 포함한다. 3개의 후속 액추에이터들이 도시되며, 액추에이터에 제공되는 대응하는 액추에이터 힘 또는 전력이 캐리어 포지션의 함수인 그래프(500)에 도시된다.
[0058] 도 5에서 제1 라인(512)은 좌측 액추에이터들에 대응하고, 제2 라인(파선)(514)은 중간 액추에이터들에 대응하며, 제3 라인(1점 쇄선)(516)은 우측 액추에이터들에 대응한다. 초기 상태, 예컨대, 도 5에 도시된 최상부 캐리어 포지션에서, 좌측 액추에이터들에 의해 최대 전력 또는 부상력이 제공된다. 캐리어가 수송 방향(T)을 따라 이동함에 따라, 좌측 액추에이터의 전력 또는 부상력이 감소(라인(512) 참조)되는 한편 중간 액추에이터의 전력 또는 부상력이 증가(라인(514) 참조)된다. 일정 시간 동안, 캐리어(즉, 도 5에 도시된 단부 부분)는 도 5에 도시된 좌측 액추에이터 및 중간 액추에이터들에 의해 부상된다. 캐리어의 추가적인 이동 시에, 좌측 액추에이터는 스위칭 오프되는 한편, 중앙 액추에이터에 의해 캐리어가 부상될 때까지 중앙 액추에이터의 부상력 또는 전력이 추가로 증가된다. 캐리어가 수송 방향(T)을 따라 추가로 이동함에 따라, 중앙 액추에이터의 전력 또는 부상력이 감소(라인(514) 참조)되는 한편 도 5의 우측 액추에이터의 전력 또는 부상력이 증가(라인(516) 참조)된다. 일정 시간 동안, 캐리어는 도 5에 도시된 중앙 액추에이터 및 우측 액추에이터에 의해 부상된다. 수송 방향(T)을 따르는 캐리어의 추가적인 이동 시에, 중앙 액추에이터는 스위칭 오프되는 한편, 캐리어가 우측 액추에이터에 의해 부상될 때까지 우측 액추에이터들의 부상력 또는 전력이 추가로 증가한다.
[0059] 도 5에 예시된 바와 같이, 캐리어는 동시에 2개의 액추에이터들에 의해 캐리어의 일 단부에서 부상될 수 있다. 추가로, 우측 액추에이터가 액추에이터 힘을 제공하기 시작할 때, 즉, 우측 액추에이터가 전력을 공급받을 때, 좌측 액추에이터들은 스위칭 오프된다. 이에 따라서, 좌측 액추에이터에 전력을 제공하는 전력단이 또한, 우측 액추에이터에 전력을 제공할 수 있다. 좌측 액추에이터와 우측 액추에이터는 동시에 작동되지 않는다. 이에 따라서, 도 5의 좌측 액추에이터 및 도 5의 우측 액추에이터는 공통 전력단을 공유할 수 있다. 전력단의 출력의 스위칭 또는 멀티플렉싱이 제어될 수 있으며; 이에 따라서, 전력단들의 수가 감소되거나 또는 최소화될 수 있다.
[0060] 도 5는 캐리어(10)의 일 측, 예컨대, 수송 방향(T)을 따르는 단부 측을 도시한다. 유사하게, 대향 측은 액추에이터들 사이에서 스위칭할 수 있고 공통 전력단들을 공유할 수 있다. 2개의 전력단들이 캐리어(10)의 후방 단부에서 동시에 적어도 부분적으로 전력을 공급받는 도 5의 예를 고려하면, 본원에서 설명되는 실시예들에 따라 캐리어(10)의 측면 당 2개의 전력단들이 제공될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 부상 시스템에 대한 전력단들의 수는 2*N일 수 있으며, 여기서, N은 1 이상의 정수이다. 도 5에 도시된 예에서, N은 2와 같다. 동시에 전력을 수신할 수 있는 액추에이터들의 수에 따라, 예컨대, 수송 방향을 따르는 액추에이터들, 즉, 능동 자기 베어링들의 길이에 대한 캐리어의 안내 구역의 길이에 따라, N은 특히 1, 2, 3 또는 4일 수 있다.
[0061] 복수의 능동 자기 베어링들(30)은 베이스에 의해 정의된 수송 트랙을 따라 일정한 간격들로 분포될 수 있으며, 여기서, 2개의 인접 능동 자기 베어링들 사이의 간격은 수송 방향(T)으로 제1 안내 구역(13)(및 제2 안내 구역(14))의 치수보다 더 작을 수 있다. 이에 따라서, 적어도 하나의 능동 자기 베어링이 수송 트랙을 따르는 캐리어 이동 동안 임의의 시간에 제1 안내 구역(13)(및 제2 안내 구역(14))을 향하는 것이 보장될 수 있다. 예컨대, 캐리어 이동 동안 임의의 시간에, 적어도 2개의 능동 자기 베어링들이 제1 안내 구역(13)을 향하고 적어도 2개의 추가적인 능동 자기 베어링들이 제2 안내 구역(14)을 향한다.
[0062] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 자기 부상 시스템은 수송 트랙을 따라 캐리어(10)를 이동시키기 위한 구동 유닛을 더 포함한다. 구동 유닛은 자기력들에 의해 수송 방향(T)으로 캐리어를 이동시키는 선형 모터(60)를 포함할 수 있다. 도 1에 개략적으로 묘사된 바와 같이, 선형 모터(60)는 캐리어 아래에 배열되는, 베이스의 하부 레일에 선택적으로 배열될 수 있다. 선형 모터(60)는 캐리어의 최하부 부분에 제공된 자기 대응부(counterpart), 예컨대, 캐리어에 제공된 영구 자석들의 어레이와 상호작용할 수 있다.
[0063] 일부 구현들에서, 선형 모터(60)는, 복수의 능동 자기 베어링들(30)의 제어를 위해 수송 트랙을 따르는 캐리어 포지션을 결정하여 이러한 캐리어 포지션을 하나 이상의 제어기들(50)에 포워딩하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 선형 모터(60)는 현재 캐리어 포지션에 관한 정보를 제공하는 포지션 검출 디바이스, 이를테면, 인코더 또는 리졸버를 포함할 수 있다. 이에 따라서, 복수의 능동 자기 베어링들(30)에 대한 하나 이상의 제어기들(50)은 현재 캐리어 포지션에 대해 알고 있으며, 수송 트랙을 따르는 현재 캐리어 포지션에 따라 복수의 능동 자기 베어링들(30)을 제어할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 베이스를 따르는 특정 포지션에서 캐리어의 존재를 결정하기 위해, 별개의 포지션 검출 디바이스, 예컨대, 센서, 이를테면, 거리 센서가 제공될 수 있다. 센서 출력은 복수의 능동 자기 베어링들에 대한 하나 이상의 제어기들에 포워딩될 수 있다.
[0064] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 2개 이상의 전력단들의 스위칭, 예컨대, 멀티플렉싱이 현재 캐리어 포지션에 따라 제공될 수 있다.
[0065] 이에 따라서, 수송 트랙을 따르는 캐리어 포지션이 결정될 수 있고, 캐리어 포지션에 관한 정보는, 복수의 능동 자기 베어링들에 전력을 공급하고 그리고/또는 복수의 능동 자기 베어링들을 제어하기 위해, 하나 이상의 제어기들 및/또는 전력단 조립체(110)에 포워딩될 수 있다. 따라서, 복수의 능동 자기 베어링들은 현재 캐리어 포지션에 따라 제어되고 그리고/또는 전력을 공급받을 수 있고, 리세스 구역(15)을 향하는 서브세트의 복수의 능동 자기 베어링들은 일시적으로 스위칭 오프되거나 또는 작동정지될 수 있다.
[0066] 본원에서 설명되는 바와 같은 캐리어(10)는 베이스(20)에 의해 정의된 수송 트랙을 따라 이동가능하다. 비접촉식 또는 본질적으로 비접촉식으로 캐리어를 홀딩하기 위한 복수의 자기 베어링들이 베이스에 제공될 수 있다. 도 1은 베이스(20)를 따르는 비접촉식 수송 동안의, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 캐리어(10)를 도시한다.
[0067] 캐리어는 안내 구조(12)를 포함한다. 안내 구조(12)는 캐리어 수송 동안 베이스의 자기 베어링들을 향해 지향되는 상향 표면을 갖는 자기 재료 컴포넌트를 포함할 수 있다. 안내 구조(12)는, 복수의 능동 자기 베어링들(30)과 자기적으로 상호작용하도록 구성된, 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14), 그리고 캐리어(T)의 수송 방향으로 제1 안내 구역(13)과 제2 안내 구역(14) 사이에 배열된 리세스 구역(15)을 포함한다. 리세스 구역은, 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14)에 대해, 예컨대 리세스 구역의 전체 길이방향 연장부를 따라 적어도 2 mm의 리세스 깊이(X)로 리세스된다.
[0068] 캐리어(10)는 캐리어의 홀딩 표면에 기판(11)을 홀딩하기 위한 홀딩 디바이스를 더 포함할 수 있다. 기판(11)은 예컨대 수 제곱 미터의 크기를 갖는, 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판일 수 있다. 대안적으로, 기판(11)은 반도체 웨이퍼일 수 있거나, 또는 복수의 웨이퍼들을 포함할 수 있다. 홀딩 디바이스는 기계적 척킹 디바이스, 예컨대, 클램프, 정전 척 또는 자기 척일 수 있다.
[0069] 특히, 기판(11)은 적어도 1 m²의 크기를 갖는 대면적 기판일 수 있다. 크기는 약 1.375 m²(1.1 m × 1.25 m ― GEN 5) 내지 약 15 m², 더 구체적으로는 약 5 m² 내지 약 9 m², 또는 심지어 최대 15 m²일 수 있다. 예컨대, 기판은 약 4.39 m²(1.95 m × 2.25 m)의 표면적에 대응하는 GEN 7.5, 약 5.7 m²(2.2 m × 2.5 m)의 표면적에 대응하는 GEN 8.5, 또는 약 9 m²(2.88 m × 3.13 m)의 표면적에 대응하는 GEN 10일 수 있다. GEN 11 및 GEN 12와 같은 훨씬 더 큰 세대들이 구현될 수 있다. 캐리어(10)는 기판을 지지 및 홀딩하기 위한 기판 지지 표면을 갖는다.
[0070] 캐리어(10)는 1 m 이상, 특히, 2 m 이상, 또는 심지어 3 m 이상의, 수직 방향(V)에서의 치수를 가질 수 있다. 캐리어(10)는 1 m 이상, 특히, 2 m 이상, 또는 심지어 3 m 이상의, 수송 방향(T)에 대응하는 길이 방향에서의 치수를 가질 수 있다. 캐리어는 5 m² 이상, 특히, 9 m² 이상, 또는 심지어 15 m² 이상의 크기를 가질 수 있다.
[0071] 도 2는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 자기 부상 시스템(200)의 상부 부분의 개략적인 사시도를 도시한다. 자기 부상 시스템(200)은 도 1의 자기 부상 시스템(100)과 유사하여서 위의 설명들이 참조될 수 있으며, 이러한 설명들은 여기서 반복되지 않는다.
[0072] 자기 부상 시스템(200)은, 수송 트랙을 따라 배열된 복수의 능동 자기 베어링들(30)을 갖는 베이스, 및 복수의 능동 자기 베어링들(30)을 이용하여 부상될 수 있는 캐리어(10)를 포함한다. 캐리어(10)의 상부 전방 부분만이 도 2에 묘사된다.
[0073] 복수의 능동 자기 베어링들(30)은 캐리어 상의 안내 구조(12)와 자기적으로 상호작용한다. 안내 구조(12)는 캐리어의 헤드 부분에 배열될 수 있으며, 상향 표면을 갖는 자기 재료, 이를테면, 자기 강을 포함할 수 있다. 안내 구조(12)는 복수의 능동 자기 베어링들(30)을 향해 끌어 당겨질 수 있으며, 여기서, 복수의 능동 자기 베어링들은 캐리어(10)와 베이스(20) 사이에 일정한 갭(G)이 유지되도록 능동적으로 제어된다(도 3 참조).
[0074] 캐리어의 안내 구조(12)는 제1 안내 구역(13), 리세스 구역(15) 및 제2 안내 구역을 포함하며, 리세스 구역(15)은 캐리어의 수송 방향(T)으로 제1 안내 구역(13)과 제2 안내 구역 사이에 배열된다. 도 2는 제2 안내 구역이 없는 캐리어의 상부 전방 부분만을 도시한다. 리세스 구역(15)은, 도 3 및 도 4에 개략적으로 표시된 바와 같이, 제1 및 제2 안내 구역들에 대해 적어도 2 mm 이상의 리세스 깊이(X)만큼 리세스될 수 있다.
[0075] 제1 및 제2 안내 구역들은 안내 표면들(17)을 포함할 수 있으며, 이러한 안내 표면들(17)은 평탄하며, 특히 캐리어 수송 동안 동일한 평면, 특히, 본질적으로 수평 평면에 놓인다. 안내 표면들(17)이 복수의 능동 자기 베어링들의 자기 베어링들과 상호작용할 수 있도록, 안내 표면들(17)은 캐리어의 수송 방향(T)을 따라 연장될 수 있다. 안내 표면들(17)은 캐리어의 상향 표면들, 특히, 캐리어의 최상부 표면들일 수 있다.
[0076] 도 3은 도 2의 제1 단면 평면(A)에서의 자기 부상 시스템(200)의 개략적인 단면도를 도시한다. 제1 단면 평면(A)의 포지션은 도 2에 표시된다. 제1 단면 평면(A)은 제1 안내 구역(13)과 교차한다.
[0077] 도 4는 도 2의 제2 단면 평면(B)에서의 자기 부상 시스템(200)의 개략적인 단면도를 도시한다. 제2 단면 평면(B)의 포지션은 도 2에 표시된다. 제2 단면 평면(B)은 리세스 구역(15)과 교차한다.
[0078] 도 3 및 도 4에 개략적으로 표시된 바와 같이, 제1 안내 구역(13)(및 제2 안내 구역)과 베이스(20) 사이의 거리는 능동적으로 제어되는 갭(G)에 대응하고, 리세스 구역과 베이스 사이의 거리보다 예컨대 2 mm 이상의 리세스 깊이(X)만큼 더 작다.
[0079] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 캐리어 부상력에 기여하도록 구성된 복수의 영구 자석들(18)이 리세스 구역(15)에 제공될 수 있다.
[0080] 리세스 구역(15)의 영구 자석들(18)과 이러한 영구 자석들을 향하는, 복수의 능동 자기 베어링들(30)의 자기 베어링들 사이에 자기 인력(attractive magnetic force)이 작용할 수 있는데, 이는, 상기 자기 베어링들의 능동 제어가 스위칭 오프되는 경우에도 그러하다. 그 이유는, 능동 자기 베어링이 전자석의 철 또는 강철 코어와 같은 자기 재료 컴포넌트(19)를 포함하는 액추에이터(예컨대, 전자석)를 포함하기 때문이다. 리세스 구역(15)의 영구 자석들(18)은, 액추에이터가 능동적으로 제어되지 않더라도, 액추에이터의 자기 재료 컴포넌트(19)를 향해 끌어 당겨져서, 캐리어에 작용하는 부상력을 야기할 수 있다.
[0081] 특히, 캐리어를 부상시키는 부상력의 제1(능동적으로 제어되는) 부분은 제1 서브세트의 복수의 능동 자기 베어링들과 제1 및 제2 안내 구역들 사이에서 작용할 수 있고, 캐리어를 부상시키는 부상력의 제2(수동) 부분은, 복수의 능동 자기 베어링들의 액추에이터들 중 일부의 자기 재료 컴포넌트(19)와 영구 자석들(18) 사이에서, 상기 액추에이터들이 능동적으로 제어되지 않을 수 있는 동안 작용할 수 있다. 부상력의 제1 부분은 제1 서브세트의 복수의 능동 자기 베어링들과 제1 및 제2 안내 구역들 사이에 일정한 갭(G)을 유지하도록 능동적으로 제어된다. 이에 따라서, 캐리어의 전체 중량이, 능동적으로 제어되는 자기 베어링들에 의해 지탱될 필요는 없을 수 있다. 오히려, 캐리어의 중량의 적어도 일부는, 중량 보상 엘리먼트들, 즉, 영구 자석들(18) 그리고 액추에이터들의 자기 재료 컴포넌트들(19), 예컨대, 전자석들의 철 코어들로서 작용하는 수동 엘리먼트들 사이의 자기 상호작용에 의해 지탱될 수 있다.
[0082] 도 6은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 캐리어를 부상시키는 방법을 예시하는 흐름도이다. 동작(610)에서, 제1 전력단의 출력이 제1 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제1 자기 베어링으로 라우팅된다. 이는 예컨대 도 5의 좌측 능동 자기 베어링일 수 있다. 추가로, 제2 전력단의 출력이 제2 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제2 자기 베어링으로 라우팅될 수 있다. 도 5는 캐리어(10)의 후방 단부를 도시한다. 대응하는 능동 자기 베어링은 캐리어의 전방 단부에 대응하는 능동 자기 베어링일 수 있다. 동작(630)에서, 제1 전력단의 출력은 제1 후속 자기 베어링, 예컨대, 도 5에 도시된 우측 능동 자기 베어링으로 라우팅되거나 또는 스위칭될 수 있으며, 제2 전력단의 출력은 제2 후속 베어링, 예컨대, 캐리어의 전방 단부에 있는 베어링으로 라우팅되거나 또는 스위칭될 수 있다.
[0083] 도 5와 관련하여 설명된 바와 같이, 제3 전력단, 예컨대, 도 5에 도시된 중앙 능동 자기 베어링에 대한 전력단이 스위칭 온될 수 있다. 이는 동작(620)에 의해 예시된다. 위에서 설명된 바와 같이, 전력단들의 출력이 버스 라인을 통해 능동 자기 베어링들로 라우팅될 수 있다.
[0084] 본원에서 설명된 실시예들은 대면적 기판들, 유리 기판들, 웨이퍼들, 반도체 기판들, 마스크들, 차폐부들 및 다른 오브젝트들 중 적어도 하나를 운반하는 캐리어들을 수송하기 위해 사용될 수 있다. 캐리어들은 하나의 단일 오브젝트, 예컨대, 1 m² 이상, 특히, 5 m² 또는 10 m² 이상의 크기를 갖는 대면적 기판, 또는 더 작은 크기를 갖는 복수의 오브젝트들, 예컨대, 복수의 반도체 웨이퍼들을 운반할 수 있다. 캐리어는 캐리어에 오브젝트를 홀딩하도록 구성된 홀딩 디바이스, 예컨대, 자기 척, 정전 척 또는 기계적 척킹 디바이스를 포함할 수 있다.
[0085] 캐리어는 수송 동안 본질적으로 수직 배향(예컨대, 수직 +/- 10°)을 가질 수 있다. 대안적으로, 캐리어는 수송 동안 본질적으로 수평 배향(예컨대, 수평 +/- 10°)을 가질 수 있다. 구체적으로, 진공 증착 시스템은 수직 기판 수송 및 프로세싱을 위해 구성될 수 있다.
[0086] 전술한 내용이 실시예들에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가 실시예들이 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 그 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100)으로서,
    수송 트랙을 따라 연장되는 복수의 능동 자기 베어링들(30); 및
    적어도 제1 전력단 및 제2 전력단
    을 포함하며,
    상기 복수의 능동 자기 베어링들 중 제1 그룹의 능동 자기 베어링들(30)은 상기 제1 전력단에 연결되고, 상기 복수의 능동 자기 베어링들 중 제2 그룹의 능동 자기 베어링들은 상기 제2 전력단에 연결되는,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전력단, 상기 제2 전력단 및 상기 복수의 능동 자기 베어링들에 연결된 버스 라인을 더 포함하는,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 버스 라인을 통해 상기 제1 전력단의 출력을 상기 제1 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제1 자기 베어링으로 라우팅하고, 상기 버스 라인을 통해 상기 제2 전력단의 출력을 상기 제2 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제2 자기 베어링으로 라우팅하도록 구성된 멀티플렉서를 더 포함하는,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 자기 베어링으로부터 수송 방향으로 상기 제1 자기 베어링의 하류의 제1 후속 자기 베어링으로 상기 제1 전력단을 스위칭하고, 제2 자기 베어링으로부터 상기 수송 방향으로 상기 제2 자기 베어링의 하류의 제2 후속 자기 베어링으로 상기 제2 전력단을 스위칭하도록 구성된 하나 이상의 제어기들을 더 포함하는,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수송 트랙을 따라 연장되는 베이스(20) ―상기 복수의 능동 자기 베어링들은 상기 베이스에 제공됨―; 및
    상기 수송 트랙을 따라 이동가능한 캐리어(10)
    를 더 포함하며,
    상기 복수의 능동 자기 베어링들(30)은 상기 캐리어의 안내 구조(12)를 향하도록 구성되며,
    상기 안내 구조(12)는,
    상기 복수의 능동 자기 베어링들(30)과 상호작용하도록 구성된 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14); 및
    상기 캐리어의 수송 방향(T)으로 상기 제1 안내 구역(13)과 상기 제2 안내 구역(14) 사이에 배열된 리세스 구역(15)
    을 포함하며,
    상기 리세스 구역은 상기 제1 안내 구역(13) 및 상기 제2 안내 구역(14)에 대해 리세스되는,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 안내 구역(13) 및 상기 제2 안내 구역(14)은 제1 평면(P1)을 정의하고, 상기 제1 평면(P1)은 캐리어 수송 동안 상기 복수의 능동 자기 베어링들(30)로부터 제1 거리를 가지며, 그리고
    상기 리세스 구역(15)은 제2 평면(P2)을 정의하고, 상기 제2 평면(P2)은 상기 캐리어 수송 동안 상기 복수의 능동 자기 베어링들로부터 상기 제1 거리보다 더 큰 제2 거리를 갖는,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 거리는 2 mm 이하, 특히, 약 1.5 mm이고, 그리고/또는 상기 제2 거리는 3 mm 이상, 특히, 약 5 mm인,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  8. 캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100)으로서,
    수송 트랙을 따라 연장되는 복수의 능동 자기 베어링들(30);
    적어도 제1 전력단 및 제2 전력단 ―상기 복수의 능동 자기 베어링들 중 제1 그룹의 능동 자기 베어링들(30)은 상기 제1 전력단에 연결되고, 상기 복수의 능동 자기 베어링들 중 제2 그룹의 능동 자기 베어링들은 상기 제2 전력단에 연결됨―; 및
    제1 자기 베어링으로부터 수송 방향으로 상기 제1 자기 베어링의 하류의 제1 후속 자기 베어링으로 상기 제1 전력단을 스위칭하고, 제2 자기 베어링으로부터 상기 수송 방향으로 상기 제2 자기 베어링의 하류의 제2 후속 자기 베어링으로 상기 제2 전력단을 스위칭하도록 구성된 하나 이상의 제어기들;
    상기 수송 트랙을 따라 연장되는 베이스(20) ―상기 복수의 능동 자기 베어링들은 상기 베이스에 제공됨―;
    상기 수송 트랙을 따라 이동가능한 캐리어(10)
    를 포함하며,
    상기 복수의 능동 자기 베어링들(30)은 상기 캐리어의 안내 구조(12)를 향하도록 구성되며,
    상기 안내 구조(12)는,
    상기 복수의 능동 자기 베어링들(30)과 상호작용하도록 구성된 제1 안내 구역(13) 및 제2 안내 구역(14); 및
    상기 캐리어의 수송 방향(T)으로 상기 제1 안내 구역(13)과 상기 제2 안내 구역(14) 사이에 배열된 리세스 구역(15)
    을 포함하며,
    상기 리세스 구역은 상기 제1 안내 구역(13) 및 상기 제2 안내 구역(14)에 대해 리세스되며,
    상기 하나 이상의 제어기들(50)은, 상기 복수의 능동 자기 베어링(30) 중 상기 제1 자기 베어링(30)이 상기 제1 안내 구역(13)을 향할 때 상기 제1 자기 베어링(30)을 능동적으로 제어하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 제어기들(50)은, 상기 복수의 능동 자기 베어링들(30) 중 상기 제2 자기 베어링(30)이 상기 제2 안내 구역을 향할 때 상기 제2 자기 베어링(30)을 능동적으로 제어하도록 구성되는,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제어기들(50)은, 상기 제1 자기 베어링 또는 상기 제2 자기 베어링이, 각각, 상기 리세스 구역(15)을 향할 때 상기 제1 자기 베어링(30) 또는 상기 제2 자기 베어링의 능동 제어를 스위칭 오프(switch off)하도록 구성되는,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 수송 트랙을 따라 상기 캐리어(10)를 이동시키기 위한 선형 모터(60)를 더 포함하며, 특히, 상기 선형 모터(60)는, 상기 수송 트랙을 따라 캐리어 포지션을 결정하고, 상기 복수의 능동 자기 베어링들(30)에 대한 상기 하나 이상의 제어기들(50)에 상기 캐리어 포지션을 포워딩하도록 구성되는,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  11. 제8 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스 구역(15)에서 제공되는 캐리어 부상력에 기여하도록 구성된 복수의 영구 자석들(18)을 더 포함하는,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 영구 자석들(18)은 상기 복수의 능동 자기 베어링들(30)의 자기 재료 컴포넌트들(19) 사이의 거리에 대응하는 거리에서 2개의 평행한 트레이스들로 배열되는,
    캐리어를 수송하기 위한 자기 부상 시스템(100).
  13. 캐리어(10)를 부상시키는 방법으로서,
    제1 전력단의 출력을 제1 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제1 자기 베어링으로 라우팅하는 단계;
    제2 전력단의 출력을 제2 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제2 자기 베어링으로 라우팅하는 단계;
    상기 제1 전력단을 상기 제1 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제1 후속 자기 베어링으로 스위칭하는 단계; 및
    상기 제2 전력단을 상기 제2 그룹의 능동 자기 베어링들 중 제2 후속 자기 베어링으로 스위칭하는 단계
    를 포함하는,
    캐리어(10)를 부상시키는 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 전력단은 상기 제1 자기 베어링으로부터 상기 제1 후속 자기 베어링으로의 스위칭 사이에서 비활성화되고, 상기 제1 전력단이 비활성화된 동안 제3 전력단이 활성화되는,
    캐리어(10)를 부상시키는 방법.
  15. 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 전력단의 출력 및 상기 제2 전력단의 출력은 버스 라인을 통해 라우팅되는,
    캐리어(10)를 부상시키는 방법.
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