KR20230137434A - 뒤틀린 작업물을 획득하기 위한 척 - Google Patents

뒤틀린 작업물을 획득하기 위한 척 Download PDF

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KR20230137434A
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아미 헤르만
니르 구라뤼에
야코브 레거바움
이고르 비르거
아론 시걸
마트 제넨더
로넨 라우트만
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    • F25B2309/003—Gas cycle refrigeration machines characterised by construction or composition of the regenerator

Abstract

척(chuck)은 척 표면; 및 이 척 표면에 걸쳐 분포되어 있는 복수의 진공 포트를 포함한다. 각 진공 포트는, 그 진공 포트에 흡입을 가하도록 작동 가능한 흡입원에 연결 가능한 복수의 도관의 도관에 개방되어 있다. 유동 제한기가 각 도관내에 위치되고 유동 저항으로 특성화된다. 적어도 하나의 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항은, 적어도 하나의 다른 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항보다 작다.

Description

뒤틀린 작업물을 획득하기 위한 척
본 발명은 작업물을 유지하기 위한 척(chuck)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 뒤틀린(warped) 작업물을 획득하도록 작동 가능한 척에 관한 것이다.
많은 유형의 산업 또는 다른 공정은 다양한 유형의 작업물의 조작을 필요로 한다. 전형적으로, 다양한 유형의 처리를 위해 작업물을 획득하고 또한 작업물을 조작하기 위해 척이 사용된다. 작업물이 충분히 얇거나 가벼운 경우, 척은 처리 중에 작업물을 정확하게 규정된 위치에 유지시키기 위해 작업물에 흡입을 가함으로써 작동될 수 있다.
예를 들어, 반도체 산업은 예를 들어 전자 장치의 생산을 위해 실리콘 웨이퍼의 조작을 필요로 한다. 진공 척이 그러한 웨이퍼를 획득하고 코팅, 절단, 기계가공, 에칭, 연마, 검사 또는 다른 처리와 같은 처리 중에 그 웨이퍼를 유지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 척이 제공되며, 이 척은 척 표면; 척 표면에 걸쳐 분포되어 있는 복수의 진공 포트 ― 각 진공 포트는, 그 진공 포트에 흡입을 가하도록 작동 가능한 흡입원에 연결 가능한 복수의 도관의 도관에 개방되어 있음 ―; 및 복수의 도관의 각 도관 내에 위치되고 유동 저항으로 특성화되는 유동 제한기를 포함하며, 복수의 도관 중 적어도 하나의 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항은, 복수의 도관 중 적어도 하나의 다른 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항보다 작다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 척 표면은 복수의 인접하는 영역으로 분할되고, 각 인접하는 영역에 있는 진공 포트에 개방된 도관 내의 유동 제한기의 유동 저항은 실질적으로 동일하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 인접하는 영역은 복수의 동심 원형 밴드를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내측 동심원에 있는 진공 포트에 개방되어 있는 각 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항은, 외측 동심원에 있는 진공 포트에 개방되어 있는 각 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항 보다 작다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외측 동심원에 있는 진공 포트에 개방되어 있는 각 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항은, 내측 동심원에 있는 진공 포트에 개방되어 있는 각 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항 보다 작다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 인접하는 영역은 복수의 원 섹터를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유동 제한기는 수축부(constriction), 배플(baffle) 및 자기 적응 분할 오리피스(SASO; self-adapting segmented orifice)로 이루어진 유동 제한기의 그룹으로부터 선택된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 진공 포트는 리지(ridge)에 의해 둘러싸인다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 척 표면은 진공 포트가 점재되어 있는 복수의 돌출부를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 진공 포트의 진공 포트는 연장 가능한 튜브를 포함하고, 이 튜브의 원위 단부는 작업물과 접촉할 때 시일을 형성하도록 구성되며, 연장 가능한 튜브는 시일의 형성 후에 흡입에 의해 압축 가능하도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연장 가능한 튜브는 아코디언 접힘부를 갖는 벨로우즈 형태이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 척이 제공되며, 이 척은 척 표면; 이 척 표면에 걸쳐 분포되어 있는 복수의 진공 포트; 각기 복수의 진공 포트 중 적어도 하나의 진공 포트에 개방되어 있고, 적어도 하나의 진공 포트에 흡입을 가하도록 작동 가능한 흡입원에 연결될 수 있는 복수의 도관; 각 도관을 통한 유입을 감지하는 센서; 각기 복수의 도관 중 적어도 하나의 도관을 통한 유입을 가능하게 하거나 불가능하게 하도록 작동 가능한 복수의 밸브; 및 센서로부터 신호를 수신하도록 구성되어 있는 제어기를 포함하고, 센서가 복수의 진공 포트 중의 일부 진공 포트를 통한 감소된 유입(감소된 유동은 일부 진공 포트에 의한 뒤틀린 작업물의 획득을 나타냄) 및 복수의 진공 포트 중의 적어도 하나의 다른 진공 포트를 통한 감소되지 않은 유입을 나타내면(감소되지 않은 유입은 적어도 하나의 다른 진공 포트에 의한 뒤틀린 작업물의 획득의 실패를 나타냄) 제어기는 복수의 밸브 중의 적어도 하나의 밸브를 작동시켜 적어도 하나의 다른 진공 포트 중의 적어도 하나의 진공 포트를 통한 유입을 불가능하도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서는 유량계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 감소된 유입은 미리 결정된 임계 유량보다 작은 감지된 유량으로 나타내진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서는 압력 센서를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 감소된 유입은 미리 결정된 임계 압력 보다 낮은 감지된 유체 압력으로 나타내진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 진공 포트는, 작업물과 그 진공 포트 사이에 시일을 형성하도록 구성된 가요성 컵에 의해 둘러싸인다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 진공 포트는, 작업물이 그 진공 포트에 의해 획득될 때 작업물의 국부적인 굽힘을 제한하는 핀을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 다른 진공 포트는 복수의 진공 포트를 포함하고, 제어기는, 적어도 하나의 다른 진공 포트 중 적어도 하나의 진공 포트를 통한 유입을 불가능하게 한 후에, 적어도 하나의 다른 진공 포트 중 적어도 하나의 추가 진공 포트를 통한 유입이 감소되었는지의 여부를 결정하도록 더 구성되어 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어기는, 적어도 하나의 추가 진공 포트를 통한 유입이 감소된 것으로 결정하면, 유입이 이전에 불가능하게 되었던 적어도 하나의 진공 포트를 통한 유입을 가능하게 하도록 더 구성되어 있다.
본 발명을 더 잘 이해하고 또한 그의 실용적인 적용을 알기 위해, 다음과 같은 도면들이 제공되고 이하 참조된다. 도면은 단지 예로서 주어진 것이고 본 발명의 범위를 한정하는 것은 결코 아님을 유의해야 한다. 유사한 구성품은 유사한 참조 번호로 나타나 있다.
도 1a는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 뒤틀린 작업물을 평평화하도록 구성된 척의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 1b는 도 1a에 나타나 있는 척의 개략적인 측면도이다.
도 1c는 도 1a에 나타나 있는 척의 개략적인 평면도이다.
도 1d는 도 1a에 나타나 있는 척의 개략적인 블록도이다.
도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 진공 포트의 그룹이 평행한 할선에 의해 그룹으로 분할되는 척을 개략적으로 도시한다.
도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 진공 포트의 그룹이 반경에 의해 그룹으로 분할되는 척을 개략적으로 도시한다.
도 2a는 작업물과 척 표면과의 접촉을 방지하기 위한 돌출부를 포함하는 도 1a에 나타나 있는 척의 일 변형예를 개략적으로 도시한다.
도 2b는 도 2a에 나타나 있는 척의 표면의 일 부분의 확대도이다.
도 2c는 작업물의 획득을 용이하게 하기 위해 연장 및 수축 가능한 튜브 구조를 갖는 진공 포트의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 뒤틀린 작업물을 유지하도록 구성된 척의 흐름 제어의 개략적인 블록도이다.
도 3b는 도 3a에 나타나 있는 척의 진공 포트를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 3a에 나타나 있는 척의 작동 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 도 4에 나타나 있는 작동 방법의 일 변형예를 나타내는 흐름도이다.
이하의 상세한 설명에서, 본 발명에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 많은 특정한 상세점이 설명된다. 그러나, 당업자는, 본 발명은 이들 특정한 상세점이 없이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려져 있는 방법, 절차, 구성품, 모듈, 유닛 및/또는 회로는 본 발명을 모호하게 하지 않도록 상세히 설명되지 않았다.
본 발명의 실시 형태는 이에 대해 한정되지 않지만, 예컨대 "처리하는", "컴퓨터로 계산하는", "계산하는", "결정하는", "확립하는", "분석하는", "확인하는" 등과 같은 용어를 이용하는 논의는, 컴퓨터의 레지스터 및/또는 메모리 내에 물리적(예컨대, 전자적) 양으로 나타나 있는 데이터를, 작동 및/또는 프로세스를 수행하기 위해 지시를 저장할 수 있는 컴퓨터의 레지스터 및/또는 메모리 또는 다른 비일시적 정보 저장 매체(예컨대, 메모리) 내에 물리적 양으로 유사하게 나타나 있는 다른 데이터로 되게 조작 및/또는 변형시키는 컴퓨터, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 시스템 또는 다른 전자 컴퓨팅 장치의 작동(들) 및/또는 프로세스(들)를 말하는 것일 수 있다. 본 발명의 실시 형태는 이에 대해 한정되지 않지만, 여기서 사용되는 바와 같은 "복수" 및 "복수의" 라는 용어는 예컨대 "다수의" 또는 "2개 이상의"를 포함할 수 있다. 복수" 또는 "복수의" 라는 용어는 2개 이상의 구성품, 장치, 요소, 유닛, 파라미터 등을 설명하기 위해 명세서 전체에 걸쳐 사용될 수 있다. 다른 명시적인 언급이 없다면, 여기서 설명되는 방법 실시 형태는 특정한 순서 또는 시퀀스에 구속되지 않는다. 추가로, 설명되는 방법 실시 형태 또는 그의 요소 중의 일부는 동시에, 같은 시점에 또는 함께 일어나거나 수행될 수 있다. 다른 지시가 없다면, 여기서 사용되는 접속사 "또는"은 포괄적인(언급된 옵션 중의 임의의 것 또는 모두를 포함하는) 것으로 이해해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 척은 뒤틀린 작업물을 획득하고 유지하도록 구성된다. 예를 들어, 작업물은 하나 이상의 전자 부품에 통합되도록 처리되는 실리콘 웨이퍼, 얇은 판유리(예를 들어, 터치스크린 또는 디스플레이 스크린에 통합하기 위한) 또는 형성 또는 후속 취급 동안에 뒤틀릴 수 있는 다른 유형의 기판일 수 있다. 뒤틀림은 하나 또는 2개의 축을 따른 오목한 곡률, 하나 또는 2개의 축을 따른 볼록한 곡률, 또는 파형 표면 안장(saddle) 형상에서와 같이 오목한 곡률과 볼록한 곡률의 혼합을 나타낼 수 있다. 여기서 작업물의 오목한 곡률과 볼록한 곡률에 대한 언급은, 척과 대향하고 척으로부터 보여지고 또한 그 척에 의해 획득되고 유지되는 작업물의 표면을 말한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 척은 척의 파지 표면에 걸쳐 분포된 복수의 진공 포트를 포함한다. 각 진공 포트는, 진공 포트에 흡입을 가하도록 작동 가능한 흡입원에 연결된다. 그 흡입원은 펌프, 송풍기, 또는 공압식 흡입을 생성하는 다른 유형의 장치를 포함할 수 있다. 모든 진공 포트는 동일한 흡입원에 연결될 수 있다. 대안적으로, 진공 포트의 상이한 부분 세트가 상이한 흡입원에 연결될 수 있다.
파지 표면에 걸쳐 있는 진공 포트의 분포 패턴은 척이 사용될 작업물의 유형에 따라 설계될 수 있고, 이 작업물은 예를 들어 작업물의 유형에 의해 정해지는 예상 뒤틀림 또는 개별 작업물의 실제 뒤틀림을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서가 특정 작업물의 표면의 지형(topography)을 감지하도록 작동될 수 있다. 복수의 척을 포함하는 시스템의 제어기가, 작업물의 효율적인 파지 및 조작을 위해 그 유형의 작업물에 대해 구성되거나 최적화된 척을 선택할 수 있다.
각 진공 포트를 흡입원에 연결하는 튜브 또는 도관은 하나 이상의 밸브, 유동 제한기(예를 들어, 수축부(constriction) 또는 협소부, 배플(baffle), SASO(self-adapting segmented orifice) 유동 제한기, 또는 다른 유형의 유동 제한기), 진공 또는 유동 센서 또는 진공 포트를 통한 유입을 수정, 제어 또는 모니터링하기 위한 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 각 진공 포트를 통해 가해지는 흡입의 강도(여기서 그 진공 포트의 진공 레벨이라고도 함)는 흡입원과 진공 포트 사이의 유체 경로에 있는 유동 제한기의 유형 및 수와 밸브의 상태에 달려 있을 수 있다. 여기서 사용되는 바와 같이, 진공 포트의 진공 또는 흡입 레벨은, 진공 포트가 덮이지 않을 때 그 진공 포트를 통한 유입 유량에 의해, 또는 포트가 유입을 방지하도록 덮여 있을 때에는 그 포트 내의 진공 레벨에 의해 정량화될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 척은 뒤틀린 작업물을 평평하게 하도록 구성될 수 있다. 평평화를 달성하기 위해 척의 상이한 인접하는 영역은 진공 포트를 통한 상이한 유입 유량을 갖도록 설계될 수 있다. 상이한 영역의 진공 포트에 상이한 유동 저항을 갖는 유동 제한기를 제공함으로써 상이한 유입 유량이 달성될 수 있다. 예를 들어, 유동 저항은 상대적으로(척 표면의 다른 영역에 비해) 높을 수 있으며, 그 결과, 뒤틀린 작업물의 표면이 처음에 척 표면에 상대적으로 근접할 것으로 예상되는 척 표면의 영역에서 상대적으로 낮은 유입 유량이 나타나게 된다. 다른 한편으로, 작업물의 뒤틀림이 작업물 표면과 척 표면 사이의 더 큰 초기 틈을 야기할 것으로 예상되는 척 표면의 영역에서, 상대적으로 높은 유입 유량을 가능하게 하기 위해 유동 저항은 상대적으로 낮을 수 있다. 상대적으로 큰 초기 틈을 갖는 척 표면의 영역에서 결과적으로 증가된 유입 유량에 의해, 증가된 흡입이 작업물의 더 먼 영역에 가해질 수 있다. 따라서 증가된 흡입력에 의해, 작업물의 처음에 먼 영역이 척 표면 쪽으로 구부려질 수 있다.
예를 들어, 일부 상황에서, 작업물의 탄성 계수는 작업물의 굽힘 각도에 비례하는 값만큼 굽힘에 저항할 수 있다. 굽힘 각도가 작은 경우, 작업물의 일 영역에서의 국부적인 굽힘 각도는, 척 표면으로부터 작업물의 국부적인 영역의 거리의 변화에 비례할 수 있다. 다른 한편으로, 일부 상황에서, 진공 포트에 의해 작업물에 가해지는 흡입력은 작업물의 국부적인 영역과 척 표면 사이의 국부적인 거리의 세제곱에 반비례할 수 있다. 작업물을 척 표면에 평평하게 만드는 데에 필요한 흡입 유량은, 작업물의 국부적인 영역과 척 표면 사이의 국부적인 거리의 세제곱에 비례할 수 있다. 따라서, 이들 상황에서, 척 표면 쪽으로의 작업물 표면의 초기 굽힘은 작업물 표면을 척 표면에 대해 평평하게 하도록 자기 강화적(self-reinforcing)일 수 있다.
발명의 일부 실시예에서, 척 표면은 원형일 수 있다. 일부 실시예에서, 척의 각 인접하는 영역(그 영역의 진공 포트를 통과하는 유량은 그 영역 내에서 실질적으로 균일할 수 있음)은, 원형 척 표면의 중심으로부터 상이한 거리에 있는 복수의 동심 원형 밴드 또는 환형부를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 인접하는 영역은 척 표면의 중심에 대해 상이한 방위각으로 있는 복수의 원 섹터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 척 표면은 셀 배열로 분할될 수 있다. 각각의 셀은 융기 리지 또는 리지들(이하, 리지들)의 폐쇄된 주변부에 의해 둘러싸일 수 있고, 융기 리지 내에 적어도 하나의 진공 포트를 포함할 수 있다. 따라서, 작업물 표면의 일 부분이 셀 중의 하나를 둘러싸는 리지와 접촉할 때, 그 리지와의 접촉이 시일을 형성할 수 있다. 따라서, 작업물 표면, 주변 리지 및 척 표면에 의해 경계진 부피 내에 가해지는 흡입은 작업물의 그 일부분을 척의 해당 셀에 유지시킬 수 있다. 부피 내의 진공 레벨이 흡입원의 부피 레벨에 접근하면, 이 부피 내의 진공 포트를 통한 유입 유량은 0에 접근할 수 있다. 그런 다음, 이전 용량으로 계속 작동하는 흡입원은 척의 다른 셀에 있는 진공 포트에 증가된 흡입을 가할 수 있다.
셀의 치수 및 위치, 리지의 두께 및 높이, 및 척 표면의 다른 특성은 하나 이상의 고려 사항에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 척 표면과 물리적으로 접촉할 수 있는 작업물의 총 면적은, 예를 들어, 작업물 공정의 품질 관리와 관련된 고려 사항으로 인해 제한될 수 있으며, 그래서 리지와 물리적으로 접촉할 수 있는 척 표면의 부분이 제한된다. 셀을 둘러싸는 리지 사이의 거리와 그 리지의 높이뿐만 아니라 그 셀에 있는 진공 포트 또는 포트들에 가해지는 진공의 레벨은, 그 셀을 덮는 작업물의 일부분의 국부적인 굽힘에 대한 제한에 의해 제한될 수 있다. 다른 제한은 척 표면을 제조할 때의 제조 가능성 및 비용 제한에 의해 부과될 수 있다. 진공 포트는 셀 내의 어느 곳에나 위치될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 척은 오목한 뒤틀림(예를 들어, 돔형)을 갖는 작업물을 획득하고 평평하게 하도록 설계될 수 있다. 이 경우, 척의 셀은, 척의 중앙(여기서 돔형 작업물 표면은 척 표면에서 더 멀리 있음) 근처에 있는 셀에서의 흡입이 척의 가장자리(여기서 돔형 작업물은 척 표면에 가장 가까움) 근처에 있는 셀에서 보다 크도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 척 표면의 중앙에 있는 셀의 진공 포트의 유동 저항은 척의 가장자리 근처에 있는 셀의 유동 저항보다 작을 수 있다. 따라서, 작업물의 중심은 척 표면 쪽으로 끌어 당겨질 수 있고, 거기서 작업물은 척의 중심 근처의 셀에 의해 획득될 수 있다.
유사하게, 척은 볼록한 뒤틀림(예를 들어, 그릇 형상)을 갖는 작업물을 획득하고 평평하게 하도록 설계될 수 있다. 이 경우, 척의 셀은, 척의 가장자리(여기서 그릇 형상의 작업물 표면은 척 표면으로부터 더 멀리 있음) 근처에 있는 셀에서의 흡입이 척의 중심(여기서 그릇 형상의 작업물은 척 표면에 가장 가까움) 근처에 있는 셀에서 보다 크도록 설계될 수 있다. 예컨대, 척 표면의 가장자리 근처에 있는 셀의 진공 포트의 유동 저항은 척의 중심 근처에 있는 셀의 유동 저항 보다 작을 수 있다. 따라서, 작업물의 가장자리는 척 표면 쪽으로 끌어 당겨질 수 있고, 거기서 그 가장자리는 척의 가장자리에서 셀에 의해 획득될 수 있다.
실질적으로 원형인 척의 일부 실시예에서, 반경을 따라 있는 셀은 유사한 유동 제한기를 가질 수 있는 반면, 상이한 방위각에 있는 셀은 상이한 유동 제한기를 가질 수 있다. 따라서, 더 많은 유입을 허용하는 방위각에 있는 셀은 볼록한 작업물의 대응하는 반경 방향 부분을 획득할 수 있다. 따라서 작업물 테두리가 척 표면 쪽으로 구부러지면, 더 낮은 유입 유량을 갖는 인접 방위각에 있는 셀이 작업물을 획득할 수 있다.
일부 실시예에서, 척은 각 셀을 통과하는 유입 유량이 그의 반경 방향 위치 또는 그의 각도 또는 방위각 위치 중의 하나 이상에 의존할 수 있도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 각 진공 포트에 유동 저항을 제공하는 유동 제한기는, 진공 포트와 흡입원 사이의 유체 연결을 형성하는 도관에 위치될 수 있다. 이 경우, 특정 작업물을 유지시키기 위한 척은 그 작업물의 뒤틀림의 유형에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 일 뱃치(batch)의 작업물은 특정 형태의 뒤틀림(예컨대, 오목 또는 볼록)을 특징으로 할 수 있다. 그 뱃치의 작업물을 처리하는 처리 시스템의 작동 전에, 그러한 유형의 뒤틀림을 위해 설계된 척이 시스템에 부착되거나(예컨대, 시스템의 작동자에 의해) 또는 그 시스템의 제어기에 의해 활성화될 수 있다. 다른 예에서, 시스템은 상이한 방식으로 뒤틀리는 작업물을 위해 설계된 복수의 척을 동시에 또는 선택적으로 작동시키도록 구성될 수 있다. 시스템의 하나 이상의 센서는 예를 들어 시스템에 대한 진입점에서 또는 그 근처에서 각 작업물의 뒤틀림을 감지하도록 구성될 수 있다. 그런 다음 시스템의 제어기는 해당 작업물을 획득하고 조작하기 위해 감지된 뒤틀림을 위해 설계된 척을 선택할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 단일 유동 제한기가 진공 포트의 이웃하거나 달리 배열된 부분 세트의 그룹에 대해 유동 저항을 제공할 수 있다. 예를 들어, 유동 제한기는, 진공 포트의 부분 세트의 진공 포트와 흡입원 사이에 유체 연결을 형성하도록 분기되는 도관에 위치될 수 있다. 이 경우의 일부 예에서, 진공 포트의 부분 세트를 통한 유입이 2개 이상의 상이한 유동 제한기 중의 선택된 유동 제한기를 통과하도록 밸브 또는 다른 구조의 배열이 작동될 수 있다. (일부 실시예에서, 예를 들어, 척의 구성요소가 충분히 최소화되는 경우, 유동 저항의 그러한 선택은 각각의 개별적인 진공 포트에 대해 가능할 수 있다). 이 경우, 작업물의 상이한 뒤틀림에 대해 단일 척이 구성될 수 있다. 예를 들어, 구성 가능한 척을 포함하는 처리 시스템의 하나 이상의 센서는, 척에 의해 유지될 각 작업물의 뒤틀림을 감지하도록 작동될 수 있다. 시스템의 제어기는, 감지된 뒤틀림을 갖는 작업물을 최적으로 획득하고 조작하도록 척을 구성하기 위해 각각의 진공 포트 그룹에 대한 유동 제한기를 선택하도록 구성될 수 있다.
척의 상이한 영역에 있는 진공 포트가 상이한 유동 저항을 갖는 유동 제한기로 인해 상이한 초기 유입 유량을 갖는 척이 뒤틀린 작업물을 취급하는 데에 유리할 수 있다. 모든 진공 포트에 가해지는 흡입 레벨이 균일한 종래의 척을 사용하는 경우, 뒤틀린 작업물을 획득하고 평평하게 만드는 데에 필요한 흡입은 그의 흡입원의 용량을 초과하거나 변형시킬 수 있고, 또는 강력한 흡입원이 필요할 수 있다. 다른 한편으로, 상이한 진공 포트를 통한 유입 유량이 뒤틀린 작업물을 획득하고 평평하게 하도록 설계된 본 발명의 일 실시예에 따른 척을 사용하면, 뒤틀린 작업물을 획득하고 평평하게 하기 위해 흡입원에 의해 제공되는 흡입을 효율적으로 이용할 수 있다.
원형 척의 예에서, 진공 포트를 상이한 유동 저항 및 유입 유량을 갖는 영역으로 분할하는 것은 반경에 의해 이루어질 수 있으며(이 경우, 척 표면의 중심으로부터 공통 거리에 있는 모든 진공 포트는 실질적으로 동일한 유동 저항을 가지며), 또는 방위각에 의해 이루어질 수 있고, 이 경우에는, 척 표면의 주어진 원 섹터 내의 모든 진공 포트가 실질적으로 동일한 저항을 갖는다.
한 예에서, 진공 포트는 반경에 의해 내측 부분과 외측 부분으로 분할될 수 있으며, 여기서 외측 부분에 있는 각 진공 포트를 통한 유입 유량은 처음에 내측 부분에 있는 각 진공 포트를 통한 유입 유량 보다 크다.
내측 부분과 외측 부분에 있는 진공 포트의 수가 대략 동일하고 내측 부분의 유동 저항이 외측 부분의 유동 저항의 10배이면, 계산에 따르면 유입의 대략 91%가 처음에 외측 부분에 있는 진공 포트를 통해 흐를 수 있다. 유사하게, 내측 부분의 유동 저항이 외측 부분의 유동 저항의 5배 또는 3배이면, 계산에 따르면 유입의 각각 대략 83% 또는 75%가 처음에 외측 부분에 있는 진공 포트를 통해 흐를 수 있다.
다른 예에서, 외측 부분의 진공 포트 수는 내측 부분의 진공 포트 수의 1/3이다. 이 예에서, 내측 부분의 유동 저항이 외측 부분의 유동 저항의 10배, 5배, 3배이면, 계산에 따르면 유입의 각각 대략 71%, 56%, 43%가 처음에 외측 부분에 있는 진공 포트를 통해 흐를 수 있다.
다른 예에서, 진공 포트는 방위각에 의해 진공 포트의 약 25%를 포함하는 제1 영역(원 섹터) 및 진공 포트의 약 75%를 포함하는 제2 영역으로 분할될 수 있다. 제2 영역에 있는 각 진공 포트에 대한 유동 저항이 제1 영역에 있는 각 포트에 대한 유동 저항의 3배이면, 계산에 따르면 유입의 약 50%가 처음에 제1 영역에 있는 진공 포트를 통해 흐를 수 있다.
진공 포트를 반경 방향으로 또는 방위각으로 2개 보다 많은 영역으로 분할하기 위해 유사한 계산이 이루어질 수 있다.
상이한 진공 포트 또는 진공 포트의 부분 세트에 상이한 유동 저항을 제공하는 것에 대한 대안으로 또는 그에 추가로, 척은 뒤틀린 작업물을 평평하게 하지 않고 그 뒤틀린 작업물을 획득하고 유지하기 위해 가해지는 흡입을 증가시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 척은, 작업물의 일 영역을 획득한 진공 포트에 가해지는 흡입을 최대화하기 위해 각 진공 포트를 통한 유입 유량을 동적으로 조정하도록 구성될 수 있다. 이는, 작업물을 획득하지 않았고 그렇지 않으면 주변 대기로부터 공기 또는 다른 가스를 흡인하게 될 진공 포트를 통한 유입을 최소화하거나 차단함으로써 이루어질 수 있다.
예를 들어, 각 진공 포트(또는 진공 포트와 흡입원 사이에 유체 연결을 형성하는 도관)에는 하나 이상의 센서(예컨대, 유동 센서) 및 밸브가 제공될 수 있다. 처음에는, 모든 진공 포트의 밸브가 열릴 수 있다. 각 진공 포트의 센서는 진공 포트를 통한 유입 유량, 포트 내에 형성된 진공의 레벨 또는 진공 포트가 작업물 표면을 획득했는지의 여부를 나타내는 다른 값 중의 하나 이상을 감지하도록 구성될 수 있다.
척의 제어기는, 각 진공 포트가 작업물 표면을 획득했는지의 여부를 나타내기 위해 분석되거나 해석될 수 있는 신호를 센서로부터 수신할 수 있다. 제어기는 작업물 표면을 획득하지 않은 각 진공 포트의 밸브를 폐쇄하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 흡입원의 흡입은 작업물 표면과 접촉하는 진공 포트에만 가해진다.
일부 실시예에서, 제어기는 작업물을 획득하지 않은 진공 포트의 밸브 중의 일부(예를 들어, 적어도 하나)만을 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 열린 진공 포트를 통한 증가된 흡입은, 그 진공 포트가 작업물을 획득할 가능성을 증가시킬 수 있다. 예를 들어 미리 결정된 시간 내에 작업물이 더 많은 진공 포트에 의해 획득되지 않으면, 작업물을 획득하지 않은 모든 진공 포트의 밸브가 폐쇄될 수 있다.
따라서, 작업물을 척에 고정시키는 힘은, 주변 대기에 개방된 진공 포트를 통한 유입을 차단하지 않고 가해지는 힘보다 더 강할 수 있다.
예를 들어, 진공 포트가 작업물 표면을 획득할 때, 작업물 표면과, 진공 포트를 둘러싸는 작업물 표면의 일부분 사이의 접촉은, 진공 포트를 통한 유입을 방해하거나 상당히 감소시키는 실질적으로 기밀한 장벽을 형성할 수 있다. 따라서, 유동 센서는 진공 포트를 통한 유입 유량의 상당한(예를 들어, 이전에 결정된 임계값에 의해 결정됨) 감소를 감지할 수 있다. 유사하게, 진공 센서는 진공 포트 내의 진공 레벨의 상당한(예를 들어, 이전에 결정된 임계값에 의해 결정됨) 증가를 검출할 수 있다.
다른 한편으로, 하나 이상의 진공 포트는 작업물 표면을 획득하지 않을 수 있다. 예를 들어, 작업물의 뒤틀림으로 인해, 작업물 표면이 그 진공 포트로부터 멀어지게 구부러져, 진공 포트와 작업물 표면 사이에 충분히 큰 공기 틈을 남길 수 있다. 따라서, 주변 대기로부터의 공기 또는 다른 가스가, 실질적으로 방해받지 않고(예를 들어, 작업물 표면과 접촉하여 그 작업물 표면을 획득한 진공 포트를 통한 유입에 대해), 덮이지 않은 진공 포트를 통해 내측으로 흐를 수 있다.
작업물 표면을 획득한 진공 포트와 그렇지 않은 진공 포트 둘 모두가 공통 흡입원에 연결될 때, 작업물 표면을 획득하지 않은 진공 포트를 통한 유입은 상대적으로 방해받지 않는다. 차단되지 않은 진공 포트를 통한 유입의 용이성은, 작업물 표면을 획득한 진공 포트를 통해 가해지는 흡입력(따라서, 마찰력)을 감소시킬 수 있다.
작업물을 파지하는 힘을 강화하기 위해, 제어기는 작업물을 획득하지 않은 각 진공 포트의 밸브를 폐쇄하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 제어기는 그 진공 포트를 통한 방해받지 않는 유입을 방지하거나 줄이도록 구성된다. 따라서, 흡입력에 의해 가해지는 모든 흡입은, 작업물 표면의 일부분을 획득하였고 현재 작업물로 덮여 있는 진공 포트에만 가해진다. 따라서, 덮인 진공 포트를 통해 작업물에 가해지는 흡입 및 그에 따른 마찰력이 증가될 수 있고, 작업물에 대한 척 그립의 견고성(tightness)을 개선할 수 있다. 그립의 증가된 견고성은 척에 의해 수행되는 작업물의 조작의 정확성과 재현성을 증가시킬 수 있다. 또한, 그립의 증가된 견고성은, 작업물이 척 표면을 따라 미끄러지거나 척 표면에서 떨어질 가능성을 감소시킬 수 있다.
척은 뒤틀린 작업물을 수용하기 위해 척의 표면에 걸쳐 유입을 분산시키도록 설계될 수 있다. 어떤 경우에, 유입 분산은 작업물 상에서의 흡입력의 더 균일한 분산을 달성하기 위해 작업물을 척 표면에 대해 평평하게 하도록 설계될 수 있다. 다른 경우에, 뒤틀린 작업물을 그의 형상을 변경시킴 없이 단단히 유지시키도록 작업물에 의해 덮인 진공 포트로의 흡입을 제한하기 위해 사용 중에 유입 분산을 조정할 수 있다.
뒤틀린 작업물을 취급할 때 뒤틀린 작업물용으로 설계된 척을 사용하면, 평평한 작업물용으로 설계된 종래의 척을 사용하는 것보다 유리할 수 있다. 척이 뒤틀린 작업물을 단단히 그리고 확실하게 유지시키고 조작하려면, 가해지는 흡입력은 작업물을 척 표면에 단단히 유지시키기에 충분해야 한다. 종래의 척은, 척 표면과 뒤틀린 작업물 표면 사이에 틈이 있는 뒤틀린 작업물을 단단히 유지시키기 위해 높은 유입 유량을 필요로 한다. 많은 경우에, 흡입원에 의해 생성될 수 있는 총 유입 유량은 제한될 수 있다. 따라서, 종래의 척은 그러한 뒤틀린 작업물을 확실하게 조작할 수 없다.
다른 한편으로, 조정 가능한 유입 분산으로 설계된 척은, 작업물을 평평하게 하거나 유지시키기 위해 그러한 큰 흡입이 가장 필요할 수 있는 곳에 더 큰 레벨의 흡입을 가할 수 있는 반면, 낮은 레벨이 충분한 곳에는 더 낮은 레벨의 흡입을 가하거나, 작업물 표면의 어떤 부분과도 접촉하지 않는 진공 포트에는 흡입을 가하지 않는다. 따라서, 흡입원의 제한된 총 유입은 뒤틀린 작업물을 단단히 유지시키기 위해 향한다.
일부 용례에서, 예를 들어 오염에 대한 작업물의 극도의 민감성으로 인해 셀의 리지와 작업물의 물리적 접촉이 과도한 것으로 간주될 수 있다. 다른 한편으로, 그러한 작업물, 예를 들어 반도체 웨이퍼는 작업물의 가장자리에 있는 배제 영역(예를 들어, 전형적으로 약 3mm 폭을 가짐)에서의 접촉에 민감하지 않을 수 있다. 그러한 용례의 경우, 척 표면은 작업물과의 허용 가능하게 작은 접촉 면적을 제공하기 위해 척 표면으로부터 바깥쪽으로 연장되는 얇은 돌출부(예를 들어, 핀 또는 칼럼을 포함할 수 있다. 전형적으로, 척 표면에서 돌출부에는 진공 포트가 점재되어 있다. 척의 테두리가 작업물의 배제 영역과 그 테두리의 접촉을 용이하게 하기 위해 척 표면 위로 상승되어 있을 수 있다. 작업물과 척의 테두리가 서로 접촉하면, 둘 사이에 시일이 형성되어, 척 표면, 상승된 테두리 및 작업물에 의해 둘러싸인 부피에서 진공이 깊어질 수 있다. 결과적인 흡입으로 인해 작업물이 척 표면 쪽으로 끌어 당겨져 돌출부 상에 안착될 수 있다. 돌출부 사이의 크기 및 간격은, 예컨대 미리 정해진 임계값을 초과한 국부적인 처짐(sagging) 또는 굽힘을 방지하기 위해 작업물 기계적 특성의 처리 요건 및 기계적 특성에 따라 설계될 수 있다. 척의 테두리는 금속, 세라믹, 폴리머 또는 다른 적합한 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 테두리의 재료는 오염, 긁힘 또는 다른 손상이나 열화(degradation)에 대한 작업물의 민감성에 의해 지도 받을 수 있다. 테두리의 재료와 형상은, 테두리가 시일을 형상하기 위해 작업물의 윤곽을 따르도록 그의 형상을 조정해야 하는 요건에 의해 지도 받을 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 진공 포트 각각에는, 벨로우즈 형태의 연장 및 수축 가능한 시일링 구조가 제공될 수 있다. 예를 들어, 각 벨로우즈는, 측면이 튜브의 길이를 따라 분포된 일련의 방위각 아코디언 접힘부를 형성하는 가요성 재료로 만들어진 튜브를 포함할 수 있다. 각 벨로우즈는, 작업물과 접촉하지 않을 때 벨로우즈가 완전히 연장되어 있도록 구성될 수 있다. 각 벨로우즈는, 벨로우즈의 원위 단부와 작업물 사이에 시일이 형성될 때 흡입에 의해 작업물이 척 표면 쪽으로 끌어 당겨져 벨로우즈가 적어도 부분적으로 접히도록 구성될 수 있다. 벨로우즈의 접힘에 의해, 작업물이 다른 유사하게 구성된 다른 벨로우즈, 돌출부, 셀 리지 또는 작업물과 척 표면 사이의 과도한 접촉 면적을 방지하는 다른 구조물과 접촉할 수 있게 된다.
도 1a는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 작업물을 평평화도록 구성된 척을 개략적으로 도시한다. 도 1b는 도 1a에 나타나 있는 척의 개략적인 측면도이다. 도 1c는 도 1a에 나타나 있는 척의 개략적인 평면도이다. 도 1d는 도 1a에 나타나 있는 척의 개략적인 블록도이다.
작업물 평평화 척(10)은, 뒤틀린 작업물(13)이 척 표면(22)에 부착되도록 그 뒤틀린 작업물(13)을 획득하도록 구성될 수 있다. 작업물 평평화 척(10)은 뒤틀린 작업물(13)을 척 표면 상에 평평화하도록 더 구성될 수 있다. 평평화는 완전하거나 부분적일 수 있다. 도 1d에 나타나 있는 바와 같은 뒤틀린 작업물(13)의 뒤틀림은 도시의 목적을 위해 과장되었고, 뒤틀림은 오목한 곡률을 갖는다는 것을 유의할 수 있다. 다른 예에서, 뒤틀림은 다른 형태를 가질 수 있다.
작업물 평평화 척(10)은, 뒤틀린 작업물(13)의 상이한 영역들에 상이한 레벨의 흡입을 가함으로써 그 뒤틀린 작업물(13)을 평평화하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 뒤틀린 작업물(13)의 뒤틀림으로 인해 척 표면(22)(예를 들어, 도 1d에 있는 뒤틀린 작업물(13)의 중심)으로부터 더 멀리 있을 것으로 예상되는 뒤틀린 작업물(13)의 일 영역에 큰 레벨의 흡입이 가해진다. 한편, 척 표면(22)에 더 가깝거나 접촉하는 뒤틀린 작업물(13)의 일 영역(예를 들어, 도 1d에 있는 뒤틀린 작업물(13)의 단부)에 가해지는 흡입의 레벨은 더 작을 수 있다. 뒤틀린 작업물(13)의 다른 영역보다 처음에 척 표면(22)으로부터 더 멀리 있는 뒤틀린 작업물(13)의 일 영역에 가해지는 증가된 흡입은 뒤틀린 작업물(13)의 더 먼 영역을 척 표면(22) 쪽으로 끌어당길 것으로 예상될 수 있다. 다른 한편으로, 원래 척 표면(22) 근처에 위치되는 뒤틀린 작업물(13)의 일 영역에 가해지는 상대적으로 더 낮은 레벨의 흡입은 척 표면(22)과 그 영역의 접촉을 단순히 유지하기에 충분할 수 있다. 따라서, 처음에 척 표면(22)으로부터 더 멀리 있던 뒤틀린 작업물(13)의 일 영역에 가해지는 증가된 내향 끌어당김은 뒤틀린 작업물(13)을 척 표면(22)에 대해 평평하게 하는 경향이 있을 수 있다. 복수의 진공 포트(12)가 척 표면(22)에 걸쳐 분포되어 있다. 각 진공 포트(12)는 도관(34)에 개방되어 있다. 각 도관(34)(예를 들어, 척 본체(24)의 내부에 있음)은 하나 이상의 흡입 커넥터(20)에 연결된다. 각 흡입 커넥터(20)는 흡입원(11)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 흡입원(11)은 펌프, 송풍기, 진공 이젝터(예컨대, 물 흡인기) 또는 다른 유형의 흡입원에 연결될 수 있다. 따라서, 각 진공 포트는 흡입원(11)에 연결될 수 있다.
각 진공 포트(12)는 표면 셀(16)을 형성하기 위해 융기 리지(ridge)(14)에 의해 둘러싸일 수 있다. 따라서, 뒤틀린 작업물(13)의 표면의 일 영역이 작업물 평평화 척(10)에 의해 획득될 때, 뒤틀린 작업물(13)의 그 영역은 표면 셀(16)을 덮을 수 있고, 그 표면 셀(16)의 융기 리지(14)에 맞닿아 있을 수 있다. 따라서, 표면 셀(16)이 뒤틀린 작업물(13)의 일 영역에 의해 덮일 때, 뒤틀린 작업물(13)의 획득된 영역, 융기 리지(14) 및 척 표면(22) 중에서 융기 리지(14)에 의해 둘러싸이는 부분은, 그 표면 셀(16)의 진공 포트(12)에 가해지는 흡입에 의해 비워질 수 있는 에워싸인 부피의 벽을 형성할 수 있다.
일부 실시예에서, 융기 리지(14) 사이의 두께, 높이 및 간격은, 뒤틀린 작업물(13)의 표면과 융기 리지(14) 사이의 과도한 접촉 면적을 피하고 또한 뒤틀린 작업물(13)의 과도한 국부적인 굽힘을 피하면서, 뒤틀린 작업물(13)의 확고한 획득을 가능하게 하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 평평화 척(10)의 사용자는, 뒤틀린 작업물(13)의 표면의 미리 결정된 분율(예를 들어, 10% 또는 다른 분율) 이하가 융기 리지(14)와 접촉할 것을 요구할 수 있다. 다른 예에서, 획득 및 평평화 후 뒤틀린 작업물(13)의 표면은 미리 결정된 한계(예를 들어, 1㎛ 또는 다른 한계) 내의 평평도로 제한될 수 있다. 이러한 요건은, 흡입 레벨과 같은 다른 파라미터를 고려하여, 융기 리지(14)의 크기 및 간격에 관한 제한을 결정할 수 있다. 작업물 평평화 척(10)의 제조 가능성 및 제조 비용과 같은 고려 사항에 의해 다른 제약 조건들이 부과될 수 있다.
일부 경우에, 융기 리지(14)에 의해 둘러싸인 단일 표면 셀(16)이 2개 이상의 진공 포트(12)를 포함할 수 있다.
흡입 커넥터(20), 진공 포트(12) 또는 도관(34) 중의 하나 이상은 하나 이상의 유동 제한기(25)를 포함할 수 있다. 각 유동 제한기(25)는 흡입 커넥터(20)와 진공 포트(12) 사이의 유동에 대한 저항을 제공하도록 설계된다. 예를 들어, 유동 제한기(25)는 SASO, 수축부, 배플 또는 다른 유형의 유동 제한기를 포함할 수 있다.
척 표면(22) 상에 분포된 표면 셀(16)은 표면 셀(16)의 복수의 셀 그룹(18)으로 분할될 수 있다. 각 셀 그룹(18) 내의 표면 셀(16)의 진공 포트(12)는 실질적으로 동일한(예컨대, 미리 결정된 한계 내에 있는) 유동 저항을 갖는 유동 제한기(25)를 통해 흡입원(11)에 연결된다. 전형적으로, 각 셀 그룹(18)은 이웃하는 표면 셀(16)을 포함하고, 여기서 각 표면 셀(16)은 그 셀 그룹(18) 내의 적어도 하나의 다른 표면 셀(16)과 공통의 경계 융기 리지(14)를 공유한다. 따라서, 각 셀 그룹(18)의 진공 포트(12)는 척 표면(22)의 인접하는 영역을 덮는다. 일부 실시예에서, 셀 그룹(18)의 유동 저항은, 그 셀 그룹(18)의 진공 포트(12)가 뒤틀린 작업물(13)의 표면에 상대적으로 높은 흡입을 가할 것으로 예상되는 경우에 상대적으로 낮도록 설계된다. 예를 들어, 뒤틀린 작업물(13)의 뒤틀림이 셀 그룹(18)을 덮는 뒤틀린 작업물(13)의 국부적인 영역과 척 표면(22) 사이의 거리를 증가시킬 것으로 예상되는 경우에, 더 낮은 유동 저항이 셀 그룹(18)의 진공 포트(12)에 제공될 수 있다. 증가된 흡입은 뒤틀린 작업물(13)의 그 국부적인 영역을 척 표면(22) 쪽으로 끌어당겨 뒤틀림을 감소시킬 것으로 예상될 수 있다. 다른 한편으로, 셀 그룹(18)의 진공 포트(12)가 뒤틀린 작업물(13)의 표면에 상대적으로 낮은 흡입을 가할 것으로 예상되는 경우에, 셀 그룹(18)의 유동 저항은 상대적으로 높도록 설계된다. 예컨대, 뒤틀린 작업물(13)의 뒤틀림이 셀 그룹(18)을 덮는 뒤틀린 작업물(13)의 국부적인 영역을 척 표면(22)에 상대적으로 가깝게 또는 접촉하게 할 것으로 예상되는 경우에, 더 높은 유동 저항이 셀 그룹(18)의 진공 포트(12)에 제공될 수 있다. 다른 셀 그룹(18)의 더 높은 흡입이 뒤틀린 작업물(13)의 더 멀리 있는 영역을 그 다른 셀 그룹(18) 내의 융기 리지(14) 및 척 표면(22) 쪽으로 끌어당김에 따라, 가해지는 더 낮은 흡입이 그 근처의 국부적인 영역과 그 셀 그룹(18)의 융기 리지(14) 사이의 접촉을 유지할 수 있다.
나타나 있는 실시예에서, 척 표면(22)은 원형이고(예를 들어, 원형의 뒤틀린 작업물(13)을 유지하고 조작하도록 설계됨), 표면 셀(16) 및 진공 포트(12)는 척 표면(22)을 덮도록 일련의 연속적인 동심원으로 배치된다. 다른 예에서, 표면 셀(16)은 다르게 배치될 수 있고, 척 표면(22)은 다른 형상일 수 있다. 예를 들어, 원형 척 표면(22) 상의 표면 셀(16)은 평행한 열로 배치될 수 있고, 서로 별개의 원 섹터에 배치될 수 있거나, 다른 방식으로 배치될 수 있다. 다른 형상의 척 표면(22)(예를 들어, 타원형, 다각형 등)의 표면 셀(16)은 그 척 표면(22)을 채우도록 설계된 패턴으로 배치될 수 있다. 표면 셀(16)의 배치는, 전형적으로, 그 척 표면(22)에 유지되는 뒤틀린 작업물(13)의 상이한 영역들에 상이한 레벨의 흡입을 가하는 것을 용이하게 하도록 설계된다.
예를 들어, 작업물 평평화 척(10)은 척 표면(22)에서 볼 때 2개의 축을 따른 오목한 곡률을 갖는 뒤틀린 작업물(13)(예를 들어, 도 1d에 나타나 있는 뒤틀린 작업물(13)의 예의 곡률과 유사한, 척 표면(22)과 대향하는 측의 반대편에 있는 작업물의 측에서 볼 때 돔형 작업물)을 평평화하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 뒤틀린 작업물(13)이 처음에 척 표면(22) 상에 놓일 때, 뒤틀린 작업물(13)의 표면은 척 표면(22)의 주변에서 척 표면(22)에 가장 가깝다. 뒤틀린 작업물(13)의 표면은 척 표면(22)의 중심 근처에서 척 표면(22)으로부터 가장 멀다.
이 경우, 표면 셀(16)은 유리하게 셀 그룹(18)으로 분할될 수 있으며, 각 셀 그룹(18)은 나타나 있는 예에서 표면 셀(16)의 동심원 중의 하나를 포함한다. 따라서, 외측 원형 그룹(18a) 또는 내측 원형 그룹(18b)과 같은 셀 그룹(18) 중의 하나에 배치되는 표면 셀(16)은 모두 하나 이상의 유동 제한기(25)의 단일 세트를 통해 또는 유동 제한기(24)의 상이하지만 실질적으로 서로 동등한 세트를 통해 흡입원(11)에 연결된다. 오목한 곡률을 갖는 뒤틀린 작업물(13)이 평평하게 되도록, 내측 원형 그룹(18b)에 가해지는 흡입의 레벨은 외측 원형 그룹(18a)에 가해지는 흡입의 레벨 보다 클 수 있다. 예를 들어, 흡입원(11)과 외측 원형 그룹(18a) 내의 각 진공 포트(12) 사이에 배치된 유동 제한기(25)의 유동 저항은, 흡입원(11)과 내측 원형 그룹(18b) 내의 각 진공 포트(12) 사이에 배치되는 유동 제한기(25)의 유동 저항보다 클 수 있다. 각 셀 그룹(18)의 유동 제한기(25)의 유동 저항의 값은 척 표면(22)의 주변부로부터 그 척 표면(22)의 중심 쪽으로 감소한다. 이 감소는 산술적(예를 들어, 덧셈), 기하학적(예를 들어, 곱셈)이거나, 지수적(exponential)이거나 또는 다른 방식일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 내측 원형 그룹(18b) 및 외측 원형 그룹(18a)은 상이한 레벨의 흡입을 제공하는 상이한 흡입원(11)에 연결될 수 있다.
대안적으로, 2개의 축을 따른 오목한 곡률을 갖는 뒤틀린 작업물(13)은, 뒤틀린 작업물(13)의 외측 주변부와 척 표면(22) 사이의 기밀한 시일을 보장함으로써 평평하게 될 수 있다. 뒤틀린 작업물(13)에 흡입을 계속 가함으로써, 그 외측 주변부 보다 내측에 있는 뒤틀린 작업물(13)의 영역이 척 표면(22)에 대해 평평하게 될 수 있다. 이 경우, 외측 원형 그룹(18b)에, 예를 들어 뒤틀린 작업물(13)의 반경과 거의 동일한 반경에서 가해지는 흡입의 레벨은, 내측 원형 그룹(18a) 및 다른 진공 포트(12)에 가해지는 흡입의 레벨 보다 클 수 있다. 예를 들어, 흡입원(11)과 외측 원형 그룹(18a) 내의 각 진공 포트(12) 사이에 배치된 유동 제한기(25)의 유동 저항은, 흡입원(11)과 내측 원형 그룹(18b) 내의 각 진공 포트(12) 또는 다른 진공 포트(12) 사이에 배치된 유동 제한기(25)의 유동 저항 보다 작을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 외측 원형 그룹(18a)에 있는 진공 포트(12)는, 다른 진공 포트(12)가 연결되는 흡입원(11)보다 더 큰 레벨의 흡입을 제공하는 흡입원(11)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 작업물 평평화 척(10)은, 척 표면(22)에서 볼 때 2개의 축을 따른 볼록한 곡률을 갖는 뒤틀린 작업물(예를 들어, 도 1d에 나타나 있는 볼록하게 뒤틀린 작업물(13')과 유사한, 척 표면(22)과 대향하는 측의 반대편에 있는 작업물의 측에서 볼 때 그릇 모양의 작업물)을 평평하게 하도록 구성될 수 있다. 볼록하게 뒤틀린 작업물(13')이 처음에 척 표면(22) 상에 배치되면, 볼록하게 뒤틀린 작업물(13')의 표면은 척 표면(22)의 중심 근처에서 척 표면(22), 예컨대, 척 표면(22)의 융기 리지(14)와 접촉할 수 있다. 척 표면(22)으로부터 가장 멀리 있는 척 표면(22)의 표면은 척 표면(22)의 주변부 근처에 위치된다. 볼록하게 뒤틀린 작업물(13')이 평평하게 되도록, 외측 원형 그룹(18a)에 가해지는 흡입의 레벨은 내측 원형 그룹(18b)에 가해지는 흡입의 레벨 보다 클 수 있다. 예를 들어, 흡입원(11)과 외측 원형 그룹(18a) 내의 각 진공 포트(12) 사이에 배치된 유동 제한기(25)의 유동 저항은, 흡입원(11)과 내측 원형 그룹(18b) 내의 각 진공 포트(12) 사이에 배치된 유동 제한기(25)의 유동 저항 보다 작을 수 있다. 각 셀 그룹(18)의 유동 제한기(25)의 유동 저항의 값은 척 표면(22)의 주변부로부터 척 표면(22)의 중심 쪽으로 증가한다. 이 증가는 산술적, 기하학적, 지수적이거나 또는 다른 방식일 수 있다.
일부 실시예에서, 각 셀 그룹(18) 내의 표면 셀(16)의 밀도 및 분포는 척 표면(22)의 중심으로부터 각 셀 그룹(18)의 반경 방향 거리에 의존할 수 있다. 일부 실시예에서, 표면(22)의 중심에 더 가까운 셀 그룹(18)의 진공 포트(12)에 가해지는 흡입의 레벨은, 그 중심으로부터 더 멀리 있는 셀 그룹(18)의 진공 포트(12)에 가해지는 흡입의 레벨 보다 클 수 있다. 일부 실시예에서, 중심에 더 가까운 셀 그룹(18) 내의 진공 포트(12)에 가해지는 흡입은, 그 중심으로부터 더 멀리 있는 셀 그룹(18) 내의 진공 포트(12)에 가해지는 흡입의 수준보다 낮다.
일부 실시예에서, 각 셀 그룹(18) 내의 표면 셀(16)의 밀도와 분포는 척 표면(22) 상의 각 셀 그룹(18)의 각도 또는 방위각 위치에 의존할 수 있다. 예컨대, 한 방위각 위치에서 셀 그룹(18) 내의 진공 포트(12)에 가해지는 흡입의 레벨은, 다른 방위각 위치에서 셀 그룹(18) 내의 진공 포트(12)에 가해지는 흡입의 레벨 보다 크거나 작을 수 있다.
예를 들어, 작업물 평평화 척(10)이 단일 축을 따른 오목한 또는 볼록한 곡률을 갖는(예를 들어, 원통 표면의 일 부분의 형태로 되어 있는) 또는 변하는 곡률의 평행한 영역을 갖는(파상(wavy)이거나 잔물결형인) 뒤틀린 작업물(13)을 평평화하도록 구성되어 있는 경우, 진공 포트(12)는 유리하게는 복수의 평행한 할선(secant line)을 따라 셀 그룹(18)으로 분할될 수 있다.
도 1e는, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 포트의 그룹이 평행한 할선에 의해 그룹으로 분할되는 척을 개략적으로 도시한다.
나타나 있는 예에서, 진공 포트(12)는 평행한 할선(19a)에 의해 셀 그룹(18)으로 분할된다. 다른 예에서, 작업물 평평화 척(10)은 정사각형 또는 다른 형상일 수 있다. 일부 예에서, 각 셀 그룹(18)에 가해지는 흡입의 레벨은 평행한 할선(19a)에 평행한 직경으로부터의 거리에 따라 변할 수 있다.
작업물 평평화 척(10)이 안장(saddle) 곡률(예를 들어, 하나의 축을 따른 오목한 곡률 및 교차 축을 따른 볼록한 곡률) 또는 평행하지 않은 축을 따른 다른 복수의 곡률(예를 들어, 방위각 잔물결)을 갖는 뒤틀린 작업물(13)을 평평화하도록 구성되어 있는 경우, 진공 포트(12)는 유리하게 복수의 반경을 따라 셀 그룹(18)으로 분할될 수 있다.
도 1f는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 진공 포트의 그룹이 반경에 의해 그룹으로 분할되는 척을 개략적으로 도시한다.
나타나 있는 예에서, 진공 포트(12)는 반경(19b)에 의해 셀 그룹(18)으로 분할된다. 일부 예에서, 각 셀 그룹에 있는 진공 포트에 가해지는 흡입의 레벨은, 하나의 축을 따라 있는 셀 그룹(18)과 수직 축을 따라 있는 셀 그룹(18) 사이의 각도에 따라 달라질 수 있다.
뒤틀린 작업물(13)의 일부 예에서, 작업물의 곡률 정도는 작업물 상의 위치에 따라 변할 수 있다. 일부 경우에, 곡률 방향은 작업물 상의 위치에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 작업물 표면은 안장점을 형성할 수 있고, 잔물결형이거나 딤플(dimple)형이거나 또는 다른 식으로 만곡되어 있을 수 있다. 작업물 평평화 척(10)은 임의의 그러한 유형의 뒤틀림을 갖는 뒤틀린 작업물(13)을 획득하고 평평화하도록 구성될 수 있다.
일부 경우에, 하나 이상의 흡입 커넥터(20) 또는 도관(34)에는, 하나 이상의 셀 그룹(18)의 진공 포트(12)를 통한 유입을 특정한 선택된 유동 제한기(25)를 통해 선택적으로 보내기 위한 밸브 또는 다른 장치가 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 작업물 평평화 척(10)은 특정한 형태의 뒤틀림을 갖는 뒤틀린 작업물(13)을 위해 구성될 수 있다. 어떤 경우에, 제어기는 특정한 뒤틀린 작업물의 뒤틀림을 설명하는 감지된 정보를 받고 또한 그 작업물을 획득하고 평평화하기 위해 각 진공 포트(12) 또는 진공 포트(12) 그룹에 가해지는 흡입의 레벨을 조정하도록 구성될 수 있다.
도 2a는 작업물과 척 표면의 접촉을 방지하기 위한 돌출부를 포함하는, 도 1a에 나타나 있는 척의 일 변형예를 개략적으로 도시한다. 도 2b는 도 2a에 나타나 있는 척의 표면의 일부분의 확대도이다.
척(60)의 척 표면(22) 상에서, 진공 포트(12)에는 돌출부(62)가 점재되어 있다. 나타나 있는 예에서, 진공 포트(12)는 직사각형 배열 패턴으로 돌출부(62)와 번갈아 있다. 다른 예에서, 진공 포트(12) 및 돌출부(62)는 다른 비직사각형 패턴으로 배열될 수 있다. 일부 다른 예에서, 진공 포트(12)의 분포 밀도는 돌출부(62)의 분포 밀도보다 크거나 작을 수 있다. 나타나 있는 예에서, 각 돌출부(62)는 원형이다. 다른 예에서, 돌출부(62)는 다른 형태(예를 들어, 타원형, 다각형 등)일 수 있다.
각 돌출부(62)의 직경 또는 다른 횡방향 치수(예를 들어, 길이, 폭 또는 다른 횡방향 치수)는, 각 돌출부(62)와 작업물 사이의 최대 허용 접촉 면적이 초과되지 않도록 설계될 수 있다. 유사하게, 척 표면(22) 상에서의 돌출부(62)의 분포는, 작업물과 척 표면(22)의 일 영역 내의 돌출부(62) 사이의 접촉 면적이 그 영역 내에서의 최대 허용 접촉 면적을 초과하지 않도록 설계될 수 있다.
돌출부(62) 사이의 간격은, 두 돌출부(62) 사이에 있는 진공 포트(12)에 의한 작업물의 굽힘이 작업물과 척 표면(22) 사이의 접촉을 야기하지 않거나 돌출부(62) 사이의 최대 허용 국부 굽힘(예를 들어, 최대 허용 곡률, 척 표면(22)으로부터의 거리의 최대 허용 차이 등에 의해 특정됨)을 초과하지 않도록 설계될 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 진공 포트(12)에는, 뒤틀린 작업물(13)의 획득을 용이하게 하기 위해 연장 및 후퇴 가능한 튜브 구조가 제공될 수 있다.
도 2c는 작업물의 획득을 용이하게 하기 위한 벨로우즈 구조를 갖는 진공 포트의 단면을 개략적으로 도시한다.
나타나 있는 예에서, 포트 어셈블리(66)는 도관(34), 진공 포트(12) 및 연장 가능한 튜브(68)를 포함한다. 도관(34), 진공 포트(12) 및 연장 가능한 튜브(68)는 원형일 수 있거나, 포트 어셈블리(66)의 구성 요소 중의 하나 이상은 다른 형상을 가질 수 있다.
나타나 있는 예에서, 연장 가능한 튜브(68)는, 연장 가능한 튜브(68)의 길이가 변경될 수 있도록 하는 아코디언 접힘부를 갖는 벨로우즈 형상을 갖는다. 다른 예에서, 연장 가능한 튜브는 그의 길이를 변경하기 위해 달리 구성될 수 있다(직조 구조 또는 그렇지 않으면 신장 및 수축 가능한 재료, 신축자재 세그먼트를 갖거나 다른 방식으로).
연장 가능한 튜브(68)는, 전형적으로, 평형 상태에 있을(예를 들어, 어떠한 신장 또는 압축력을 받지 않을 때) 척 표면(22)으로부터 외측으로 연장되도록 구성될 수 있다. 나타나 있는 예에서 처럼, 뒤틀린 작업물(13)이 연장 가능한 튜브(68)의 원위 단부와 접촉하면, 연장 가능한 튜브(68)와 뒤틀린 작업물(13) 사이에 시일이 형성될 수 있다. 진공 포트(12)에 가해지는 흡입의 결과로, 뒤틀린 작업물(13)은 척 표면(22) 쪽으로 끌어 당겨져, 연장 가능한 튜브(68)를 압축시키고(예컨대, 부분적으로 접힘) 짧게 한다. 나타나 있는 예에서, 연장 가능한 튜브(68)의 아코디언 구조가 압축되어 그 아코디언 구조가 접히게 된다.
뒤틀린 작업물(13)의 내향 끌어당김은 돌출부(62), 융기 리지(14), 연장 가능한 튜브(68)의 최소 압축 길이 등에 의해 제한될 수 있다. 연장 가능한 튜브(68)의 내향 끌어당김은 다른 진공 포트(12)(예를 들어, 더 짧은 연장 가능한 튜브(68) 또는 다른 밀봉 구조가 제공됨)에 의해 뒤틀린 작업물(13)의 획득을 용이하게 할 수 있고, 따라서 뒤틀린 작업물(13)의 획득 및 가능하게는 평평화를 용이하게 한다.
도 3a는 뒤틀린 작업물을 유지하기 위해 유입을 조정하도록 구성된 척의 개략적인 블록도이다.
조정 가능한 유입 척(30)에서, 하나 이상의(예를 들어, 이웃하는) 진공 포트(12)를 흡입원(11)에 연결하는 각 도관(34)은 적어도 하나의 유입 센서(36) 및 적어도 하나의 밸브(38)를 포함한다. 제어기(40)는 하나 이상의 유입 센서(36)에 의해 감지되는 유입 데이터에 근거하여 하나 이상의 밸브(38)를 작동시키도록 구성된다.
예컨대, 제어기(40)는, 유입 센서(36)로부터 수신된 신호에 따라 밸브(38)의 작동을 제어하도록 구성된 회로 또는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 제어기(40)는, 조정 가능한 유입 척(30)에 통합되거나 그 유입 척의 작동에 전용되는 회로 또는 프로세서를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 제어기(40)는, 뒤틀린 작업물(13)과 같은 작업물을 처리하기 위해 조절 가능한 유입 척(30)을 포함하는 시스템을 작동시키도록 구성된 제어기에 통합될 수 있는데, 예컨대 그 제어기의 소프트웨어 모듈 또는 프로그램을 나타낼 수 있다. 명확성을 위해, 제어기(40)와 단지 일부의 유입 센서(36) 및 밸브(38) 사이의 연결이 도 3a에 나타나 있다.
각 유입 센서(36)에 의해 생성되고 해당 도관(34)을 통과하는 유입을 나타내는 신호가 제어기(40)에 의해 수신될 수 있다. 예를 들어, 유입 센서(36)는 압력 센서, 유동 센서, 또는 유입 센서(36)를 포함하는 도관(34)에 연결된 하나 이상의 진공 포트(12)를 통과하는 유입 유량을 결정하는 데에 이용될 수 있는 다른 센서 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 진공 포트(12)가 뒤틀린 작업물(13)의 일 영역을 획득했을 때, 뒤틀린 작업물(13)의 그 영역은 그 진공 포트(12)를 통과하는 추가 유입을 방지하는 시일을 형성할 수 있다. 따라서, 유입 센서(36)의 유량계는 유동의 감소를 나타낼 수 있다. 유입이 차단되면, 유입 센서(36)의 압력 센서는 흡입원(11)에 의한 도관(34)의 배출로 인해 유체 압력이 대기압 미만(진공)으로 감소하는 것을 나타낼 수 있다.
제어기(40)는, 예를 들어 낮은 감지된 유량 또는 높은 감지된 진공 레벨로, 감지된 유입 유량을 임계 레벨과 비교함으로써 진공 포트(12) 또는 도관(34)을 통한 유입이 언제 일어나는지를 감지하도록 구성될 수 있다. 다른 한편, 예를 들어, 미리 결정된 기간 후에, 유입 센서(36)에 의해 표시되는 유입 유량이 임계 레벨보다 높게 유지되면(예를 들어, 높은 감지된 유량 또는 상대적으로 높은 감지된 유체 압력으로), 제어기(40)는, 관련된 진공 포트(12)가 차단되지 않았고 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 않은 것으로 결정할 수 있다.
제어기(40)는, 나타나 있는 예에서 하나 이상의 유입 센서(36a)에 의해 감지된 바와 같은 덮인 진공 포트(12a)와 같은 충분한 수의 진공 포트(12)가 뒤틀린 작업물(13)을 확실하게 조작하기 위해 뒤틀린 작업물(13)을 획득했다고 결정할 수 있다. 예를 들어, 뒤틀린 작업물(13)을 획득하기 위해 필요한 덮인 진공 포트(12a)의 수는 뒤틀린 작업물(13)의 특성, 예컨대, 그의 질량, 크기, 표면 특성 또는 다른 특성, 및 조정 가능한 유입 척(30)에 의해 유지될 때 뒤틀린 작업물(13)에 적용되는 처리의 유형에 따라 결정될 수 있다. 나타나 있는 예에서 덮이지 않은 진공 포트(12b)와 같은 다른 진공 포트(12)는, 하나 이상의 유입 센서(36b)로부터 수신된 신호에 근거하여, 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 않은 것으로 결정될 수 있다.
따라서, 뒤틀린 작업물(13)이 조정 가능한 유입 척(30)에 의해 획득되면, 제어기(40)는 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 않은 덮이지 않은 진공 포트(12b)의 일부 또는 전부를 통한 유입을 정지시키기 위해 하나 이상의 밸브(38b)를 폐쇄할 수 있다. 예를 들어, 밸브(38)는 솔레노이드 밸브 또는 전자적으로 제어 가능한 다른 유형의 밸브를 포함할 수 있다. 덮인 진공 포트(12a)에 연결되는 밸브(38a)는 열린 상태로 유지된다. 따라서, 흡입원(11)에 의해 생성된 흡입은, 덮이지 않은 진공 포트(12b)를 통해 공기를 흡인하지 않고, 덮인 진공 포트(12a)에만 가해진다. 덮인 진공 포트(12a)에 흡입을 이렇게 선택적으로 가함으로써, 덮인 진공 포트(12a)를 통해 뒤틀린 작업물(13)에 가해지는 유지력의 강도를 증가시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 밸브(38b)의 전부는 아니지만 일부가 폐쇄될 수 있다. 이러한 방식으로, 밸브(38b)가 개방된 상태로 유지되는 덮이지 않은 진공 포트(12b)에 가해지는 흡입이 증가되어, 밸브(38b)가 개방된 덮이지 않은 진공 포트(12b)에 의한 뒤틀린 작업물(13)의 획득을 용이하게 할 수 있다.
하나 이상의 진공 포트(12)는 진공 포트(12)에 의한 뒤틀린 작업물(13)의 획득을 용이하게 하도록 구성될 수 있다.
도 3b는 도 3a에 나타나 있는 척의 진공 포트를 개략적으로 도시한다.
나타나 있는 예에서, 진공 포트(12)는 기부(56)에 장착된 가요성 컵(50)에 의해 둘러싸인 흡입 개구(54)를 포함한다(예를 들어, 그 기부는 금속과 같은 강성 재료로 만들어질 수 있고 조정 가능한 유입 척(30)의 표면에 볼트 체결될 수 있음). 흡입원(11)이 흡입 개구(54)에 흡입을 가하면, 가요성 컵(50) 근처에 배치된 뒤틀린 작업물(13)은 가요성 컵(50)을 덮을 수 있고 흡입 개구(54) 쪽으로 내측으로 끌어 당겨질 수 있다. 뒤틀린 작업물(13)과 가요성 컵(50) 사이의 접촉은, 흡입 및 조정 가능한 유입 척(30)에 대한 마찰력을 향상시키는 시일을 형성할 수 있다. 포트 핀(52)이 흡입 개구(54) 내에 위치된다. 포트 핀(52)(예컨대, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 또는 열화(degradation)에 저항하는 유사한 물질로 만들어짐)은 진공 포트(12)에 의해 획득되는 뒤틀린 작업물(13)의 일 영역의 국부적인 굽힘을 제한할 수 있고, 흡입 개구(54)가 차단되지 않은 상태로 유지되는 것을 보장할 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 조정 가능한 유입 척(30)의 진공 포트(12) 중의 일부 또는 전부는, 예를 들어 도 2c에 개략적으로 도시된 바와 같은 연장 가능한 튜브(68)를 포함하는 포트 어셈블리(66)의 형태일 수 있고, 융기 리지(14)에 의해 둘러싸일 수 있으며, 또는 그렇지 않으면 시일링 구조가 제공될 수 있다.
도 4는 도 3a에 나타나 있는 척의 작동 방법을 나타내는 흐름도이다.
여기서 참조되는 임의의 흐름도와 관련하여, 도시된 방법을 흐름도의 블록에 의해 표현되는 개별적인 작동으로 분할한 것은 단지 편의 및 명료성을 위해 선택되었음을 이해해야 한다. 도시된 방법을 개별적인 작동으로 대안적으로 분할하는 것이 동등한 결과로 가능하다. 도시된 방법을 이렇게 개별적인 작동으로 분할하는 것은 그 도시된 방법의 다른 실시예를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
유사하게, 달리 나타내지 않는 한, 여기서 참조되는 임의의 흐름도의 블록에 의해 표현된 작동의 도시된 실행 순서는 단지 편의 및 명확성을 위해 선택되었음을 이해해야 한다. 도시된 방법의 작동은 동등한 결과를 가지면서 대안적인 순서로 또는 동시에 실행될 수 있다. 도시된 방법의 작동의 이러한 재정렬은 그 도시된 방법의 다른 실시예를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
척 작동 방법(100)은 조정 가능한 유입 척(30)의 제어기(40)에 의해 실행될 수 있다. 예를 들어, 척 작동 방법(100)의 실행은, 조정 가능한 유입 척(30)이 뒤틀린 작업물(13)과 같은 새로운 작업물을 획득할 때 제어기(40)에 의해 개시될 수 있다.
조정 가능한 유입 척(30)이 예를 들어 작업물을 처리하기 위한 시스템의 제어기에 의해 제어되면서, 뒤틀린 작업물(13)의 근처로 이동되면, 흡입원(11)으로부터의 흡입이 진공 포트(12)에 가해진다(블록 110). 흡입이 가해지는 모든 진공 포트(12)로 이어지는 도관(34) 내의 밸브(38)가 개방될 수 있다. 개방될 진공 포트(12)는 조정 가능한 유입 척(30) 상의 모든 진공 포트(12) 또는 이들 진공 포트의 부분 세트를 포함할 수 있다(예를 들어, 뒤틀린 작업물(13)의 크기가 조정 가능한 유입 척(30)의 표면보다 작거나 뒤틀린 작업물(13)의 중량이 더 적은 수의 진공 포트(12)로 잡는 것을 가능하게 하는 경우).
흡입이 진공 포트(12)에 가해짐에 따라, 각 진공 포트(12)를 통한(또는 일 그룹의 진공 포트(12)를 통한) 유입은 유입 센서(36)를 사용하여 모니터링된다(블록 120). 미리 결정된 시간 기간(예를 들어, 진공 포트(12) 중 적어도 일부에 의한 뒤틀린 작업물(13)의 완전한 획득을 가능하게 하기에 충분히 긴 기간) 후에, 제어기(40)는 미리 결정된 유입 기준(예를 들어, 유량 또는 압력 기준, 예를 들어 임계 유량 또는 압력)을 적용하여, 뒤틀린 작업물(13)을 획득한 진공 포트(12)와 그렇지 않은 진공 포트를 구별할 수 있다.
유입 센서(36)는 일부 진공 포트(12)를 통한 감소된 유입을 나타낼 수 있으며, 이는 그 진공 포트(12)에 의한 뒤틀린 작업물(13)의 획득을 나타내고, 반면에, 다른 진공 포트(12)를 통한 유입은 감소되지 않으며, 감소되지 않은 유입은, 그 진공 포트(12)가 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 못했음을 나타낸다. 이 경우, 제어기(40)는, 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 않은 진공 포트(12)를 통한 유입을 불가능하게 하기 위해 일부 밸브(38)를 폐쇄할 수 있다(블록 130). 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 않은 진공 포트(12)를 통한 불가능하게 된 유입은, 뒤틀린 작업물(13)을 획득한 진공 포트(12)에 의한 뒤틀린 작업물(13)에 대한 그립을 향상시킬 수 있다.
그런 다음, 조정 가능한 유입 척(30)은 예를 들어 뒤틀린 작업물(13)의 처리동안에 뒤틀린 작업물(13)을 조작하도록 작동될 수 있다.
다른 실시예에서, 작동 방법은, 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 않은 진공 포트(12)의 일부를 통한 유입을 불가능하게 하는 것을 포함할 수 있다.
도 5는 도 4에 나타나 있는 작동 방법의 일 변형예를 나타내는 흐름도이다.
척 작동 방법(200)은 조정 가능한 유입 척(30)의 제어기(40)에 의해 실행될 수 있다. 예를 들어, 척 작동 방법(200)의 실행은, 조정 가능한 유입 척(30)이 뒤틀린 작업물(13)과 같은 새로운 작업물을 획득할 때 제어기(40)에 의해 개시될 수 있다
조정 가능한 유입 척(30)이, 예를 들어 작업물을 처리하기 위한 시스템의 제어기에 의해 제어되면서, 뒤틀린 작업물(13)의 근처로 이동되면, 흡입원(11)으로부터의 흡입이 진공 포트(12)에 가해진다(블록 210). 흡입이 가해지는 모든 진공 포트(12)로 이어지는 도관(34) 내의 밸브(38)가 개방될 수 있다.
진공 포트(12)에 흡입이 가해짐에 따라, 각 진공 포트(12)를 통한(또는 일 그룹의 진공 포트(12)를 통한) 유입은 유입 센서(36)를 사용하여 모니터링된다(블록 220).
미리 결정된 시간 기간(예를 들어, 진공 포트(12) 중의 적어도 일부에 의한 뒤틀린 작업물(13)의 완전한 획득을 가능하게 하기에 충분히 긴 기간) 후에, 제어기(40)는 미리 결정된 유입 기준(예를 들어, 유량 또는 압력 기준)을 적용하여, 뒤틀린 작업물(13)을 획득한 진공 포트(12)와 그렇지 않은 진공 포트 사이를 구별할 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 임계 유량 보다 작은 유량계에 의해 감지된 유량, 또는 미리 결정된 임계 압력 레벨 보다 작은 압력 센서에 의해 감지된 유체 압력(예컨대, 대기압 보다 낮음)은 진공 포트(12)에 의한 뒤틀린 작업물(13)의 획득을 나타낸다고 생각될 수 있다.
모든 진공 포트(12)가 차단되거나 모두 차단되지 않아(블록 230), 뒤틀린 작업물(13)의 모든 진공 포트(12)에 의한 완전한 획득을 나타내거나, 모든 진공 포트가 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 못하는 것(예를 들어, 뒤틀린 작업물(13)과 척 표면(22) 사이의 과도한 거리를 나타냄)을 나타내면, 모니터링이 계속된다(블록 220).
일부 경우에, 제어기(40)는, 일부 진공 포트(12)가 차단되어 그 진공 포트(12)에 의한 뒤틀린 작업물(13)의 획득을 나타내고, 반면에, 다른 진공 포트(12)는 차단되지 않아 그 진공 포트(12)가 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 못한 것을 나타내는 것으로 결정할 수 있다(블록 230).
제어기(40)는 밸브(38) 중의 일부를 폐쇄하여, 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 않은 진공 포트(12)의 0이 아닌 부분을 통한 유입을 불가능하게 할 수 있다(블록 240). 예를 들어, 제어기(40)는 미리 결정된 기준을 적용하여, 폐쇄될 진공 포트(12)의 수 및 위치를 결정할 수 있다. 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 않은 일부 진공 포트(12)를 통한 유입의 이러한 불가능화는, 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 않은 차단되지 않은 진공 포트(12)를 통한 유입 유량을 증가시킬 수 있다. 증가된 유입은, 뒤틀린 작업물(13)을 아직 획득하지 않은 차단되지 않은 진공 포트(12)에 의한 뒤틀린 작업물(13)의 획득을 용이하게 할 수 있다.
불가능하게 되지 않은 비차단 진공 포트(12)를 통한 유입에 대한 계속적인 모니터링은 차단된 진공 포트(12)의 현재 수를 이전에 차단되지 않은 진공 포트(12)의 수와 비교할 수 있다(블록 250).
차단된 진공 포트(12)의 수가 증가한 것으로 결정되면, (블록 240으로 나타낸 작동에서) 폐쇄에 의해 이전에 불능화되었던 밸브(38) 중의 일부가 다시 개방될 수 있다(블록 260). 계속되는 모니터링은, 이러한 추가적인 재개방된 진공 포트(12) 중의 일부가 그 진공 포트(12)에 의한 뒤틀린 작업물(13)의 획득으로 인해 차단되었는 지의 여부를 검출할 수 있다(블록 250으로 복귀).
블록(250)의 작동의 1회 이상의 반복 후에, 뒤틀린 작업물(13)을 획득한 차단된 진공 포트(12)의 수가 증가하지 않은 것으로 결정될 수 있다. 이 경우에, 제어기(40)는 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 않은 모든 진공 포트(12)를 통한 유입을 불가능하게 하기 위해 밸브(38)를 폐쇄할 수 있다(블록 270). 뒤틀린 작업물(13)을 획득하지 않은 진공 포트(12)를 통한 불가능하게 된 유입은, 뒤틀린 작업물(13)을 획득한 진공 포트(12)에 의한 뒤틀린 작업물(13)에 대한 그립을 향상시킬 수 있다. 그런 다음, 조정 가능한 유입 척(30)은 예컨대 뒤틀린 작업물(13)의 처리 동안에 뒤틀린 작업물(13)을 조작하도록 작동될 수 있다.
상이한 실시 형태들이 여기에 개시되어 있다. 특정한 실시 형태의 특징은 다른 실시 형태의 특징과 조합될 수 있으며, 따라서 특정한 실시 형태는 다수의 실시 형태의 특징들의 조합일 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 대한 앞의 설명은 실례 들기 및 설명의 목적으로 주어진 것이다. 그것은 포괄적이거나 본 발명을 개시된 바로 그 형태에 한정하려는 의도는 없다. 당업자는, 위의 교시에 비추어 많은 수정, 변화, 치환, 변경, 및 등가물이 가능함을 알 것이다. 그러므로, 첨부된 청구 범위는 본 발명의 진정한 정신 내에 포함되는 모든 그러한 수정과 변경을 포함하도록 되어 있음을 이해할 것이다.
여기서 본 발명의 특정한 특징을 도시하고 설명했지만, 이제 당업자는 많은 수정, 치환, 변경 및 등가물을 생각할 수 있을 것이다. 그러므로, 첨부된 청구 범위는 본 발명의 진정한 정신 내에 포함되는 모든 그러한 수정과 변경을 포함하도록 되어 있음을 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 척(chuck)으로서,
    척 표면;
    상기 척 표면에 걸쳐 분포되어 있는 복수의 진공 포트 ― 각 진공 포트는, 그 진공 포트에 흡입을 가하도록 작동 가능한 흡입원에 연결 가능한 복수의 도관의 도관에 개방되어 있음 ―; 및
    상기 복수의 도관의 각 도관 내에 위치되고 유동 저항으로 특성화되는 유동 제한기를 포함하며,
    상기 복수의 도관 중 적어도 하나의 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항은, 복수의 도관 중 적어도 하나의 다른 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항보다 작은, 척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 척 표면은 복수의 인접하는 영역으로 분할되고, 각 인접하는 영역에 있는 진공 포트에 개방된 도관 내의 유동 제한기의 유동 저항은 실질적으로 동일한, 척.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 인접하는 영역은 복수의 동심 원형 밴드를 포함하는, 척.
  4. 제3항에 있어서,
    내측 동심원에 있는 진공 포트에 개방되어 있는 각 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항은, 외측 동심원에 있는 진공 포트에 개방되어 있는 각 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항 보다 작은, 척.
  5. 제3항에 있어서,
    외측 동심원에 있는 진공 포트에 개방되어 있는 각 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항은, 내측 동심원에 있는 진공 포트에 개방되어 있는 각 도관에 있는 유동 제한기의 유동 저항 보다 작은, 척.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 인접하는 영역은 복수의 원 섹터를 포함하는, 척.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 제한기는 수축부(constriction), 배플(baffle) 및 자기 적응 분할 오리피스(SASO; self-adapting segmented orifice)로 이루어진 유동 제한기의 그룹으로부터 선택되는, 척.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 진공 포트는 리지(ridge)에 의해 둘러싸이는, 척.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척 표면은 진공 포트가 점재되어 있는 복수의 돌출부를 더 포함하는, 척.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 진공 포트의 진공 포트는 연장 가능한 튜브를 포함하고, 이 튜브의 원위 단부는 상기 작업물과 접촉할 때 시일을 형성하도록 구성되며, 상기 연장 가능한 튜브는 상기 시일의 형성 후에 흡입에 의해 압축 가능하도록 구성되어 있는, 척.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연장 가능한 튜브는 아코디언 접힘부를 갖는 벨로우즈 형태인, 척.
  12. 척으로서,
    척 표면;
    상기 척 표면에 걸쳐 분포되어 있는 복수의 진공 포트;
    각기 상기 복수의 진공 포트 중 적어도 하나의 진공 포트에 개방되어 있고, 상기 적어도 하나의 진공 포트에 흡입을 가하도록 작동 가능한 흡입원에 연결될 수 있는 복수의 도관;
    각 도관을 통한 유입을 감지하는 센서;
    각기 상기 복수의 도관 중 적어도 하나의 도관을 통한 유입을 가능하게 하거나 불가능하게 하도록 작동 가능한 복수의 밸브; 및
    상기 센서로부터 신호를 수신하도록 구성되어 있는 제어기를 포함하고,
    상기 센서가 상기 복수의 진공 포트 중의 일부 진공 포트를 통한 감소된 유입 - 감소된 유동은 상기 일부 진공 포트에 의한 뒤틀린 작업물의 획득을 나타냄 - 및 상기 복수의 진공 포트 중의 적어도 하나의 다른 진공 포트를 통한 감소되지 않은 유입을 나타내면 - 감소되지 않은 유입은 상기 적어도 하나의 다른 진공 포트에 의한 상기 뒤틀린 작업물의 획득의 실패를 나타냄 -, 상기 제어기는 상기 복수의 밸브 중의 적어도 하나의 밸브를 작동시켜 상기 적어도 하나의 다른 진공 포트 중의 적어도 하나의 진공 포트를 통한 유입을 불가능하게 하는, 척.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 센서는 유량계를 포함하는, 척.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 감소된 유입은 미리 결정된 임계 유량보다 작은 감지된 유량으로 나타내지는, 척.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 압력 센서를 포함하는, 척.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 감소된 유입은 미리 결정된 임계 압력 보다 낮은 감지된 유체 압력으로 나타내지는, 척.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 진공 포트는, 작업물과 그 진공 포트 사이에 시일을 형성하도록 구성된 가요성 컵에 의해 둘러싸이는, 척.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 진공 포트는, 작업물이 그 진공 포트에 의해 획득될 때 상기 작업물의 국부적인 굽힘을 제한하는 핀을 포함하는, 척.
  19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다른 진공 포트는 복수의 진공 포트를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 적어도 하나의 다른 진공 포트 중 상기 적어도 하나의 진공 포트를 통한 유입을 불가능하게 한 후에, 상기 적어도 하나의 다른 진공 포트 중 적어도 하나의 추가 진공 포트를 통한 유입이 감소되었는지의 여부를 결정하도록 더 구성되어 있는, 척.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 적어도 하나의 추가 진공 포트를 통한 유입이 감소된 것으로 결정하면, 유입이 이전에 불가능하게 되었던 적어도 하나의 진공 포트를 통한 유입을 가능하게 하도록 더 구성되어 있는, 척.
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