专利名称：对象的真空辅助操纵的制作方法
技术领域：
本发明涉及对象的真空辅助操纵，更具体地涉及保持在空腔(例如插槽和/或容 座)中的存储设备的真空辅助抽取和更换。
背景技术：
典型地大量制造硬盘驱动器(HDD)。在清洁室中进行内部部件到如典型地由消费 者所见到的壳体中的最终组装，作为最终的物理组装步骤，除了可能的添加标签以外，添加 相关的电路板。在最终组装之后，HDD典型地单独地放置到称为储箱(tote)的载体的插槽中。储 箱典型地具有的尺寸使得能由个人短距离携带，并包含分别保持单个HDD的多个插槽。当 使储箱在HDD厂移动至各种后组装的生产过程时，HDD被拆除、并在另一步骤(例如最终测 试、标记、包装)被加工、和被重新插入储箱插槽以运输至下一生产加工步骤。成本的降低是电子设备生产的重要因素，并且结果使储箱在储箱结构的外壁极限 内装备有尽可能多的单独的HDD保持空腔(“插槽”或“容座”)。结果，HDD在储箱内紧密 间隔开，并且呈现有限表面积，用于在从插槽抽取和重新插入插槽中期间通过抓取HDD的 机构的接合。由于HDD的精密性质限制可被施加于各种HDD表面的力，并且由于HDD在储箱内 的上述紧密间隔，所以通常由人进行抽取和重新插入，抓取HDD的使其本身超出储箱前边 缘的小的区域。通常，由于如果施加过度的力的损坏的危险，所以不鼓励HDD单元的机器人 抓取、尤其是HDD的使其本身超出插槽的前端的区域的抓取。
发明内容
在一方面中，存储设备搬运装置包括歧管；与歧管流体连通的一个或多个真空 抽吸元件；和一个或多个顶端。各顶端均联接至真空抽吸元件中对应的一个真空抽吸元件 的端部。各顶端在一个或多个运动轴线上为柔性的。在另一方面中，存储设备搬运装置包括歧管；与歧管流体连通的一个或多个真 空抽吸元件；和柔性衬垫。柔性衬垫包括与一个或多个真空抽吸元件流体连通的多条通道。在又一方面中，存储设备搬运系统包括真空源；与真空源流体连通的歧管；与歧 管流体连通的一个或多个真空抽吸元件；和一个或多个顶端。各顶端均联接至真空抽吸元 件中对应的一个真空抽吸元件的端部。各顶端在一个或多个运动轴线上为柔性的。在再一方面中，存储设备搬运系统包括真空源；与真空源流体连通的歧管；与歧 管流体连通的一个或多个真空抽吸元件；和一个或多个柔性衬垫。所述一个或多个柔性衬 垫包括与一个或多个真空抽吸元件流体连通的多条通道。在另一方面中，搬运存储设备的方法包括使存储设备的一个或多个表面与末端执 行器接合。末端执行器包括歧管和与歧管流体连通的一个或多个真空抽吸元件。该方法还 包括将真空供应至歧管，和利用末端执行器从容座抽取存储设备。
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所公开的方法、系统和装置的实施例可包括以下特征中的一个或多个特征。在某些实施例中，顶端由硅树脂形成。在某些情况下，所述装置还能包括搁板，所述搁板邻近真空抽吸元件设置，并被布 置成支撑由真空抽吸元件接合的存储设备。真空抽吸元件相对于搁板是可移动的。在某些情况下，装置还可包括搁板，所述搁板以一距离邻近真空抽吸元件定位，所 述距离小于导致一个或多个顶端与由所述一个或多个顶端接合的存储设备分开的所述存 储设备的偏转距离。所述装置还能包括与歧管流体连通的流率传感器；以及与一个或多个真空抽吸 元件流体连通的一个或多个阀。阀中的每个阀能与真空抽吸元件中对应的真空抽吸元件相 关。各阀均可被操作成禁止空气通过真空抽吸元件中相关的一个真空抽吸元件流动。在某些实施例中，柔性衬垫包括多个段，各段均附连至段中的一个或多个其它段。 各段均与一个或多个真空抽吸元件中的至少一个真空抽吸元件流体连通。在某些实现中，所述段相对于彼此是可移动的。所述系统还能包括可被操作成控制真空抽吸元件的移动的自动化机械。自动化机 械能包括机器人，所述机器人具有连接至歧管的可移动的臂。所述系统还能包括与歧管流体连通的传感器；与一个或多个真空抽吸元件流体 连通的一个或多个阀；和与传感器和一个或多个阀电通信的控制器。控制器能被构造成至少部分基于从传感器接收的信号控制一个或多个阀中的至 少一个阀的操作。传感器可以是压强传感器或流率传感器。所述方法还能包括顺序阻断一个或多个真空抽吸元件与歧管之间的流体连通； 监控歧管内的压强；以及如果歧管内的压强超过阈值压强，则切断一个或多个真空抽吸元 件与歧管之间的流体连通。所述方法还能包括顺序阻断一个或多个真空抽吸元件与歧管之间的流体连通； 监控歧管内的流率；以及如果歧管内的流率下降至低于阈值压强，则切断一个或多个真空 抽吸元件与歧管之间的流体连通。实施例能包括以下优点中的一个或多个优点。在某些实施例中，为诸如存储设备的对象提供措施，所述存储设备将被机械接合， 以从它们储存的空腔的移除或抽取，从而利用机械抽取器替代人力抽取器。在某些实施例中，系统、设备和/或方法允许诸如存储设备的对象从其储存的空 腔的机械抽取，同时允许存储设备表面的不规则。在某些实施例中，系统、设备和/或方法与对象的表面不规则无关地允许诸如存 储设备的对象从其储存的空腔的机械抽取。在某些实施例中，在不损坏对象的情况下，为小型对象从有限空间的空腔的抽取 提供措施。在某些实施例中，在不损坏对象的情况下，为精密小型对象到有限空间的空腔中 的插入提供措施。在某些实施例中，在不损坏对象的情况下，为带有具有不规则表面轮廓的一个或 多个表面的精密小型对象从有限空间的空腔的机械抽取提供措施。
在某些实施例中，在不损坏对象的情况下，为带有具有不规则表面轮廓的一个或 多个表面的精密小型对象到有限空间的空腔中的机械插入提供措施。在某些实施例中，在不损坏对象的情况下，为带有具有不规则表面轮廓的一个或 多个表面的精密小型对象的机械操纵提供措施。其它的方面、特征、和优点在说明书、附图和权利要求中。
图1是存储设备搬运系统的示意图。图2是储箱和存储设备的透视图。图3是置于储箱的容座中的存储设备的透视图。图4A是具有柔性顶端的真空辅助末端执行器的透视图。图4B是图4A的真空辅助末端执行器的另一透视图。图5示出接合存储设备的表面的图4A的末端执行器的柔性顶端。图6是具有支撑搁板的真空辅助末端执行器的透视图。图7是具有侧抓取器的真空辅助末端执行器的透视图。图8是具有电控制的压强和/或气流监控以及阀的真空辅助末端执行器的示意 图。图9是具有柔性衬垫的真空辅助末端执行器的透视图。图IOA和IOB是带有具有多个衬垫段的柔性衬垫的真空辅助末端执行器的透视 图。
具体实施例方式如图1所示，存储设备搬运系统10包括装载站100、后组装处理站(例如测试站 200)、和用于在装载站100与测试站200之间移动存储设备20的机器人300。当在这里使 用时，存储设备包括磁盘驱动器、固态硬盘、内存设备、和需要用于验证的异步测试的任何 设备。磁盘驱动器通常是将数字编码数据存储在具有磁表面的快速旋转盘片上的非易失性 存储设备。固态硬盘(SSD)是将固态存储器用于存储持久数据的数据存储设备。利用SRAM 或DRAM(代替闪速存储器)的SSD常常称为RAM驱动器。术语“固态”常常将固态电子设 备区别于机电设备。测试站200包括多个插槽(例如测试槽210)，所述多个插槽分别被构造成接纳单 独的存储设备20，例如用于测试。在这点上，用于测试的存储设备20出现于装载站100。 机器人300可被操作成将存储设备从装载站100移动至测试槽210中的一个测试槽用于测 试，然后在完成测试或其它后组装处理之后从相应的测试槽210移除存储设备20并使其返 回至装载站100。装载站100包括装载站本体110，装载站本体110限定一组用于接纳具有存储设备 的载体的容座(例如储箱容座112)。装载站100还包括以可移除的方式安装在储箱容座 112内的载体(例如储箱120)。如图2所示，储箱120包括储箱本体122，储箱本体122限 定被构造成分别容纳存储设备20的多个(例如所示的30个)存储设备容座124。储箱120 的总体积由侧表面126a、126b、126c、126d、以及后壁128和前开口 129限定。在储箱的体积
7内，存在存储设备容座124，各存储设备容座124由侧壁124a、124b、124c、和124d限定。在 某些情况下，除具有还与储箱的侧表面126a-126d对应的一个或多个侧壁的那些存储设备 容座124以外，限定存储设备容座124的侧壁不延伸至前开口 129的平面。储箱120还可 安装在诸如推车的轮式车辆上，或者可结合到这样的车辆中，从而允许存储设备20较容易 的运输。在图2中示出典型的存储设备20。存储设备20包括主顶表面22、主底表面23、侧 表面24a和24b、以及前表面25。在前表面25上可存在诸如尖物26的对象，呈现不规则轮 廓的表面。在主表面22或23中的一个或多个上常常存在覆盖并因此包括整个表面的电路 板。如图3所示，当将存储设备20插入容座124中的一个时，存储设备表面22、23、 24a、24b、和25的仅一小部分表面积延伸到容座侧壁124a、124b、124c、和124d的前边缘之 外。因此，至少初始仅存在相对小的面积用于由机器人300操纵。再次参考图1，机器人300包括机器人臂310和设置在机器人臂310的远端315处 的末端执行器(或机械手)312。机器人臂310限定大致与地板表面316垂直的第一轴线 314，可被操作成围绕第一轴线314旋转通过预定的弧，并从第一轴线314大致径向延伸。机 器人臂310被构造成通过在装载站100与测试站200之间运送存储设备20来独立地服务 于各测试槽210。具体来说，机器人臂310被构造成通过末端执行器312从装载站100处的 一个存储设备容座124移除存储设备20，然后将存储设备20移动至测试槽210，例如用于 存储设备20的测试。在测试之后，机器人臂310从测试槽210取回存储设备20，并使其返 回至装载站100处的存储设备容座124中的一个。如图4A和4B所示，在一个实施例中，末端执行器312包括歧管320和多个抓取器 (或真空抽吸元件313a-313d)。真空抽吸元件313a_313d沿歧管320的前面布置成大致线 性阵列(即真空执行器阵列或抓取器阵列323)。歧管320包括出口 322和多个入口 324， 多个入口 324经由通过歧管320限定的真空导管325与出口 322流体连通。歧管320例如 经由安装硬件311刚性安装至机器人臂310的远端315 (图1)。每个真空抽吸元件313a_313d均包括具有真空腔327的大致中空的管道326，所 述真空腔327从管道326的近端328 (图4B)延伸至管道326的远端329。在每个管道326 的远端329处或附近安装相关的顶端330a-330d。顶端330a-330d在一个或多个运动轴线 上为柔性的，并且例如可由硅橡胶形成。顶端330a-330d通常为限定流体通路332的中空 管状元件，所述流体通路的尺寸被设定为小于真空抽吸元件313a-313d要接合的存储设备 20的厚度(例如直径较小)。真空抽吸元件313a_313d在它们各自的近端328处分别与对应的一个入口 324连 接，使得它们各自的真空腔327与歧管320的真空导管325流体连通。入口管340在第一 端341连接至歧管320的出口 322。入口管340在第二端342 (图1)连接至例如真空泵的 真空源344(图1)。真空源344产生最终通过顶端330的流体通路332抽吸周围大气的真 空，该真空然后可用于接合表面，诸如存储设备20的表面25。图5示出接合存储设备20的前表面25的真空抽吸元件313a_313d。顶端 330a-330d的柔性允许接合诸如尖物26的表面不规则或表面特征的顶端330a-330d大致适 应由尖物26和前表面25形成的不规则表面轮廓，从而提供密封并使得机器人300 (图1)
8和末端执行器312在它们沿大致与由容座124限制的存储设备20的轴线30平行的方向移 动时，能够从储箱120内的其容座124移除存储设备20(图2)。其它实施例尽管以上已描述了特定实施例，但可能有其它的实施例。例如，参考图6，在某些实施例中，能添加支撑件(例如搁板350)以进一步支撑所 移除的存储设备20，以使得不需要由真空抽吸元件313a-313d支撑存储设备20所有的质量。在从容座124抽取存储设备20或将存储设备20插入容座124期间，真空抽吸元件 313a-313d可与搁板350无关地大致水平移动，以便于存储设备20的移除或插入。例如，搁 板350可刚性连接至机器人臂310 (图1)的远端315 (图1)，并且歧管320可经由搁板350 连接至机器人臂310 (图1)的远端315 (图1)。具体地，歧管320可通过直线轴承352和/ 或线性运动滑板连接至搁板350，这允许歧管320相对于搁板350移动。歧管320相对于搁 板350的移动可在过程控制器40的控制下由线性致动器354、或替代性的螺线管控制。参考图7，在某些实施例中，另外的真空抽吸元件或侧抓取器360和顶端362能用 于抓取存储设备20的侧表面24a和24b，以便于存储设备20从储箱120 (图2)的完全移 除，允许将存储设备20运送至另一区域(例如测试站200 (图1))，用于使用或后组装处理。在某些情况下，假定在末端执行器312上可获得的抽吸力的极限，可存在足够的 表面不规则，以防止真空抽吸元件或抓取器313a-313d通过足够的保持力将它们本身附着 于存储设备前表面25，以克服将存储设备20保持在存储设备容座124内的保持力。因此，末端执行器312可包括歧管传感器和阀。例如，如图8所示，顶端330a-330d 已接合存储设备前表面25，但顶端330d已遇到表面不规则29。结果，在具有阻止歧管320 获得其预期真空度的泄露的情况下，在顶端330d的流体通路332与表面25之间不存在密 封，并且存在施加于表面25上以从存储设备容座124抽取存储设备20的力不够的可能。然而，压强传感器42可向过程控制器40报告歧管压强低于最低压强或阈值压强。 替代性地或附加地，气流率传感器44可向过程控制器40报告到歧管320的气流率超过最 大值或阈值。于是，过程控制器40可致动阀46，以将顶端330d与吸力源歧管320阻断。结 果是，阵列323施加在存储设备前表面25上的保持力不会如在未阻断顶端330d的情况下 一样明显受到损害，并且可从存储设备20的存储设备容座124移除存储设备20。为了确定要阻断顶端330a-330d中的哪些顶端，控制器40可通过顺序关闭相应的 阀46中的每个阀来依次阻断顶端330a-330d中的每个顶端，并监控得到的歧管压强或来自 歧管320的流率。当阀46的关闭致使歧管压强升高到高于阈值压强或歧管流率降低到低 于阈值流率时，已识别出有缺陷的顶端密封。如果阀的关闭对歧管压强或歧管流率没有影 响，则所有歧管顶端330a-330d经受与存储设备前表面25有效的密封。参考图9，在另一实施例中，末端执行器312包括柔性衬垫370，柔性衬垫370包含 允许歧管320与末端执行器312的前半刚性表面374之间的流体连通的许多小孔或通道 372的网。柔性衬垫370的除前表面374以外的表面是大致密封的，从而防止在向真空抽吸 元件313a-313d应用吸力时空气在这些位置进入。供应至歧管320的真空分布在存储设备 的前表面25上，并且衬垫370的柔性性质适应表面不规则。在图IOA所示的另一实施例中，末端执行器312配置有柔性衬垫380，柔性衬垫380具有在这种情况下为柔性衬垫段382a、382b和382c的一个或多个柔性衬垫段，使得柔 性衬垫段接合存储设备20的一个或多个表面(顶表面22、底表面23、左侧表面24a和右侧 表面24b)。柔性衬垫段382a、382b和382c可彼此联接或不联接。当将真空应用于歧管320 时，可靠地靠着末端执行器312保持存储设备20。如图IOB所示，真空抽吸元件313a-313d 可以是伸缩式的或可延伸的，并且在某些情况下是柔韧的，以允许柔性衬垫382a、382b和 382c例如与存储设备20的顶表面22、前表面25和底表面23或与左侧表面24a、前表面25 和右表面24b (例如见图10A)相适应。鉴于通过柔性衬垫382a、382b和382c增加经受给定的真空或比环境压强低的压 强的存储设备20的表面积，所以抓取器阵列323能施加在存储设备20上的极限力可从包 括顶端330的实施例中的极限力增加。从另一角度，可用强度较低的真空产生抽取存储设 备20所需的力。结果，与利用顶端330相比较，利用柔性衬垫370在存储设备20的前表面 25、顶表面22、底表面23、左侧表面24a和右侧表面24b上存在较小的应力，并因此存在较 小的损坏存储设备20风险。其它的实施例在所附的权利要求的范围内。
权利要求
一种存储设备搬运装置，包括歧管(320)；一个或多个真空抽吸元件(313a 313d)，所述一个或多个真空抽吸元件与所述歧管流体连通；以及一个或多个顶端(330a 330d)，各顶端均联接至所述真空抽吸元件中对应的一个真空抽吸元件的端部，其中，各顶端在一个或多个运动轴线上为柔性的。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述顶端由硅树脂形成。
3.根据权利要求1或2所述的装置，还包括搁板(350)，所述搁板邻近所述真空抽吸元件设置，并被布置成支撑由所述真空抽吸元 件接合的存储设备。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括 搁板(350)，其中，所述搁板以一距离邻近所述真空抽吸元件定位，所述距离小于导致所述一个或 多个顶端与由所述一个或多个顶端接合的存储设备分开的所述存储设备的偏转距离。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其中，所述真空抽吸元件相对于所述搁板是可移动的。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置，还包括 与所述歧管流体连通的流率传感器(44)；以及与所述一个或多个真空抽吸元件流体连通的一个或多个阀(46)。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置，还包括 与所述歧管流体连通的压强传感器(42)；以及与所述一个或多个真空抽吸元件流体连通的一个或多个阀(46)。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其中，所述阀中的各阀均与所述真空抽吸元件中对 应的一个真空抽吸元件相关，并且，所述各阀均可被操作成禁止空气通过所述真空抽吸元 件中相关的一个真空抽吸元件流动。
9. 一种存储设备搬运装置，包括 歧管(350)；一个或多个真空抽吸元件(313a-313d)，所述一个或多个真空抽吸元件与所述歧管流 体连通；以及柔性衬垫(370、380)，所述柔性衬垫(370、380)包括与所述一个或多个真空抽吸元件 流体连通的多条通道。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述柔性衬垫(380)还包括多个段 (382a-382c)，各段均附连至所述段中的一个或多个其它段，并且，各段均与所述一个或多 个真空抽吸元件中的至少一个真空抽吸元件流体连通。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述段相对于彼此是可移动的。
12.—种存储设备搬运系统，包括 真空源(344)；歧管(320)，所述歧管与所述真空源流体连通；一个或多个真空抽吸元件(313a-313d)，所述一个或多个真空抽吸元件与所述歧管流 体连通；一个或多个顶端(330a-330d)，各顶端均联接至所述真空抽吸元件中对应的一个真空 抽吸元件的端部；其中，各顶端在一个或多个运动轴线上为柔性的。
13.根据权利要求12所述的存储设备搬运系统，还包括 可被操作成控制所述真空抽吸元件的移动的自动化机械。
14.根据权利要求13所述的存储设备搬运系统，其中，所述自动化机械包括机器人 (300)，所述机器人包括连接至所述歧管的可移动的臂(310)。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的存储设备搬运系统，其中，所述系统还包括与所述歧管流体连通的传感器(42、44)；与所述一个或多个真空抽吸元件流体连通的一个或多个阀(46)，以及 与所述传感器和所述一个或多个阀电通信的控制器(40)。
16.根据权利要求15所述的存储设备搬运系统，其中，所述控制器被构造成至少部分 基于从所述传感器接收的信号控制所述一个或多个阀中的至少一个阀的操作。
17.根据权利要求15或16所述的存储设备搬运系统，其中，所述传感器为压强传感器 (42)。
18.根据权利要求15或16所述的存储设备搬运系统，其中，所述传感器为流率传感器 (44)。
19.一种存储设备搬运系统，包括 真空源(344)；歧管(320)，所述歧管与所述真空源流体连通；一个或多个真空抽吸元件(313a-313d)，所述一个或多个真空抽吸元件与所述歧管流 体连通；以及一个或多个柔性衬垫(370、382)，所述一个或多个柔性衬垫包括与所述一个或多个真 空抽吸元件流体连通的多条通道。
20.根据权利要求19所述的存储设备搬运系统，还包括 可被操作成控制所述真空抽吸元件的移动的自动化机械。
21.根据权利要求20所述的存储设备搬运系统，其中，所述自动化机械包括机器人 (300)，所述机器人包括连接至所述歧管的可移动的臂(310)。
22.根据权利要求19至21中的任一项所述的存储设备搬运系统，其中，所述系统还包括与所述歧管流体连通的传感器(42、44)；与所述一个或多个真空抽吸元件流体连通的一个或多个阀(46)，以及 与所述传感器和所述一个或多个阀电通信的控制器(40)。
23.根据权利要求22所述的存储设备搬运系统，其中，所述控制器被构造成至少部分 地基于从所述传感器接收的信号控制所述一个或多个阀中的至少一个阀的操作。
24.根据权利要求22或23所述的存储设备搬运系统，其中，所述传感器为压强传感器(42)。
25.根据权利要求22或23所述的存储设备搬运系统，其中，所述传感器为流率传感器 (44)。
26.一种搬运存储设备的方法，所述方法包括使存储设备(20)的一个或多个表面(22、23、24a、24b、25)与末端执行器(312)接 合，所述末端执行器包括歧管(320)和与所述歧管流体连通的一个或多个真空抽吸元件 (313a-313d)；将真空供应至所述歧管；以及利用所述末端执行器从容座抽取所述存储设备。
27.根据权利要求26所述的方法，还包括顺序阻断所述一个或多个真空抽吸元件与所述歧管之间的流体连通； 监控所述歧管内的压强；以及如果所述歧管内的压强超过阈值压强，则切断所述一个或多个真空抽吸元件与所述歧 管之间的流体连通。
28.根据权利要求26所述的方法，还包括顺序阻断所述一个或多个真空抽吸元件与所述歧管之间的流体连通； 监控所述歧管内的流率；以及如果所述歧管内的流率下降至低于阈值压强，则切断所述一个或多个真空抽吸元件与 所述歧管之间的流体连通。全文摘要
一种存储设备搬运装置包括歧管(320)；与歧管流体连通的一个或多个真空抽吸元件(313a-313d)；和一个或多个顶端(330a-330d)。各顶端均联接至真空抽吸元件中对应的一个真空抽吸元件的端部。各顶端在一个或多个运动轴线上为柔性的。
文档编号G11B33/12GK101925959SQ200980102759
公开日2010年12月22日 申请日期2009年4月16日 优先权日2008年11月26日
发明者爱德华·加西亚, 理查德·W·斯洛克姆三世 申请人:泰拉丁公司