KR102453615B1 - 능동 방진 시스템 작동 방법 및 공압 액추에이터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 반도체 디바이스 공정용 장치를 수용하는 고정식 방진 시스템에 사용되도록 구성된 공압 액추에이터에 관한 것이다. 이 공압 액추에이터는 작업 공간을 포함하되, 이 작업 공간은 피스톤에 의해 제1 및 제2 압력실로 분할되어 있고, 피스톤은 작업 공간의 내부 표면으로부터 갭만큼 이격되어 있으며, 피스톤은 축 방향으로만 이동할 수 있다.
Description
본 발명은 고정식 방진 시스템에 사용하도록 특별히 구성된 공압 액추에이터에 관한 것이다.
본 발명은 능동 방진 시스템을 작동시키는 방법과, 공압 액추에이터를 포함하는 방진 시스템에도 관한 것이다.
본 발명은 특히 반도체 디바이스 공정용 리소그래피 및/또는 계측 시스템을 진동을 방지하는 방식으로 지지하기 위해 채용되는 고정식 즉 움직이지 않게 설치되는 방진 시스템에 관한 것이다.
반도체 공정용 장치 특히 리소그래피 또는 계측 장치를 지지하기 위해 채용되는 것과 같은 고정식 방진 시스템은 복수의 아이솔레이터 위에 장착되어 있는 테이블로 이루어지는 것이 통상적이다.
부하(기계)에 의해 초래되는 진동이 차단되어야 하거나 또는 지진에 의한 진동에 대항하는 능동 제어 시스템을 포함하는 능동 방진 시스템이 특히 실무적으로 공지되어 있다. 예를 들면, 바닥 위 및/또는 차단되어야 하는 부하 위에 배치되어 있는 센서들이 진동을 측정하는 데에 사용될 수 있다. 능동적으로 방진하기 위한 액추에이터를 구동하는 데에 사용되는 보상 신호들을 능동적으로 발생시키기 위해, 취득된 측정값들이 제어 장치에 의해 사용된다. 실제로, 대항력(counterforce)을 생성시키기 위해, 공압식 또는 기계식(예컨대 코일 스프링) 아이솔레이터의 내에 또는 아이솔레이터 위에 액추에이터들이 배치되어 사용된다. 이들 액추에이터들의 대부분은 자기식이다.
처리하고자 하는 반도체 디바이스들의 크기에 따라, 이러한 방진 목적을 위해 채용되는 시스템들의 크기도 증가되어야 한다. 이에 따라, 액추에이터들에 의해 가해질 필요가 있는 반응력들이 점점 더 커지게 되며, 이에 따라 전기적으로 구동되는 액추에이터들을 사용하기가 더 어려워진다. 그 결과로, 자기적 원리에 따라 작동하는 복수의 액추에이터들은 하나의 작용 방향으로 병렬로 연결되어야만 한다. 그렇지만 제한된 설치공간으로 인해 매우 복잡하게 되거나 혹은 일부 경우에는 실현이 불가능하게 된다. 자기 액추에이터들에서 발생되는 열에 의해 자기 액추에이터들의 사용이 또한 제한된다.
방진 시스템의 공압 레벨 제어를 능동 방진으로 통합시킴으로써, 자기 액추에이터들의 구동 필요성은 분명히 감소될 수 있다. 그러나, 이것이 전술한 단점들을 없애는 데에 언제나 충분한 것은 아니다.
코일 스프링을 포함하는 기계식 진동 아이솔레이터가 유럽 공개특허공보 EP 2 759 736 A2호(Integrated Dynamic Engineering GmbH)에 개시되어 있다.
유럽 공개특허공보 EP 2 998 611 A2호(Integrated Dynamic Engineering GmbH)는 교체 가능한 리프 스프링 조립체를 통해 특성이 수정될 수 있고, 수평 방향으로 차단 효과를 제공하는 벤딩 추를 포함하는 공기 스프링을 포함하는 아이솔레이터를 개시하고 있다.
그러나, 예를 들어 벨로즈 실린더, 공압 머슬 및 공압 실린더와 같이 실제로 공지되어 있는 공압 액추에이터들은 통상적으로 일 방향으로만 유효하며, 일반적인 고정식 방진 시스템의 아이솔레이터로 사용하기에는 매우 적당하지 않다. 이는, 실린더와 피스톤 사이에 존재하는 마찰력 및/또는 실제로 작용하는 방향을 가로지르는 방향으로 존재하는 힘 성분 때문이다.
이러한 배경을 고려하여, 본 발명은 종래 기술이 갖고 있는 단점들을 감소시키는 목적에 기초한 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명의 목적은 고정식 능동 방진 시스템에도 적합한 공압 액추에이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 독립 청구항들 중 어느 한 항에 따른 공압 액추에이터 및 능동 방진 시스템을 작동하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시형태들 및 상세한 사항들이 종속 청구항들의 주제, 발명의 상세한 설명 및 도면들로부터 명확해질 것이다.
본 발명은 공압 액추에이터 특히 공기 압력에 의해 작동되는 액추에이터에 관한 것이다.
공압 액추에이터는 반도체 디바이스 공정용 시스템과 기계를 방진 방식으로 지지하기 위해 사용되는 것과 같은 고정식 방진 시스템에 사용하도록 특별히 구성되어 있다.
공압 액추에이터는 피스톤을 구비하는 작업 공간을 포함한다. 피스톤의 축 방향 이동 방향으로 힘을 발생시키기 위해 피스톤이 작업 공간 내에서 이동할 수 있다.
작업 공간은 피스톤에 의해 제1 압력실과 제2 압력실로 분할되어서, 피스톤이 양측으로부터 압력을 받을 수 있다. 이에 따라, 간단한 방식으로 양쪽 두 방향으로 힘이 발생될 수 있다.
피스톤의 이동에 의한 마찰력과 진동을 최소로 하기 위해, 피스톤은 작업 공간의 내부 표면으로부터 갭만큼 떨어져 있다.
이에 따라, 작업 공간에 의해 획정되는 실린더에 의해 안내되기보다는 작업 공간의 내부 표면으로부터 충분히 떨어져 있기 때문에, 정상적으로 작동하는 동안에는 피스톤이 작업 공간의 내부 표면과 닿지 않게 된다.
그러나, 본 발명에 따르면, 피스톤이 축 방향으로만 즉 피스톤이 작용하는 방향으로만 이동하는데, 이는 공압 액추에이터가 공간상에서 정확히 한 방향으로만 힘을 발생시키게 설계되어 있다는 것을 의미한다.
피스톤이 작용 방향을 가로지르는 방향으로 기울어지거나 변위되는 것을 방지함으로써, 액추에이터가 구동할 때 소망하는 작용 방향을 가로지르는 방향으로 힘들이 발생되지 않거나 발생되더라도 최소로 된다.
바람직한 실시형태에서, 피스톤은 서로 이격되어 있는 적어도 2개의 리프 스프링들에 의해 축 방향으로 안내된다.
하나의 리프 스프링이 제1 압력실 내에 배치되고, 다른 리프 스프링이 제2 압력실 내에 배치되는 것을 특별히 상정할 수 있다.
리프 스프링들은 피스톤이 작용 방향을 가로지르는 방향으로 기울어지거나 변위되지 않도록 한다.
바람직하기로는, 제1 및 제2 압력실과 리프 스프링들은 실질적으로 거울-대칭 즉 이들은 거의 동일한 형상과 동일한 크기로 되어 있다.
특히 EP 2 998 611 A1호에 기재되어 있는, 내부 링과 외부 링을 구비하는 리프 스프링이 본 발명의 리프 스프링으로 사용될 수 있다.
바람직하기로는, 제1 및 제2 압력실 각각은 멤브레인에 의해 밀봉되어 있다.
멤브레인은 적어도 피스톤과 내부 표면 사이의 갭을 가로지르고 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 멤브레인은 피스톤에 걸쳐 있다.
작업 공간의 하우징에 고정되어 있는 멤브레인 특히 작업 공간의 하우징에 클램핑되어 있는 멤브레인을 사용하는 것을 특별히 상정할 수 있다. 또는 작업 공간 전체에 걸쳐 있어서 이미 각 압력실을 폐쇄하고 있는 멤브레인을 사용하는 것을 상정할 수 있다.
이러한 방식으로, 피스톤 측 위에서 압력실에 대해 특히 경량 밀봉부를 제공할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 피스톤이 압력실 내로 돌출하는 별개의 스페이서에 의해 각 리프 스프링에 연결되어 있다.
이러한 방식으로, 리프 스프링이 작업 공간의 대면적에 걸쳐 반경 방향으로 연장할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라 상정할 수 있는 바와 같이, 멤브레인을 피스톤에 고정시키는 데에 스페이서가 추가로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 피스톤과 스페이서가 일체로 형성되어 있다.
스페이서는 특히 각 압력실 내로 축 방향으로 연장하는, 피스톤의 중앙 연장부일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 피스톤은 작업 공간의 측벽 밖으로 돌출하는 적어도 하나의 연장부를 포함한다.
이 연장부는 특히 원주 링으로 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 피스톤은 측방향으로 돌출하는 복수의 연장부들을 포함한다. 특히, 피스톤은, 수평 방향에서 측 방향으로 돌출하는 적어도 3개의 연장부들을 포함한다.
연장부(들)은 피스톤을 방진시키고자 하는 부하 또는 베이스(바닥)에 결합시키는 기능을 한다.
이를 위해, 공압 액추에이터는 축 방향으로 가로지르는 방향으로 방진을 추가로 부가하기 위한 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 액추에이터는 베이스로부터 또는 방진 대상의 부하로부터 작용 방향을 가로지르는 방향으로 떨어지게 된다. 이는, 이 공간상의 방향으로의 액추에이터의 강성도 유사하다는 것을 의미하며 특히 작용 방향의 강성보다 특히 적어도 10배 작다.
특히 피스톤이 대칭 방식으로 힘을 받게 하기 위해, 피스톤의 원주 방향 주위에 분산되어 있는 적어도 3개의 지점에서 커플링이 수행될 수 있다.
이에 따라, 원주 링으로 설계되는 연장부 대신에, 각각이 작업 공간의 하우징 밖으로 돌출하는 복수의 연장부들을 사용할 수도 있다.
피스톤을 베이스 또는 방진 대상의 부하에 결합시키기 위해, 특별히 벤딩 로드, 벤딩 추, 케이블 또는 와이어가 사용될 수 있다.
축 방향을 가로지르는 방향으로 방진을 추가로 제공하는 수단은 피스톤 작업 공간의 바깥쪽에 배치되는 것이 바람직하다.
피스톤의 작용 방향을 가로지르는 방향으로 차단 효과를 가지는 수단이 피스톤 작업 공간과 측 방향으로 이웃하게 배치되는 것을 특별히 상정할 수 있다.
본 발명은 또한 공간상에서 서로 다른 방향으로 작용하는 전술한 공압 액추에이터를 적어도 2개 포함하는 방진 시스템용 아이솔레이터에 관한 것이다.
이 아이솔레이터는 수직 방향으로 작용하는 하나의 공압 액추에이터와 수평 방향으로 작용하는 하나의 공압 액추에이터를 포함하는 것을 특별히 상정한다.
본 발명에 따른 아이솔레이터는 특별히 공압 또는 기계식 아이솔레이터로 설계되는데, 특히 코일 스프링을 포함하는 기계식 아이솔레이터로 설계되며, 적어도 수평 방향으로 작용하는 스프링 외에도 2개의 공압 액추에이터들을 포함한다.
본 발명은 또한 전술한 공압 액추에이터들을 포함하는 능동 방진 시스템에 관한 것이다. 방진 시스템은 특히 각각이 적어도 2개의 공압 액추에이터를 포함하는 아이솔레이터들을 포함한다.
특히, 바닥 및/또는 방진 대상 부하의 진동을 검출하는 적어도 하나의 센서에 연결되어 있으며, 피드-포워드 제어 방식으로 센서 신호들을 기초로 한 보상 신호들을 발생시키는 제어 장치를 포함하는 고정식 능동 방진 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한 능동 방진 시스템 특히 전술한 방진 시스템을 작동시키기 위한 방법에도 관한 것이다.
이 방법은 제어 장치에 의해 적어도 한 방향으로 유효한 공압 액추에이터들을 구동시키는 것을 포함한다.
제어 장치는 공압 액추에이터들의 작업 공간 내에서 압력을 제어하기 위한 밸브들에 연결되어 있다.
공압 액추에이터들에 의해 가해지는 힘 및/또는 공압 액추에이터들의 압력실 내 압력이 센서에 의해 측정되어 제어 장치에 의해 수집된다.
보상력(compensation force)을 발생시키기 위해, 공압 액추에이터들이, 밸브를 통해 액추에이터의 작업 공간 내의 압력을 조절하는 제어 장치에 의해 제어된다.
압력실 내에서 유체의 비선형 특성을 고려하여 압력이 제어된다.
유압 유체와는 대조적으로, 공기는 압축성이므로, 예를 들어 액추에이터의 작업 공간 내로 공기로 유입될 수 있는 밸브의 개방 시간(opening duration)은 그로부터 발생되는 힘에 비례하지 않는다.
이는, 예컨대 디지털 또는 아날로그 제어 필터에 의해 보상될 수 있다. 비례식 슬라이드 밸브, 비례식 압력 밸브 또는 패스트 스위칭 밸브도 사용될 수 있다.
이 방향을 위해 사용되는 공압 액추에이터는 적어도 하나의 방향으로 힘을 발생시킨다. 바람직하기로는, 전술한 공압 액추에이터 즉 두 반대 방향으로 힘을 발생시킬 수 있는 공압 액추에이터가 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 공압 액추에이터의 예시적인 일 실시형태의 개략적인 단면도이다.
도 2는 작용 방향을 가로지르는 방향으로 차단을 제공하는 추가 수단을 설명하는, 액추에이터의 입측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액추에이터들을 포함하는 아이솔레이터들을 구비하는 방진 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액추에이터의 예시적인 일 실시형태의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 액추에이터의 분해도이다.
도 7은 벤딩 로드가 장착되어 있는 액추에이터의 사시도이다.
도 8은 안에 도 4 내지 도 7의 액추에이터가 설치되어 있는 본 발명에 따른 아이솔레이터의 사시도이다.
도 2는 작용 방향을 가로지르는 방향으로 차단을 제공하는 추가 수단을 설명하는, 액추에이터의 입측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액추에이터들을 포함하는 아이솔레이터들을 구비하는 방진 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액추에이터의 예시적인 일 실시형태의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 액추에이터의 분해도이다.
도 7은 벤딩 로드가 장착되어 있는 액추에이터의 사시도이다.
도 8은 안에 도 4 내지 도 7의 액추에이터가 설치되어 있는 본 발명에 따른 아이솔레이터의 사시도이다.
도 1 내지 도 8의 도면들을 참고하여, 예시적 실시형태를 개략적으로 설명함으로써, 본 발명의 주제를 좀 더 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 액추에이터(1)의 예시적인 일 실시형태의 개략적인 단면도이다.
공압 액추에이터(1)는 작업 공간(3)을 둘러싸는 하우징(2)을 포함한다. 작업 공간(3) 내에서 피스톤(5)이 움직일 수 있다. 이 작업 공간은 압축 공기가 유입될 수 있는 작업 체적을 획정한다.
작업 공간(3)은 피스톤(5)에 의해 제1 압력실(4a)과 제2 압력실(4b)로 분할되어 있다.
압력실(4a)은 공압 포트(13a)를 포함하고, 압력실(4b)은 공압 포트(13b)를 포함한다.
압축 공기가 포트들(13a, 13b)을 통해 밀봉되어 있는 압력실들(4a, 4b) 내로 도입될 수 있다.
이러한 방식으로, 피스톤(5)에 의해 축 방향으로 즉 축선(24)을 따라 힘이 생성될 수 있다.
공지되어 있는 공압 실린더들과는 대조적으로, 작업 공간(3)의 하우징(2)의 내부 표면(7)과 피스톤(5) 사이에는 갭(6)이 제공되어 있다. 그 결과, 피스톤(5)이 이동하는 동안에 마찰력이 발생하지 않게 된다. 갭(6)의 폭은 적어도 0.1 mm, 바람직하기로는 적어도 0.5 mm, 가장 바람직하기로는 적어도 1 mm이다.
갭(6)을 통해 유체가 유출되는 것을 방지할 목적으로 압력실들(4a, 4b)을 밀봉하기 위해, 적어도 갭(6)을 가로지르게 개별 탄성 멤브레인(12a, 12b)이 제공된다.
본 예시적 실시형태에서, 멤브레인(12a, 12b)은 피스톤(5)에 연결되어 있는 동시에 피스톤(5) 전체를 가로지르고 있다.
또한, 멤브레인(12a, 12b)은 하우징(2)의 측벽(25)의 가장자리를 따라 클램핑되어 있다.
피스톤(5)을 축 방향으로 안내하기 위해, 압력실(4a)과 압력실(4b) 모두에 각각 리프 스프링(9a, 9b)이 제공되어 있으며, 리프 스프링은 각 스페이서(10a, 10b)를 통해 피스톤(5)에 연결되어 있다.
리프 스프링(9a, 9b)은 작업 공간(3)의 측벽(25)에도 고정되어 있는데, 특히 측벽(25)에 클램핑되어 있다.
바람직하기로는, 별도의 밀봉 수단을 사용하지 않기 위해, 리프 스프링(9a, 9b) 각각이 압력실(4a)과 압력실(4b) 내에 고정되어 있다.
리프 스프링(9a, 9b)은 축선(24)과 직교하며 연장하고, 특히 내부 링과 외부 링을 구비하는 리프 스프링으로 구성될 수 있다.
스페이서(10a, 10b)는 각각이 피스톤(5)의 양 측면에 고정되어 있으며, 본 예시적 실시형태에서 스페이서(10a, 10b)는 부가적으로 멤브레인(12a, 12b)을 피스톤(5)에 고정시킨다.
본 예시적 실시형태에서, 공압 액추에이터는 그 공압 액추에이터(1)가 작용하는 방향으로 공압 액추에이터의 중심을 관통하여 연장하는 축선(24)에 대해 거의 회전 대칭 형상으로 되어 있다.
또한, 리프 스프링(9a, 9b)과 멤브레인(12a, 12b)을 구비하는 제1 및 제2 압력실(4a, 4b)들이 거의 동일하게 구성되어 있다. 리프 스프링(9a, 9b)은 형상과 기능의 측면에서 거울-대칭 방식으로 설치되어 있다.
하우징(2)의 측벽(25)은 개구(11)를 구비한다. 개구(11)로부터 연장부(8)가 축선(24)에 직교하게 돌출되어 있다.
공압 액추에이터(1)가 작동하는 중에, 연장부(8)가 측벽(25)과 닿지 않도록, 개구(11) 내에서 충분한 간격을 가진다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 예시적 실시형태에서, 연장부(8)는 원주 링으로 구성되어 있다. 연장부(8)는 개구부를 구비할 수 있고, 이 개구부를 통해 컴포넌트들이 연장하고 있다. 이 컴포넌트에 의해 하우징(2)의 두 절반부가 결합되어 있다(도시되어 있지 않음).
연장부(8)는 피스톤(5)을 베이스 또는 방진 대상 부하에 결합시킨다.
원주 링 대신, (도시되어 있지 않은) 복수의 연장부들이 공압 액추에이터(1)의 원주 주위에 분산되어 제공되어 있을 수도 있다.
도 2는 공압 액추에이터(1)의 개략적인 입측면도이다. 이 도면은 피스톤(5)을 방진 대상 부하(15)에 (또는 베이스에) 결합시키는 수단을 도시하고 있다.
본 예시적 실시형태에서, 연장부(8) 위에 3개의 벤딩 로드(14a 내지 14c)가 연장부(8) 원주 주위에 균등하게 분산되어 있으며, 차단 대상인 부하(15)에 연결되어 있다.
벤딩 로드(14a 내지 14c)는 공압 액추에이터(1)의 유효 축선을 가로지르는 방향으로 방진을 제공한다.
벤딩 로드(14a 내지 14c)는 작용 방향(도 1에서 축선(24))으로는 고 강성을 나타내지만, 작용 방향을 가로지르는 방향으로 작용하는 힘에는 항복(yield)해서, 공압 액추에이터(1)의 작용 방향을 가로지르는 방향으로 베이스와 방진 대상의 부하를 분리시킨다.
도 3은 방진 시스템(16)의 개략도이다.
방진 시스템(16)은 방진을 위해 장착된 테이블(17)을 포함하고, 테이블 위에는 특별히 반도체 디바이스(도시되어 있지 않음) 공정용 리소그래피 및 계측 시스템이 배치될 수 있다.
테이블(17)은 바닥(19)에 결합되어 있는 복수의 아이솔레이터(18) 위에 안착되어 있다.
아이솔레이터(18)는 공압 또는 기계식 스프링으로 구성될 수 있다.
아이솔레이터(18)는 전술한 공압 액추에이터(1)를 적어도 2개 포함하는데, 하나의 액추에이터는 수평 공간 방향으로 유효하고, 하나의 액추에이터는 수직 공간 방향으로 유효하다.
방진 시스템이 다른 액추에이터들 특히 보이스 코일 원리에 기초하는 자기 액추에이터들을 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 예시적 실시형태에서, 지진에 의한 진동이 센서(20)에 의해 검출되고, 차단 대상인 부하 즉 그 위에 어셈블리들이 배치되어 있는 테이블(17)에 의한 진동은 센서(21)에 의해 검출된다.
센서들(20, 21)에서 발생된 신호들을 기초로 하여 제어 장치(22)가 보상 신호를 발생시키고, 이에 의해 밸브(23)를 제어하여 공압 액추에이터(1)의 압력실 내의 압력을 조절한다.
본 예시적 실시형태에서는 개략적으로 압력실의 포트에 하나의 밸브(23)만이 제공되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 압력실의 각 포트에 개별의 밸브가 제공될 수 있음은 물론이다.
공기가 압축성이라는 점을 고려하기 위해, 액추에이터(1)는 압력실 내 압력을 기초로 하여 또는 센서(도시되어 있지 않음)를 사용하여 측정된 힘에 기초하여 피드-포워드 제어를 통해 제어될 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참고하여, 본 발명에 따른 액추에이터의 예시적 실시형태를 자세하게 설명한다.
도 4는 공압 액추에이터(1)의 절개 사시도이다.
본 예시적 실시형태에서, 피스톤은 3개의 파트(5a 내지 5c)로 구성되어 있다.
본 예시적 실시형태에서, 파트(5a 내지 5c)로 구성된 피스톤은 작업 공간을 2개의 압력실(4a, 4b)로 분할한다.
스페이서(10a)는 리프 스프링(9a)과 멤브레인(12a)을 피스톤에 클램핑시킨다.
미러 대칭으로 배치되는 저압 압력실이 이와 유사하게 구성될 수 있음은 물론이다.
도 5는 도 4에 도시되어 있는 액추에이터의 분해도이다.
하우징(도 4에서 도면부호 2)의 두 파트들이 서로 분리되어 있으며, 3개의 파트들(도 4에서 도면부호 5a 내지 도 5c)로 구성된 피스톤(5)을 볼 수 있다.
본 예시적 실시형태에서, 피스톤(5)이, 측 방향으로 바깥쪽으로 돌출하고 있으며, 120°의 간격으로 피스톤(5)의 원주 주위에 분산되어 있는 3개의 연장부(8a 내지 8c)를 구비하는 것을 알 수 있다.
도 6은 상부 하우징 파트와 피스톤이 생략되어 있는 다른 분해도이다.
도 6에서, 특히 리프 스프링(9b)과 멤브레인(12b)을 피스톤에 부착시키는 데에 사용되는 스페이서(10b)를 볼 수 있다.
리프 스프링(9b)은 실질적으로 원형이며, 내부 링과 외부 링을 포함하고 있다.
도 7은 이전에 설명한 액추에이터(1)를 설명하고 있는데, 3개의 개별의 벤딩 바(14a 내지 14c)가 각 측면 위에 장착되어서 액추에이터(1)의 작용 방향과 직교하는 방향에서 방진을 제공한다.
연장부(8b)가 측 방향으로 액추에이터의 하우징(2) 밖으로 돌출하고 있음을 알 수 있다.
벤딩 로드(14a 내지 14c)를 위한 연장부들이 하우징 안쪽에 위치하고 있다. 이에 따라 하우징 내에는 벤딩 로드(14a 내지 14c)가 관통하여 연장하기 위한 2개의 보어들이 제공되어 있다.
도 8은 능동 방진을 위해 도 4 내지 도 7에 도시되어 있는 액추에이터(1)가 설치되어 있는 아이솔레이터(18)의 사시도이다.
여기에 도시되어 있는 액추에이터(1)는, 수평 방향으로 보상력을 발생시키는 데에 사용된다.
아이솔레이터(18)는 바람직하기로는 방진 목적으로 수평 및 수직 방향 양쪽으로 유효한 스프링을 수용하는 하우징(28)을 포함한다. 스프링은 공압 스프링(도시되어 있지 않음)으로 구성되는 것이 바람직하다.
하우징(28)은, 지면에 대한 연결부를 제공하는 베이스 파트(26)에 연결되어 있다.
상부 파트(27)가 스프링 위에서 방진 방식으로 지지되어 있으며, 방진 대상인 부하를 결합시키는 데에 사용된다.
액추에이터(1)가 하우징(28)에 장착되어 있다.
상부 파트(27)는 브래킷(29)을 구비하며, 브래킷(29)에는 벤딩 로드(14a 내지 14c)가 장착된다.
벤딩 로드(14a 내지 14c)는 상부 파트 즉 방진 대상 부하를 액추에이터(1)에 결합시킨다.
여기서는 연장부(8b)에 연결되어 있는 벤딩 로드(14b)를 특별히 볼 수 있다.
벤딩 로드(14a 내지 14c)는 나사(30)에 의해 프리로딩되어 있다.
액추에이터가 작동하는 중에, 벤딩 로드(14a 내지 14c)는 인장에 의한 부하만을 받고, 액추에이터(1)를 수직 방향으로 진동 방식으로 지지되어 있는 부하로부터 분리시킨다.
아이솔레이터(18)가 수직 방향으로 유효한 다른 액추에이터(1)(도시되어 있지 않음)를 추가로 포함하는 것이 바람직하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 큰 힘을 발생시킬 수 있으며, 특히 자기 액추에이터를 대체할 수 있는 컴팩트한 액추에이터를 제공할 수 있다.
1 공압 액추에이터(pneumatic actuator)
2 하우징(housing)
3 작업 공간(working space)
4a, 4b 압력실(pressure chamber)
5 피스톤(piston)
5a-5b 파트(part)
6 갭(gap)
7 내부 표면(inner surface)
8, 8a-8c 연장부(extension)
9a, 9b 리프 스프링(leaf spring)
10a, 10b 스페이서(spacer)
11 개구(opening)
12a, 12b 멤브레인(membrane)
13a, 13b 포트(port)
14a-14c 벤딩 로드(bending rod)
15 부하(load)
16 방진 시스템(vibration isolation system)
17 테이블(table)
18 아이솔레이터(isolator)
19 바닥(floor)
20 센서(sensor)
21 센서(sensor)
22 제어 장치(control device)
23 밸브(valve)
24 축선(axis)
25 측벽(lateral wall)
26 베이스(base)
27 상부 파트(upper part)
28 하우징(housing)
29 브래킷(bracket)
30 나사(screw)
2 하우징(housing)
3 작업 공간(working space)
4a, 4b 압력실(pressure chamber)
5 피스톤(piston)
5a-5b 파트(part)
6 갭(gap)
7 내부 표면(inner surface)
8, 8a-8c 연장부(extension)
9a, 9b 리프 스프링(leaf spring)
10a, 10b 스페이서(spacer)
11 개구(opening)
12a, 12b 멤브레인(membrane)
13a, 13b 포트(port)
14a-14c 벤딩 로드(bending rod)
15 부하(load)
16 방진 시스템(vibration isolation system)
17 테이블(table)
18 아이솔레이터(isolator)
19 바닥(floor)
20 센서(sensor)
21 센서(sensor)
22 제어 장치(control device)
23 밸브(valve)
24 축선(axis)
25 측벽(lateral wall)
26 베이스(base)
27 상부 파트(upper part)
28 하우징(housing)
29 브래킷(bracket)
30 나사(screw)
Claims (16)
- 피스톤(5)에 의해 제1 압력실(4a)과 제2 압력실(4b)로 분할되어 있는 작업 공간(3)을 포함하는, 고정식 방진 시스템(16)용으로 구성된 공압 액추에이터(1)에 있어서, 피스톤(5)이 작업 공간(3)의 내부 표면(7)으로부터 갭(6)만큼 이격되어 있으며, 피스톤(5)이 축 방향만으로만 이동할 수 있고,
상기 피스톤(5)은 서로 이격되어 있는 적어도 2개의 리프 스프링(9a, 9b)에 의해 축 방향으로 안내되며, 상기 리프 스프링(9a, 9b)은 압력실(4a, 4b) 내에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터. - 제1항에 있어서, 하나의 리프 스프링(9a)은 제1 압력실(4a) 내에 배치되어 있고, 다른 하나의 리프 스프링(9b)은 제2 압력실(4b) 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 제1 압력실(4a)과 제2 압력실(4b) 각각은 멤브레인(12a, 12b)에 의해 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터.
- 제3항에 있어서, 멤브레인(12a, 12b)이 피스톤(5)에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤(5)이, 압력실(4a, 4b) 내로 돌출하고 있는 각각의 스페이서(10a, 10b)를 통해 리프 스프링(9a, 9b)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 피스톤(5)이, 작업 공간(3)의 측벽(25) 밖으로 돌출하는 적어도 하나의 연장부(8)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 피스톤(5)이 측 방향으로 돌출하는 복수의 연장부(8)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 피스톤(5)이 측 방향으로 돌출하는 적어도 3개의 연장부(8)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 공압 액추에이터(1)가 축 방향을 가로지르는 방향으로 방진을 부가하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 피스톤(5)이 벤딩 로드(14a-14c), 벤딩 추, 케이블 또는 와이어 중 적어도 하나에 의해 베이스 또는 방진 대상인 부하(15)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 축 방향을 가로지르는 방향으로 방진을 부가하기 위한 수단이 작업 공간(3) 외부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 피스톤(5)이 그 피스톤(5)의 원주 주위에 분산되어 있는 복수의 벤딩 로드(14a-14c), 벤딩 추, 케이블 또는 와이어 의해 베이스 또는 방진 대상인 부하(15)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 공압 액추에이터.
- 제1항에 따른 공압 액추에이터(1)를 적어도 2개 포함하는, 방진 시스템(16)용 아이솔레이터(18)에 있어서, 상기 적어도 2개의 공압 액추에이터(1)가 다른 방향으로 작용하는 것을 특징으로 하는 아이솔레이터.
- 능동 방진 시스템(16)으로, 제1항에 따른 공압 액추에이터(1)를 구비하는 아이솔레이터(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 방진 시스템.
- 제14항에 따른 능동 방진 시스템(16)을 작동하는 방법으로, 적어도 하나의 방향으로 작용하는 공압 액추에이터(1)가 공압 액추에이터의 작업 공간(3) 내 압력을 제어하기 위한 밸브(23)에 연결되어 있는 제어 장치(22)에 의해 구동되고; 공압 액추에이터(1)에 의해 가해지는 힘 및/또는 공압 액추에이터(1)의 압력실(4a, 4b) 내의 압력이 측정되고; 제어 장치(22)가 압력실(4a, 4b) 내의 유체의 비선형 특성을 고려하여 공압 액추에이터(1)를 제어하는 것을 특징으로 하는 능동 방진 시스템 작동 방법.
- 삭제
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