KR20150029601A

KR20150029601A - 여러 섹션으로 분할된 지지체를 구비한 진동 절연 시스템 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20150029601A
Application number: KR20140120407A
Authority: KR
Inventors: 샤탓-헤레스 모니어; 마리오 파브스트; 페테르 크롭
Original assignee: 인티그레이티드 다이나믹스 엔지니어링 게엠베하
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2015-03-18
Also published as: US20150069205A1; TWI612237B; JP6567811B2; JP2015055356A; EP2846062A1; US9458908B2; TW201525321A; EP2846062B1; KR102016094B1

Abstract

본 발명은 변위 가능한 스테이지가 배치된 복수개의 강체 섹션으로 분할되는 지지체를 포함하는 진동 절연 시스템에 관한 것이다. 섹션은 공압 베어링상에 배치되며, 또한 개별적인 섹션의 공압 베어링은 서로 독립적으로 그리고 변위 가능한 스테이지의 위치에 기초하여 제어된다.

Description

여러 섹션으로 분할된 지지체를 구비한 진동 절연 시스템 및 그 제어 방법{VIBRATION ISOLATION SYSTEM WITH SUPPORT DIVIDED INTO SECTIONS AND METHOD FOR CONTROLLING SAME}

본 발명은 진동 절연(isolation) 시스템에 관한 것으로서, 특히 지지체상에서 변위 가능한 스테이지를 포함하는, 반도체 디바이스를 제조하기 위한 장치의 방진 장착에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 진동 절연 시스템을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

종래 기술의 진동 절연 시스템은 특히 공압 절연기(isolator)에 기초하고 있으며, 또한 이른바 스테이지 피드-포워드(feed-forward)를 포함할 수 있다. 공압 베어링 이외에, 절연기는 위치 또는 가속도 센서를 포함한다. 특히, 위치 센서는 각각의 절연기의 위치에 방진 장착된 하중의 높이를 검출하는 데 사용된다.

스테이지 피드-포워드 제어에 있어서, 변위 가능한 스테이지의 가속도 및 위치 정보는 진동 절연 시스템의 제어기로 전달되며, 그후 이것은 피드-포워드 제어에 기초하여 진동 절연 시스템의 힘 작동기를 위한 제어 신호를 계산 및 출력하며, 그에 따라 변위 가능한 질량에 의해 유도된 힘은 6개의 자유도(degree of freedom)로 예상되며, 또한 보상력(compensation force)이 제공된다. 이런 제어 시스템은 진동 절연 시스템의 실제(피드백 및 위치) 제어와는 독립적으로 또한 이에 추가하여 사용될 수 있다. 발생하는 힘은 중량, 가속도, 및 변위 가능한 스테이지의 변위에 따라 변하며, 또한 그에 따라 필요로 하는 보상력을 결정한다. 보상력은 통상적으로 자기(magnetic) 작동기에 의해 제공된다.

많은 용도를 위해(예를 들어, 평면 패널의 제조에 관한 시스템의 취급에 있어서), 요구되는 보상력은 너무 커져서 종래의 로렌쯔(Lorentz) 모터(영구 자석 및 이동하는 코일 시스템)의 사용이 더 이상 경제적으로 실현 가능하지 않다. 따라서, 경향은 그렇지 않은 힘을 제공하는 것이다.

유럽 특허 공개 공보 EP 2 295 829 A1호(인테그레이티드 다이나믹스 엔지니어링 게엠베하)는 수직 방향으로 보상력을 제공하기 위해 공압 서브시스템의 밸브, 즉 공압 베어링의 밸브를 사용하는 개선된 능동 진동 절연 시스템을 개시하고 있다. 밸브는 그렇지 않으면 전체 시스템을 특정한 수직 작동 지점으로 이동시키기 위해서만 제공된다. 그러나, 적절한 제어에 의해, 압력의 변화를 통해 충분히 큰 범위의 입력 힘을 제공하는 것조차도 가능하므로, 수직 방향으로의 보상력은 실질적으로 공압 서브시스템에 의해 제공될 수 있다.

특히, 하중 이송의 경우에 오히려 긴 시간 동안 유지되어야만 하는 정적(static) 힘을 위해, 로렌츠 모터로의 연속적인 전류 공급이 이제 더 이상 필요하지 않으며, 오히려 이들 힘은 절연기에서의 압력 증가에 의해 생산된다.

필요한 수평 보상력을 제공하기 위해, 예를 들어 절연기의 비-뉴톤성(non-Newtonian) 유체, 반-능동(semi-active), 또는 자기유변(magnetorheological) 또는 전기유변(electrorheological) 유체에 의해 힘 펄스가 수평 방향으로 유발될 때, 지면(ground)에 기계적 단락 회로를 생산하는 것이 가능하다. 이것은 오히려 훨씬 큰 장치를 지면의 진동으로부터 절연하고, 또한 지지된 질량상의 변위 가능한 부분에 의해 유도된 힘의 충격을 최소화하고, 또한 일시적 효과를 최소화하는 것을 가능하게 한다.

평면 패널 디스플레이와 같은 생산될 디바이스의 크기를 증가시킴으로써, 플로어(floor) 공간이 요구되며, 즉 진동 절연을 위한 풋프린터(footprint)가 또한 감소된다.

제조 공정에 대한 계속되는 요구는 특정한 공구(tool) 하에서 작업부재의 임의의 부분을 위치시킬 수 있도록, 패널이 변위 가능한 스테이지에 의해 전체 표면 위로 이동되는 것을 허용하는 것이다. 따라서, 변위 가능한 스테이지의 요구된 변위 거리가 증가하며, 또한 따라서 변위 거리를 위한 지지 표면이 또한 증가한다.

따라서, 변위 가능한 스테이지를 위해 충분히 큰 균일한 지지를 제공하는 것이 더 이상 가능하지 않으며, 이것은 변형되지 않을 것이다.

대신에, 지지체(support)를 단지 적절히 서로 결합되는 복수개의 섹션으로 분할하는 것이 필요하다.

이 경우, 사용된 질량 때문만이 아니라 전형적인 3개 또는 4개 보다 많은 절연기를 사용할 필요가 있을 것이다. 대신에, 각각의 섹션을 위해 3개 또는 4개의 절연기가 사용될 수 있다.

만일 큰 질량 때문이라면, 적절히 큰 많은 절연기가 제공되며, 절연기들은 중심 루프(loop)로부터 제어 신호를 갖는 그룹을 형성하도록 함께 연결된다. 예를 들어, 지지체의 4개의 모서리의 각각에 하나씩 4개의 그룹이 제공될 수 있으며, 각각의 그룹은 복수개의 절연기를 포함하며, 또한 그룹의 절연기들은 동일한 방식으로 구동된다.

스테이지 피드-포워드 시스템이 사용된다면, 이것은 밸브를 위한 제어 신호를 발생시키기 위해 변위 가능한 스테이지의 위치 및 가속도 신호를 사용할 것이며, 이것은 전형적으로 절연기 그룹의 로직 조합을 조합하며 또한 물리적 자유도[X-회전, Y-회전, 및 Z-병진(translation)]를 나타내는 이른바 공압 축선에 공급된다. 그러나, 원칙적으로, 절연기의 개별적인 그룹을 위해 또는 개별적인 절연기를 위해 제어 신호를 발생시키는 것도 가능하다.

각각의 절연기는 공압 베어링을 위한 밸브 및 수직 방향을 위한 적어도 하나의 거리 센서를 갖는다. 작동기의 그룹을 조합하기 위해, 전기선이 각각의 밸브 그룹을 위해 설치되며 또한 동일한 제어 신호에 의해 제어된다.

그러나, 거리 센서에 의해 구조물의 편향(deflection)을 검출하는 것은 가능하지 않다. 또한, 편향은 절연기가 섹션을 가로질러 작동기로서 함께 연결될 때 대응될 수 없다.

본 발명은 변위 가능한 스테이지의 충격이 최소화되는 큰 풋프린트를 구비한 진동 절연을 제공하려는 목적에 기초하고 있다.

본 발명의 목적은 임의의 독립항에 따른 진동 절연 시스템 및 상기 진동 절연 시스템을 제어하기 위한 방법에 의해 이미 달성되었다.

본 발명의 바람직한 실시예 및 변형례는 종속항의 주제로 특정된다.

본 발명은 특히 진동 절연을 갖는 반도체 디바이스를 제조하기 위한 장치를 수용하기 위해 제공된 진동 절연 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 디스플레이 패널의 제조에 사용된 진동 절연 시스템에 관한 것이다.

진동 절연 시스템은 복수개의 강체 섹션(rigid section)으로 분할된 방진 장착 지지체를 포함하며, 상기 섹션은 적어도 수직 방향으로 효과적인 공압 베어링상에 장착된다.

지지체는 예를 들어 디스플레이 패널이 지지체상에서 이동되는 변위 가능한 스테이지를 지지하도록 작용한다.

따라서, 지지체는 복수개의 섹션으로 분할되며, 상기 섹션들 사이의 교차 영역은 섹션들 보다 낮은 견고성(stiffness)을 갖는다. 이것은 섹션들이 상호연결될 수 있음을 의미한다. 특히, 지지체는 예를 들어 화강암(granite) 또는 복합 물질의 복수개의 플레이트로 구성된다. 이들 플레이트가 예를 들어 함께 나사결합됨으로써 연결된다면, 접합부에서의 강성도(rigidity)가 낮아질 것이다. 따라서, 본 발명의 내용에 있어서, 복수개의 섹션으로 구성된 지지체는 특히 상호연결된 여러개의 플레이트로 구성된 지지체일 수 있다.

변위 가능한 스테이지는 적어도 섹션의 연장 방향을 따라 변위 가능하다.

공압 베어링은 바람직하게 공압 베어링에 더하여 위치 및/또는 가속도 검출을 위해 적어도 하나의 센서를 포함하는 절연기의 부품을 구성한다. 선택적으로, 절연기는 능동적인 진동 절연을 위해 전기로 제어 가능한 자기 작동기(예를 들어, 로렌쯔 모터)를 추가로 포함하며, 이것은 특히 수평 방향으로 능동적인 진동 절연을 위해 작용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라 수평 방향으로 능동적인 진동 절연에 더하여, 작동기에 의해 추가적인 공간 방향으로 능동적인 진동 절연을 제공하는 것도 생각할 수 있다.

진동 절연 시스템은 지지체의 복수개의 위치에서 지지체의 높이를 검출하기 위한 센서를 추가로 포함한다. 바람직하게, 이들 센서는 절연기에 집적되며, 그 각각은 공압 베어링을 추가로 포함한다.

또한, 공압 베어링은 지지체의 높이를 검출하기 위해 센서로부터의 신호에 기초하여 또한 동시에 변위 가능한 스테이지의 위치에 기초하여 제어 가능하다. "제어"는 공압 베어링에 제어 신호를 공급하는 것을 의미하며, 이를 통해 공압 부품의 압력과 그리고 이에 따라 지지력이 변화된다.

따라서, 공압 베어링의 피드-포워드 제어는 센서로부터의 신호뿐만 아니라 변위 가능한 스테이지의 위치를 고려한다.

또한, 이것은 단단히 연결되지 않은 스테이지들이 지지체의 복수개의 섹션 위로 이동하는 것을 고려한다.

특히, 섹션의 공압 베어링은 인접한 섹션의 공압 베어링과는 독립적으로 제어 가능하다.

따라서, 본 발명에 따르면, 지지체는 하나의 균일한 단단한 플레이트로서 간주되지 않으며, 오히려 지지체의 섹션들이 개별적으로 제어된다.

다른 모든 섹션의 제어 신호와는 독립적인 제어 신호에 의해 제어되는 적어도 절연기 또는 공압 베어링의 그룹이 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 지지체는 적어도 3개의 강체 섹션으로 분할된다.

또한, 각각의 섹션은 전형적으로 각각의 섹션의 주변에 배치된 적어도 4개의 공압 베어링상에 방진 장착된다.

각각의 섹션의 베어링은 다른 섹션의 베어링과는 독립적으로 제어된다.

바람직하게, 각각의 섹션은 높이를 검출하기 위해 적어도 하나의 센서를 갖는다.

더욱 바람직하게, 특히 절연기의 일부인 각각의 베어링은 이것과 관련된 하나의 센서를 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 진동 절연 시스템은 학습(learning) 상태 중 데이터 세트를 저장하기 위한 수단을 포함하며, 상기 데이터 세트는 변위 가능한 스테이지의 1회 통과 중 지지체의 복수개의 지지 지점의 높이의 변화를 나타낸다. 이 에러 신호는 지지 지점에서 매개변수를 조정하는 데 사용된다. 이들 매개변수는 그후 공압 베어링을 제어하기 위한 보상 신호를 계산하기 위해 작동 중 사용된다.

따라서, 지지체는 여러 지지 지점들로 분할되며, 또한 이른바 학습 통과에 있어서 에러 신호가 발생되고 또한 지지 지점상에서 변위 가능한 스테이지의 영향을 나타내는 데이터 세트로서 저장된다.

그후, 에러 신호는 에러 신호가 최소화되는 방식으로 지지 지점에서 매개변수를 조정하기 위해 학습 상태 중 사용된다. 정상 작동 중, 지지 지점의 매개변수는 그후 보상 신호를 발생시키는 데 사용된다.

이 보상 신호는 그후 진동 절연 시스템의 작동 중 종래의 능동적인 제어에 추가될 수 있다.

또한, 본 발명은 복수개의 강체 섹션으로 분할되는 방진 장착 지지체상에 배치된 변위 가능한 스테이지를 포함하는 진동 절연 시스템을 제어하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 지지체의 높이는 복수개의 센서를 사용하여 다양한 지점에서 결정된다.

이것에 의해 지지체의 강체 섹션이 지지되는 공압 베어링은, 변위 가능한 스테이지의 위치에 기초하여 제어된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 지지체는 복수개의 지지 지점으로 분할되며, 또한 학습 상태에서 지지체 위로 스테이지의 변위 중 복수개의 지지 지점의 높이의 변화를 나타내는 데이터 세트가 발생되며, 또한 공압 베어링은 이 데이터 세트를 고려하여 제어된다. 바람직하게, 이 목적을 위하여, 보상 신호가 발생된다.

임의의 방향으로 스테이지의 변위 중, 가장 가까운 공압 베어링은 스테이지의 위치에 기초하여 제어된다.

따라서, 보상 신호는 통상적인 높이 제어 신호에 추가된다. 보상 신호는 바람직하게 지지 지점을 위해 저장된 매개변수 뿐만 아니라 스테이지의 위치에 따른다. 보상 신호는 지지 지점에 인접한 공압 베어링을 제어하는 데 사용된다.

바람직하기로는, 수직 진동 절연은 공압 베어링을 사용하여 단독으로 달성된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 지지 지점의 적어도 일부는 센서들 사이에 위치되며, 또한 이들 지지 지점에서 지지체의 높이는 인접한 센서의 위치에서 지지체의 높이의 보간(補間)(interpolation)에 의해 결정된다.

본 발명에 의하면 변위 가능한 스테이지의 충격이 최소화되는 큰 풋프린트를 구비한 진동 절연이 제공된다.

본 발명은 도 1 내지 도 8의 도면을 참조하여 개략적으로 도시된 예시적인 실시예에 의해 이제 더욱 상세히 서술될 것이다.

도 1은 진동 절연 시스템의 개략적인 상부 평면도이다.
도 2는 진동 절연 시스템의 상징적인 그리고 개략적인 측면도이다.
도 3은 지지체의 섹션들로의 분할을 나타내는 다른 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 섹션과 관련된 공압 베어링 및 절연기를 도시하고 있다.
도 5는 변위 가능한 스테이지의 상이한 위치와 관련된 개별적인 절연기의 센서의 신호를 도시하고 있다.
도 6은 지지 지점의 예시적인 배치를 도시하고 있다.
도 7은 스테이지의 상이한 위치에서 출력 신호를 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 방법이 흐름도를 참조하여 상세히 설명된 도면이다.

도 1은 진동 절연 시스템의 개략적인 상부 평면도이다.

진동 절연 시스템(1)은 변위 가능한 스테이지(3)가 배치되는 지지체(2)를 포함한다.

스테이지(3)는 예를 들어 디스플레이 패널을 위한 기판을 지지하는 데 사용된다.

스테이지(3)는 처리될 부품을 상이한 스테이션으로 이송하기 위해 지지체(2)상에서 적어도 Y-방향으로 변위 가능하다.

이 예시적인 실시예에 있어서, 변위 가능한 스테이지(3)는 X-방향으로도 변위될 수 있다. 변위 가능한 스테이지(3)는 제어기에 연결된 출력 포트를 포함하며, 이를 통해 스테이지(3)의 위치가 전송된다(도시되지 않음). 제어기는 진동 절연 시스템의 일부이다.

도 2는 이런 진동 절연 시스템(1)의 상징적인 그리고 개략적인 측면도이다.

지지체가 3개의 강체 섹션(2a, 2b, 2c)으로 분할되는 것을 알 수 있다.

강체 섹션(2a, 2b, 2c)은 공압 베어링(4-1, 4-4, 4-12)상에 방진 장착된다.

본 발명의 이해를 촉진시키기 위해, 2차원 도면만 도시되어 있다.

도 3은 지지체(2)의 섹션들(2a, 2b, 2c)로의 분할을 나타내는 다른 도면이다.

도 4는 도 3에 도시된 섹션(2a, 2b, 2c)과 관련된 공압 베어링 및 절연기를 도시하고 있으며, 이들은 도면부호가 부여되었다.

섹션(2a)이 베어링(1 내지 4)상에 놓여 있으며, 섹션(2b)이 베어링(6 내지 8)상에 놓여 있으며, 또한 섹션(2c)이 베어링(9 내지 12)상에 놓여 있다.

이제 지지체(2)가 종래의 방법인 플레이트로 간주된다면, 통상적으로 절연기(2, 3, 6), 절연기(7, 10, 11), 절연기(1, 4, 5), 및 절연기(8, 9, 12)는 동일한 제어 신호로 작동되는 각각의 절연기의 각각의 그룹으로 조합된다.

스테이지(3)가 변위될 때, 한정된 견고성으로 인해 각각의 섹션(2a, 2b, 2c)은 도 2에 도시된 바와 같이 또한 전체 시스템의 전체적인 질량 중심의 둘레 뿐만 아니라 각각의 자신의 피봇 지점(5a, 5b, 5c)의 둘레로 이동할 것이다.

도 5는 변위 가능한 스테이지의 상이한 위치와 관련된 개별적인 절연기의 센서의 신호를 나타내고 있다.

윗쪽의 그래프는 도 4의 위치(1 내지 4)에서 센서로부터의 신호를 도시하고 있으며, 중간의 그래프는 도 4의 센서(6 내지 8)로부터의 신호를 도시하고 있으며, 아래쪽의 그래프는 도 4의 센서(9 내지 12)로부터의 신호를 도시하고 있다.

각각의 경우에 있어서 4개의 센서로부터 신호가 주어졌으며 또한 이 개략적인 다이아그램에서 이것은 본 발명의 이해와는 무관하며, 그 센서로부터 정확히 개별적인 그래프가 유도되는 것을 인식해야 한다.

마이크로미터의 위치 이탈이 각각의 경우에 y-축선상에 도시되며, 또한 시간이 x-축선상에 도시된다.

스테이지의 관련된 위치가 화살표로 도시되어 있다.

개별적인 섹션의 위치 이탈은 스테이지의 위치에 따르는 것을 알 수 있다.

도 6은 지지 지점(6)의 예시적인 배치를 도시하고 있다.

도 6의 절연기의 배치는 도 3의 배치에 대응한다. 공압 베어링(4-1 내지 4-12)이 도시될 수 있으며, 그 위치는 도 4의 도면부호에 대응한다.

이제, 지지 지점(6)은 더 이상 베어링의 위치에 있지 않지만, 그러나 지지체 위에 분포되어 있다. 공압 베어링은 센서의 위치에 있다. 센서가 베어링으로부터 이격되어 배치될 수도 있음을 인식해야 한다.

이제 가상적으로 고려해야만 하며 또한 베어링과 센서 사이에 위치된 지지 지점(6)은 신호를 여과하는 데 사용된다.

작동기가 스테이지 피드-포워드 제어를 위해 사용된다면, 공압 (높이) 제어에서의 그룹은 유용하지 않을 것이다.

대신에, 본 발명에 따라, 작동기는 스테이지의 변위에 의해 유발된 힘을 보상하기 위한 작동기로서의 사용에 적절하도록 상이한 방법으로 그룹화되고 그리고 연결된다.

이 경우에 있어서, 스테이지는 바람직하게 각각의 위치에서 스테이지의 질량 중심상에 작용하는 중량 힘으로서 간주된다.

한정적이기는 하지만 견고성이 크기 때문에, 피봇 지점은 하부구조(substructure)의 질량 중심과 동일한 위치에 배치되지 않지만, 그러나 섹션들(2a, 2b, 2c)의 접합부를 향해 명확하게 옵셋된다. 제공된 거리 센서는 구조물이 어떻게 행동하는지를 상세히 측정하는 데 사용될 수 있다.

변위 가능한 스테이지(3)는 X-방향으로 그리고 Y-방향으로 이동할 수 있으며, 또한 제어 시스템에 하기의 그 위치 정보를 제공한다.

그후, 후자는 처리 중 각각의 제로-위치(N_i)로부터 높이[H_i(t)]의 2차(quadratic) 이탈의 총합이 최소화되도록 밸브[

]의 유용한 포트에 제어 신호를 제공해야만 한다.

제어 시스템이 불연속적인 시간으로 작동하기 때문에, 적분의 총합은 다음과 같다.

여기서, 전형적으로 총합은 변위 가능한 스테이지의 운동 궤적의 범위에서 시간(t)에서 지점들의 세트에 대해 계산된다. 따라서, 변위 가능한 스테이의 위치 정보(

)로부터 밸브(V_i)를 위한 출력 신호를 발생시키는 함수[

]가 조사된다.

피드-포워드 시스템에 있어서, 조사된 함수[

]는 통상적으로 압력 변수 Xpos 및 Ypos 상에서 선형적으로 따르는 것인데, 그 이유는 이들은 그 힘이 질량 중심으로부터 거리와는 선형적으로 크기에 영향을 끼치는 간단한 하중 이송과 관련되어 있기 때문이다. 추가적으로, 함수는 힘 작동기의 위치를 선형적으로 따르는데, 그 이유는 작동기의 힘 효과가 질량 중심에 레버 아암의 길이에 따르기 때문이다. 따라서, 함수족(family of function)이 스칼라 매트릭스로서 기재될 수 있다.

도시된 다-부분(multi-part) 모바일 시스템의 경우에 있어서, 함수는 더욱 더 복잡한데, 그 이유는 섹션들이 상이한 피봇 지점의 둘레로 이동할 수 있기 때문이다.

따라서, 스테이지가 변위될 때 선형 함수에 의해 시스템을 충분히 안정적인 위치로 유지할 밸브 제어 신호를 발생시키는 것이 더 이상 가능하지 않다. 복잡한 진동 형상으로 인해, 이 문제에 순수한 산술적 접근이 실행 불가능할 것 같다. 그러나, 문제는 하기의 방법으로 해결될 수 있다.

변위 가능한 스테이지가 이동될 수 있는 영역은 한정된 개수의 사분원(quadrant)으로 분할된다. 사분원의 교차점은 밸브/절연기(V_i)의 위치와 일치할 수는 있지만, 그러나 일치할 필요는 없다. 사분원은 크기가 동일한 필요가 없으며, 또한 정사각형 또는 일정할 필요도 없다.

그러나, 더욱 간단한 도시를 위해, 여기에서는 사분원이 정사각형이고 또한 균일하게 분포된 것으로 가정된다. 도시를 더욱 간단하게 하기 위해, 여기에서는 오직 하나의 공간 방향만 고려된다(도 2에 도시된 바와 같이).

변위 가능한 스테이지의 힘 효과를 보상하기 위해 피드-포워드 제어 시스템에 대한 기본적인 사상은 다음과 같다.

절연기의 밸브를 위한 밸브 출력 신호는 오직 사분원의 지지 지점의 함수로만 한정되며, 또한 간헐적인 위치를 위해 주변 지지 지점에 기초한 보간이 사용된다. 이것은 제1 근사치(approximation)로서 선형 보간일 수 있지만, 그러나 지지 지점에 연속적인 함수를 제공하기 위해 스플라인 또는 다른 다항식 보간이 고려될 수도 있다.

그후, 스칼라를 갖는 매트릭스가 각각의 밸브 출력 신호(V_i)를 위해 제공 및 한정되어야만 하며, 이것은 스테이지의 상이한 위치에서 출력 신호를 도시한 도 7에 도시된 바와 같이 출력 신호를 계산하기 위해 사용된다.

출력 신호(V_i)를 "계산"하기 위해, 단지 스테이지의 "위치"에 대응하는 매트릭스 값이 스칼라 매트릭스로부터 판독되어야만 한다. 이 매개변수 매트릭스[

]는 공식적으로는 디콘볼루션(deconvolution)될 수 있으며, 또한 마찬가지로 매개변수 벡터로서 해석될 수 있다.

여기에서, 도 2의 1차원에 있어서, 6 스칼라의 벡터[

]가 나타난다.

중간값은 예를 들어 2개의 지지 지점들 사이의 선형 보간에 의해 얻어진다. 이 방법으로, 연속적인 위치값(Xpos/Ypos)의 함수로서 밸브 제어 신호의 최적화는 한정된 수의 스칼라의 최적화로 감소된다. 따라서, 출력 신호(V_i)를 계산하기 위한 함수는 (약간의)매개변수에 기초한 기능적 관련성으로 감소된다. 이제, 각각의 대응하는 매개변수[

]의 모든 V_i 최적의 세트가 발견되어야만 하며, 이것은 스테이지가 변위될 때 목표 높이와 현재 높이 사이의 높이 차이를 최소화한다.

출력 신호(V_i)는 유용한 밸브/절연기의 개수와 동일한 필요가 없지만, 그러나 상호연결된 밸브/절연기의 그룹을 또한 지정할 수 있다. 이것은 예를 들어 오직 한정된 개수의 (전기) 포트가 제어 목적에 유용하다면 적절할 수 있다. 그러나, 가장 효과적인 방법은 모든 유용한 자유도가 이용되도록 모든 밸브를 사용하는 것이다. 따라서, 각각의 개별적인 경우에 있어서, 비용과 가능한 성능 사이에 평형이 발견되어야만 한다.

여기에 제시된 매트릭스 방법은 다음과 같이 간단화될 수 있다.

모든 매개변수의 매개변수화(parametrization)는 실제로 수동 절차를 피하는데, 그 이유는 단지 6×3 지지 지점 및 10개의 (그룹의) 밸브와 동등하게, 이미 180개의 매개변수가 조정되어야만 하기 때문이다.

그러나, 모수화(parameterization)가 상당히 간단화될 수 있으며 또한 의미있는 수동 모수화에 접근할 수 있게 된다.

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 밸브 포트는 절연기와 그리고 그에 따라 국부적으로 제한된 작동기 효과에 연결된다. 그것은 밸브의 위치가 이 작동기가 그 힘 효과를 유용하게 적용할 수 있고 또한 적용해야만 하는 스테이지의 그 위치를 결정한다는 것을 의미한다.

그 치수로 인해 (또한 비용 때문에), 작동기는 개수가 한정되고 또한 가능한 한 하중 아래로 분포되기 때문에, 고려될 영역은 자연적으로 각각의 작동기와 관련될 수 있는 지역으로 분할한다. 따라서 각각의 밸브 출력 신호(V_i)를 위한 자신의 벡터[

]를 제공할 필요가 없지만, 그러나 모든 V_i 를 위해서는 오직 하나의 벡터[

]를 제공할 필요가 있다.

출력 신호(V_i)를 계산하기 위해, 벡터[

]로부터 보간된 중간값이 사용된다.

매개변수의 삽입은 경험적으로 달성될 수 있다.

스테이지가 변위될 때 또한 그 결과로서 일정한 지점에서의 높이가 목표 높이 아래로 떨어질 때, 이 위치 둘레에서 벡터[

]의 지지 지점이 상승되어야만 하는 것이 직관적으로 명백할 것이다. 도 7(중간 그림)에 있어서, 이것은 지지 지점(S4)이며, 아래의 그래프에서는 지지 지점(S3)이다. 계산에 있어서, 스테이지는 그 각각의 위치에 따라 스테이지의 질량 중심에 배치된 지점 하중으로서 고려된다.

본 기술분야의 숙련자라면,

의 매개변수를 삽입하기 위해 이제 완전히 자동적인 이른바 적응성 방법(adaptive method)을 실행하는 것이 가능하다.

에러(이른바, 에러 신호)의 정도에 대한 정보 뿐만 아니라 변화될 매개변수의 선택이 유용하다.

이른바 기준 신호로서 변위 가능한 스테이지의 위치 정보에 의해, 이 매개변수는 디지탈 필터(예를 들어, 최소한 정사각형 알고리즘, RLS, 또는 다른 것을 의미한다)의 적응을 위한 표준화된 기술을 사용하여 이제 자동으로 삽입될 수 있다. 이 "학습 상태" 후, 모수화의 변경이 동결 및 저장될 수 있다.

작동 중 에러 신호를 규칙적으로 또는 연속적으로 계산하고 또한 지지 지점에서 매개변수를 지속적으로 조정하는 것이 생각될 수도 있음을 인식해야 한다. 따라서, 학습 상태는 이 경우 작동 중 계속될 것이다. 따라서, 진동 절연 시스템은 스스로 적응할 수 있을 것이며, 또한 특히 기계적 마모에 의해 유발된 부품의 견고성 변경을 적응할 수 있다.

도 8에 있어서, 본 발명의 방법이 흐름도를 참조하여 상세히 서술될 것이다.

지지체의 수직 위치는 복수개의 센서를 사용하여 복수개의 지지 지점에서 검출된다. 통상적으로, 위치 센서가 공압 베어링에 배치될 것이다. 따라서, 공압 베어링 및 센서의 지지 지점은 서로 대응한다.

공압 베어링은 목표 위치를 조정하기 위해 제어된다.

특히 다른쪽 베어링의 지지의 위치에 대해 한쪽 베어링의 위치의 변화의 충격을 참작할 것이 고려된다. 더욱이, 지면의 진동이 피드-포워드 제어 루프의 의미로 검출될 수 있으며, 또한 공압 베어링을 제어함으로써 진동이 좌절될 수 있다. 수직 진동 절연을 위한 이런 계획은 본질적으로 알려져 있다.

본 발명에 따라, 지지체상에서 변위 가능한 스테이지의 위치가 검출된다. 스테이지의 위치와 그리고 각각의 지지 지점의 위치에 대응하는 매개변수에 기초하여, 보상 신호가 계산된다. 특히 이들 매개변수는 단단한 플레이트로서 고려되지 않는 지지체의 특이성에 따르는데, 그 이유는 이것이 상호연결되는 복수개의 강체 섹션으로 분할되기 때문이다.

보상 신호가 종래의 높이 제어 신호에 추가된다.

이 방법으로, 상당히 개선된 진동 절연이 용이하게 가능해진다.

본 발명에서는 지지체의 여러 섹션의 아래의 공압 베어링이 적어도 부분적으로 독립적으로 제어되는 것이 기본적이다. 따라서, 베어링은 지지체의 섹션이 개별적으로 고려되고 또한 개별적으로 제어되기 보다는, 여러개의 그룹으로 조합되지 않으며 또한 지지체의 모서리에 위치되는 것으로 가정된다.

1: 진동 절연 시스템 2: 지지체
2a, 2b, 2c: 섹션 3: 스테이지
4: 공압 베어링 5a, 5b, 5c: 피봇 지점

Claims

진동 절연 시스템(1)으로서,
적어도 수직 방향으로 효과적인 공압 베어링(4)상에 장착된 복수개의 강체 섹션(2a, 2b, 2c)으로 분할되는 방진 장착 지지체(2)와,
지지체(2)의 복수개의 지점에서 지지체(2)의 높이를 검출하기 위한 센서를 포함하며,
상기 지지체(2)는 변위 가능한 스테이지(3)를 지지하도록 작용하며, 상기 공압 베어링(4)은 지지체(2)의 높이를 검출하기 위해 센서로부터의 신호에 기초하여 또한 동시에 변위 가능한 스테이지(3)의 위치에 기초하여 제어 가능한 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템.
청구항 1에 있어서,
강체 섹션(2a, 2b, 2c)들이 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템.
선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
섹션(2a, 2b, 2c)의 공압 베어링(4)은 인접한 섹션의 공압 베어링과는 독립적으로 제어 가능한 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템.
선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
각각의 섹션(2a, 2b, 2c)은 높이를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템.
선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
자기 작동기는 공압 베어링(4)상에 배치되는 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템.
선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
진동 절연 시스템은 학습 상태 중 데이터 세트를 저장하기 위한 수단을 포함하며, 그 데이터 세트는 변위 가능한 스테이지(3)의 1회 통과 중 지지체의 복수개의 지지 지점(6)에서 높이의 변화를 나타내는 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템.
선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
지지체(2)는 적어도 3개의 강체 섹션(2a, 2b, 2c)으로 분할되는 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템.
선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
각각의 섹션은 적어도 4개의 공압 베어링(4)상에 방진 장착되며, 섹션의 베어링은 다른 섹션의 베어링과는 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템.
복수개의 강체 섹션(2a, 2b, 2c)으로 분할된 방진 장착 지지체(2)상에 배치된 변위 가능한 스테이지(3)를 포함하는 진동 절연 시스템(1), 특히 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 청구된 진동 절연 시스템을 제어하기 위한 방법으로서,
복수개의 센서를 사용하여 그 상이한 위치에서 지지체(2)의 높이를 검출하는 단계와;
변위 가능한 스테이지(2)의 위치에 기초하여 지지체(2)의 강체 섹션(2a, 2b, 2c)을 지지하는 공압 베어링(4)을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템 제어 방법.
선행하는 청구항에 있어서,
지지체(2)를 복수개의 지지 지점(6)으로 분할하는 단계;
학습 상태에서, 지지체 위로 스테이지의 변위 중 복수개의 지지 지점(6)의 높이의 변화를 나타내는 데이터 세트를 발생시키는 단계; 및
상기 데이터 세트를 고려할 동안 공압 베어링(4)을 후속으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템 제어 방법.
선행하는 청구항에 있어서,
데이터 세트는 스테이지의 위치 및 인접한 공압 베어링의 함수이며 또한 높이 제어 신호에 추가되는 계산된 보상 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템 제어 방법.
선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
공압 베어링(4)을 제어하기 위해 신호를 계산하는 단계;
지지체(2)를 복수개의 지지 지점으로 분할하는 단계; 및
스테이지(3)가 임의의 방향으로 변위될 때, 스테이지의 질량 중심에 가장 가까운 공압 베어링을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템 제어 방법.
선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
지지 지점(6)의 적어도 일부는 센서들 사이에 위치되며, 이들 지지 지점(6)에서 지지체(2)의 높이는 인접한 센서의 위치에서 지지체의 높이의 보간에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 진동 절연 시스템 제어 방법.