KR20210134015A - 자기 부상 시스템, 자기 부상 시스템을 위한 캐리어, 및 자기 부상 시스템을 동작시키는 방법 - Google Patents

자기 부상 시스템, 자기 부상 시스템을 위한 캐리어, 및 자기 부상 시스템을 동작시키는 방법 Download PDF

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알렉산더 센도브리
외르크 슐러
마르틴 에른스트
크리스티안 볼프강 에흐만
브리타 스패
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

자기 부상 시스템이 제공되며, 자기 부상 시스템은 베이스 구조, 이송 방향으로 베이스 구조에 대해 이동가능한 캐리어, 및 베이스 구조에 캐리어를 유지하기 위해 유지 방향으로 작용하는 자기 유지력을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 능동 자기 베어링을 포함한다. 캐리어 및/또는 베이스 구조는 복수의 댐핑 유닛들을 포함하며, 복수의 댐핑 유닛들 중 제1 댐핑 유닛은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝되고 복수의 댐핑 유닛들 중 제2 댐핑 유닛은 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝된다.

Description

자기 부상 시스템, 자기 부상 시스템을 위한 캐리어, 및 자기 부상 시스템을 동작시키는 방법
[0001] 본 개시내용의 실시예들은, 특히 진공 챔버에서, 캐리어를 유지 및 이송하도록 구성된 자기 부상 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 진공 챔버에서 캐리어를 비접촉식으로 유지, 포지셔닝 및/또는 이동시키도록 구성된 자기 부상 시스템이 설명된다. 실시예들은 추가로, 자기 부상 시스템을 위한 캐리어에 관한 것이며, 캐리어는 진공 챔버에서 기판 또는 마스크와 같은 오브젝트를 운반하도록 구성된다. 또 추가로, 자기 부상 시스템을 동작시키는 방법들이 설명된다.
[0002] 자기 부상 시스템들은, 예컨대 진공 챔버 내의 대기압 미만의 압력(sub-atmospheric pressure) 하에서, 베이스 구조에 대한 캐리어들의 비접촉식 또는 본질적으로 비접촉식 이송을 위해 활용될 수 있다. 캐리어에 의해 운반되는 기판 또는 마스크와 같은 오브젝트는 진공 시스템 내의 제1 포지션, 즉, 로딩 포지션으로부터 진공 시스템 내의 제2 포지션, 예컨대, 증착 포지션으로 이송될 수 있다. 자기 부상 시스템들은 캐리어들의 본질적으로 비접촉식 이송을 가능하게 하고, 진공 프로세싱 시스템에서 작은 입자들의 생성을 감소시킬 수 있는데, 그 이유는 캐리어와 이송 시스템 사이의 마찰이 감소되거나 또는 완전히 회피되기 때문이다.
[0003] 자기 부상 시스템들은 통상적으로, 자기력들을 통해 베이스 구조에 캐리어를 미리 결정된 거리로 유지하도록 구성된 하나 이상의 능동적으로 제어되는 자기 베어링들을 포함한다. 자기력들을 통해 본질적으로 비접촉식으로 유지되는 캐리어가 진동(vibrate)하는 경향이 있기 때문에, 캐리어 포지션의 정확한 능동 제어는 어려울 수 있다. 그러한 진동들은 자기 부상 시스템의 능동 자기 베어링들에 의해 또는 다른 원인들에 의해 유도될 수 있다.
[0004] 캐리어 진동들을 감소시키기 위해, 능동 자기 베어링들의 복잡한 제어 알고리즘들이 사용될 수 있다. 그러나, 자기 부상 시스템의 캐리어의 오실레이션(oscillation)들을 감소시키거나 또는 회피하는 것은 난제일 수 있는데, 그 이유는 특히, 캐리어의 오실레이션 거동(oscillatory behavior)이 통상적으로 복잡하고, 캐리어의 사이즈, 형상 및 재료 뿐만 아니라, 캐리어에 의해 운반되는 오브젝트의 사이즈, 형상 및 재료에도 의존하기 때문이다. 캐리어의 오실레이션들은 캐리어의 이송 안정성 및 포지셔닝 정확도에 악영향을 미칠 수 있다.
[0005] 이에 따라서, 자기 부상 시스템의 캐리어의 이송 및 포지셔닝 정확도를 개선하는 것이 유익할 것이다. 추가로, 자기 부상 시스템의 베이스 구조에 정밀하게 그리고 정확히 이송 및 유지되도록 구성된, 자기 부상 시스템을 위한 캐리어를 제공하는 것이 유익할 것이다.
[0006] 상기 내용을 고려하여, 자기 부상 시스템, 자기 부상 시스템을 위한 캐리어 뿐만 아니라 자기 부상 시스템을 동작시키는 방법이 제공된다.
[0007] 본 개시내용의 양상에 따르면, 자기 부상 시스템이 제공된다. 자기 부상 시스템은 베이스 구조, 이송 방향으로 베이스 구조에 대해 이동가능한 캐리어, 및 베이스 구조에 캐리어를 유지하기 위해 유지 방향으로 작용하는 자기 유지력을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 능동 자기 베어링을 포함한다. 캐리어는 복수의 댐핑 유닛들을 포함하며, 복수의 댐핑 유닛들 중 제1 댐핑 유닛은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝되고 복수의 댐핑 유닛들 중 제2 댐핑 유닛은 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝된다.
[0008] 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 자기 부상 시스템이 제공된다. 자기 부상 시스템은 베이스 구조, 이송 방향으로 베이스 구조에 대해 이동가능한 캐리어, 및 베이스 구조에 캐리어를 유지하기 위해 유지 방향으로 작용하는 자기 유지력을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 능동 자기 베어링을 포함한다. 베이스 구조는 복수의 댐핑 유닛들을 포함하며, 복수의 댐핑 유닛들 중 제1 댐핑 유닛은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝되고 복수의 댐핑 유닛들 중 제2 댐핑 유닛은 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝된다.
[0009] 제1 주파수는 제2 주파수와 상이하다. 일부 실시예들에서, 제1 주파수는 본질적으로 캐리어의 제1 정상 주파수(normal frequency)에 대응할 수 있고, 제2 주파수는 본질적으로 캐리어의 제2 정상 주파수에 대응할 수 있다. 이에 따라서, 복수의 댐핑 유닛들을 이용하여 캐리어의 상이한 정상 모드들이 댐핑될 수 있다.
[0010] 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 자기 부상 시스템을 위한 캐리어가 제공되며, 캐리어는, 캐리어가 자기 부상 시스템의 베이스 구조에 유지될 수 있고 베이스 구조에 대해 이동가능하게, 베이스 구조와 상호작용하도록 구성된다. 캐리어는 복수의 댐핑 유닛들을 포함하며, 복수의 댐핑 유닛들 중 제1 댐핑 유닛은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝되고 복수의 댐핑 유닛들 중 제2 댐핑 유닛은 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝된다.
[0011] 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 자기 부상 시스템의 베이스 구조가 제공되며, 베이스 구조는, 자기 부상 시스템의 캐리어가 베이스 구조에 유지될 수 있고 베이스 구조에 대해 이동가능하게, 캐리어와 상호작용하도록 구성된다. 베이스 구조에 캐리어를 유지하기 위해 유지 방향으로 작용하는 자기 유지력을 생성하기 위한 적어도 하나의 능동 자기 베어링이 캐리어에 또는 베이스 구조에 제공된다. 베이스 구조는 복수의 댐핑 유닛들을 포함하며, 복수의 댐핑 유닛들 중 제1 댐핑 유닛은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝되고 복수의 댐핑 유닛들 중 제2 댐핑 유닛은 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝된다.
[0012] 본원에서 설명되는 다른 양상에 따르면, 자기 부상 시스템을 동작시키는 방법이 제공되며, 자기 부상 시스템은 베이스 구조, 및 이송 방향으로 베이스 구조에 대해 이동가능한 캐리어를 포함한다. 방법은, 베이스 구조에 캐리어를 유지하는 자기 유지력을 생성하기 위해 적어도 하나의 능동 자기 베어링을 능동적으로 제어하는 단계를 포함한다. 추가로, 방법은, 캐리어에 고정된 복수의 댐핑 유닛들을 이용하여 캐리어의 진동들을 댐핑하는 단계를 포함하며, 복수의 댐핑 유닛들 중 제1 댐핑 유닛은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝되고 복수의 댐핑 유닛들 중 제2 댐핑 유닛은 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝된다.
[0013] 본원에서 설명되는 다른 양상에 따르면, 자기 부상 시스템을 동작시키는 방법이 제공되며, 자기 부상 시스템은 베이스 구조, 및 이송 방향으로 베이스 구조에 대해 이동가능한 캐리어를 포함한다. 방법은, 베이스 구조에 캐리어를 유지하는 자기 유지력을 생성하기 위해 적어도 하나의 능동 자기 베어링을 능동적으로 제어하는 단계를 포함한다. 추가로, 방법은, 베이스 구조에 고정된 복수의 댐핑 유닛들을 이용하여 베이스 구조의 진동들을 댐핑하는 단계를 포함하며, 복수의 댐핑 유닛들 중 제1 댐핑 유닛은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝되고 복수의 댐핑 유닛들 중 제2 댐핑 유닛은 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝된다.
[0014] 본 개시내용의 추가적인 양상들, 장점들 및 특징들은 상세한 설명, 및 첨부된 도면들로부터 자명하다.
[0015] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간단히 요약된 본 개시내용의 더욱 구체적인 설명이 실시예들을 참조함으로써 이루어질 수 있다. 첨부된 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이며, 아래에서 설명된다. 통상적인 실시예들은 도면들에서 묘사되며, 다음의 설명에서 상세화된다.
[0016] 도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 자기 부상 시스템의 개략적인 측면도이다.
[0017] 도 2는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 자기 부상 시스템의 개략적인 측면도이다.
[0018] 도 3a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 캐리어의 개략적인 측면도이다.
[0019] 도 3b는 도 3a의 캐리어의 오실레이션 거동을 예시하는 그래프이며, 캐리어는 상이한 정상 모드들에서 진동한다.
[0020] 도 4a는 본원에서 설명되는 실시예들에서 사용되는 바와 같은 튜닝된 매스 댐퍼(mass damper)로서 구성된 댐핑 유닛의 동작 원리를 예시하는 개략도이다.
[0021] 도 4b는 캐리어에 대한 댐핑 유닛의 장착을 예시하는 개략도이다.
[0022] 도 4c는 본원에서 설명되는 실시예들에서 사용되는 바와 같은 공통 인클로저 내의 2 개의 댐핑 유닛들을 예시하는 개략적인 단면도이다.
[0023] 도 5는 통상적인 댐핑되지 않은 캐리어의 고유 주파수(natural frequency)들의 포지션들을 도시하는 그래프이다.
[0024] 도 6은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 자기 부상 시스템을 동작시키는 방법을 예시하는 흐름도이다.
[0025] 이제, 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 이러한 다양한 실시예들의 하나 이상의 예들이 도면들에서 예시된다. 각각의 예는 설명을 통해 제공되며, 제한으로서 여겨지지 않는다. 예컨대, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 또는 설명되는 특징들이 임의의 다른 실시예에 대해 또는 임의의 다른 실시예와 함께 사용되어, 또 추가적인 실시예가 산출될 수 있다. 본 개시내용이 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0026] 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 또는 유사한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 달리 특정되지 않는 한, 일 실시예의 양상 또는 부분의 설명은 다른 실시예의 대응하는 양상 또는 부분에도 또한 적용된다.
[0027] 도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 자기 부상 시스템(100)의 개략적인 단면도이다. 자기 부상 시스템(100)은 베이스 구조(110) 및 캐리어(120)를 포함하며, 캐리어(120)는 베이스 구조(110)에 비접촉식으로 또는 본질적으로 비접촉식으로 유지될 수 있고, 이송 방향(T)으로 베이스 구조(110)에 대해 이동가능하다. 베이스 구조(110)는 하나 이상의 트랙들을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)이 베이스 구조(110)의 트랙에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 능동 자기 베어링들이 베이스 구조(110)에 제공되며, 복수의 능동 자기 베어링들은, 캐리어가 복수의 능동 자기 베어링들에 의해 베이스 구조에 비접촉식으로 또는 본질적으로 비접촉식으로 유지되는 동안, 캐리어가 베이스 구조(110)를 따라 이동될 수 있도록 배열된다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 능동 자기 베어링들은 캐리어에 제공될 수 있고, 베이스 구조와 자기적으로 상호작용하도록 구성될 수 있다.
[0028] 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)은 캐리어 이송 동안 캐리어(120) 위에 배열될 수 있고, 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)에 의해 생성되는 자기 유지력은, 통상적으로 본질적으로 수직(vertical) 방향인 유지 방향(V)으로 캐리어에 작용할 수 있다. 다시 말해서, 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)은, 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)을 향해 위쪽 방향으로 캐리어를 당기고 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)으로부터 미리 결정된 거리로 캐리어를 유지하는 제어된 자기력을 제공할 수 있다.
[0029] 도 1에 도시된 실시예에서, 베이스 구조(110)는 캐리어(120) 위에 배열된 최상부 레일을 포함하고, 캐리어(120)는 최상부 레일 아래에 유지된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 베이스 구조(110)는 캐리어 아래에 배열된 최하부 레일을 포함할 수 있으며, 여기서, 캐리어는 최하부 레일 위에 유지된다. 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)은, 캐리어가 베이스 구조로부터 미리 결정된 거리로 유지되게, 유지 방향(V)으로 베이스 구조(110)와 캐리어(120) 사이에 작용하는 자기력을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)은 본질적으로 수직 방향으로 작용하는 자기력을 생성하도록 구성된다.
[0030] 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)은 베이스 구조(110), 특히, 베이스 구조(110)의 최상부 레일에 배열된 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는 전자석과 같은 제어가능 자석을 포함할 수 있다. 액추에이터는 베이스 구조(110)와 캐리어(120) 사이의 미리 결정된 거리를 유지하기 위해 능동적으로 제어가능할 수 있다. 자기 대응부(counterpart)(118)가 캐리어(120), 특히, 캐리어의 헤드 부분에 배열될 수 있다. 캐리어의 자기 대응부(118)는 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)의 액추에이터와 자기적으로 상호작용할 수 있다.
[0031] 더 구체적으로, 액추에이터에 인가되는 전류와 같은 출력 파라미터가 캐리어와 베이스 구조 사이의 거리와 같은 입력 파라미터에 따라 제어될 수 있다. 특히, 베이스 구조(110)와 캐리어(120) 사이의 거리는 거리 센서에 의해 측정될 수 있고, 액추에이터의 자기장 강도는 측정된 거리에 따라 설정될 수 있다. 특히, 자기장 강도는 미리 결정된 임계 값을 초과하는 거리의 경우에 증가될 수 있고, 자기장 강도는 임계 값 미만의 거리의 경우에 감소될 수 있다. 액추에이터는 폐쇄형 루프 또는 피드백 제어로 제어될 수 있다.
[0032] 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)의 제어가 캐리어 진동들을 유도할 위험이 있다. 적어도 하나의 능동 자기 베어링을 제어하는 특정 제어 알고리즘이 적어도 저주파수 범위, 예컨대, 30 Hz 미만의 캐리어 진동들을 감소시키기 위해 제공될 수 있다. 그러나, 능동 자기 베어링들의 제어로, 더 높은 주파수 범위, 예컨대, 30 Hz를 초과하는 또는 50 Hz를 초과하는 캐리어 진동들을 감소시키거나 또는 회피하는 것은 통상적으로 어렵다. 50 Hz 내지 250 Hz의 소위 "임계 댐핑 범위"의 진동들의 감소는 특히 어렵다. 고-주파수 범위, 예컨대, 300 Hz를 초과하는 주파수 범위는 통상적으로 덜 문제가 있는데, 그 이유는 능동 자기 베어링들(112)의 제어가 통상적으로 캐리어 진동들을 유도하기 위한 충분한 전력을 상기 범위에서는 제공하지 않기 때문이다.
[0033] 캐리어(120)의 사이즈, 형상 및 재료에 따라, 캐리어의 소위 "아이겐 모드(eigenmode)들" 또는 고유 진동(natural vibration)들은 능동 자기 베어링들에 의한 캐리어 포지션의 안정적이고 견고한 제어를 방해할 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)의 제어에 의해 유발되는 이미 작은 여기 진폭들은 캐리어의 고유 주파수들에서 캐리어의 큰 공진 진동들로 이어질 수 있다. 능동 자기 베어링들의 복잡한 제어 알고리즘들은 적어도 저주파수 범위에서 자기 부상 동안 캐리어의 진동들을 감소시키기 위해 활용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 댐핑 유닛들은 캐리어의 진동들을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 자기 부상 동안 캐리어 진동들을 댐핑하기 위한 능동 또는 수동 댐핑 유닛들이 제공될 수 있다.
[0034] 그러나, 위의 조치(measure)들은 자기력들을 이용한 캐리어의 정확한 포지셔닝 및 안정적인 이송을 가능하게 하기에 충분하지 않을 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들은 자기 부상 시스템들의 캐리어들의 이송 안정성 및 포지셔닝 정확도를 추가로 개선하는 것으로 여겨진다.
[0035] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 캐리어(120)는 복수의 댐핑 유닛들(130)을 포함하며, 여기서, 복수의 댐핑 유닛들 중 제1 댐핑 유닛(131)은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝되고 복수의 댐핑 유닛들 중 제2 댐핑 유닛(132)은 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝된다. 제1 주파수(제1 주파수 범위)는 제2 주파수(제2 주파수 범위)와 상이하다. 대안적으로 또는 추가적으로, 베이스 구조는 복수의 댐핑 유닛들 또는 제2 복수의 댐핑 유닛들을 포함한다.
[0036] 다시 말해서, 캐리어(120) 및/또는 베이스 구조는, 각각, 미리 결정된 주파수로 진동들을 특정하게 댐핑하도록 튜닝되는 복수의 댐핑 유닛들을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 특정 주파수로 "튜닝"된 댐핑 유닛은, 본질적으로 댐핑 유닛이 튜닝되는 주파수(이하, 댐핑 유닛의 "댐핑 주파수"로 지칭됨)에서 최대 댐핑 효과를 제공한다. 튜닝된 댐핑 유닛에 의해 제공되는 댐핑 효과는 통상적으로, 댐핑 주파수로부터 더 높은 주파수를 향해 그리고 더 낮은 주파수를 향해 떨어진다. 다시 말해서, 댐핑 유닛의 댐핑 곡선은 댐핑 주파수에서 최소치를 갖고, 댐핑 주파수의 양측을 향해 상승하여서, 댐핑 주파수에서의 캐리어 진동들은 효율적으로 댐핑된다. 이러한 상승은 확장된 주파수 범위로 튜닝된 광대역 댐퍼의 경우에 완만하고, 이러한 상승은 특정 주파수, 예컨대, 캐리어의 특정 고유 주파수로 튜닝되는 작은 대역폭 댐퍼의 경우에 가파르다. 구체적으로, 댐핑 유닛들은, 댐핑 유닛들이 튜닝되는 주파수들에서의 진동들이 효과적으로 댐핑될 수 있도록 구성된다. 본원에서 사용되는 바와 같은 캐리어의 특정 고유 주파수로 "튜닝되는" 댐핑 유닛은, 댐핑 유닛이 튜닝되는 고유 주파수의 10 Hz 범위 내의 댐핑 주파수를 갖는 댐핑 유닛으로서 이해될 수 있다.
[0037] 댐핑 비(damping ratio)는 댐핑 유닛의 감쇠 강도를 특징짓는, 댐핑 유닛의 무차원 상수(dimensionless constant)이다. 댐핑 비는 오실레이션의 수학적 설명에서 로컬 함수의 1차 도함수에 선행하는 팩터를 특징짓는다. 1(임계 댐핑)의 댐핑 비는 하나의 사이클 내에서, 즉, 오버슈팅(overshooting) 없이 진동을 댐핑하는 댐핑 유닛을 특징짓는다. 제로의 댐핑 비는 댐핑되지 않은 시스템을 특징짓는다. 0 내지 1의 댐핑 비의 값들은 과소 댐핑된(underdamped) 시스템을 특징짓는다. 본원에서 사용되는 바와 같은 댐핑 주파수로 튜닝되는 댐핑 유닛은 통상적으로, 댐핑 주파수에서 0.1 이상의 댐핑 비를 제공한다.
[0038] 댐핑 유닛을 특정 댐핑 주파수로 튜닝하기 위한 복수의 방식들이 있다. 예컨대, 댐핑 유닛은, 댐핑될 바디에 스프링 엘리먼트를 통해 이동가능하게 고정된 댐핑 매스를 갖는 수동 댐퍼, 예컨대, 진동 흡수기 또는 튜닝된 매스 댐퍼일 수 있다. 댐핑 주파수는 댐핑 매스, 및 스프링 엘리먼트의 스프링 상수 둘 모두에 의존한다. 이에 따라서, 댐핑 주파수는, 예컨대, 댐핑 매스, 그리고 스프링 엘리먼트의 길이 및 재료의 특정 조합을 제공함으로써 설정될 수 있다.
[0039] 캐리어는 캐리어가 진동할 수 있는 복수의 고유 모드들을 특징으로 한다. 캐리어의 모든 각각의 오실레이션 상태는 캐리어의 복수의 고유 모드들의 중첩에 의해 설명될 수 있다. 각각의 고유 모드는 고유 주파수를 특징으로 한다. 캐리어의 기본 고유 모드는 가장 낮은 고유 주파수, 즉, 기본 고유 주파수를 갖는 고유 모드이다. 캐리어가 전체적으로 진동하는 진동 모드, 즉, 강체 모드의 진동 주파수로서 이해될 수 있는, 캐리어의 기본 고유 주파수는 통상적으로 5 Hz 내지 30 Hz의 주파수 범위에 있다. 더 높은 차수(order)의 고유 모드들은 캐리어가 진동할 수 있는 더 높은 고유 주파수들을 특징으로 한다.
[0040] 캐리어의 고유 모드들은 (캐리어가 전체적으로 진동하는) 강체 모드들, 그리고 (캐리어의 상이한 부분들이 서로에 대해 진동하는) 탄성 모드들(예컨대, 비틀림 모드들 또는 굽힘 모드들)일 수 있다. 통상적으로, 캐리어의 오실레이션 상태는 복수의 고유 주파수들에서의 강체 모드들과 탄성 모드들의 중첩이다. 제1 탄성 고유 주파수는 캐리어 특성들에 따라 50 Hz 내지 80 Hz의 범위에서 발생할 수 있다.
[0041] 대응하는 고려사항들은 적어도 하나의 능동 자기 베어링에 의해 유도되는, 베이스 구조의 오실레이션 거동에 적용된다.
[0042] 자기 부상 시스템에서, 캐리어 진동들의 대부분은 통상적으로, 유지 방향(V)으로, 통상적으로는 수직 방향으로 작용하는 적어도 하나의 능동 자기 베어링들의 자기 유지력에 의해 유도된다. 이에 따라서, 캐리어의 진동 진폭들은 유지 방향(V)에서 가장 높다. 그러므로, 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 복수의 댐핑 유닛들(130) 중 적어도 일부는 유지 방향(V)으로의 캐리어 진동들이 댐핑되도록 배향된다.
[0043] 그러나, 다른 방향들, 예컨대, 측방향에서의 진폭들을 갖는 캐리어 진동들이 또한 가능하다. 본원에서 사용되는 바와 같은 측방향은 유지 방향(V)을 가로지르는 방향, 특히, 유지 방향(V)에 직각인 수평(horizontal) 방향이다. 예컨대, 측방향 캐리어 진동들은 적어도 하나의 능동 자기 베어링에 의해 생성되는 자기력의 수평으로 작용하는 성분에 의해 유도될 수 있다. 일부 실시예들에서, 측방향으로의 캐리어 진동들이 댐핑되도록 배향된 적어도 하나의 댐핑 유닛(이하, 측방향 진동 댐핑 유닛으로 지칭됨)을 제공하는 것이 합리적일 수 있다.
[0044] 위에서 이미 언급된 바와 같이, 30 Hz 미만의 저주파수 범위에서의 캐리어 진동들은 적어도 하나의 능동 자기 베어링의 능동 제어에 의해 효과적으로 댐핑될 수 있다. 그러나, 더 높은 고유 주파수들을 특징으로 하는, 캐리어의 더 높은 차수의 고유 모드들은 통상적으로, 자기 부상력들의 제어에 의해 충분히 억제될 수 없다. 댐핑 유닛들 중 적어도 일부는 캐리어의 그러한 더 높은 고유 주파수들로, 또는 적어도 하나 이상의 더 높은 고유 주파수들을 포함하는 주파수 범위로 튜닝될 수 있다.
[0045] 본원에서 설명되는 일부 실시예들에 따르면, 제1 댐핑 유닛(131)은 50 Hz 내지 250 Hz의 주파수 범위의 제1 주파수, 특히, 상기 범위의 캐리어의 제1 고유 주파수로 튜닝되고, 제2 댐핑 유닛(132)은 50 Hz 내지 250 Hz의 주파수 범위의 제2 주파수, 특히, 제1 주파수와 상이한, 상기 범위의 캐리어의 제2 고유 주파수로 튜닝된다. 예컨대, 제1 댐핑 유닛(131)은 캐리어의 2차 고유 모드의 고유 주파수로 튜닝되고, 제2 댐핑 유닛(132)은 캐리어의 3차 고유 모드의 고유 주파수로 튜닝된다. 통상적으로, 캐리어의 적어도 2차 내지 5차 고유 모드들의 고유 주파수들은 50 Hz 내지 250 Hz의 주파수 범위에 있다.
[0046] 도 5는 통상적인 댐핑되지 않은 캐리어의 고유 주파수들을 예시하는 그래프이다. x-축은 헤르츠 단위의 주파수를 도시하고, y-축은 개개의 주파수에서의 캐리어 오실레이션의 상대적인 크기를 로그 스케일(dB 단위)로 도시한다. 유지 방향(V)으로의 캐리어의 오실레이션 거동만이 도시된다. 도 5에 명확하게 도시된 바와 같이, 캐리어의 기본 고유 모드는 5 Hz 내지 30 Hz의 주파수 범위의 기본 고유 주파수(E0)를 갖는다. 댐핑이 없으면, 캐리어는, 도 5에서 높은 피크에 의해 예시된 바와 같이, 기본 고유 주파수(E0)에서 높은 진폭 진동들로 여기될 수 있다.
[0047] 캐리어의 복수의 고유 모드들은 50 Hz 내지 250 Hz의 임계 댐핑 범위(X)의 고유 주파수들(E2, E3, E4, E5)을 갖는다. 캐리어 특성들에 따라, 더 높은 차수의 다른 고유 모드들이 임계 댐핑 범위(X)에 존재할 수 있다. 댐핑이 없으면, 캐리어는, 도 5에서 임계 주파수 범위(X)의 피크들에 의해 예시된 바와 같이, 이들 주파수들에서 상당한 진폭을 갖는 진동들로 여기될 수 있다. 임계 주파수 범위(X)의 주파수들로 튜닝된 복수의 댐핑 유닛들을 갖는 댐핑된 캐리어는 임계 주파수 범위(X)에서 덜 뚜렷한 피크들을 갖는다.
[0048] 캐리어 이송 동안, 캐리어는 기본 고유 주파수(E0) 및/또는 하나 이상의 더 높은 고유 주파수들(E1, E2, E3, E4, E5, E6)에서 진동으로 여기될 수 있다. 진동 여기는 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)에 의해 생성되는 자기 유지력에 의해 강제 방식으로 발생할 수 있다. 기본 고유 모드는 적어도 하나의 능동 자기 베어링의 제어기에 의해 적어도 어느 정도 댐핑될 수 있다. 복수의 댐핑 유닛들(130)은 적어도 일부 고유 주파수들, 예컨대, 캐리어의 1차 내지 5차 고유 모드들의 고유 주파수들(E1, E2, E3, E4 및/또는 E5)로 튜닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들은 50 Hz 내지 250 Hz의 임계 댐핑 범위의 상이한 주파수들로 튜닝되며, 이는 반드시 고유 주파수들에 정확히 대응하지는 않는다. 여러 댐핑 유닛들이 임계 주파수 범위에 걸쳐 분포된 상이한 주파수들로 튜닝되는 경우, 상기 범위의 캐리어의 고유 모드들이 또한, 상당히 댐핑될 것이다.
[0049] 도 1로 돌아가면, 제1 댐핑 유닛(131) 및 제2 댐핑 유닛(132)은 상이한 주파수들, 특히, 캐리어의 상이한 고유 주파수들, 더욱 특히, 50 Hz 내지 250 Hz의 임계 주파수 범위의 상이한 주파수들로 튜닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 댐핑 유닛(131) 및 제2 댐핑 유닛(132)은 50 Hz 내지 250 Hz의 임계 주파수 범위의 더 높은 차수의 상이한 고유 주파수들로 튜닝된다. 이에 따라서, 50 Hz 내지 250 Hz의 임계 댐핑 범위에서의 캐리어 진동들이 신뢰성 있게 댐핑될 수 있고, 매끄럽고 신뢰성 있는 캐리어 이송이 제공될 수 있다.
[0050] 일부 실시예들에서, 제1 댐핑 유닛(131) 및 제2 댐핑 유닛(132)은, 유지 방향(V)으로 캐리어 진동들을 댐핑하도록 또는 유지 방향(V)으로 베이스 구조의 진동들을 댐핑하도록 배향된다. 특히, 복수의 댐핑 유닛들(130)은 유지 방향(V)으로 이동가능하도록 구성된 댐핑 매스들을 갖는 수동 댐퍼들로서 구성될 수 있다. 유지 방향(V)으로 진동하도록 캐리어(또는 베이스 구조)에 이동가능하게 고정된 댐핑 매스들은 유지 방향(V)으로의 캐리어 진동(또는 베이스 구조의 진동)에 대처(counteract)할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)에 의해 유도되는, 유지 방향으로의 캐리어 진동들이 신뢰성 있게 감소될 수 있다.
[0051] 일부 구현들에서, 복수의 댐핑 유닛들(130)은, 각각, 유지 방향(V)으로 진동들을 댐핑하도록 배향된 3 개 이상의 댐핑 유닛들, 5 개 이상의 댐핑 유닛들, 8 개 이상의 댐핑 유닛들, 또는 심지어 15 개 이상의 댐핑 유닛들을 포함한다.
[0052] 도 1에 도시된 바와 같이, 캐리어는 베이스 구조(110)와 자기적으로 상호작용하는 헤드 부분, 그리고 오브젝트, 특히, 기판(10)을 운반하도록 구성된 최하부 부분을 포함할 수 있다. 제1 댐핑 유닛(131) 및/또는 제2 댐핑 유닛(132)은 캐리어의 헤드 부분에 제공될 수 있다. 특히, 복수의 댐핑 유닛들 중 5 개 이상의 댐핑 유닛들이 캐리어(120)의 헤드 부분에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 능동 자기 베어링에 의해 유도되는, 캐리어의 탄성 모드들은 통상적으로, 캐리어의 최하부 부분과 비교할 때 캐리어의 헤드 부분에서 더 강한데, 그 이유는 헤드 부분은 캐리어 이송 동안 베이스 구조에 더 가깝기 때문이다. 이에 따라서, 캐리어 진동들은 더 효율적으로 댐핑될 수 있다.
[0053] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들(130)은 이송 방향(T)으로 캐리어의 중심 부분에 배열된 적어도 하나의 중심 댐핑 유닛, 및/또는 이송 방향(T)으로 캐리어의 전방 부분 또는 후방 부분에 배열된 적어도 하나의 에지 댐핑 유닛을 포함한다. 중심 댐핑 유닛(133)은 본질적으로, 캐리어의 중심 부분에서 최대 진폭을 갖는, 고유 모드의 고유 주파수로 튜닝될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 에지 댐핑 유닛(134)은 본질적으로, 에지 댐핑 유닛(134)이 배열된, 캐리어의 개개의 에지 부분에서 최대 진폭을 갖는, 고유 모드의 고유 주파수로 튜닝될 수 있다. 이에 따라서, 캐리어의 상이한 고유 모드들은, 연관된 댐핑 유닛들을 이용하여 효율적으로 댐핑될 수 있으며, 댐핑 유닛들은 또한 개개의 포지셔닝을 통해 개개의 고유 모드를 댐핑하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 2 개 이상의 에지 댐핑 유닛들이 제공되며, 적어도 하나의 에지 댐핑 유닛은 이송 방향(T)으로 캐리어의 후방 부분에 배열되고 적어도 하나의 에지 댐핑 유닛은 캐리어의 전방 부분에 배열된다.
[0054] 일부 실시예들에서, 2 개 이상의 중심 댐핑 유닛들이 캐리어의 중심 부분에 배열된다. 중심 댐핑 유닛들은, 각각, 동일한 주파수들로 또는 상이한 주파수들로, 특히, 캐리어의 중심 부분에서 최대 진동 진폭들을 갖는, 캐리어의 고유 모드들의 상이한 고유 주파수들로 튜닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 2 개 이상의 에지 댐핑 유닛들이 이송 방향(T)으로 캐리어의 에지 부분들에 배열된다. 에지 댐핑 유닛들은, 각각, 동일한 주파수들로 또는 상이한 주파수들로, 특히, 캐리어의 에지 부분들에서 최대 진동 진폭들을 갖는, 캐리어의 고유 모드들의 상이한 고유 주파수들로 튜닝될 수 있다.
[0055] 일부 실시예들에서, 에지 댐핑 유닛(134)은 중심 댐핑 유닛(133)보다 더 높은 주파수로 튜닝된다. 그 이유는, 임계 댐핑 범위에서의 캐리어의 더 높은 차수의 고유 모드들이 통상적으로 캐리어의 에지 구역에서 최대 진동 진폭들을 갖기 때문이다. 예컨대, 중심 댐핑 유닛(133)은 50 Hz 내지 120 Hz 범위의 주파수로 튜닝되고, 에지 댐핑 유닛(134)은 150 Hz 내지 250 Hz 범위의 주파수로 튜닝된다.
[0056] 도 2는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 자기 부상 시스템(200)의 개략적인 측면도이다. 도 2의 자기 부상 시스템(200)의 세부사항들의 대부분이 도 1의 자기 부상 시스템(100)의 세부사항들에 대응하여서 위의 설명들이 참조될 수 있으며, 이들은 여기서 반복되지 않는다.
[0057] 자기 부상 시스템(200)은, 최상부 레일 및 최하부 레일을 포함할 수 있는 베이스 구조(110)를 포함한다. 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)은 베이스 구조(110), 특히, 최상부 레일에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)은, 부유(floating) 상태의 베이스 구조에 캐리어를 유지하기 위해 유지 방향(V)으로 작용하는 자기 유지력을 생성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 이송 방향(T)으로 캐리어를 이동시키기 위한 적어도 하나의 구동 유닛(114)이 베이스 구조(110), 예컨대, 베이스 구조의 최하부 레일에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 구동 유닛(114)은, 이송 방향(T)으로 베이스 구조를 따라 캐리어를 이송하도록 구성된 선형 모터일 수 있다. 캐리어는, 적어도 하나의 구동 유닛(114)과 자기적으로 상호작용하도록 구성된 카운터피스(counterpiece)를 최하부 부분에 포함할 수 있다.
[0058] 캐리어(120)는 복수의 댐핑 유닛들(130)을 포함하며, 제1 댐핑 유닛은 제1 주파수(f1)로 튜닝되고, 제2 댐핑 유닛은 제2 주파수(f2)로 튜닝되고, 제3 댐핑 유닛은 제3주파수(f3)로 튜닝되며, 여기서, 제1 주파수, 제2 주파수 및 제3 주파수는 상이하다. 추가적인 주파수들로 튜닝될 수 있거나, 또는 적어도 부분적으로는 동일한 주파수들로 튜닝될 수 있는 다른 댐핑 유닛들이 제공될 수 있다. 도 2에 도시된 예에서, 5 개의 댐핑 유닛들이 특히 선형 어레이로 캐리어의 헤드 부분(121)에 제공된다. 2 개의 에지 댐핑 유닛들은 동일한 주파수(f1)(예컨대, 120 Hz 내지 200 Hz, 이를테면, 약 160 Hz의 주파수)로 튜닝되고, 캐리어 중심과 교차하는 수직 축에 대해 대칭적으로 배열된다. 하나의 중심 댐핑 유닛이 이송 방향(T)으로 캐리어의 중간에 배열되고, 주파수(f3)(예컨대, 80 Hz 내지 120 Hz, 이를테면, 약 105 Hz의 주파수)로 튜닝된다. 2 개의 추가적인 중심 댐핑 유닛들이 캐리어의 중심 부분에 배열되고, 동일한 주파수(f2)(예컨대, 60 Hz 내지 90 Hz, 이를테면, 약 85 Hz의 주파수)로 튜닝된다.
[0059] 일부 실시예들에서, 댐핑 유닛들의 어레인지먼트는, 도 2에 도시된 바와 같이, 캐리어 중심과 교차하는 축에 대해 대칭적일 수 있다. 일부 실시예들에서, 5 개 이상의 댐핑 유닛들이 제공될 수 있으며, 각각의 댐핑 유닛은 상이한 주파수 또는 상이한 주파수 범위로 튜닝된다.
[0060] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들은 3 개 이상의 댐핑 유닛들, 특히, 5 개 이상의 댐핑 유닛들, 더욱 특히, 8 개 이상의 댐핑 유닛들을 포함하며, 이들은 3 개 이상의 상이한 주파수들, 특히, 50 Hz 내지 250 Hz의 임계 댐핑 범위의 주파수들로 튜닝된다.
[0061] 50 Hz 내지 250 Hz의 임계 주파수 범위에 걸쳐 분포된 상이한 주파수들로 튜닝되는 많은 댐핑 유닛들이 제공되면, 댐핑 유닛들을 캐리어의 고유 주파수들로 정확히 튜닝할 필요가 없을 수 있다. 그 이유는, 댐핑 유닛들의 댐핑 주파수들이 캐리어의 고유 주파수들에 정확히 대응하지 않더라도, 임계 댐핑 범위의 댐핑 주파수들을 갖는 많은 댐핑 유닛들(예컨대, 5 개 이상의 댐핑 유닛들)이 또한 상기 범위의 고유 주파수들을 상당히 댐핑할 것이기 때문이다. 복수의 상이하게 튜닝된 댐핑 유닛들을 이용하여 특정 주파수 범위에서 동적 캐리어 아이겐 모드들을 댐핑하도록 지향되는 이러한 접근법은 본원에서 "멀티 댐퍼 개념"으로 지칭된다. 캐리어의 고유 모드들 또는 아이겐 모드들로의 댐핑 유닛들의 정확한 튜닝은 필요하지 않을 수 있다.
[0062] 3 개 이상의 댐핑 유닛들, 특히, 5 개 이상의 댐핑 유닛들은, 특히, 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)과 상호작용하도록 구성된, 캐리어의 헤드 부분(121)에 선형 어레이로 제공될 수 있다. 선형 어레이인 복수의 댐핑 유닛들(130)의 어레인지먼트(여기서, 선형 어레이는 이송 방향(T)으로 확장됨)는, 추가적인 진동 모드들을 유도하지 않으면서, 확장된 주파수 범위에서의 신뢰성 있는 댐핑에 유익할 수 있다. 특히, 댐핑 유닛들의 어레이는, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 캐리어 중심과 수직으로 교차하는 축에 대해 대칭적일 수 있거나 또는 본질적으로 대칭적일 수 있다.
[0063] 최외측 댐핑 유닛들은 더 높은 주파수들로 튜닝될 수 있고, 중심에 배열된 댐핑 유닛들은 더 낮은 주파수들로 튜닝될 수 있다.
[0064] 캐리어는 이송 방향(T)으로 그리고/또는 유지 방향(V)으로 1 m 이상, 특히, 2 m 이상, 더욱 특히, 3 m 이상, 또는 심지어 4 m 이상의 치수를 가질 수 있다. 대형 바디 캐리어는 상당한 중량을 가지며, 이는 일반적으로, 개개의 아이겐 모드들의 정상 주파수들의 값들을 감소시킨다. 더 낮은 주파수들은 일반적으로, 더 높은 주파수들보다 더 쉽게 댐핑될 수 있다.
[0065] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 캐리어는 복수의 구획들 또는 슬롯들(본원에서 "틸저 박스(tilger box)들"로 또한 지칭됨)을 포함하며, 각각의 구획 또는 슬롯은 댐핑 유닛을 수용한다. 일 실시예에서, 적어도 하나 이상의 구획들은 하나의 댐핑 유닛을 수용한다. 예컨대, 도 2에 도시된 실시예에서, 각각의 구획은 하나의 댐핑 유닛을 수용한다. 다른 실시예에서, 적어도 하나 이상의 구획들은 2 개의 댐핑 유닛들을 수용한다. 예컨대, 도 3에 도시된 실시예에서, 각각의 구획은 상이한 주파수들로 튜닝된 2 개의 댐핑 유닛들을 수용한다.
[0066] 댐핑 유닛은 캐리어에 고정되도록 구획 또는 슬롯에 삽입될 수 있다. 특히, 캐리어는 동일한 치수를 갖는 복수의 구획들 또는 슬롯들을 포함할 수 있으며, 상이한 주파수들로 튜닝된 복수의 댐핑 유닛들이 동일한 치수를 가질 수 있어서, 각각의 댐핑 유닛은 동일한 형상의 복수의 구획들 중 임의의 구획에 삽입될 수 있다. 예컨대, 복수의 댐핑 유닛들에 의해 제공되는 댐핑 효과를 최적화하기 위한, 댐핑 유닛들의 교환 및 댐핑 유닛들의 재정렬이 쉽게 가능하다. 특히, 캐리어는 캐리어의 헤드 부분에 복수의 대응하는 형상의 구획들 또는 슬롯들을 포함할 수 있으며, 구획은 선형 어레이로 배열된다. 이는, 캐리어에서의 댐핑 유닛들의 빠르고 쉬운 장착을 가능하게 하고, 복수의 댐핑 유닛들에 의해 제공되는 전체 댐핑 효과의 최적화 그리고 빠르고 쉬운 교환을 가능하게 한다.
[0067] 본원에서 설명되는 별개의 양상에 따르면, 적어도 하나의 댐핑 유닛은 캐리어의 기본 고유 주파수, 및/또는 5 Hz 내지 30 Hz 범위의 댐핑 주파수로 튜닝될 수 있다. 이에 따라서, 기본 고유 주파수에서의 캐리어의 진동들이 더 신뢰성 있게 댐핑될 수 있다. 캐리어의 기본 고유 주파수는 통상적으로 5 Hz 내지 30 Hz 범위에 있다. 캐리어의 기본 고유 주파수는 통상적으로, 캐리어가 전체적으로 진동하는 강체 모드를 지칭한다. 이에 따라서, 5 Hz 내지 30 Hz의 주파수 범위에서의 제어-루프-기반 댐핑은 하나 이상의 댐핑 유닛들을 통한 구조적 댐핑으로 보충될 수 있다. 이 경우, 능동 자기 베어링의 제어 루프가 저주파수 범위에서 더 적은 진동 댐핑을 수행해야 하기 때문에, 능동 자기 베어링들에 의한 더 높은 주파수 범위에서의 캐리어 진동들의 여기는 감소될 수 있다. 그 결과, 더 우수한 전체 댐핑 결과가 달성될 수 있다.
[0068] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 캐리어의 강체 모드를 댐핑하기 위한 적어도 하나의 댐핑 유닛이 제공될 수 있고, 그리고/또는 캐리어의 탄성 모드를 댐핑하기 위한 적어도 하나의 댐핑 유닛이 제공될 수 있다.
[0069] 일부 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들은, 유지 방향(V)과 상이한, 특히, 유지 방향(V)에 본질적으로 직각인 제2 방향으로 캐리어 진동들을 댐핑하도록 배향된 적어도 하나의 측방향 진동 댐핑 유닛(136)을 포함한다. 적어도 하나의 측방향 진동 댐핑 유닛(136)은 수평 캐리어 진동(fh)을 댐핑하도록 튜닝될 수 있다. 적어도 하나의 측방향 진동 댐핑 유닛(136)은, 유지 방향(V)으로 진동들을 댐핑하도록 배향된 다른 댐핑 유닛들과 유사한 구성을 가질 수 있지만, 측방향 진동 댐핑 유닛은 회전된 방식으로, 예컨대, 90°만큼 회전된 상태로 캐리어에 설치되어서, 수평 진동들이 댐핑될 수 있다. 예컨대, 캐리어는 적어도 하나의 구획 또는 슬롯을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 구획 또는 슬롯은, 적어도 하나의 구획 또는 슬롯에 삽입된 댐핑 유닛이 수평 캐리어 진동들을 댐핑하도록 배향된다.
[0070] 일부 실시예들에서, 캐리어는 적어도 하나의 제1 구획을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 제1 구획은 적어도 하나의 제2 구획의 형상에 대해 특히 90°만큼 회전된 형상을 갖는다. 이에 따라서, 적어도 하나의 제1 구획에 삽입된 댐핑 유닛은 수직 캐리어 진동들을 댐핑할 수 있고, 적어도 하나의 제2 구획에 삽입된 댐핑 유닛은 수평 캐리어 진동들을 댐핑할 수 있다.
[0071] 일부 실시예들에서, 캐리어는 캐리어의 기본 고유 주파수로 튜닝된 적어도 하나의 측방향 진동 댐핑 유닛(136)을 포함한다. 캐리어의 기본 고유 주파수에서의 캐리어 진동들이 통상적으로, 댐핑이 없으면 높은 진폭을 가져서(도 5의 E0 참조), 그러한 캐리어 진동들의 심지어 수평 성분들도 무시할 수 없을 수 있다. 이에 따라서, 적어도 하나의 측방향 진동 댐핑 유닛(136)을 이용하여, 캐리어의 기본 고유 주파수로 진동하는 수평 진동 성분들을 댐핑하는 것이 합리적일 수 있다.
[0072] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들 중 적어도 하나의 댐핑 유닛은 캐리어의 최하부 부분(122)에, 특히, 기판(10)을 유지하도록 구성된, 캐리어의 기판 유지 부분 아래에 배열될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 측방향 진동 댐핑 유닛(136)은 캐리어의 최하부 부분(122)에 배열될 수 있고, 유지 방향(V)으로 진동들을 댐핑하도록 구성된 적어도 하나의 댐핑 유닛은 캐리어의 헤드 부분(121)에 배열될 수 있다.
[0073] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들은 적어도 하나의 광대역 댐퍼, 특히, 30 Hz 내지 60 Hz의 주파수 범위로 튜닝된 광대역 댐퍼를 포함한다. 광대역 댐퍼는, 예컨대 10 Hz 이상 및/또는 30 Hz 이하의 확장된 주파수 범위에 걸쳐 적어도 0.1의 댐핑 비를 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 광대역 댐퍼는, 적어도 40 Hz로부터 50 Hz로 확장되는 주파수 범위에서 적어도 0.1의 댐핑 비를 제공하도록 구성될 수 있다. 광대역 댐퍼는 광대역 댐퍼의 특정 댐핑 범위의 주파수들을 댐핑할 수 있을 뿐만 아니라, 광대역 댐퍼의 댐핑 범위 밖의, 캐리어의 고유 주파수들에 대해서도 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 30 Hz 내지 60 Hz의 주파수 범위로 튜닝된 광대역 댐퍼는 심지어, 더 높은 차수의 고유 주파수들에서의 진동 피크들을 어느 정도 감쇠시킬 수 있다(예컨대, E2 및 E3가 도 5에 도시됨). 광대역 댐퍼와 비교할 때, 작은 대역폭 댐퍼의 댐핑 효과는 더 강할 수 있지만, 작은 대역폭 댐퍼의 댐핑 주파수에 가까운 주파수 영역으로 국부적으로 한정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광대역 댐퍼는 란체스터 댐퍼이다.
[0074] 도 3a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 자기 부상 시스템의 캐리어(320)의 개략도이다. 도 3a의 캐리어(320)의 세부사항들의 대부분이 도 1 및 도 2의 캐리어(120)의 세부사항들에 대응하여서 위의 설명들이 참조될 수 있으며, 이들은 여기서 반복되지 않는다. 특히, 도 3a의 캐리어(320)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 자기 부상 시스템에서 캐리어가 이송될 수 있도록 구성된다. 구체적으로, 캐리어(320)는, 추가로 상세히 위에서 설명된 바와 같이, 캐리어가 자기 부상 시스템의 베이스 구조에 유지될 수 있고 베이스 구조에 대해 이동가능한 방식으로, 베이스 구조와 상호작용하도록 구성된다.
[0075] 캐리어는 복수의 댐핑 유닛들(130), 특히, 상이한 주파수들로 튜닝되는 3 개 이상의 댐핑 유닛들을 포함한다. 특히, 캐리어(320)는 8 개 이상의 댐핑 유닛들 또는 16 개 이상의 댐핑 유닛들을 포함한다. 댐핑 유닛들은 8 개 이상의 상이한 주파수들 또는 심지어 16 개 이상의 상이한 주파수들로 튜닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 댐핑 유닛들 각각은 다른 댐핑 유닛들과 상이한 주파수로 튜닝된다. 다른 실시예들에서, 댐핑 유닛들 중 일부는 동일한 또는 본질적으로 동일한 주파수들로 튜닝된다. 도 3a의 예시적인 실시예에서, 캐리어(320)는 16 개의 상이한 주파수들로 튜닝되는 16 개의 댐핑 유닛들을 포함한다. 예컨대, 캐리어는 16 개의 댐핑 유닛들을 수용하는 8 개의 구획들을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 동일한 주파수들로 부분적으로 튜닝될 수 있는 더 많거나 또는 더 적은 댐핑 유닛들이 제공될 수 있다. 도 3a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 각각의 댐핑 유닛들은, 각각, 캐리어의 별개의 구획에 제공될 수 있거나 또는 대안적으로 2 개 이상의 댐핑 유닛들이 캐리어의 하나의 구획에 수용될 수 있다.
[0076] 도 3a의 실시예에서, 16 개의 댐핑 유닛들은 임계 주파수 범위, 즉, 50 Hz 내지 250 Hz의 상이한 주파수들로 튜닝된다. 다른 실시예들에서, 댐핑 유닛들 중 적어도 일부는 임계 주파수 범위 밖의 주파수들로 튜닝될 수 있다.
[0077] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들은 65 Hz 내지 200 Hz의 주파수 범위의 8 개 이상의 상이한 주파수들로 튜닝된 8 개 이상의 댐핑 유닛들을 포함하며, 특히, 주파수들은 65 Hz 내지 200 Hz의 주파수 범위에 걸쳐 분포되는데, 예컨대, 본질적으로 균등하게 분포된다. 예컨대, 65 Hz 내지 200 Hz의 주파수 범위 내에서 20 Hz의 폭을 갖는 각각의 주파수 섹터와 연관된 적어도 하나의 댐핑 유닛이 있을 수 있다. 각각의 댐핑 유닛을 이용하여 댐핑되는 2 개의 인접한 댐핑 주파수들 사이의 거리는 65 Hz 내지 250 Hz의 주파수 범위에서 20 Hz보다 더 크지 않을 수 있다.
[0078] 도 3a에 도시된 예시적인 실시예에서, 다음의 댐핑 주파수들로 튜닝될 수 있는 16 개의 댐핑 유닛들이 제공된다: fa=200 Hz, fb=186 Hz, fc=172 Hz, fd=160 Hz, fe=148 Hz, ff=138 Hz, fg=128 Hz, fh=118 Hz, fi=110 Hz, fj=88 Hz, fk=102 Hz, fl=95 Hz, fm=81 Hz, fn=76 Hz, fo=70 Hz, fp=65 Hz. 임계 댐핑 범위에 걸쳐 확산된 이러한 주파수들의 분포는 예로서 이해되어야 한다. 상이한 주파수들로 튜닝된 상이한 수의 댐핑 유닛들이 제공될 수 있다는 것이 자명하다. 그러나, 임계 주파수 범위에 걸쳐 분포된 댐핑 주파수들을 갖는 복수의 댐핑 유닛들을 제공하는 것이 유익하다. 이러한 "멀티-댐퍼 개념"은 임계 주파수 범위에 걸쳐 고유 주파수들에서의 캐리어 진동들을 포함하는 캐리어 진동들의 신뢰성 있는 댐핑을 가능하게 하며, 상기 범위의 캐리어의 고유 주파수들로 댐퍼들을 특정하게 튜닝할 필요가 없다. 오히려, 댐핑될 주파수 범위에 걸쳐 확산된 댐핑 주파수들로 튜닝된 다수의 댐퍼들을 제공함으로써, 상기 주파수 범위 내의 고유 모드들도 또한 신뢰성 있게 댐핑될 수 있다.
[0079] 도 3a에 도시된 바와 같이, 최외측 댐핑 유닛들은 더 높은 주파수들(여기서, fa+b+c+d)로 튜닝되는 에지 댐핑 유닛들이다. 중심에 배열된 댐핑 유닛들은 더 낮은 주파수들(여기서, fe+f+g+h+i+j+k+l+m+n+o+p)로 튜닝된 중심 댐핑 유닛들이다.
[0080] 도 3b는 도 3a의 캐리어의 오실레이션 거동을 예시하는 그래프이며, 캐리어는 상이한 정상 모드들에서 진동한다. x-축은 이송 방향(T)에서의 캐리어 치수를 도시하고, y-축은 캐리어의 상이한 포지션들에서 유지 방향(V)으로의 캐리어의 상이한 정상 모드들의 진동 진폭을 도시한다. 예컨대, 약 f=85 Hz의 정상 주파수를 갖는 캐리어의 정상 모드가 있을 수 있으며, 개개의 정상 모드는 캐리어 중심에서 최대 진동 진폭을 갖는다. 이러한 정상 모드는 댐핑 주파수들(fj(88 Hz) 및 fm(81 Hz))을 갖는 중심 댐핑 유닛들에 의해 특히 효율적으로 댐핑될 수 있다. 예컨대, 약 f=200 Hz의 정상 주파수를 갖는 캐리어의 하나의 정상 모드가 있을 수 있으며, 개개의 정상 모드는 캐리어 에지들에서 최대 진동 진폭을 갖는다. 이러한 정상 모드는 댐핑 주파수들(fa(200 Hz) 및 fb(186 Hz))을 갖는 에지 댐핑 유닛들에 의해 특히 효율적으로 댐핑될 수 있다.
[0081] 일부 실시예들에서, 2 개, 4개 또는 그보다 더 많은 에지 댐핑 유닛들이 이송 방향(T)으로 캐리어의 전방 부분에 그리고 후방 부분에 제공될 수 있고, 2 개, 4개 또는 그보다 더 많은 중심 댐핑 유닛들이 이송 방향으로 캐리어의 중심 부분에 제공될 수 있다. 구현들에서, 에지 댐핑 유닛들은 중심 댐핑 유닛들보다 더 높은 주파수들로 튜닝될 수 있다. 그 이유는, 적어도, 50 Hz 내지 300 Hz의 주파수 범위를 고려할 때, 더 높은 고유 주파수들을 갖는 더 높은 차수의 고유 모드들이 통상적으로, 캐리어 에지들에서 최대 진동 진폭들을 갖기 때문이다.
[0082] 캐리어(320)는, 베이스 구조의 능동 자기 베어링들과 상호작용하도록 구성된 헤드 부분(121), 그리고 오브젝트, 특히, 기판(10)을 유지하도록 구성된 최하부 부분(122)을 가질 수 있다. 헤드 부분(121)과 최하부 부분(122)은 가요성 연결부(127)를 통해 서로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가요성 연결부는 가요성 재료, 특히, 최하부 부분(122)에 대한 헤드 부분(121)의 상대적인 이동을 가능하게 하는 탄성 재료를 포함한다. 이동가능하게 연결되는 여러 캐리어 부분들을 갖는 캐리어(320)는 대응하는 중량의 강성 단일체 캐리어보다 더 낮은 고유 주파수들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들(130)은 예컨대 하나 이상의 선형 어레이들로 캐리어(120)의 헤드 부분에 배열된다.
[0083] 도 3a에 도시된 바와 같이, 캐리어(320)는 복수의 구획들(125)을 포함할 수 있으며, 각각의 구획(125)은 상이한 주파수들로 튜닝되는 복수의 댐핑 유닛들 중 2 개의 댐핑 유닛들을 수용한다. 예컨대, 복수의 구획들(125)이 선형 어레이로 제공될 수 있으며, 각각의 구획은 2 개의 댐핑 유닛들을 수용하도록 형상화된다. 댐핑 유닛들의 공간 절약적인 어레인지먼트가 제공될 수 있다. 하나의 구획(125)에 받아들여지도록 구성된 2 개의 댐핑 유닛들이 도 4c에 개략적으로 도시된다.
[0084] 본원에서 설명되는 실시예들에서 사용되는 복수의 댐핑 유닛들은 수동 댐핑 유닛들, 능동 댐핑 유닛들 및/또는 반-능동(semi-active) 댐핑 유닛들일 수 있다. 특히, 복수의 댐핑 유닛들은 수동 댐핑 유닛들, 특히, 기계식 수동 댐핑 유닛들일 수 있다. 수동 댐핑 유닛, 특히, 수동 진동 흡수기 또는 튜닝된 매스 댐퍼가 또한 "틸저"로 지칭될 수 있다.
[0085] 본원에서 사용되는 바와 같은 "수동 댐핑 유닛"은 능동 제어를 포함하지 않는 댐핑 유닛으로서 이해될 수 있다. 예컨대, 댐핑 매스는, 캐리어에 대한 댐핑 매스의 유도된 이동이 캐리어의 진동들을 고유스럽게 댐핑하는 방식으로, 캐리어에 장착될 수 있다. 다른 실시예에서, 댐핑 매스는 이를테면 베이스 구조에 대해 이동가능하도록 스프링 엘리먼트를 통해 베이스 구조에 장착될 수 있다. 다시 말해서, 수동 댐핑 유닛은 액추에이터 및/또는 센서를 포함하지 않는다. 예컨대, 수동 댐핑 유닛은, 예컨대 스프링 엘리먼트 및/또는 탄성 재료를 통해, 캐리어에 이동가능하게 연결되는 댐핑 매스를 포함할 수 있다. 댐핑 매스 및 스프링 엘리먼트의 특성들은, 댐핑 유닛의 댐핑 효과가 특정 댐핑 주파수에서 최대치를 갖도록 설정될 수 있다. 예컨대, 댐핑 매스의 중량 및/또는 스프링 엘리먼트의 스프링 상수는 이를테면 댐핑 유닛을 미리 결정된 댐핑 주파수로 튜닝하도록 구성될 수 있다.
[0086] 도 4a는 본원에서 설명되는 실시예들에서 사용될 수 있는 수동 댐핑 유닛, 특히, 튜닝된 매스 댐퍼(135)의 동작 원리를 예시하는 개략도이다. 복수의 댐핑 유닛들(130) 중 적어도 일부 또는 모든 댐핑 유닛들은, 각각, 튜닝된 매스 댐퍼(135)로서 구성될 수 있다. 도 4a는 복수의 댐핑 유닛들(130) 중 하나의 댐핑 유닛만을 도시한다. 다른 댐핑 유닛들은 유사한 셋업을 가질 수 있다.
[0087] 본원에서 설명되는 일부 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들(130)은 수동 댐핑 유닛들, 특히, 진동 흡수기들, 더욱 특히, 튜닝된 매스 댐퍼들(135)이다.
[0088] 일부 실시예들에서, 튜닝된 매스 댐퍼(135)는 댐핑 매스(145) 및 적어도 하나의 스프링 엘리먼트(141)를 포함하고, 적어도 하나의 스프링 엘리먼트(141)는 댐핑 매스(145)가 캐리어에 대해 오실레이팅할 수 있도록 댐핑 매스(145)를 캐리어에 이동가능하게 연결한다. 적어도 하나의 스프링 엘리먼트(141)는 하나 이상의 리프(leaf) 스프링들을 포함할 수 있다. 선택적으로, 튜닝된 매스 댐퍼는 댐핑 매스(145)의 진동들을 댐핑하기 위한 댐핑 메커니즘(142)을 더 포함할 수 있다. 댐핑 메커니즘(142)은 가요성 재료, 예컨대, 탄성 재료, 이를테면, 폼(foam) 또는 점성 재료를 포함할 수 있으며, 여기서, 댐핑 매스(145)는 댐핑 매스(145)의 이동들을 댐핑하기 위해 적어도 부분적으로 내장된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 댐핑 메커니즘(142)은, 댐핑 매스가 캐리어에 대해 오실레이팅할 때 전도체 엘리먼트에 전류들을 유도하도록 구성된 자석 엘리먼트를 포함할 수 있다. 유도된 전류들이 열로서 방출될 수 있어서, 오실레이팅하는 댐핑 매스의 진동 에너지는 빠르게 감소될 수 있다.
[0089] 일부 실시예들에서, 튜닝된 매스 댐퍼(135)에는, 도 4b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 캐리어에 제공된 구획(125)에 삽입될 수 있는 진공 기밀 인클로저(146)가 제공될 수 있다. 제1 댐핑 유닛(131) 및 제2 댐핑 유닛(132) 둘 모두는 캐리어의 개개의 구획들에 받아들여지는 튜닝된 매스 댐퍼들(135)일 수 있다. 캐리어에서의 댐핑 유닛들의 빠르고 쉬운 교환 및 재정렬이 가능하다.
[0090] 도 4c는 본원에서 설명되는 실시예들에서 사용되는 바와 같은 공통 인클로저 내의 2 개의 댐핑 유닛들을 예시하는 개략적인 단면도이다. 댐핑 유닛들이 캐리어의 하나의 구획(125)에 쉽게 삽입될 수 있는 진공 기밀 인클로저(146)에 제공되어서, 댐핑 유닛들의 콤팩트한 어레인지먼트가 캐리어에서 제공될 수 있다.
[0091] 도 4c에 도시된 댐핑 유닛들은 튜닝된 매스 댐퍼들(135)이며, 튜닝된 매스 댐퍼들(135)은, 각각, 댐핑 매스(145), 진공 기밀 인클로저(146)를 통해 캐리어에 댐핑 매스(145)를 이동가능하게 연결하는 적어도 하나의 스프링 엘리먼트(141), 및 댐핑 매스(145)의 진동들을 댐핑하기 위한 댐핑 메커니즘(142)을 포함한다.
[0092] 댐핑 메커니즘(142)은 자석 엘리먼트들을 포함하며, 자석 엘리먼트들은, 댐핑 매스(145)가 진동할 때 자석 엘리먼트들이 진공 기밀 인클로저(146)에 대해 이동하도록 댐핑 매스(145)에 제공될 수 있다. 이동하는 자석 엘리먼트들이 진공 기밀 인클로저(146)에 제공된 전도체 엘리먼트에 전류들을 유도하여서, 댐핑 매스(145)의 진동 에너지는 열로서 소산될 수 있다. 이에 따라서, 댐핑 매스(145)의 진동은 더 빠르게 댐핑될 수 있다.
[0093] 도 4c에 개략적으로 도시된 바와 같이, 2 개의 댐핑 유닛들이 공통 인클로저에 배열될 수 있으며, 여기서, 2 개의 댐핑 유닛들은 상이한 주파수들로 튜닝될 수 있다. 특히, 제1 댐핑 유닛의 적어도 하나의 스프링 엘리먼트(141)의 특성들은 (더 큰 스프링 상수를 예시하기 위해 더 두껍게 도시된) 제2 댐핑 유닛의 적어도 하나의 스프링 엘리먼트(141')의 특성들과 상이할 수 있다. 대안적으로, 댐핑 유닛의 댐핑 주파수, 대역폭 및/또는 댐핑 비를 조정하기 위하여, 2 개의 댐핑 유닛들의 댐핑 매스들 및/또는 댐핑 메커니즘들은 상이할 수 있다.
[0094] 본원에서 설명되는 다른 양상에 따르면, 자기 부상 시스템을 동작시키는 방법이 설명되며, 자기 부상 시스템은 베이스 구조(110), 및 이송 방향(T)으로 베이스 구조에 대해 이동가능한 캐리어(120)를 포함한다.
[0095] 도 6은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 자기 부상 시스템을 동작시키는 방법을 예시하는 흐름도이다. 박스(610)에서, 방법은, 유지 방향(V)으로 베이스 구조에 캐리어를 유지하는 자기 유지력을 생성하기 위한 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)을 능동적으로 제어하는 단계, 및 능동 제어 동안 캐리어에 고정된 복수의 댐핑 유닛들(130)을 이용하여 캐리어의 진동들을 댐핑하는 단계를 포함한다. 특히, 적어도 하나의 능동 자기 베어링의 능동 제어에 의해 유도되는, 캐리어의 복수의 정상 모드들은 복수의 댐핑 유닛에 의해 댐핑될 수 있다. 복수의 댐핑 유닛들은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝된 제1 댐핑 유닛(131), 그리고 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝된 제2 댐핑 유닛(132)을 포함한다. 추가적인 댐핑 유닛들이 제공될 수 있다. 예컨대, 복수의 댐핑 유닛들은 캐리어에 고정된, 3 개 이상의 댐핑 유닛들, 8 개 이상의 댐핑 유닛들 또는 심지어 16 개 이상의 댐핑 유닛들을 포함할 수 있다.
[0096] 대안적으로 또는 추가적으로, 베이스 구조의 진동들은, 베이스 구조에 고정된 (제2) 복수의 댐핑 유닛들을 이용하여 댐핑될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 능동 자기 베어링의 능동 제어에 의해 유도되는, 베이스 구조의 복수의 정상 모드들은 (제2) 복수의 댐핑 유닛에 의해 댐핑될 수 있다. (제2) 복수의 댐핑 유닛들은 베이스 구조에 고정된, 특히, 상이한 주파수들 또는 주파수 범위들로 튜닝된, 3 개 이상의 댐핑 유닛들, 8 개 이상의 댐핑 유닛들 또는 심지어 16 개 이상의 댐핑 유닛들을 포함할 수 있다.
[0097] 선택적인 박스(620)에서, 캐리어가 프로세싱 포지션에 도달할 때까지, 적어도 하나의 능동 자기 베어링을 이용하여 캐리어를 부상시키면서, 구동 유닛을 이용하여 베이스 구조를 따라 진공 시스템에서 캐리어가 이송된다.
[0098] 선택적인 박스(630)에서, 캐리어에 의해 운반되는 기판(10)이 프로세싱 포지션에서 프로세싱된다. 프로세싱 동안, 캐리어가 반드시 자기 부상 시스템에 의해 부상되는 것은 아니다. 예컨대, 재료가 프로세싱 포지션에서 기판(10) 상에 증착된다. 일부 실시예들에서, 기판(10)은 프로세싱 포지션에서 프로세싱되는 반도체 웨이퍼일 수 있거나, 또는 기판은 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판일 수 있으며, 증착 재료, 예컨대, 유기 재료 또는 금속이 프로세싱 포지션에서 대면적 기판 상에 증착될 수 있다. 대면적 기판은 1 m²보다 더 큰, 예컨대, 10 m² 이상의 사이즈를 가질 수 있고, 그리고/또는 대면적 기판은 유리 기판일 수 있다.
[0099] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 캐리어의 진동들을 댐핑하는 것은, 특히 50 Hz 내지 250 Hz의 주파수 범위에서, 3 개 이상의 상이한 주파수들, 특히, 8 개 이상의 상이한 주파수들로 튜닝된 복수의 댐핑 유닛들을 이용하여 캐리어의 복수의 정상 모드들을 댐핑하는 것을 포함한다.
[00100] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 캐리어의 진동들을 댐핑하는 것은, 적어도 하나의 능동 자기 베어링을 능동적으로 제어하는 제어기를 통해 5 Hz 내지 30 Hz의 주파수 범위에서 캐리어의 적어도 하나의 정상 모드, 특히, 캐리어의 강체 모드를 댐핑하는 것을 더 포함한다.
[00101] 본원에서 설명되는 별개의 양상에 따르면, 캐리어의 진동들을 댐핑하는 것은, 5 Hz 내지 30 Hz 범위의 주파수로 튜닝된 적어도 하나의 댐핑 유닛을 이용하여 캐리어의 기본 정상 모드, 특히, 강체 모드를 댐핑하는 것을 포함한다. 구체적으로, 적어도 하나의 댐핑 유닛은 5 Hz 내지 30 Hz 범위의 주파수로 튜닝될 수 있고, 상기 주파수 범위에서 적어도 하나의 능동 자기 베어링의 제어기에 의해 제공되는 댐핑을 보충하도록 구성될 수 있다.
[00102] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 캐리어의 진동들을 댐핑하는 것은, 유지 방향에 직각인 측방향으로 캐리어 진동들을 댐핑하도록 배향된 측방향 진동 댐핑 유닛을 이용하여 적어도 하나의 캐리어 진동을 댐핑하는 것을 포함하며, 특히, 측방향 진동 댐핑 유닛은 5 Hz 내지 100 Hz 범위의 주파수로 튜닝된다.
[00103] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 캐리어의 진동들을 댐핑하는 것은, 광대역 댐퍼를 이용하여, 특히, 40 Hz 내지 50 Hz의 주파수 범위로 튜닝된 댐핑 유닛을 이용하여, 20 Hz 내지 60 Hz의 주파수 범위에서 캐리어의 적어도 하나의 정상 모드를 댐핑하는 것을 포함한다.
[00104] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 캐리어의 진동들은, 50 Hz 내지 250 Hz의 주파수 범위의 8 개 이상의 상이한 주파수들로 튜닝된 복수의 튜닝된 매스 댐퍼들을 이용하여 댐핑된다. 튜닝된 매스 댐퍼들은 수직 캐리어 진동들을 댐핑하도록 배향될 수 있다.
[00105] 본원에서 설명되는 실시예들은 특히, 본질적으로 수직 배향으로 캐리어를 이송하도록 구성된 자기 부상 시스템에 관한 것이다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "본질적으로 수직"은, 캐리어 배향이 정확히 수직이거나 또는 수직 방향으로부터 10° 이하의 편차를 갖는 것으로 이해될 수 있다. 이에 따라서, 캐리어는, 본질적으로 수직으로 배향된 기판을 운반하면서, 자기 부상 시스템을 이용하여 이송될 수 있다. 다른 실시예들에서, 자기 부상 시스템은 상이하게 배향된 캐리어, 예컨대, 이송 동안 본질적으로 수평으로 배향되는 캐리어를 이송하도록 구성될 수 있다.
[00106] 위의 명세서는 캐리어에 제공된 복수의 댐핑 유닛들을 이용한 캐리어 진동들의 댐핑을 상세히 설명한다. 그러나, 적어도 하나의 자기 베어링은 캐리어의 진동들 뿐만 아니라 베이스 구조의 진동들도 유도할 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 베이스 구조는, 자기 부상 시스템을 이용하여 캐리어가 이동될 수 있는 고정 트랙 또는 프레임일 수 있다. 그러므로, 일부 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들은, 복수의 댐핑 유닛들을 이용하여 베이스 구조의 진동들이 댐핑될 수 있도록, 베이스 구조에 배열될 수 있다. 또 추가적인 실시예들에서, 캐리어 진동들을 댐핑하기 위한 제1 복수의 댐핑 유닛들이 캐리어에 제공될 수 있고, 베이스 구조의 진동들을 댐핑하기 위한 제2 복수의 댐핑 유닛들이 베이스 구조에 제공될 수 있다.
[00107] 베이스 구조에 제공되고 베이스 구조의 진동들을 댐핑하도록 구성된 복수의 댐핑 유닛들은, 본원에서 상세히 설명된 바와 같은, 캐리어에 제공된 복수의 댐핑 유닛들과 유사하거나 또는 동일할 수 있다. 특히, 베이스 구조의 임계 댐핑 범위는 본질적으로, 베이스 구조의 임계 댐핑 범위에 대응할 수 있고, 임계 댐핑 범위의 상이한 주파수들로 튜닝되는 복수의 댐핑 유닛들이 베이스 구조에 제공될 수 있다. 본원에서 설명된 바와 같은, 캐리어에 제공된 복수의 댐핑 유닛들의 임의의 세부사항은 베이스 구조에 제공된 복수의 댐핑 유닛들에 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
[00108] 전술된 내용이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (19)

  1. 자기 부상 시스템(100)으로서,
    베이스 구조(110);
    이송 방향(T)으로 상기 베이스 구조(110)에 대해 이동가능한 캐리어(120); 및
    상기 베이스 구조(110)에 상기 캐리어(120)를 유지하기 위해 유지 방향(V)으로 작용하는 자기 유지력을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)
    을 포함하고,
    상기 캐리어 및 상기 베이스 구조 중 적어도 하나는 복수의 댐핑 유닛들(130)을 포함하며, 상기 복수의 댐핑 유닛들 중 제1 댐핑 유닛(131)은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝되고 상기 복수의 댐핑 유닛들 중 제2 댐핑 유닛(132)은 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝되는,
    자기 부상 시스템(100).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 댐핑 유닛(131) 및 상기 제2 댐핑 유닛(132)은 상기 캐리어(120)의 상이한 고유 주파수들, 특히, 50 Hz 내지 250 Hz의 주파수 범위의 상이한 고유 주파수들로 튜닝되는,
    자기 부상 시스템(100).
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 댐핑 유닛(131) 및 상기 제2 댐핑 유닛(132)은 상기 유지 방향(V)으로 진동(vibration)들을 댐핑하도록 배향되는,
    자기 부상 시스템(100).
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 댐핑 유닛들(130)은 3 개 이상의 상이한 주파수들, 특히, 8 개 이상의 주파수들로 튜닝되는, 3 개 이상의 댐핑 유닛들, 특히, 8 개 이상의 댐핑 유닛들을 포함하는,
    자기 부상 시스템(100).
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 댐핑 유닛들(130)은 65 Hz 내지 200 Hz의 주파수 범위의 8 개 이상의 상이한 주파수들로 튜닝된 8 개 이상의 댐핑 유닛들을 포함하며, 특히, 상기 8 개 이상의 상이한 주파수들은 65 Hz 내지 200 Hz의 주파수 범위에 걸쳐 분포되는,
    자기 부상 시스템(100).
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어(120)는 상기 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)과 상호작용하도록 구성된 헤드 부분(121)을 포함하며, 상기 복수의 댐핑 유닛들(130) 중 3 개 이상의 댐핑 유닛들이 선형 어레이로 상기 헤드 부분(121)에 배열되는,
    자기 부상 시스템(100).
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 댐핑 유닛들(130)은 상기 캐리어(120)의 중심 부분에 배열된 적어도 하나의 중심 댐핑 유닛(133) 및 상기 이송 방향(T)으로 상기 캐리어(120)의 전방 부분 또는 후방 부분에 배열된 적어도 하나의 에지 댐핑 유닛(134)을 포함하며, 상기 에지 댐핑 유닛(134)은 상기 중심 댐핑 유닛(133)보다 더 높은 주파수로 튜닝되는,
    자기 부상 시스템(100).
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어(120)는 복수의 구획들(125)을 포함하고, 각각의 구획은 상기 복수의 댐핑 유닛들(130) 중 상이한 주파수들로 튜닝된 2 개 이상의 댐핑 유닛들을 수용하는,
    자기 부상 시스템(100).
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 댐핑 유닛들(130)은 수동 댐핑 유닛들, 특히, 진동 흡수기들, 더욱 특히, 상기 캐리어(120)에 그리고/또는 상기 베이스 구조에 장착된, 튜닝된 매스 댐퍼들(135)인,
    자기 부상 시스템(100).
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 댐핑 유닛들(130)은, 각각,
    - 댐핑 매스(145);
    - 상기 댐핑 매스(145)를 상기 캐리어(120)에 또는 상기 베이스 구조에 이동가능하게 연결하는 적어도 하나의 스프링 엘리먼트(141); 및
    - 상기 댐핑 매스(145)의 진동들을 댐핑하기 위한 댐핑 메커니즘(142)
    을 포함하는,
    자기 부상 시스템(100).
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 댐핑 메커니즘은 전도체 엘리먼트에 전류들을 유도하도록 구성된 자석 엘리먼트를 포함하는,
    자기 부상 시스템(100).
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 댐핑 유닛들(130)은,
    상기 캐리어의 기본 고유 주파수, 및
    5 Hz 내지 30 Hz 범위의 주파수
    중 적어도 하나로 튜닝된 적어도 하나의 댐핑 유닛
    을 포함하는,
    자기 부상 시스템(100).
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 댐핑 유닛들은 상기 유지 방향(V)과 상이한, 특히, 상기 유지 방향(V)에 본질적으로 직각(perpendicular)인 제2 방향으로 캐리어 진동들을 댐핑하도록 배향된 적어도 하나의 측방향 진동 댐핑 유닛(136)을 포함하는,
    자기 부상 시스템(100).
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 측방향 진동 댐핑 유닛(136)은 상기 캐리어의 최하부 부분(122)에 배열되는,
    자기 부상 시스템(100).
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 댐핑 유닛들(130)은, 특히 40 Hz 내지 50 Hz의 주파수 범위에서 적어도 0.1의 댐핑 비(damping ratio)를 제공하는, 적어도 하나의 광대역 댐퍼를 포함하는,
    자기 부상 시스템(100).
  16. 자기 부상 시스템을 위한 캐리어(120)로서,
    상기 캐리어는, 상기 캐리어가 상기 자기 부상 시스템의 베이스 구조(110)에 유지되고 상기 베이스 구조에 대해 이동가능하게, 상기 베이스 구조와 상호작용하도록 구성되고,
    상기 캐리어는, 복수의 댐핑 유닛들(130)을 포함하며, 상기 복수의 댐핑 유닛들 중 제1 댐핑 유닛(131)은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝되고 상기 복수의 댐핑 유닛들 중 제2 댐핑 유닛(132)은 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝되는,
    자기 부상 시스템을 위한 캐리어(120).
  17. 자기 부상 시스템(100)을 동작시키는 방법으로서,
    상기 자기 부상 시스템(100)은 베이스 구조(110), 및 이송 방향(T)으로 상기 베이스 구조에 대해 이동가능한 캐리어(120)를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 베이스 구조에 캐리어를 유지하는 자기 유지력을 생성하기 위해 적어도 하나의 능동 자기 베어링(112)을 능동적으로 제어하는 단계; 및
    상기 캐리어 및 상기 베이스 구조 중 적어도 하나에 고정된 복수의 댐핑 유닛들(130)을 이용하여 상기 캐리어 및 상기 베이스 구조 중 적어도 하나의 진동들을 댐핑하는 단계
    를 포함하며,
    상기 복수의 댐핑 유닛들 중 제1 댐핑 유닛(131)은 제1 주파수 또는 제1 주파수 범위로 튜닝되고 상기 복수의 댐핑 유닛들 중 제2 댐핑 유닛(132)은 제2 주파수 또는 제2 주파수 범위로 튜닝되는,
    자기 부상 시스템(100)을 동작시키는 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 복수의 댐핑 유닛들은 상기 캐리어에 고정되며, 그리고
    상기 진동들을 댐핑하는 단계는,
    50 Hz 내지 250 Hz의 주파수 범위의 3 개 이상의 상이한 주파수들로 튜닝된 상기 복수의 댐핑 유닛들(130)을 이용하여 상기 캐리어의 복수의 정상(normal) 모드들을 댐핑하는 단계,
    상기 적어도 하나의 능동 자기 베어링을 능동적으로 제어하는 제어기를 통해 5 Hz 내지 30 Hz의 주파수 범위에서 상기 캐리어의 적어도 하나의 정상 모드를 댐핑하는 단계,
    5 Hz 내지 30 Hz의 주파수 범위의 주파수로 튜닝된 댐핑 유닛을 이용하여 상기 캐리어의 적어도 하나의 강체(rigid body) 모드를 댐핑하는 단계,
    광대역 댐퍼를 이용하여 20 Hz 내지 60 Hz의 주파수 범위에서 상기 캐리어의 적어도 하나의 정상 모드를 댐핑하는 단계, 및/또는
    유지 방향에 직각인 측방향으로 캐리어 진동들을 댐핑하도록 배향된 측방향 진동 댐핑 유닛을 이용하여 적어도 하나의 캐리어 진동을 댐핑하는 단계
    를 포함하며,
    특히, 상기 측방향 진동 댐핑 유닛은 5 Hz 내지 100 Hz 범위의 주파수로 튜닝되는,
    자기 부상 시스템(100)을 동작시키는 방법.
  19. 제17 항 또는 제18 항에 있어서,
    상기 진동들은, 50 Hz 내지 250 Hz의 주파수 범위에 걸쳐 분포된 8 개 이상의 상이한 주파수들로 튜닝된 복수의 튜닝된 매스 댐퍼들을 이용하여 댐핑되는,
    자기 부상 시스템(100)을 동작시키는 방법.
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