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消除移动工件台对精密设备产生振动干扰的主动隔振系统

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消除移动工件台对精密设备产生振动干扰的主动隔振系统
以半导体制造为代表的精密和超精密加工・检查・分析设备等对周围的微振动环境要求越来越高。然而,设备在工作过程中,其本身的工件台,龙门架等在驱动时也会产生振动干扰,影响到定位精度,产生误差,也可能影响到产品性能和生产效率。随着产业界的半导体晶圆和液晶面板生产往大尺寸方向发展,驱动工件台移动时产生的振动也在增加。为了在隔绝来自环境振动的同时,快速有效地抑制设备内部产生的振动干扰,可在主动隔振系统中采用工件台的前馈振动控制技术。

工件台的前馈振动控制(SFF控制)

振敏设备的微振动主动控制工作原理,是把设备安装在隔振台(隔振系统)上,通过传感器测得振动加速度和位移信号传递给控制器,进行振动控制。
有些设备虽然配备了隔振装置,但设备内部的可动部引起的振动干扰,依然会影响到提升生产效率。对既要求隔离周围环境振动,又要求快速抑制内部振动干扰的需求,可在主动隔振系统中追加对移动工件台的前馈振动控制。采用「在工件台上设置加速度传感器采集数据」或「接受工件台的驱动指令」的方式进行前馈控制,可加速抑制设备内部的振动干扰,兼顾制振性能和隔振性能,达到良好的控制效果。



图1 实施工件台振动前馈控制的主动隔振系统示意图

高速工件台驱动时的振动控制效果

工件台前馈控制前后的测试结果如图2所示。隔振台的振动加速度和位移如表1所示。
数据表明,采用工件台前馈振动控制后,工件台移动时,位移和加速度都得到了良好的改善,制振性能得到提高。



图2 工件台驱动信号及工件台前馈控制效果对比



表1 工件台前馈振动控制前、后结果对比

主动隔振系统振动控制效果

振动测试结果如图3所示。红线为地面振动,蓝线为隔振台上振动。
测试结果表明,主动控制系统可大幅降低环境传来的微振动,在1-10Hz的低频带,各方向都约减低20dB(减小到1/10),隔振台的振动控制水平优于VC-G。



图3 振动实测诺模图  (数据处理方式: 峰值保持)

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