[发明专利]主动减振系统及其减振单元和绝对位移测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路制造工艺设备，尤其涉及一种主动减振系统及其减振单元和绝对位移测量装置。

背景技术

超精密的主动减振系统是许多高科技技术与产品开发的基础，因而一直受到各国的高度重视。随着用户对精密设备要求的提高，很多精密设备(比如光刻机、精密测量仪器等)对振动的要求也越来越苛刻。常见的主动减振器一般采用空气弹簧与主动执行器并联的方式。为有效提高减振系统减振效果，通用的做法是采用各种技术手段减小减振系统的刚度，从而降低减振系统的固有频率。

专利EP 1744215公布了一种主动减振装置。该装置采用负刚度调节机构能有效降低减振系统的刚度，获得极低的固有频率，从而提高系统的减振效果。专利US 6226075公布了一种主动减振装置。该装置采用一种气浮轴承结构获得极低的水平向刚度，采用增大空气弹簧体积的方法获得较低的垂向刚度，从而提高系统的减振效果。

然而，上述方法的缺点是：1、降低减振系统的固有频率，会导致减振系统位置环带宽降低，使得减振系统对外界干扰较敏感(如气源波动、外力扰动)，从而影响减振系统的位置稳定性。2、采用负刚度机构、增大空气弹簧体积等技术降低减振系统刚度，会导致减振系统结构复杂，体积庞大，且成本较高。传统的减振系统采用相对位移反馈技术，为了不影响减振系统的隔振效果，减振系统的位置环带宽设计一般会低于减振系统的固有频率。因此在降低减振系统固有频率的时候，会导致减振系统位置环带宽降低，使得减振系统对外界干扰较敏感(如气源波动、外力扰动)，从而影响减振系统的位置稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种采用绝对位移反馈的、能够提高位置环带宽、受外界影响小、并且小体积、低成本的主动减振系统、主动减振系统的减振单元、以及安装于所述减振单元上的绝对位移测量装置。

本发明的目的在于提供一种绝对位移测量装置，以通过其获取负载的绝对位移，并利用该绝对位移实现一种六自由度的主动减振系统，解决现有主动减振系统易受外界干扰，结构复杂，体积庞大，且成本较高等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种采用绝对位移反馈的主动减振系统，用以实现对负载主动减振，包括：

至少三个减振单元，以实现对所述负载的六自由度的主动减振；

绝对位移测量装置，设置在所述减振单元上，实时检测所述负载的绝对位移；

传感器组，设置在所述减振单元上；及

减振控制单元，与所述减振单元连接，所述减振控制单元根据所述绝对位移和所述传感器组的信号实现主动减振控制。

进一步地，所述减振单元，设置于一基础框架上，包括：

空气弹簧机构，包括所述减振单元的外壳、设置在所述外壳内部的活塞和与活塞连接的活塞杆；所述活塞杆的一端穿过所述外壳，所述活塞侧壁上延伸的连杆端部与所述外壳内壁接触形成闭合容腔；所述闭合容腔连接有气管；所述压力气体通过所述气管进入所述闭合容腔形成空气弹簧；及

执行器，提供所述负载水平向、垂向的控制力；

所述空气弹簧机构与所述执行器并联连接，对所述负载进行减振。

进一步地，针对所述减振单元，所述活塞杆的一端上连接有承载板，所述承载板上放置所述负载；所述执行器的动子与所述承载板的下表面连接，所述直线执行器的定子设置在所述外壳的上表面。

进一步地，针对所述减振单元，所述执行器为直线电机或音圈电机。

进一步地，针对所述减振单元，所述气管上设置气动伺服阀，调节所述闭合容腔内的气压。

进一步地，针对所述减振单元，所述连杆与所述外壳内壁通过密封薄膜密封，形成密闭容腔；所述活塞内设置有摆机构，所述摆机构由至少三根柔性细杆组成，通过所述柔性细杆支撑所述活塞杆。

进一步地，针对所述减振单元，所述柔性细杆的垂向刚度大，水平刚度小。

进一步地，所述传感器组包括：

负载速度传感器，设置在所述承载板的上表面，监测所述负载的速度，并将监测结果传输至减振控制单元；

基础框架速度传感器，设置在所述外壳的上表面，监测所述基础框架的速度，并将监测结果传输至减振控制单元。

进一步地，所述绝对位移测量装置包括：

相对位移传感装置，获取负载的相对位移信号；

信号处理单元，连接于所述相对位移传感装置，将所述相对位移传感装置输出的信号转化成绝对位移信号。

进一步地，针对所述绝对位移测量装置，所述相对位移传感装置包括：

装置外壁；