DE3917408A1 - Daempfungssockel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dämpfungssockel für einen Gerätetisch gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Dämpfungssockel werden verwendet bei Anlagen zur Herstellung von Halbleitern, gedruckten Schaltungen etc., bei denen Laser oder dergleichen zur Herstellung eingesetzt werden und eine extrem hohe Präzision erforderlich ist. Der Stützsockel nimmt Vibrationen auf, die sich durch Erdbeben oder - in Form von Mikrovibrationen - durch vorbeifahrende Fahrzeuge über den Boden einstellen, so daß verhindert werden kann, daß der Gerätetisch, der die Herstellungsvorrichtung trägt, in Schwingungen gerät.

In Anlagen zur LSI-Produktion von Halbleiterprodukten oder dergleichen, Lasergeräten etc. ist es notwendig, feinste Schwingungen zu unterdrücken, da selbst Mikrovibrationen zu fehlerhaften Produkten führen. Ein herkömmlicher Dämpfungssockel umfaßt Federelemente, wie etwa laminierte Gummilagen und Luftfedern, die zwischen einem Tisch, auf den sich die Herstellungsvorrichtung befindet, und dem Boden oder einer anderen Basis angebracht sind. Diese Federelemente stützen den Gerätetisch elastisch ab und absorbieren wirksam Mikrovibrationen, während sie Stöße aufgrund von Vibrationen mildern.

Der herkömmliche Dämpfungssockel hat jedoch den Nachteil, daß Vibrationen nicht eliminiert werden können, selbst wenn es möglich ist, die auf den Gerätetisch übertragenen Vibrationen zu mildern.

Bei einem weiteren bekannten Dämpfungssockel ist eine Hilfsmasse in Verbindung mit einem Dämpfer, etwa einem Hydraulikzylinder zur Unterdrückung von Schwingungen des Gerätetisches vorgesehen. Bei dieser Lösung besteht der Nachteil, daß der Gerätetisch groß und schwer wird, da er die Hilfsmasse und den Dämpfer einschließen muß. Die Konstruktion muß im übrigen eine ausreichende Festigkeit aufweisen, da die Hilfsmasse und der Dämpfer elastisch abgestützt werden müssen.

Die Dämpfungskraft des Dämpfers ist durch die Viskosität eines Öls einstellbar, und die Viskosität ist zu hoch zur Dämpfung von Mikrovibrationen. Dies beeinträchtigt die Schwingungsbeständigkeit des Gerätetisches.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stützsockel der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der Schwingungen, die auf den Gerätetisch übertragen werden, wirksam unterdrückt, ohne daß eine Vergrößerung der Abmessung des Gerätetisches erforderlich ist.

Es soll eine einfache Stützkonstruktion geschaffen werden, die in der Lage ist, dreidimensionale Verschiebungen des Gerätetisches zu absorbieren. Der Gerätetisch soll weiche Bewegungen in bezug auf ein feststehendes Teil ausführen. Vibrationen sollen derart unterdrückt werden, daß eine Anpassung an das Gewicht eines auf dem Gerätetisch stehenden Gerätes möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Die erfindungsgemäße, dämpfende Stützkonstruktion, im folgenden Dämpfungssockel genannt, umfaßt ein feststehendes Teil, einen Gerätetisch und Luftfedern zwischen dem feststehenden Teil und dem Gerätetisch, die den Gerätetisch elastisch abstützen. Es ist weiterhin ein Stützdeck vorgesehen, das an dem feststehenden Teil waagerecht verschiebbar aufgehängt ist. Das Stützdeck trägt den Gerätetisch über Luftfedern, die in mehreren Stufen vorgesehen sein können. Linearmotoren verbinden das feststehende Teil und das Stützdeck. Die Linearmotoren können in dreidimensionaler Richtung, und zwar in zwei waagerechten Richtungen senkrecht zueinander und in senkrechter Richtung angetrieben werden. Vibrationssensoren sind mit dem Gerätetisch verbunden und ermitteln die auftretenden Schwingungen. Eine Steuereinheit leitet Verschiebungs- und Geschwindigkeitssignale von den Meßergebnissen der Schwingungssensoren ab und berechnet Steuersignale aus den Verschiebungs- und Geschwindigkeitssignalen, mit denen die Linearmotoren gesteuert werden.

Wenn das feststehende Teil aufgrund eines Erdbebens oder aufgrund von Mikrovibrationen schwingt, werden waagerechte Vibrationen an das aufgehängte Stützdeck mit einer Verzögerung gegenüber dem feststehenden Teil übertragen. Senkrechte Schwingungen werden anschließend gemildert durch die Luftfedern, die in mehreren Stufen vorgesehen sind. Die Schwingungen werden schließlich in langen Zyklen von den Luftfedern auf den Gerätetisch übertragen. Die Schwingungssensoren tasten diese langzyklischen Vibrationen ab, und es wird ein entsprechendes Verschiebungs- und Geschwindigkeitssignal gebildet, aus dem Steuersignale abgeleitet werden. Die Linearmotoren werden entsprechend den Steuersignalen angetrieben und unterdrücken damit eine Übertragung der Schwingungen auf den Gerätetisch.

Der Dämpfungssockel ermöglicht es somit, Schwingungen zu unterdrücken, die auf den Gerätetisch übertragen werden, ohne daß eine Hilfsmasse erforderlich ist. Die Größe oder das Gewicht des Gerätetisches müssen daher nicht erhöht werden. Die Luftfedern benötigen keine große Festigkeit. Der Stützsockel ist mit geringen Kosten herstellbar und doch in der Lage, Schwingungen des Gerätetisches wirksam zu dämpfen.

Da die Luftfedern in einer Reihe von Stufen angeordnet sind, werden die Schwingungen wirksam gemildert. Mikrovibrationen werden durch die aufeinander folgenden Stufen absorbiert. Auf diese Weise werden die Schwingungszyklen, die schließlich auf den Gerätetisch übertragen werden, kontrolliert. Langzyklische Vibrationen, die auf diese Weise nicht unterdrückt werden, werden durch die Linearmotoren, die den Gerätetisch bewegen, eliminiert. Auf diese Art und Weise werden sämtliche Vibrationen des Gerätetisches unterdrückt.

Die Linearmotoren werden durch Steuersignale gesteuert, die aus Verschiebungs- und Geschwindigkeitssignalen abgeleitet werden, die durch die Vibrationssensoren ermittelt werden. Der Gerätetisch wird daher in einer Ruhestellung gehalten und ausgezeichnet gedämpft.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf einen gesamten Dämpfungssockel gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht zu Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1;

Fig. 6 ist ein Schaltbild zur Erläuterung der Wirkungsweise des Dämpfungssockels;

Fig. 7 ist eine Vorderansicht eines Linearmotors;

Fig. 8 ist eine entsprechende Seitenansicht;

Fig. 9 ist eine teilweise geschnittene Frontansicht des Linearmotors;

Fig. 10 ist eine vergrößerte Darstellung einer Plattenfeder;

Fig. 11a und 11b sind Diagramme zur Veranschaulichung des Dämpfungseffektes eines erfindungsgemäßen Dämpfungssockels;

Fig. 12a bis 12d sind Diagramme zur Veranschaulichung der Dämpfung bei Vergleichsbeispielen;

Fig. 13 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 ist ein Schnitt entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 13;

Fig. 15 ist ein Schnitt entlang der Linie XV-XV in Fig. 14;

Fig. 16 ist ein Schnitt entlang der Linie XVI-XVI in Fig. 14.

Gemäß Fig. 1 bis 4 umfaßt der Dämpfungssockel eine Grundplatte 1, die am Boden befestigt ist, Stützen 2, die von der Grundplatte 1 ausgehen und einen ersten Lufttank 3 a, der in den Stützen 2 aufgehängt ist. Der erste Lufttank 3 a, dient als Stützdeck der ersten Stufe und ist waagerecht verschiebbar.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, befinden sich erste Luftfedern 4 a oberhalb des ersten Lufttanks 3 a. Der erste Lufttank steht mit den ersten Luftfedern 4 a über Durchlässe 5 in Verbindung.

Ein zweiter Lufttank 3 b stützt sich auf den ersten Luftfedern 3 a ab und dient als Stützdeck der zweiten Stufe. Zweite Luftfedern 4 b befinden sich auf dem zweiten Lufttank 3 b. Der zweite Lufttank 3 b steht mit den zweiten Luftfedern 4 b über Durchlässe 5 in Verbindung. Ein Gerätetisch 6 wird durch die zweiten Luftfedern 4 b abgestützt.

Die beiden Lufttanks 3 a und 3 b sind in Draufsicht kreuzförmig ausgebildet. Hilfslufttanks 7 a und 7 b stehen mit den Lufttanks 3 a und 3 b in Verbindung.

Säulen 8 erstrecken sich nach oben von der Grundplatte 1. An den Säulen 8 sind Linearmotoren 9 zur Steuerung in senkrechter Richtung befestigt. Einige der Säulen 8 tragen zwei Linearmotoren 10 und 11 mit senkrecht zueinander gerichteter Antriebsrichtung zur Steuerung in waagerechter Richtung.

Der Gerätetisch 6 weist in Draufsicht einen rechteckigen Querschnitt auf. Er ist an den vier Enden verbunden mit den Linearmotoren 9, 10 und 11 über Stahldrähte 12. Die Linearmotoren 9, 10 und 11 steuern die Schwingungen des Gerätetisches 6 in dreidimensionalen Richtungen.

Ein Vertikalsensor 13 befindet sich im Verbindungsbereich zwischen den senkrecht wirkenden Linearmotoren 9 und dem Gerätetisch 6 und mißt Vertikalschwingungen des Gerätetisches 6. Horizontalsensoren 14 und 15 befinden sich im Bereich der Verbindung zwischen den waagerecht wirkenden Linearmotoren 10 und 11 und dem Gerätetisch und messen waagerechte Schwingungen (in X- und Y-Richtung) des Gerätetisches 6.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, werden die Meßergebnisse des Vertikalsensors 13 und der Horizontalsensoren 14 und 15 übertragen an einen Rechner 16, der als Steuereinheit dient. Die Übertragung erfolgt über einen Verstärker 17 und einen Analog-Digital-Konverter 18. Die Steuereinheit 16 wandelt diese Meßergebnisse um in Beziehungswerte und bildet zeitgenaue Steuersignale zur Bestimmung des notwendigen Maßes der Bewegung der Linearmotoren 9, 10 und 11. Diese Steuersignale gelangen an die Motoren über einen Digital-Analog-Konverter 19 und den Verstärker 17. Die Linearmotoren 9, 10 und 11 werden dadurch angetrieben und reduzieren die gemessenen Werte auf Null und unterdrücken die Schwingungen des Gerätetisches 6.

Bei Aufnahme der Signale von den Sensoren 13, 14 und 15 führt die Steuereinheit 16 eine Echtzeitmessung der Verschiebewege (X₁, X₂, . . . X₈) von acht Linearmotoren 9, 10 und 11 vom absoluten Ruhepunkt der Verbindungen zum Gerätetisch 6 durch. Zur selben Zeit mißt die Steuereinheit 16 Geschwindigkeitssignale (X₁′, X₂′, . . . X₈′), substituiert Konstanten (a₁₁, a₁₂, . . . . a₇₈, a₈₈, b₁₁, b₁₂, . . . b₇₈, b₈₈), die als Gewinn entsprechend der Schwingungsverteilung an den jeweiligen Verbindungspunkten bestimmt werden, und berechnet Stromstärken (F₁, F₂, . . . F₈), wie unten erläutert werden soll, als Ausgangssignal zu den Linearmotoren 9, 10 und 11. Die Linearmotoren 9, 10 und 11 werden so angetrieben, daß sie die Schwingungen unterdrücken, indem die absolute Verschiebung und die absolute Geschwindigkeit zurückgekoppelt wird.

F₁ = a₁₁X₁ + a₁₂X₂ + a₁₃X₃ + a₁₄X₄ + a₁₅X₅ + a₁₆X₆ + a₁₇X₇ + a₁₈X₈ + b₁₁X₁′ + b₁₂X₂′ + b₁₃X₃′ + b₁₄X₄′ + b₁₅X₅′ + b₁₆X₆′ + b₁₇X₇′ + b₁₈X₈′
F₂ = a₂₁X₁ + a₂₂X₂ + . . . + a₂₈X₈ + b₂₁X₁′ + . . . + b₂₈X₈′
F₃ = a₃₁X₁ + a₃₂X₂ + . . . + a₃₈X₈ + b₃₁X₁′ + . . . + b₃₈X₈′
F₄ = a₄₁X₁ + a₄₂X₂ + . . . + a₄₈X₈ + b₄₁X₁′ + . . . + b₄₈X₈′
F₅ = a₅₁X₁ + a₅₂X₂ + . . . + a₅₈X₈ + b₅₁X₁′ + . . . + b₅₈X₈′
F₆ = a₆₁X₁ + a₆₂X₂ + . . . + a₆₈X₈ + b₆₁X₁′ + . . . + b₆₈X₈′
F₇ = a₇₁X₁ + a₇₂X₂ + . . . + a₇₈X₈ + b₇₁X₁′ + . . . + b₇₈X₈′
F₈ = a₈₁X₁ + a₈₂X₂ + . . . + a₈₈X₈ + b₈₁X₁′ + . . . + b₈₈X₈′

Wie in Fig. 7 bis 9 gezeigt ist, umfaßt jeder Linearmotor 9, 10 oder 11 ein abgedichtetes Gehäuse 20, einen Dauermagneten 21 innerhalb des Gehäuses und ein bewegliches Teil 23, das eine Schwingspule 22 trägt, die in den Dauermagneten 21 eintritt und in diesem beweglich ist. Der Stahldraht 12 ist verbunden mit einer Stange 24, die von dem beweglichen Teil 23 ausgeht. Die Steuerung wird ausgeführt in vorgegebener Richtung und in vorgegebenem Ausmaß in bezug auf den Gerätetisch 6, so daß dessen Schwingungen gesteuert werden können durch Einstellen der Stärke und der Richtung des in der Schwingspule fließenden Stromes.

Auf diese Weise ist der Gerätetisch 6 mit Hilfe der Stahldrähte 12 in gewünschter Weise dreidimensional in bezug auf die Grundplatte 1 beweglich. Vergleicht man dies beispielsweise mit einer Kombination von Verschiebemöglichkeiten durch eine X- und eine Y-Stufe, so ergibt sich der Vorteil, daß plötzliche Bewegungen wirksam aufgenommen werden können, wenn etwa ein Gerät auf den Gerätetisch 6 aufgesetzt wird. Im Vergleich zur Verwendung von Stangenverbindungen erfordert der erfindungsgemäße Dämpfungssockel, bei dem zur Aufhängung Luftfedern 4 a und 4 b vorgesehen sind, keine übermäßig großen Federn, die die Dämpfungswirkung beeinträchtigen, und die Größe und das Gewicht des Gerätetisches 6 wird nicht erhöht. Die Luftfedern 4 a und 4 b müssen keine große Kraft aufnehmen. Der erfindungsgemäße Dämpfungssockel kann daher klein und kostengünstig herstellbar sein, obgleich er Vibrationen wirksam dämpfen kann.

Das abgedichtete Gehäuse 20 weist einen Lagerrahmen 25 auf, der mit dem Gehäuse verbunden ist. Wie Fig. 10 zeigt, trägt der Lagerrahmen 25 eine Plattenfeder 27, die Ausschnitte 26 besitzt, die eine elastische Verformung in Bewegungsrichtung der Stange 24 gestatten. Die Plattenfeder 27 und die Stange 24 sind fest miteinander verbunden, so daß die Stange 24 leicht und ohne Reibungswiderstand verschiebbar ist.

Wenn beispielsweise Kugellager zwischen der Stange 24 und dem Gehäuse 20 verwendet werden, ist eine Kraft im Anfangsstadium der Stangenverschiebung erforderlich, die klein sein mag, jedoch die statische Reibung überwinden muß. Wenn die Stange die statische Reibung überwunden hat und beginnt, sich zu bewegen, tritt die Gleitreibung ein, die eine rasche Verschiebung verursacht. Folglich führt die Stange 24 unruhige Bewegungen aus, so daß es schwierig ist, Mikrovibrationen zu absorbieren. Bei der erfindungsgemäßen Lösung, bei der die Stangen 24 der Linearmotoren 9, 10 und 11 durch Plattenfedern 27 abgestützt und geführt sind, können sich die Stangen 24 leicht und ohne Reibwiderstand verschieben. Der Gerätetisch 6 kann daher ebenfalls leicht verschoben werden und Mikrovibrationen zuverlässiger absorbieren.

Die ersten und zweiten Lufttanks 3 a und 3 b weisen Ansätze 28 auf, die in entgegengesetzte Richtungen von den Tanks ausgehen. Bolzen 29 können zum Verbinden der Ansätze 28 vorgesehen sein. Wenn auf diese Weise die Lufttanks 3 a und 3 b starr mit Hilfe der Bolzen 29 verbunden sind, werden die ersten Luftfedern 4 a in bezug auf die elastische Abstützung überbrückt, und nur die zweiten Luftfedern 3 b dienen zur elastischen Abstützung des Gewichts des Gerätetisches 6 und verschiedener Geräte, die auf diesem stehen können. Auf diese Weise wird ein Blockierungsmechanismus gebildet.

Erfindungsgemäß können die Signale (X₁′′, X₂′′, . . . X₈′′) der Beschleunigung der acht Linearmotoren 9, 10 und 11 gegenüber den absoluten Ruhepunkten der Verbindungen zum Gerätetisch 6 gemessen werden. In diesem Falle werden Konstante (c₁₁, c₁₂, . . . c₇₈, c₈₈) bestimmt als Gewinn entsprechend der Schwingungsverteilung an den jeweiligen Verbindungspunkten und substituiert als Beschleunigungssignale (X₁′′, X₂′′, . . . X₈′′), und Stromstärken (F₁, F₂, . . . F₈) werden berechnet, wie es unten angegeben ist, und als Ausgangssignale an die Linearmotoren 9, 10 und 11 gegeben.

F₁ = a₁₁X₁ + a₁₂X₂ + a₁₃X₃ + a₁₄X₄ + a₁₅X₅ + a₁₆X₆ + a₁₇X₇ + a₁₈X₈ + b₁₁X₁′ + b₁₂X₂′ + b₁₃X₃′ + b₁₄X₄′ + b₁₅X₅′ + b₁₆X₆′ + b₁₇X₇′ + b₁₈X₈′ + c₁₁X₁′′ + c₁₂X₂′′ + c₁₃X₃′′ + c₁₄X₄′′ + c₁₅X₅′′ + c₁₆X₆′′ + c₁₇X₇′′ + c₁₈X₈′′

Die Stromstärken F₂ bis F₈ werden in ähnlicher Weise berechnet und zur Steuerung der Linearmotoren 9, 10 und 11 verwendet. Auf diese Weise können Hochfrequenz-Komponenten der Schwingungen wirksam unterdrückt werden durch Rückkopplung der absoluten Beschleunigung neben der absoluten Verschiebung und der absoluten Geschwindigkeit.

Im folgenden sollen die Ergebnisse von Vergleichsuntersuchungen beschrieben werden.

Fig. 11a ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Dämpfungseffekts, der erzielt wird durch eine Steuerung, die auf der Rückkopplung der absoluten Verschiebung und der absoluten Geschwindigkeit basiert, wie es bei der obigen Ausführungsform beschrieben ist. Die waagerechte Achse gibt die Frequenz und die senkrechte Amplitude das Verhältnis der Schwingungen des Gerätetisches 6 in bezug auf die Schwingungen der Grundplatte 1 wieder. Die Ergebnisse sind in einer dünnen, durchgezogenen Linie A 1 eingezeichnet. Das Diagramm zeigt ebenfalls die Ergebnisse, die ohne Steuerung erzielt werden (dicke durchgezogene Linien B 1) und die sich allein aus der Rückkopplung der absoluten Geschwindigkeit ermitteln lassen (gestrichelte Linie B 2), so daß ein Vergleich möglich ist.

Fig. 11b zeigt in einem Diagramm den Dämpfungseffekt, der sich durch Änderung des Rückkopplungsgewinns der absoluten Verschiebung ergibt, wenn der Rückkopplungsgewinn der absoluten Geschwindigkeit konstant gehalten wird. In diesem Diagramm zeigt die gestrichelte Linie A 2 den Fall, in dem die Gewinne verdoppelt sind, und die dicke durchgezogene Linie A 3 den Fall einer weiteren Verdoppelung der Gewinne, also eine Vervierfachung.

Fig. 12a ist ein Diagramm, das die Ergebnisse zeigt, die sich bei einem Vergleich einstellen, bei dem lediglich die Verschiebung zwischen dem Gerätetisch 6 und der Grundplatte 1 zurückgekoppelt wird, so daß ein Federeffekt entsteht. Die Ergebnisse sind durch die gestrichelte Linie B 3 wiedergegeben. Die dicke durchgezogene Linie B 1 zeigt einen Sockel ohne Steuerung, und die dünne durchgezogene Linie B 4 bezieht sich auf den Fall, daß der Gewinn bzw. die Entdämpfung der relativen Verschiebung vierfach zurückgekoppelt wird.

Fig. 12b betrifft den Fall, das lediglich die relative Geschwindigkeit zwischen dem Gerätetisch 6 und der Grundplatte 1 zurückgekoppelt wird, so daß ein Dämpfungseffekt entsteht. Die Ergebnisse sind in gestrichelten Linien B 5 wiedergegeben. Die dicke durchgezogene Linie B 1 bezieht sich auf einen Fall ohne Steuerung, und die dünne durchgezogene Linie B 6 zeigt den Fall einer Erhöhung des Gewinns bzw. der Entdämpfung der relativen Geschwindigkeit mit vierfachem Wert.

Fig. 12c und 12d sind Diagramme, die sich auf den Fall beziehen, daß lediglich die absolute Verschiebung, die absolute Beschleunigung oder die absolute Geschwindigkeit zwischen dem Tisch 6 und der Grundplatte 1 zurückgekoppelt werden. Die gestrichelte Linie B 7 betrifft eine Rückkopplung nur der absoluten Verschiebung, die dünne durchgezogene Linie B 8 zeigt den Fall der Rückkopplung nur der absoluten Beschleunigung, die gestrichelte Linie B 9 zeigt den Fall der Rückkopplung nur der absoluten Geschwindigkeit, und die dicke durchgezogene Linie B 1 zeigt den Fall ohne Steuerung.

Die zuvor erläuterten Meßergebnisse beweisen folgende Tatsachen:

Wenn der Gerätetisch 6 nur mit einem Federeffekt elastisch aufgehängt wird, wird die Resonanzfrequenz erhöht, jedoch kann die Amplitude nicht herabgesetzt werden (Fig. 12a).

Selbst wenn die Resonanz durch mechanische Dämpfung unterdrückt wird, können Schwingungen nicht zufriedenstellend gedämpft werden, selbst wenn die Amplitude verringert wird. Wenn der Dämpfungseffekt erhöht wird, wird die Amplitude der Resonanz verringert, bleibt jedoch fest, so daß der Gerätetisch 6 mit der Grundplatte 1 vibriert (Fig. 12b).

Die Vibrationen können nicht mit nennenswerter Wirkung gedämpft werden, wenn die Steuerung lediglich durch Rückkopplung der absoluten Verschiebung oder der absoluten Beschleunigung erfolgt (Fig. 12c). Wenn die Vibrationssteuerung durch Rückkopplung nur der absoluten Geschwindigkeit erfolgt, reduziert der entstehende Dämpfungseffekt die Frequenz und die Amplitude, jedoch ist er nicht ausreichend zur Dämpfung der Vibrationen (Fig. 12d).

Wenn dagegen die Steuerung mit Rückkopplung der absoluten Verschiebung und der absoluten Geschwindigkeit auf der Grundlage von Steuersignalen erfolgt, die gebildet werden aus Verschiebungs- und Geschwindigkeitssignalen, werden die von dem Gerätetisch 6 übertragenen Schwingungen von Beginn an gedämpft, und sehr feine Vibrationen können in optimaler Weise kontrolliert werden (Fig. 11a).

Wenn der Rückkopplungsgewinn der absoluten Verschiebung erhöht wird, kann der Dämpfungseffekt in bezug auf Niederfrequenzkomponenten verbessert werden (Fig. 11b).

Anschließend soll eine weitere Ausführungsform beschrieben werden.

Fig. 13 bis 15 zeigen einen Dämpfungssockel mit einer Grundplatte 1, die am Boden befestigt ist, Stützen 2, die von der Grundplatte 1 ausgehen, und einen ersten Lufttank 3 a, der durch die Stützen 2 aufgehängt ist. Der erste Lufttank 3 a dient als Stützdeck der ersten Stufe und ist waagerecht verschiebbar. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, befinden sich erste Luftfedern 4 a an der Oberseite des ersten Lufttanks 3 a, und ein zweiter Lufttank 3 b oberhalb der ersten Luftfedern. Auf dem zweiten Lufttank sind zweite Luftfedern 4 b angeordnet, und es folgt nach oben ein drittes Lufttank 3 c, auf dem dritte Luftfedern 4 c angeordnet sind, die den Gerätetisch 6 tragen.

Der erste Lufttank 3 a steht mit den ersten Luftfedern 4 a in Verbindung. Der zweite Lufttank 3 b ist mit den zweiten Luftfedern 4 b und der dritte Lufttank 3 c mit den dritten Luftfedern 4 c verbunden, und zwar jeweils durch Durchlässe 5.

Die ersten, zweiten und dritten Lufttanks 3 a, 3 b und 3 c sind in Draufsicht kreuzförmig ausgebildet. Hilfstanks 7 a, 7 b und 7 c stehen mit den drei Lufttanks 3 a, 3 b und 3 c in Verbindung.

Der erste Lufttank 3 a weist einen Ansatz 28 zur Verriegelung auf, der von einem oberen Bereich ausgeht, während der zweite Lufttank 3 b einen Ansatz 28 besitzt, der sich nach unten zu dem Ansatz 28 des ersten Lufttanks 3 a erstreckt. Bolzen 29 können zum Verbinden der Ansätze 28 vorgesehen sein. Wenn der erste und zweite Lufttank 3 a und 3 b mit Hilfe der Bolzen 29 fest verbunden sind, werden die ersten Luftfedern 4 a überbrückt und damit wirkungslos. Diese Konstruktion wirkt als erster Blockierungsmechanismus 30 a.

Die Ansätze 28 des zweiten Lufttanks 3 b, die sich an dessen Oberseite befinden und nach oben erstrecken, liegen Ansätzen 28 gegenüber, die von der Unterseite des dritten Lufttanks 3 c nach unten gerichtet sind. Diese gegenüberliegenden Ansätze 28 können mit Hilfe von Bolzen 29 fest verbunden werden, so daß die zweiten Luftfedern 4 b überbrückt werden. Durch diese Konstruktion wird ein zweiter Blockierungsmechanismus 30 b gebildet.

Wenn einer oder beide Blockierungsmechanismen 30 a und 30 b verwendet werden, werden die ersten oder zweiten Luftfedern 4 a, 4 b oder beide ausgeschaltet. Dadurch erfolgt eine Umstellung von dem Zustand, in dem die ersten, zweiten und dritten Luftfedern 4 a, 4 b und 4 c die elastische Abstützung bewirken, zu einem Zustand, in dem die zweiten und dritten Luftfedern 4 b und 4 c, die ersten und dritten Luftfedern 4 a und 4 c oder lediglich die dritten Luftfedern 4 c zur elastischen Abstützung des Gewichts des Gerätetisches 6 mit den auf diesem stehenden Geräten verwendet werden.

Der erste Lufttank 3 a weist weiterhin Ansätze 31 auf, die sich nach unten erstrecken. Andererseits sind Ansätze 32 auf der Oberseite der Grundplatte 1 gegenüber den Ansätzen 31 vorgesehen. Diese Ansätze 31 und 32 können zusammengeschraubt werden und damit den ersten Lufttank 3 a in bezug auf die Grundplatte 1 verriegeln. In diesem Falle werden waagerechte Schwingungen lediglich durch die ersten, zweiten und dritten Luftfedern 4 a, 4 b und 4 c gedämpft.

Als Alternative zu den Blockierungsmechanismen 30 a und 30 b oder zu einem dieser Mechanismen können der Gerätetisch 6 und der dritte Lufttank 3 c Verriegelungsansätze 28 an gegenüberliegenden Stellen aufweisen, die miteinander verschraubt werden können.

Bei dieser Ausführungsform ist die Anzahl der im Einsatz befindlichen Federn durch Betätigung der Blockierungsmechanismen 30 a und 30 b veränderlich, so daß bestimmte Federn 4 a, 4 b und 4 c in Betrieb oder außer Betrieb genommen werden können. Dadurch läßt sich die Steifigkeit und die Schwingungsfrequenzcharakteristik in waagerechter und senkrechter Richtung verändern. Dieser Stützsockel ermöglicht es, Schwingungen mit größerer Zuverlässigkeit durch Verwendung geeigneter Steifigkeit und Frequenzcharakteristik entsprechend dem Gewicht des auf dem Gerätetisch 6 stehenden Gerätes und Gewichtsänderungen, die sich bei der Montage ergeben, mit erhöhter Zuverlässigkeit zu dämpfen.

Der erfindungsgemäße Dämpfungssockel kann Luftfedern in vier oder mehr Stufen aufweisen.

Claims (5)

1. Dämpfungssockel mit einem feststehenden Teil, einem Gerätetisch und Luftfedern zwischen dem feststehenden Teil und dem Gerätetisch zur elastischen Abstützung des Gerätetisches, gekennzeichnet durch
ein Stückdeck, das durch das feststehende Teil waagerecht verschiebbar abgestützt ist und den Gerätetisch (6) über Luftfedern (4 a, 4 b, 4 c) abstützt, die in mehreren Stufen angeordnet sind,
Linearmotoren (9, 10, 11), die das feststehende Teil (1) und das Stützdeck verbinden und dreidimensional in zwei zueinander senkrechten, waagerechten Richtungen sowie in senkrechter Richtung beweglich sind,
Vibrationssensoren (13, 14, 15) in Verbindung mit dem Gerätetisch (6) und
Steuereinrichtungen (16, 17, 18, 19) zur Ableitung von Verschiebungs- und Geschwindigkeitssignalen aus den Meßergebnissen der Vibrationssensoren und zur Errechnung von Steuersignalen zur Steuerung der Linearmotoren.

2. Dämpfungssockel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearmotoren (9, 10, 11) eine Stange (24) aufweisen, die mit einem Stahldraht (12) verbunden ist, und daß das feststehende Teil (1) und der Gerätetisch (6) über die Linearmotoren und die Stahldrähte (12) verbunden sind.

3. Dämpfungssockel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (24) der Linearmotoren (9, 10, 11) durch Plattenfedern (27) verschiebbar abgestützt sind.

4. Dämpfungssockel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Stützgliedern zwischen dem Stützdeck und dem Gerätetisch (6) vorgesehen ist, daß die Luftfedern (4 a, 4 b, 4 c) zwischen dem Stückdeck und den Stützgliedern angeordnet sind, und daß wenigstens ein Blockierungsmechanismus (28, 30, 31, 32) vorgesehen ist, mit dem eine oder mehrere Luftfedern überbrückbar und stillzulegen sind.

5. Dämpfungssockel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützglieder (3 a, 3 b, 3 c) umfassen, die mit den Luftfedern (4 a, 4 b, 4 c) über Durchlässe (5) verbunden sind.