In optical disk drive (ODD), disk rotation speed has been increasing rapidly to achieve high data transfer rate. High servo bandwidths for focusing and tracking actuator are required to follow dynamic disturbance by high rotation speed in ODD. However, the servo bandwidth is significantly limited by some vibration modes which are induced by the flexibility of moving part. In this work, the vibration modes affecting bandwidth of actuators are suppressed by modifying actuating force by VCM. For this, the relation between the horizontal component of the actuating force and vibration mode is analyzed and force characteristic affecting to vibration mode is obtained through electromagnetic and structural analysis using simulation program.
This paper presents a dynamic modeling and a sliding mode controller for the high-speed/high-accuracy position control system. The selected target system is the wire bonder assembly which is used in the semiconductor assembly process. This system is a reciprocating one around the pivot point that consists of VCM(voice coil motor) as an actuator and transducer horn as a bonding tool. For the modeling elements, the sys-tem is divided into electrical circuit, magnetic circuit and mechanical system. Each system is modeled using the bond graph method and united into the full system. Two major aims are considered in the design of the controller. The first one is that the horn must track the given reference trajectory. The second one is that the controller must be realizable by using the DSP board. Computer simulation and experimental results show that the designed sliding mode controller provides better performance than the PID controller.
The high precision positioning mechanism is used in various industrial fields. It is used in semiconductor manufacturing line, test instrument, Bioengineering, and MEMS and so on. This paper presents a positioning mechanism with dual servo system. Dual servo system consists of a coarse stage and a fine motion stage. The course stage is driven by VCM and the actuator of fine stage is the PZT. The purposes of dual servo system are stability, higher bandwidth, and robustness. Lead compensator is applied to this control system, and is designed by PQ method. Designed compensator can improve property of positioning mechanism.
This paper presents a dynamic modeling and a sliding mode controller for the high-speed / high-accuracy position control system. Selected target system is the wire bonder head assembly which is used in semiconductor assembly process. This system is a reciprocating one around the pivot point that consists of VCM(voice coil motor) as a actuator and transducer horn as a bonding tool. For the modeling elements, the system is divided into electrical circuit, magnetic circuit and mechanical system. Each system is modeled by using the bond graph method and united into the full system. Two major aims are considered in the design of the controller. The first one is that the horn must track the given reference trajectory. The second one is that the controller must be realizable by using the DSP board. Computer simulation and experimental results show that the designed sliding mode controller provides better performance than the PID controller.
This paper proposed an optimal plate spring design for the optical image stabilizer in mobile phones. The voice-coil motor (VCM) with plate spring is the smallest, lowest-cost solution for auto focus on the market today and it is also the simplest to implement. The VCM is selected in this paper for auto focusing. However, the design process is complex due to the many design variables coupled to each other and some constraints of each directional motion caused by the characteristics of plate spring. Because of the complex formulation of the design objective, a plate spring design is proposed through the design of experiments to find the optimal design satisfying design constraints.
바코드 리더를 위한 전자기력을 이용한 소형 회전 무빙 코일 타입 보이스 코일 구동기를 개발하였다. 본 구동기는 1 개의 자석과 1 개의 코일 그리고 1 개의 복원핀으로 이루어진 간단한 구조이다. 구동기는 DC 모터의 선형으로 근사화한 이론적인 모델링으로 해석하고, 유한 요소 해석 프로그램으로 모터 상수와 복원력 상수를 계산하여 동적 성능을 예측하였다. 공진 주파수는 64 Hz 이며 바코드 리더를 위한 50 Hz 의 주파수에서 60 deg 의 반사각을 가짐으로 예측되었다. 시작품을 제작하여 실험을 통하여 3 V 의 입력 전압에서 50 Hz 의 주파수에서 61.8 deg 의 반사각을 가짐을 확인하였다. 제안된 구동기는 Op-amp 를 이용하여 간단한 개루프 제어 회로 구성이 가능하다.
전자기력을 이용한 소형 회전 무빙 자석 타입 보이스 코일 구동기를 소형 이동 로봇을 위해 개발하였다. 1개의 자석과 1개의 코일 그리고 1개의 요크로 이루어진 간단한 구조이다. DC 모터와 같이 선형으로 근사화한 이론적인 모델링으로 성능을 예측하였고, 유한 요소 해석 프로그램으로 모터 상수와 복원력 상수를 계산하여 자석과 코일 사이의 공극에 따른 성능을 예측하였다. 시작품을 제작하여 실험을 통하여 60Hz 에서 공진 주파수를 가지고 주파수 대역폭이 80Hz를 가짐을 확인하여 모델링을 검증하였다. 그리고 정적으로 1.5V 입력 전압으로 약 20 deg의 회전을 확인하였다. 제안된 구동기는 개루프 제어가 가능하여 회로 구성을 간단히 할 수 있다.
To realize higher track density of HDD, the servo bandwidth should be higher, however, is limited by the mechanical resonances of the arm, coil of the VCM and ball bearing pivot. The dual-stage actuator systems have been suggested as a possible solution. For the dual-stage actuator systems based on the suspension, the suspension resonance frequencies in the radial access direction are important factors to increase a servo bandwidth, however the improvement of these frequencies may affect the shock resistance performance and spring constant. The slider's flying stability can be deteriorated by the change of a vertical stiffness. In this work, we have investigated a suspension design scheme possessing a milliactuator for dual-stage actuator systems and also achieved higher mechanical characteristics. Design parameters are deduced by finite element analysis with sensitivity function. It is confirmed that the proposed suspension with the milliactuator has the capability of fine tracking motion, due to its hinge structure on the spring region, and achieves higher mechanical resonance frequencies in the radial access direction with a high-shock resistance and a low-spring constant.
To reach high areal density, less track pitch is expected and more servo bandwidth is required. One approach to overcoming the problem is by using dual stage servo system. In this system, a voice coil motor (VCM) is used as the primary stage while a milliactuator is used as the secondary stage. We have suggested new milliactuator based on the shear mode of piezoelectric elements to drive the head suspension assembly. In this paper, we introduce controller design method, PQ method. PQ method reduces the controller design problem for DISO(dual-input/single-output) systems to two standard controller design problems for SISO(single-input/single-output) problems. The first part of PQ method directly address the issue of actuator output contribution, and the second part allows the use of traditional loop shaping to achieve the overall system performance. This paper shows how to employ the PQ method to meet aggressive close-loop performance specifications for a disk drive system with a VCM and piezoelectric milliactuator.
본 연구에서는 직구동방식의 보이스 코일 모터를 이용한 유도무기 날개 작동기의 최적 설계를 진행하였다. ANSYS Maxwell 상용프로그램으로 전자기장 해석을 수행하여 토크 성능 및 보이스 코일 모터의 특성을 예측하였으며, 운용 각도 범위에서 날개에 작용하는 공력부하가 가장 큰 구간인 양끝단에 해당되는 각도에서 최적화 설계를 수행하였다. 또한, 작동기의 주요 설계 변수를 선정하고, 최적화 설계를 위하여 반응면 기법(Response Surface Method)을 사용하였다. 반응면은 2차 함수로 구성하였고 2차 반응면 구성에 널리 쓰이는 중심합성법을 바탕으로 수치실험점들을 선정하였다. 구성된 반응면의 적합성은 수정결정계수로 판단하였으며, 최종적으로 최적화로 구해진 토크값은 전자기장 해석을 통한 토크값과 거의 동일함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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