SYSTEM POZYCJONOWANIA GŁOWIC PAMIĘCI MASOWEJ Z PRZEGUBAMI PRYZMATYCZNYMI

Transkrypt

1 MODELOWANIE INŻYNIERSKIE ISSN X,. 8, Gliwie SYSEM POZYCJONOWANIA GŁOWIC PAMIĘCI MASOWEJ Z PRZEGUBAMI PRYZMAYCZNYMI OMASZ RAWIŃSKI Kter Mehtronii, Wyził Eletryzny, Politehni Ślą e mil: tomz.trwini@poll.pl, Strezzenie. W pry przetwiono wie przyłowe trutury łńuhów inemtyznyh ytemów pozyjonowni łowi pmięi mowyh. W łńuhh inemtyznyh wytępują przeuy orotowe i pryzmtyzne. Przetwiono ih mierze przeztłeń jenoronyh orz truturę mierzy ezwłnośiowyh l nlizownyh łńuhów inemtyznyh.. WSĘP ypowe ytemy pozyjonowni łowi yów twryh wypożone ą w jeen ilni npęowy tzw. VCM. Przy oerwownym oroznie intenywnym wzrośie pojemnośi yów twryh, o z tym izie, wzrośie powierzhniowyh ętośi nyh zyli ilozynu liniowej ętośi itów i lizy śieże znie prwiłoweo ślezeni śieże przez ytem pozyjonowni, wypożony tylo w jeen ilni npęowy, jet rzo trune lu wręz niemożliwe o zrelizowni. Stą też oniezne jet wprowznie o łńuh inemtyzneo ytemu pozyjonowni otowyh ilniów pomonizyh tutorów piezoeletryznyh, eletrottyznyh, umożliwijąyh zwięzenie zolnośi ślezeni śieże z nymi. W hwili oenej njwięzą powierzhniową ętość nyh ztoowno w yh twryh firmy Wetern Diitl jet to wrtość G / in. N ry. przetwiono otowy ilni piezoeletryzny, tóry jet toowny w ytemh pozyjonowni łowi firmy Wetern Diitl. Ry.. Atutory piezoeletryzne w ytemie pozyjonowni łowi yów erii WB B Bl. Fot. Miej Mizzu

2 . RAWIŃSKI Powyżzy ryune przetwi zzeółowo uowę tutor piezoeletryzneo o wymirh ~,,5 mm zinterowneo z przeuem typu Φ. Atutor piezoeletryzny ł ię z płyti mteriłu piezoeletryzneo wioznej w entrlnej zęśi zjęi. Wiozne ą również miej lutownize oprowzenie npięć ziljąyh. N ry. przetwiono wzrot powierzhniowyh ętośi nyh w oreie ottnih lt [, ]. G/in ,5, lt Ry.. Powierzhniowe ętośi nyh n przełomie ottnih lt [, ]. ętośi powierzhniowe toowne, ętośi powierzhniowe uzyne w lortorih Dlzy wzrot powierzhniowyh ętośi nyh jet iąle możliwy, le oniezne ęzie terownie wyoośią lotu łowi zpiująyh i ozytująyh ne [] n powierzhnią nośniów nyh, eliminująą mięzy innymi wpływ flitośi powierzhni nośniów n wyoość lotu ślizz. Stą wnioe, że ytem pozyjonowni łowi ęzie muił yć wypożony w o njmniej w lu trzy ilnii tutory npęowe. W niniejzej pry przetwiono trutury łńuhów inemtyznyh pozwljąyh n wprowzenie otowyh ilniów miroilniów tutorów umożliwijąyh zwięzenie zolnośi prwiłoweo ślezeni śieże z nymi.. PRZYJĘE SRUKURY ŁAŃCUCHÓW KINEMAYCZNYCH Anlizują proponowne w literturze trutury łńuhów inemtyznyh, njzęśiej poty ię rozwiązni, w tóryh ztoowno o njwyżej w ilnii tutory npęowe. W prh [5, 8] zproponowno truturę łńuh inemtyzneo złożoną z przeuu orotoweo i pryzmtyzneo. W pry [6] przetwiono truturę łńuh inemtyzneo złożoneo z wóh przeuów orotowyh. Jeynie w [7] przetwiono moel mtemtyzny opiny równnimi trnmitnyjnymi l trutury, tórą możn trtowć jo złożenie trzeh przeuów. Zwięzenie lizy przeuów, w tóryh oziłują otowe ilnii tutory, umożliwi eliminję: wpływu rń zewnętrznyh, rń wywołnyh powtrzlnymi i niepowtrzlnymi iimi łoży, itp. N ry. przetwiono wie przyłowe trutury rozłęzionyh łńuhów inemtyznyh. Rozłęziony łńuh inemtyzny przetwiony n ry.. złożony jet z przeuów orotowyh i pryzmtyznyh, le oie orotu przeuów i ą protopłe o pozotłyh oi orotu. Łńuh ten w lzej zęśi ęzie oznzny ymolem xgy_rrp o oznz x łęzi, y topni wooy, rrp onfiurj przeuów. Oie orotu przeuów rozłęzioneo łńuh inemtyzneo prezentowneo n ry.. ą o ieie równolełe. eo typu łńuh oznzć ęziemy w lzej zęśi ymolem xgy_rrp.

3 SYSEM POZYCJONOWANIA GŁOWIC PAMIĘCI MASOWEJ W ou przyph ieruni wyunięi przeuów pryzmtyznyh ą protopłe o powierzhni nośniów nyh. W ou przyph łńuhów złożono, że przeuy pryzmtyzne npęzją ślizze, ntomit nie m więzyh przezó, y zmit ślizzy moły yć npęzne ezpośrenio me łowie [,, ]. Zwiezenie Zwiezenie Potw E-lo 6 7 Zwiezenie Ślizz 5 y Ślizz Potw E-lo Zwiezenie Ślizz y Ślizz Ry.. Rozłęzione łńuhy inemtyzne milimnipultorów ytemów pozyjonowni łowi z przeumi pryzmtyznymi. Łńuh typu xgy_rrp, łńuh typu xgy_rrp We wzytih prouownyh oenie rozwiąznih ontruyjnyh ytemów pozyjonowni łowi potwowym źrółem npęu w przeuie pierwzym jet tzw. ilni VCM zyli łuowy ilni prąu tłeo wzuzony o mneów trwłyh. Przeuy i łńuh typu xgy_rrp nie poleją npęzniu. Są one przeumi pywnymi ziłją w nih jeynie momenty wytworzone przez ytem prężyteo zwiezeni ślizzy. Pozotłe przeuy moą zrówno w jenym j i ruim przypu prezentownym n ry., yć npęzne przez miroilnii tutory piezoeletryzne lu eletrottyzne [8, 9]. W pry [9] zproponowno npę przeuów i 5 z wyorzytniem oowyh ilniów eletrottyznyh w elu ompenji tzw. ou łowiy ompenj ąt pomięzy oią łowi tyzną o trjetorii śieżi, le nie wpomin ię ni n temt npęów innyh przeuów. Firm Hithi zproponowł i optentowł ezpośreni npę łowi z wyorzytniem rozzerzlnośi ieplnej mteriłów ontruyjnyh jrzm myh łowi [, ], tóry może yć interpretowny, jo npę liniowy przeuów pryzmtyznyh. Firm Wetern Diitl touje o npęów przeuów i, w łńuhu typu xgy_r pozotłyh przeuów łowiie nie wyorzytuje ię, ilnii piezoeletryzne ry... KINEMAYKA MILIMANIPULAORÓW ROZGAŁĘZIONYCH Człony łńuh inemtyzneo znjująe ię pomięzy przeumi, i 6 możn trtowć w ten poó, że przynleżą one o tzw. łęzi włązją ślizz łęzi, poonie j złony znjująe ię pomięzy przeumi, 5 orz 7 to łąź. Stą też w łńuhh inemtyznyh przetwionyh n ry. mmy po wie łęzie. Przeu potwowy, złon potwy i E lo tworzą tzw. onr. Zmienne przeuowe przeuów i to tzw. zmienne złązeniowe pomięzy onrem łęzimi. Stą też mierze przeztłeń jenoronyh opiująyh położenie i orientję łowi w zowym ułzie wpółrzęnyh w funji zmiennyh przeuowyh moą yć przetwione jo złożenie mierzy jenoronyh onr i łęzi: n i Ai i

4 . RAWIŃSKI zie: n liz topni wooy łńuh inemtyzneo jenotowej łęzi, {,,, } ine łęzi, i mierz mierze przeztłeni jenoroneo onr, A i elementrne mierze przeztłeń jenoronyh pomięzy ułmi wpółrzęnyh łęzi. W poó orzowy en wzoru złożenie inemtyi onr i łęzi przetwiono n ry.. n i i i A Głęzie Konr n i i i A Głęzie Konr Ry.. Złożenie inemtyi onr i łęzi Mierzy przeztłeń jenoronyh wytępuje tyle, ile jet łęzi tron nośniów nyh, z tórymi wpółprują łowie. W przypu łńuhów inemtyznyh prezentownyh n ry. mmy ntępująe, ońowe poti mierzy przeztłeń jenoronyh: przype pierwzy łńuh typu xgy_rrp: zie:, łuość złonu onr, ounięi przeuów l łęzi ; i, i róty nzw funji inu i oinu l ąt Θ. przype rui łńuh typu xgy_rrp: zie: zn przehozi w zn l łęzi leżąyh powyżej śro zoweo ułu wpółrzęnyh. l łęzi łńuh inemtyzneo z ry..: i i A, zie: zn przehozi w zn l łęzi órnej;, róty nzw funji inu i oinu l umy ątów Θ i Θ ; i ounięi przeuów l łęzi. l łęzi łńuh inemtyzneo z ry..:

5 SYSEM POZYCJONOWANIA GŁOWIC PAMIĘCI MASOWEJ 5 i i A, 5 zie: zni przehozą w zni l łęzi órnej, i łuośi złonów łęzi.. MACIERZE BEZWŁADNOŚCIOWE MILIMANIPULAORÓW ROZGAŁĘZIONYCH Równni ynmii rozłęzionyh milimnipultorów moą yć przetwione w poti mierzowej, jo: G Cq Q D q & & & r, 6 zie: D r mierz ezwłnośiow, C mierz ił ośroowyh i Corioli, G wetor ił/momentów orwityjnyh, Q wetor uoólnionyh wymuzeń, q& &, q& wetory uoólnione opowienio: przyśpiezeni i pręośi. Oólne trutury mierzy ezwłnośiowyh, formułowne n potwie [,, ], l nlizownyh trutur łńuhów inemtyznyh ą ntępująe: l łńuh typu xgy_rrp ry..: ym D r 7 l łńuh typu xgy_rrp ry..: ym D r 8 W mierzh 7 i 8 wyrźnie możn zuwżyć truturę loową opowijąą przyjętemu wześniej poziłowi milimnipultor rozłęzioneo n onr i łęzie. Czyli możn w nih wyróżnić ntępująe pomierze: ezwłnośi włnyh onr jet to mierz jenoelementow, ezwłnośi włnyh łęzi w nlizownyh przyph ą to mierze ziewięioelementowe leżąe n przeątnej łównej orz mierze przężeń onr łąź ą to mierze wierzowe trójelementowe. N ry. 5. przetwiono w poó orzowy położenie pozzeólnyh mierzy.

6 6. RAWIŃSKI mierze przężeń onr- łąź mierz mierze ezwłnośiow ezwłnośi włn włnyh łęzi onr ym Ry. 5. Bloow trutur mierzy ezwłnośiowyh Mierze leżąe n przeątnej łównej ą mierzmi ymetryznymi wrtowymi. Wyrżeni opiująe pozzeólne elementy mierzy ezwłnośiowyh ą znznie rozuowne [,, ]. Njrziej rozuowną formę mją elementy element mierzy ezwłnośi włnej onr: l łńuh typu xgy_rrp: m I { {,,...} z i, {,,...} m i i i i I zi } I z } 9 przy zym może zhozić, l łńuh typu xgy_rrp: m I m,...,...,...,... z {,,...} I I z z } } I I z z } } zie: i, i, i, i opowienio: łuośi złonów, położeni śroów iężośi, ounięi przeuów orz ounięi śroów iężośi l łęzi ; i, i róty nzw funji inu i oinu l ątów Θ i ;, róty nzw funji inu i oinu l umy ątów Θ i Θ ; m m złonu onr; m i my złonów łęzi ; I z mowy moment ezwłnośi złonu onr; I zi mowe momenty ezwłnośi łęzi. Wyrżeni n pozotłe elementy mierzy 7 i 8 ą również rozuowne, przy zym protzą potć mją elementy mierzy ezwłnośiowej łńuh typu xgy_rrp.

7 5. PODSUMOWANIE SYSEM POZYCJONOWANIA GŁOWIC PAMIĘCI MASOWEJ 7 Zproponowne trutury rozłęzionyh łńuhów inemtyznyh ułów przenieieni npęu ytemów pozyjonowni łowi, n ute możliwośi wprowzeni otowyh tutorów, ją rzo zeroie możliwośi w ierunu poprwini zolnośi ślezeni śieże z nymi. W nlizownyh łńuhh możliwe jet wprowznie otowyh tutorów piezoeletryznyh wpółprująyh z przeumi i, teo typu rozwiąznie jet oenie toowne w prouth omeryjnyh ry.. Zrówno jeen ji i rui przetwiony łńuh inemtyzny może yć wypożony w otowe tutory eletrottyzne, zpewnijąe ompenję ou łowiy w ou przyph tutory powinny npęzć przeuy i 5. Kontrol wyoośi lotu ślizzy, wzlęnie myh łowi, jet również możliw w tyh rozwiąznih prowzć ię ęzie on o wprowzeni npęu przeuów pryzmtyznyh 6 i 7, zrelizownyh poprzez tutory eletrottyzne lu termizne [, ]. Przetwione łńuhy moą yć porównne ze oą w świetle ilu ryteriów, wynijąyh ze peyfii pry ytemu pozyjonowni łowi orz ftu ślezeni śieże o niewielih wymirh eometryznyh rzęu 5 nm i wynijąej z teo onieznośi eliminji wpływu złóeń np. rń zewnętrznyh i wewnętrznyh, rń truturlnyh ontruji pozzeólnyh złonów. W świetle powyżzyh uw njrziej orzytnie prezentuje ię łńuh typu xgy_rrp, tóry njpełniej pełni wzytie wymni umożliwi ompenję wpływu rń oywjąyh ię w ierunu protopłym i poprzeznym o nośniów nyh, możliw jet ompenj ou łowiy i reulj wyoośi lotu łowi/ślizz. Nieo orzej wyp tutj łńuh typu xgy_rrp, tóry przenoi iężr ompenji rń oziływjąyh w ierunu protopłym o nośni nyh n npę przeuu pryzmtyzneo. Łńuh ten jen umożliwi roziie funji ompenji ou łowiy i ompenji wypływu rń oziływjąyh w ierunu poprzeznym o oi orotu nośni nyh n w ozielne npęy przeuów. Porównują wyrżeni opiująe elementy mierzy ezwłnośiowyh, rziej orzytnie prezentuje ię rozłęziony łńuh inemtyzny typu xgy_rrp, o zyni o rzo intereująą propozyją o ontruji ułów przenieieni npęów ytemów pozyjonowni łowi. LIERAURA. rwińi.: Moel mtemtyzny ytemu pozyjonowni łowi pmięi mowyh z otowymi przeumi pryzmtyznymi. W: XIII Seminr Funmentl Prolem of Eneroeletroni, Eletromehni n Mehtroni PPEEm 9, CD ROM, Wił, Novemer 9, p. 5,. rwińi.: Expreion erie element of invere inertil mtrie of poitionin he ytem of m tore evie. W: Seminr Funmentl Prolem of Eneroeletroni, Eletromehni n Mehtroni PPEEm 7, om II, Wił, Novemer 7, p.,. Unite Stte Ptent Di rive Slier Dein for herml Fly heiht Control n Burnihin on emn, Ferury 9,. Shirmtu., Atumi., Kurit M., Shimizu Y., n H.: Dynmilly ntrolle therml flyin heiht ontrol lier. IEEE rntion on Mneti 8, Vol., No., p Hun X., Horowitz R., Li Y.: Dein n nlyi of rout tr followin ontroller for ul te ervo ytem with n intrumente upenion. Amerin Control Conferene, Portln, USA, June 5, p.6.

8 8. RAWIŃSKI 6. Sn Min Suh, Chun Choo Chun, Seun Hi Lee: Direte time LQG/LR ul te ontroller ein in mneti i rive. IEEE rntion on Mneti, Vol. 7, No., p Hun X., Horowitz R., Li Y.: r followin ontrol with tive virtion mpin n ompention of ul te ervo ytem. Miroytem ehnoloy 5,, p Horley D.A., Cohn M.B., Sinh A., Horowitz R., Pino A.P.: Dein n frition of n nulr mirotutor for mneti i rive. Journl of Miroeletromehnil Sytem 998, Vol. 7, No., p Srjli E., Ymht C., Corero M., Fujit H.: Eletrotti rotry tepper miromotor for ew nle ompention in hr i rive. MEMS 9 n IEEE Int. Conf. on Miro Eletro Mehnil Sytem, p rwińi.: Owrnie mierzy o wyrnyh truturh przy pomoy mierzy loowyh. Przelą Eletrotehnizny 9, nr 6,.98, Pr nuow finnown ze śroów n nuę w lth 9 jo projet wzy N N HEAD POSIIONING SYSEM OF MASS SORAGE DEVICES WIH PRISMAIC JOINS Summry. In the pper the iue of mthemtil moel of he poitionin ytem of m tore evie, o lle hr i rive HDD h een preente. ypil he poitionin ytem in hr i rive re equippe with only one rivin motor o lle VCM Voie Coile Motor. Aorin to nnully oerve row of hr i rive pity, n wht follow inree of t rel enity prout of liner it enity n t tr enity, the im of proper tr followin y he poitionin ytem, equippe only with one motor, i very iffiult or lmot impoile to relize. It follow tht it i neery to nother uxiliry motor tutor piezoeletri or eletrotti into inemti hin of he poitionin ytem tht inree t tr followin ility. Nowy the t rel enity rehe the vlue of G/in in ommeril prout of Wetern Diitl ompny. Hene in the rtile the mthemtil moel ynmi mtrie of he poitionin ytem, expree y two ifferent inemti hin, whih llow for introuin into inemti hin itionl motor h een formulte. hi mthemtil moel llow u for nlyi of mutul intertion etween uxiliry motor tutor n min motor.