• International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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• 제8권2호
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• pp.44-48
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• 2007

In recent years, the size of plane substrates and semiconductor wafers has increased. As conventional contact transportation systems composed of, for example, carrier rollers, belt conveyers, and robot hands carry these longer and wider substrates, the increased weight results in increased potential for fracture. A noncontact transportation system is required to solve this problem. We propose a new noncontact transportation system combining acoustic viscous and aerostatic forces to provide damage-free transport. In this system, substrates are supported by aerostatic force and transported by acoustic viscous streaming induced by traveling wave deformation of a disk-type stator. A ring-type piezoelectric transducer bonded on the stator excites vibration. A stator with a high Q piezoelectric transducer can generate traveling vibrations with amplitude of $3.2{\mu}m$. Prior to constructing a carrying road for substrates, we clarified the basic properties of this technique and stator vibration characteristics experimentally. We constructed the experimental equipment using a rotational disk with a 95-mm diameter. Electric power was 70 W at an input voltage of 200 Vpp. A rotational torque of $8.5\times10^{-5}Nm$ was obtained when clearance between the stator and disk was $120{\mu}m$. Finally, we constructed a noncontact transport apparatus for polycrystalline silicon wafers $(150(W)\times150(L)\times0.3(t))$, producing a carrying speed of 59.2 mm/s at a clearance of 0.3 mm between the stator and wafer. The carrying force when four stators acted on the wafer was $2\times10^{-3}N$. Thus, the new noncontact transportation system was demonstrated to be effective.

• 센서학회지
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• 제6권5호
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• pp.392-399
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• 1997

본 연구에서는 $0.125Pb(Mg_{1/2}Nb_{2/3})O_{3}-0.435PbTiO_{3}-0.44PbZrO_{3}$의 조성을 갖는 hard계 압전 재료에 0.5 wt%의 $MnO_{2}$를 첨가하였으며, 이 시편으로 초음파 전동기를 제작하고자, 소결 온도에 따른 시편의 유전 및 압전특성에 대하여 연구하였다. 실험 결과, $1270^{\circ}C$의 소결 온도에서 다음과 같이 가장 우수한 압전특성을 나타냈다. 즉 시편의 밀도는 $7.72\;g/cm^{3}$ 유전상수는 570, 유전손실은 0.82 %f, 잔류분극 Pr은 $19.18{\mu}C/cm^{2}$ 항전계 Ec는 9.63 kW/cm, 전기기계 결합계수 kp는 55.1%, 기계적 품질계수 Qm은 886이 되었다. 또한 $1270^{\circ}C$ 에서 소결된 시편의 유전상수 및 유전손실을 주파수 변화와 온도 변화에 따라 조사하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.329-330
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• 2006

본연구에서는 초음파 모터 등의 고출력 액츄에이터에 응용 가능한 $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$-$0.6Pb(Zr_{0.405}Ti_{0.595})O_3$ + 0.25wt% $Fe_2O_3$ 조성시스템에 $MnO_2$ (0~1 wt.%)첨가하여 압전, 유전특성 및 미세구조에 관해 고찰하였다. 본조성을 $1125{\sim}1175^{\circ}C$ 온도에서 2시간 소결하여 시편을 제조하였으며 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였다. $MnO_2$ 첨가량 증가에 따라 압전 상수와 전기기계결함계수는 감소하였으며, 기계적 품질계수는 0.5 wt% 첨가시까지 증가하였으나 첨가량이 그 이상 증가함에 따라 감소하였다. 압전특성은 $1125^{\circ}C$에서 소결한 $MnO_2$ 0.5wt%조성에서 ${\varepsilon}r$ = 2040, kp = 0.66, $d_{33}$ = 504, Qm=438의 우수한 특성을 나타내었다.

• 전력전자학회논문지
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• 제3권3호
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• pp.165-172
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• 1998

USM의 전기 기계적인 변환은 USM의 고정자에 정렬된 PZT트랜듀서를 구동하기 위한 2-상 고주파 전력 변환부와 고정자와 회전자 사이에 마찰력을 변환하는 기계적인 트러로써 나눠지며 이러한 구조특성 때문에 온도에 의한 비선형 특성이 내포하게 된다. 초음파 모터의 외함의 온도가 +2$0^{\circ}C$~3$0^{\circ}C$에서는 정상적인 특성을 나타내지만 장시간의 운전에 의한 모터의 마찰열에 의해 온도증가는 구동주파수, 구동전류, 속도의 감소를 가져온다. 현재 사용되고 있는 초음파 모터는 온도에 대한 보상이 이뤄지지 않고 있다. 본 논문에서는 퍼지제어 기법을 통해 초음파 모터의 운전중 외함의 온도증가에 따른 속도 보상용 시스템을 제안한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.330-331
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• 2005

본 논문에서는 카메라폰용 광학중(Optical zooming) 과 자동초점조절장치 (Auto Focusing, AF)에 쓰일 초음파모터를 제작하였다. 초음파모터의제작 및 시뮬레이션은 유한요소해석 프로그램인 ATILA 5.2.1 (Magsoft co.)를 사용하여 디자인설계에 따른 구동특성을 고찰하였고 제작된 초음파모터는 한쪽 면이 없는 사작형의 탄성체를 제작하였으며 탄성체의 양쪽 다리에 각각 압전체를 부착하였다. 또한 압전세라믹의 조성은 $0.9Pb(Zr_{0.51}Ti_{0.49})O_3-0.1Pb(Mn_{1/3}Nb_{1/3}Sb_{1/3})O_3$의 조성으로 설계하였고 시편의 제조는 7-layer로 적층하였다. 제작된 압전세라믹의 치수는 6*2*0.35$mm^3$(길이*폭*두께)로 제작하였다 또한 탄성체의 외형치수는 10*10*2$mm^3$로 제작하였으며 두께를 각각 0.3[mm], 0.5[mm], 0.8[mm]으로 변화시키며 제작하였다. 두께가 0.8[mm]인경우 공진주파수는 60.5[kHz]를 나타내었으며 초음파모터의 압전세라믹에 인가전압이 증가함에 따라 회전속도와 모터에 흐르는 전류는 증가하였다. 인가전압이 40[Vpp] 일 때 회전속도는 206[rpm] 이며 소비전력은 0.3[W]로 제작된 시편은 카메라폰용 광학중 및 자동초점조절장치시스템 분야에 응용이 가능하다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권3호
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• pp.309-316
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• 2011

This paper deals with the experimental study of the vibration suppression of the smart structures. First, a new high-speed active control system is presented using the DSP320C6713 microprocessor. A peripheral system developed is composed of a data acquisition system, A/D and D/A converters, piezoelectric (PZT) actuator/sensors, and drivers using PA 95 for fast data processing. Next, the processing time of the peripheral device is tested and the corresponding test results are provided. Since fast data processing is very important in the active vibration control of the structures, achieving the fast loop times of the control system is focused. The control algorithm using PPF in addition to FIR filter is implemented. Finally, numerous experiments were carried out on the aluminum plate to validate the superior performance of the vibration control system at different control loop times.

• Smart Structures and Systems
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• 제1권1호
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• pp.13-27
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• 2005

Simultaneous precision positioning and vibration suppression of a reciprocating flexible manipulator is investigated in this paper. The flexible manipulator is driven by a multifunctional active strut with fuzzy logic controllers. The multifunctional active strut is a combination of a motor assembly and a piezoelectric stack actuator to simultaneously provide precision positioning and wide frequency bandwidth vibration suppression capabilities. First, the multifunctional active strut and the flexible manipulator are introduced, and their dynamic models are derived. A control strategy is then proposed, which includes a position controller and a vibration controller to achieve simultaneous precision positioning and vibration suppression of the flexible manipulator. Next, fuzzy logic control approach is presented to design a fuzzy logic position controller and a fuzzy logic vibration controller. Finally, experiments are conducted for the fuzzy logic controllers and the experimental results are compared with those from a PID control scheme consisting of a PID position controller and a PID vibration control. The comparison indicates that the fuzzy logic controller can easily handle the non-linearity in the strut and provide higher position accuracy and better vibration reduction with less control power consumption.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1453-1459
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• 2012

본 연구에서는 보이스코일 모터와 압전 구동기를 동일 축으로 배치함으로써 초정밀 위치결정뿐만 아니라 동특성을 개선할 수 있도록 하는 듀얼 스테이지를 다룬다. 듀얼 스테이지는 모델링이 엉성할 경우 오히려 나쁜 동특성을 보이는 단점이 있다. 이 논문은 본드그래프를 이용하여 듀얼 스테이지를 모델링하고 동적 상태방정식을 본드그래프에서 유도하였다. 또한 동특성을 향상시키기 위한 보상기의 설계 예시를 보이고 있으며, 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.757-760
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• 2004

Shaking beam을 이용한 초음파 선형모터는 모터 구동부에서 발생하는 타원궤적이 선형 slider 와 마찰이 되어 선형운동을 발생시킨다. 이러한 초음파 선형모터에서 설계변수는 모터의 효율과 추력(thrust force) 등 동특성을 결정한다. 특히 초음파 모터 동작부의 tip 과 선형 slider 의 contact point와 압착은 모터의 속도, 추력 동작 주파수, 효율에 직접적인 영향을 주는 중요한 parameter 로 작용된다. 본 연구에서는 모터와 선형 slider 의 압착과 contact point둥의 설계변수가 초음파 선형 모터의 성능에 주는 영향을 고찰하였다. 모터으구동부와 선형 slider 사이의 압착력 ($10N{\sim}50N$)과 4가지 곡률을 갖는 tip을 설계변수로 취하였다. Tip 의 형태에 따른 곡률과 모터 구동부와 선형 slider 사이의 압착력 변화에 따른 모터의 동작특성이 변화되는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권5호
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• pp.1573-1581
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• 1996

This paper present as experimental demonstratio of DSP and a sensory actuator that is used to actively control sound transmission/radiation through a vibrating plate. A plane acoustic wave incident on a clamped, thin circular plate was used as a noise source, and a sensory actuator bounded to the plate was used to control and sense vibration of the plate. The sound transmission reduction problem was tranformed as a structural vibration control problem that actively control the structural vibration modes coupled to acoustic modes. The results show that the first structural vibration mode is controlled with a reduction of 78 percent in the displacement and velocity of the plate. This corresponds to a 13dB reduction in the acoustic response. These experimental results indicate that a sensory actuator bounded to the plate can be employed to attenuate the sound transmitted to radiated from the plate.