技术领域
本发明是关于一种吸振装置,特别是关于一种应用在光盘机的吸 振装置。
背景技术
继蓝光HD-DVD(高
密度多功能数字激光视盘)之后,预估光盘储存 技术朝更高密度的存储媒体发展,例如近场储存、3D储存技术等等, 在此发展趋势下,光盘机的读写头与盘片的距离随之更小,故光盘机 的读写头对于盘片因旋转导致振动的干扰就更加敏感。由于盘片在旋 转下会产生极大的振动,光盘机内的光机模
块会依读写状况调整盘片 转速以适合盘片数据的读、写或擦除,所以光盘机的运转并非处于固 定转速下,产生主要振动的
频率也不是一定值。
目前光盘机应用的吸振装置(Dynamic Vibration Absorber)只能针对 某特定转速下产生的振动进行减振处理,如建兴、华硕(ASUS)及先锋 (Pioneer)等厂商已经成功地将吸振装置应用在光盘机上。如图1所示, 它是现有吸振装置11应用在光盘机1上的平面示意图,该吸振装置11 由多个第二弹性体111以及与该第二弹性体111结合的制振体112构 成,该吸振装置11结合在该光盘机1的光机模块13上,该光机模块 13设置在一结合有第一弹性体12的承载件14上,且该第一弹性体12 连接在该光盘机1的壳体15上,由该第一弹性体12的设置可减小该 光机模块13运转过程中产生的振动,该吸振装置11的设置可吸收该 光机模块13的振动达到减振的效果。
该吸振装置11设置在该光盘机1光机模块13上的理论架构如图2 所示,该光机模块13的运动方程式表示为:
m1x1+c1x1+c2(x1-x2)+k1x1+k2(x1-x2)=F(t)=pω2ejωt
m2x2+c2(x2-x1)+k2(x2-x1)=Of
其中,该m1是光机模块13的
质量,m2是制振体112的质量,x1是 光机模块13的振动位移,x2是制振体112的振动位移,F(t)是旋转不 平衡
力相对于时间的函数,p是旋转
不平衡量,ω是转速,k1是第一弹 性体12的弹性系数,k2是第二弹性体111的弹性系数,c1是第一弹性 体12的阻尼,c2是第二弹性体111的阻尼。
由上述运动方程式简化转换,该光机模块13的振动位移x1可写为:
由此可知, 当该吸振装置11的共振频率等于外力的频率时,即
可使该 光机模块13的振动位移最小。但该第二弹性体111的弹性系数k2与该 制振体112的质量m2均为固定值,因此只能针对特定频率的外力吸振 (即某特定转速),因此当光机模块13的转速改变时就没有吸振功能, 有时会造成更大的振动。
因此,如何克服上述
现有技术的缺失,提供一种吸振装置,抑制 光机模块在各种转速中产生的振动,实为目前亟待解决的课题。
发明内容
为克服上述现有技术的缺点,本发明的主要目的在于提供一种吸 振装置,抑制光盘机的光机模块在各种转速中产生的振动。
为达上述目的,本发明提供一种吸振装置,设置在光盘机的光机 模块上,抑制光机模块在各转速运转中产生的振动,该吸振装置包括: 本体,固设在该光机模块上;制振体,可弹性升降地设置在该本体; 致动元件,设置在该本体并连接在该制振体,提供推动该制振体升降 的推力;以及
控制器,根据该光机模块的转速变化,控制该致动元件 输出的推力,进而改变该制振体的升降弹性,吸收并减小该光机模块 的位移与相对的振动。
上述该本体可呈工形结构,该本体可以是具有二个
水平部与一个 垂直部的工形结构,该致动元件可以相对于该垂直部升降位移,该制 振体位于该垂直部的至少一侧连接在该致动元件一侧。该制振体可以 是具有质量或惯性矩的物体,例如金属板或金属块,该制振体可呈H 形结构,较佳地可设置两个制振体在该本体上。
该本体上还可设有一引导杆供套设该弹性体,该弹性体可以是例 如
弹簧、弹片、
橡胶或其它具有刚性与阻尼的等效结构。该致动元件 可以例如是音圈
马达(VCM)、陶瓷式
致动器(PZT)、电磁式致动器或气 动式致动器。
该控制器控制该致动元件的推力与致动元件的工作
电流成正比, 旋转不平衡力与光机模块的转速的平方成正比,该吸振装置与光机模 块的运动方程式可表示为:
m1x1+c1x1+C2(x1-x2)+k1x1+k2(x1-x2)+iKf=F(t)=pω2ejωt
m2x2+c2(x2-x1)+k2(x2-x1)-iK=Of
其中,该m1是光机模块的质量,m2是制振体的质量,x1是光机模 块因振动产生位移,x2是制振体的振动位移,F(t)是旋转不平衡力相对 于时间的函数,p是旋转不平衡量,ω是转速,k1是第一弹性体的弹性 系数,k2是弹性体的弹性系数,c1是第一弹性体的阻尼,c2是弹性体的 阻尼,Kf是致动元件的力常数,i是致动元件的工作电流。
当i=b(x1-x2)时,该光机模块振动产生的位移x1可表示为:
其中b为电流常数。由此可知令
时,使该光机模块振 动的位移最小,当该光机模块转速或外力频率改变时,该吸振装置可 调整电流常数b,使得该光机模块的位移最小。本发明的吸振装置具有 架构简单、元件少及易组装的优点,达到抑制光盘机的光机模块在各 种转速中产生的振动,让读、写或擦除盘片数据的过程更为顺利稳定。
因此本发明的吸振装置,可解决现有光盘机的光机模块当转速改 变时就无法进行有效的吸振的问题。
附图说明
图1是现有吸振装置应用在光盘机上的平面示意图;
图2是现有单一转速吸振装置的理论架构示意图;
图3是本发明吸振装置的立体架构示意图;
图4是本发明吸振装置应用在光盘机的光机模块上的平面示意图;
图5是本发明吸振装置的理论架构示意图;
图6A是本发明吸振装置的系统参数图;
图6B是的光机模块振动仿真分析图;以及
图6C是在光盘机上设置本发明的吸振装置、没有设置本发明的吸 振装置以及设置传统吸振装置的光机模块振动的仿真与实验结果图。
具体实施方式
实施例请参阅图3及图4,分别显示本发明吸振装置21的立体架构图以 及该吸振装置21应用在光盘机2的光机模块23上的平面示意图,如 图所示,该吸振装置21设置在光盘机2的光机模块23上,抑制光机 模块23在各转速运转中产生的振动,该吸振装置21包括:本体214、 制振体212、弹性体211、致动元件213以及控制器216。
本实施例中,以吸振装置21结合在一光盘机2的光机模块23上 为例,该光机模块23设置在一结合有第一弹性体22的承载件24上, 且该第一弹性体22连接在该光盘机2的壳体25,由该第一弹性体22 的设置可减小该光机模块23在运转过程中产生的振动。
吸振装置21的本体214可供固设在该光机模块23上,该本体214 呈工字形结构,具有二个水平部2141与一垂直部2143,该致动元件 213可相对于该垂直部2143升降位移,该制振体212位于该垂直部2143 的至少一侧,连接在该致动元件213一侧。在本实施例中,该本体214 两侧各具有一引导杆215,该致动元件213贯穿且升降位移地滑动设置 在该垂直部2143。
该制振体212可弹性升降地设置在该本体214,该制振体212是具 有质量或惯性矩的物体,例如可以是金属板或金属块。在本实施例中, 具有两个呈H形结构的制振体212,分别设置在本体214的垂直部2143 两侧,分别与该致动元件213的两侧固接,可随该致动元件213升降 位移。
该弹性体211设置在该本体214,提供该制振体212的升降弹性, 且该弹性体211可以是例如弹簧、弹片、橡胶或其它具有刚性与阻尼 的等效结构。在本实施例中,包括二个弹性体211分别套设在该本体 214两侧的引导杆215上,且结合在该制振体212。
该致动元件213设置在该本体214,并连接在该制振体212,提供 推动该制振体212升降的推力。在本实施例中,该致动元件213贯穿 且升降位移地滑动设置在该垂直部2143,该致动元件213由线圈2131 及
磁性体2132构成一音圈马达(VCM),当然在其它实施例中,该致动 元件213也可例如是陶瓷式致动器(PZT)、电磁式致动器或
气动式致动 器。
该控制器216根据该光机模块23的转速变化控制该致动元件213 输出的推力,改变该制振体212的升降弹性,吸收并减小该光机模块 23振动产生的位移与相对振动。
请参阅图5,该控制器216控制该致动元件213的推力是与致动元 件213的工作电流成正比,旋转不平衡力是与光机模块23转速的平方 成正比,且该吸振装置21与光机模块23的运动方程式表示为:
m1x1+c1x1+C2(x1-x2)+k1x1+k2(x1-x2)+iKf=F(t)=pω2ejωt
m2x2+C2(x2-x1)+k2(x2-x1)-iK=Of
其中,该m1是光机模块23的质量,m2是制振体212的质量,x1是 光机模块23的振动位移,x2是制振体212的振动位移,F(t)是旋转不 平衡力相对于时间的函数,p是旋转不平衡量,ω是转速,k1是第一弹 性体22的弹性系数,k2是弹性体211的弹性系数,c1是第一弹性体22 的阻尼,c2是弹性体211的阻尼,Kf是致动元件213的力常数,i是致 动元件213的工作电流。
当i=b(x1-x2)时,该光机模块23振动的位移x1可表示为:
其中b为电流常数;由此可知令
时,该光机模块23的 振动位移最小,当该光机模块23转速或外力频率改变时,该吸振装置 21可调整b,使得该光机模块23的振动最小。因此,本发明的吸振装 置21具有架构简单、元件少及易于组装的优点,实现光盘机2的光机 模块23在各种转速下均能有效地减振,读写盘片的过程更顺利、稳定。
请参阅图6A至图6C,图6A是本发明吸振装置21的系统参数图, 图6B是在光盘机上设置本发明的吸振装置、没有设置本发明的吸振装 置以及设置传统吸振装置的光机模块振动仿真分析图,图6C是在光盘 机上设置本发明的吸振装置、没有设置本发明的吸振装置以及设置传 统吸振装置的光机模块振动的仿真与实验的结果图。如图所示,可知 传统吸振装置(实线)只能在某个固定频率附近有效地吸振,利用本发明 则可随转速或外力频率移动曲线波谷(图6B以6000rpm点线与10000 rpm虚线作为本发明实施例),且本发明吸振装置21在6000rpm与 10000rpm转速下分别比采用传统吸振装置增加38%与42%的吸振效 率。
综上所述,本发明的吸振装置21由一本体214、致动元件213、 制振体212、弹性体211与控制器216构成,该弹性体211的刚性与阻 尼可视为系统的k2与c2,该制振体212的质量视为系统的m2,因该致 动元件213的推力是由电流i与力常数Kf相乘,由上述理论与方程式可 知通过调整电流控制该致动元件213,使该光盘机2的光机模块23在 不同转速下的该光机模块23的振动为最小,达到吸振的效果,并解决 现有技术的种种缺失,已具备高度产业利用价值。