JP2009050040A - Friction drive actuator, and hard disc device using it - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the responsiveness in an ultrasonic motor which is used for the drive of the magnetic recording head of an HDD. <P>SOLUTION: In the ultrasonic motor 1, the vibration of a vibrator 2 is transmitted to a rotor 3 that contacts it by friction and the rotor 3 rotates by containing the vibrator 2 which performs in-plane vibration in the rotor 3, the rotor 3 is constituted in combination of first and second members 31 and 32 forming a pair with a top and a bottom, and they are shaped like a dome which has disc sections 31a and 32a and tapered sections 31b and 32b whose rims rise up gently. Then, elastic deformation is generated in the disc sections 31a and 32a, and the pressing (frictional) force of a contact section is generated by the resilience force owing to the elastic deformation. Accordingly, it can improve the responsiveness by dispensing with the bearing of a rotor 3, and also can stabilize the driving performance by stabilizing more the frictional force between the vibrator (stator) 2 and the rotor 3. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ハードディスク装置（以下ＨＤＤ）の磁気記録ヘッド駆動用として好適に用いられ、超音波アクチュエータと称される摩擦駆動アクチュエータおよび前記ハードディスク装置に関する。   The present invention relates to a friction drive actuator called an ultrasonic actuator, which is suitably used for driving a magnetic recording head of a hard disk device (hereinafter referred to as HDD), and the hard disk device.

前記ＨＤＤの磁気記録ヘッド駆動用の超音波アクチュエータには、高精度な位置決め性や高速応答性が要求される。そこで、このような用途に適用できそうな典型的な従来技術が、特許文献１で示されている。図８は、その従来技術による超音波アクチュエータの断面図である。この超音波アクチュエータは、一般的な進行波型回転アクチュエータの典型例であり、円板状の振動体１０１に貼付けられた圧電素子１０２で発生された円板の周方向に進行する超音波振動が、ライナー１０３を介して移動体１０４（ロータ）に伝搬されることで該移動体１０４が回転するようになっている。   The ultrasonic actuator for driving the magnetic recording head of the HDD is required to have high precision positioning and high speed response. Therefore, Patent Document 1 shows a typical prior art that can be applied to such applications. FIG. 8 is a sectional view of the ultrasonic actuator according to the prior art. This ultrasonic actuator is a typical example of a general traveling wave type rotary actuator, and ultrasonic vibrations traveling in the circumferential direction of a disk generated by a piezoelectric element 102 attached to a disk-shaped vibrating body 101 are generated. The mobile body 104 is rotated by being propagated to the mobile body 104 (rotor) via the liner 103.

しかしながら、この従来技術では、移動体１０４は、ボールベアリングから成る軸受１０５で位置決めされる。したがって、ボールベアリングはボールと内輪および外輪との間にわずかではあるがガタを有するので、その分、ロータ（移動体１０４）の位置変動や不要な共振が生じ、高精度化、したがって前記ＨＤＤの場合には記録密度の向上に限界がある。また、それらのガタに、ボールベアリングの慣性質量、軸受の摩擦抵抗や軸受潤滑剤の粘性抵抗による軸受負荷が、応答性向上の制約になるという問題もある。詳しくは、ＨＤＤの磁気記録ヘッド駆動用の超音波アクチュエータとしての駆動応答性は、アーム部の共振周波数、軸受部の共振周波数、先端に取付けられるサスペンションの共振周波数などによって決定される。ＨＤＤのサイズの小型化に伴い、アーム部およびサスペンションの共振周波数は比較的高く設計できるようになっており、このため軸受け部における前記ガタ、慣性質量および軸受負荷が前記応答性の制約になっている。   However, in this prior art, the moving body 104 is positioned by a bearing 105 formed of a ball bearing. Accordingly, since the ball bearing has a slight backlash between the ball and the inner ring and the outer ring, the position change of the rotor (moving body 104) and unnecessary resonance occur, and the accuracy is increased. In some cases, there is a limit to improving the recording density. In addition, there is a problem that the bearing load due to the inertial mass of the ball bearing, the frictional resistance of the bearing, and the viscous resistance of the bearing lubricant becomes a restriction on the improvement of the response. Specifically, the drive response as an ultrasonic actuator for driving the magnetic recording head of the HDD is determined by the resonance frequency of the arm portion, the resonance frequency of the bearing portion, the resonance frequency of the suspension attached to the tip, and the like. As the HDD size is reduced, the resonance frequency of the arm portion and the suspension can be designed to be relatively high. For this reason, the backlash, inertial mass, and bearing load at the bearing portion are the constraints on the response. Yes.

そこで、このような問題を解決できる他の従来技術として、特許文献２が挙げられる。図９は、その従来技術の微小駆動装置を用いた情報記憶装置の平面図である。この情報記憶装置では、ヘッド・アーム１１１の基端側に円筒状の部材１１２を固着し、その部材１１２の周りに３個以上配置した圧電振動体１１３が、屈曲と伸縮とを組合わせた運動を行うことで楕円振動を行って前記部材１１２を回転させ、その部材１１２を回転軸として前記ヘッド・アーム１１１を揺動させている。これによって、前記ボールベアリングなどの軸受を用いずに、圧電振動体１１３のみでヘッド・アーム１１１の位置決めを行っているので、軸受によるガタがなく、また軸受の慣性および軸受負荷が低減されている。   Therefore, Patent Document 2 is cited as another conventional technique that can solve such a problem. FIG. 9 is a plan view of an information storage device using the conventional micro-drive device. In this information storage device, a cylindrical member 112 is fixed to the base end side of the head arm 111, and three or more piezoelectric vibrators 113 arranged around the member 112 are combined to bend and extend. Thus, elliptical vibration is performed to rotate the member 112, and the head arm 111 is swung about the member 112 as a rotation axis. Accordingly, the head arm 111 is positioned only by the piezoelectric vibrating body 113 without using a bearing such as the ball bearing, so that there is no backlash due to the bearing, and the inertia of the bearing and the bearing load are reduced. .

しかしながら、この従来技術では、ヘッド・アーム１１１を加圧する圧電振動体１１３が、適度な加圧（摩擦）力を発生するために、バネ１１４によって加圧方向に可動となるように保持されており、これによって該圧電振動体１１３もヘッド・アーム１１１の回転方向に揺動可能であり、それが応答性を高める上での課題となる。すなわち、駆動側も動いてしまい、移動側の移動にオーバーシュートやアンダーシュートが生じて、なかなか目的位置に収束しない。   However, in this prior art, the piezoelectric vibrating body 113 that pressurizes the head arm 111 is held so as to be movable in the pressurizing direction by the spring 114 in order to generate an appropriate pressurizing (friction) force. As a result, the piezoelectric vibrating body 113 can also be swung in the rotation direction of the head arm 111, which is a problem in increasing the responsiveness. That is, the drive side also moves, and overshoot or undershoot occurs in the movement on the moving side, so that it hardly converges to the target position.

そこで、このような問題を解決できるさらに他の従来技術として、特許文献３が挙げられる。図１０は、その従来技術の超音波モータの断面図である。この超音波モータでは、円筒状の圧電体１２１の内外周に電極を設けてステータ１２２が構成され、その径方向に発生した凹凸が周方向に進行して進行波となり、そのステータの外周にロータ１２３，１２４，１２５が嵌め込まれている。この従来技術では、ロータ１２３，１２４，１２５の一部の低剛性部分１２３ａ，１２４ａ，１２５ａが外力によって弾性変形して、ステータ１２２に加圧接触するので、軸受ガタがなく、したがって回転中心ブレがなく、応答性も高いとなっている。   Therefore, Patent Document 3 is cited as still another conventional technique that can solve such a problem. FIG. 10 is a cross-sectional view of the conventional ultrasonic motor. In this ultrasonic motor, a stator 122 is formed by providing electrodes on the inner and outer circumferences of a cylindrical piezoelectric body 121, and the irregularities generated in the radial direction travel in the circumferential direction to become traveling waves, and the rotor is placed on the outer circumference of the stator. 123, 124, and 125 are fitted. In this prior art, some of the low-rigidity portions 123a, 124a, and 125a of the rotors 123, 124, and 125 are elastically deformed by an external force and are brought into pressure contact with the stator 122. And responsiveness is high.

ところが、一般に、応答性の高い回転駆動機構として有効な、振動体が直接ロータを半径方向に当接支持する軸受レスの摩擦駆動アクチュエータにおいては、駆動性能を安定化させるための加圧（摩擦）力の安定化が課題である。この点、特許文献３では、ロータ１２３，１２４，１２５の低剛性部分１２３ａ，１２４ａ，１２５ａが外力によって弾性変形してステータ１２２への加圧（摩擦）力を発生するとしているが、特に図１０（ａ）および図１０（ｂ）の構成では、実際は円筒部分１２３ｂ，１２４ｂの変形が必要であり、くびれ形状の前記低剛性部分１２３ａ，１２４ａの変形は前記加圧力にほとんど寄与しない上、円筒部分１２３ｂ，１２４ｂが円筒形状を保ったまま扁平とならず（潰れずに軸線方向断面が図１０（ｃ）の低剛性部分１２５ａのように円弧状）に変形する必要があるのに、実際はそのように上手く変形せず、加圧（摩擦）力を安定させることができないという問題がある。   However, in general, in a bearingless friction drive actuator that is effective as a highly responsive rotary drive mechanism and in which the vibrating body directly supports the rotor in the radial direction, pressurization (friction) for stabilizing the drive performance. Stabilization of force is an issue. In this regard, in Patent Document 3, the low-rigidity portions 123a, 124a, and 125a of the rotors 123, 124, and 125 are elastically deformed by an external force to generate a pressing (friction) force on the stator 122. In the configurations of (a) and FIG. 10 (b), the cylindrical portions 123b and 124b are actually required to be deformed, and the deformation of the constricted low-rigidity portions 123a and 124a hardly contributes to the pressurizing force. 123b and 124b need not be flattened while maintaining the cylindrical shape (the axial cross section is not crushed and needs to be deformed into an arc shape like the low-rigidity portion 125a in FIG. 10C). However, there is a problem that the pressure (friction) force cannot be stabilized.

また、図１０（ｃ）の構成でも、前記低剛性部分１２５ａは薄板であるので剛性が低いとされているが、前述のように扁平とならずに変形する必要があるため、実際の立体形状としては低剛性とはならない。すなわち、周方向に一部分を切り出せば、前記円弧状で撓み易いが、全周を繋げてしまうと、決して剛性は低くない。仮にその剛性に打ち勝って弾性変形させるほどの大きな外力を加えれば軸受ガタは排除できるが、このような高剛性部分の変形を伴う方式では加圧（摩擦）力が不安定となってしまい、駆動性能が不安定になるという問題がある。さらに、外力が大きいと、それを付与する機構も大型化し易いという問題もある。   In the configuration of FIG. 10C, the low-rigidity portion 125a is a thin plate and is considered to have low rigidity. However, as described above, it is necessary to be deformed without being flattened. As a result, it does not have low rigidity. That is, if a part is cut out in the circumferential direction, it is easy to bend in the shape of the arc, but if the entire circumference is connected, the rigidity is never low. Bearing backlash can be eliminated by applying a large external force that can overcome the rigidity and elastically deform, but such a method involving deformation of a highly rigid part makes the pressure (friction) force unstable, and driving. There is a problem that the performance becomes unstable. Furthermore, when the external force is large, there is a problem that the mechanism for applying the external force is easily increased in size.

そこで、他の従来技術として、特許文献４では、図１１で示すように、面内振動する振動体（ステータ）１３１を、上下一対のリング状のロータ１３２，１３３で挟み込み、かつ接触面１３２ａ，１３３ａをテーパ形状とすることで、上下の挟み込みによって振動体１３１に径方向の押圧を行っている。このような構成で、固定された振動体１３１にロータ１３２，１３３を押圧接触させるので、軸受ガタがなく、したがって回転中心にブレがなく、高い応答性も得ている。
特開平６−７８５７０号公報 特開２０００−２２４８７６号公報 特開平５−２６８７７９号公報 特開平６−２７６７６３号公報 Therefore, as another prior art, in Patent Document 4, as shown in FIG. 11, a vibrating body (stator) 131 that vibrates in a plane is sandwiched between a pair of upper and lower ring-shaped rotors 132 and 133, and contact surfaces 132a, By making the 133a into a tapered shape, the vibrating body 131 is pressed in the radial direction by sandwiching the upper and lower sides. With such a configuration, the rotors 132 and 133 are pressed and contacted with the fixed vibrating body 131, so there is no bearing play, and therefore there is no blurring at the center of rotation, and high responsiveness is also obtained.
JP-A-6-78570 JP 2000-224876 A Japanese Patent Laid-Open No. 5-268777 Japanese Patent Laid-Open No. 6-276863

上述の特許文献４では、上下２つのロータ１３２，１３３の結合にボルト１３４およびナット１３５を使用しており、ボルト１３４とロータ１３２，１３３に設けた孔とのガタが発生し、上下のロータ１３２，１３３が周方向にズレる遊びが存在する。そのため、応答性を高めにくいという問題がある。また、振動体１３１の押圧（挟み込み）は、円周上に等間隔に配置されているコイルバネ１３６で行われており、圧力分布にはらつきが生じ、結果としてロータ１３２，１３３の駆動に、速度ムラ、トルクムラが発生する。   In the above-mentioned Patent Document 4, bolts 134 and nuts 135 are used to connect the two upper and lower rotors 132 and 133, and play between the bolts 134 and holes provided in the rotors 132 and 133 is generated. , 133 has a play that shifts in the circumferential direction. Therefore, there is a problem that it is difficult to improve responsiveness. Further, the pressing (squeezing) of the vibrating body 131 is performed by the coil springs 136 arranged at equal intervals on the circumference. As a result, the pressure distribution varies, and as a result, the rotors 132 and 133 are driven at a speed. Unevenness and torque unevenness occur.

この点、図１２で示す別の実施例では、ロータ１３２，１３３の枠部分と振動体１３１を挟持する部分との間に薄肉の弾性ヒンジ部１３７を設けることで、ロータ１３２，１３３の弾性を利用して押圧する構成が示されている。しかしこの構成では、肉厚の僅かな違いでバネ定数が大きく変化し、駆動トルクに差が生じるという問題がある。   In this regard, in another embodiment shown in FIG. 12, by providing a thin elastic hinge portion 137 between the frame portion of the rotors 132 and 133 and the portion sandwiching the vibrating body 131, the elasticity of the rotors 132 and 133 is improved. The structure which utilizes and presses is shown. However, with this configuration, there is a problem that the spring constant changes greatly due to a slight difference in wall thickness, resulting in a difference in driving torque.

本発明の目的は、面内振動を行う振動体（ステータ）をロータに内包し、前記振動体の振動が摩擦接触するロータに伝達されて該ロータが回転することで、ロータを軸受け不要に支持する摩擦駆動アクチュエータにおいて、前記振動体とロータとの間の摩擦力を安定させることができる摩擦駆動アクチュエータおよびそれを用いるハードディスク装置を提供することである。   An object of the present invention is to support a rotor without bearings by enclosing a vibrating body (stator) that performs in-plane vibration in a rotor, and transmitting the vibration of the vibrating body to a rotor in frictional contact and rotating the rotor. Another object of the present invention is to provide a friction drive actuator capable of stabilizing the friction force between the vibrating body and the rotor, and a hard disk device using the same.

本発明の摩擦駆動アクチュエータは、面内振動を行う振動体と、前記振動体を内包するロータとを備えて構成され、前記振動体の振動が摩擦接触するロータに伝達されて該ロータが回転する摩擦駆動アクチュエータにおいて、前記ロータは、前記振動体を、一方の表面側から覆う第１の部材と、他方の表面側から覆う第２の部材とを備えて構成され、前記第１および第２の部材の少なくとも一方は、円板部と、その外周縁が緩やかに立上がるテーパ部とを有するドーム状に形成され、前記ロータと振動体とは、互いの組込みによって前記テーパ部が前記振動体と接触しつつ、前記円板部に弾性変形を生じ、その復元力によって接触部分に加圧力を発揮させることを特徴とする。   The friction drive actuator according to the present invention includes a vibrating body that performs in-plane vibration and a rotor that includes the vibrating body. The vibration of the vibrating body is transmitted to the rotor in frictional contact, and the rotor rotates. In the friction drive actuator, the rotor is configured to include a first member that covers the vibrating body from one surface side and a second member that covers the other surface side, and the first and second members At least one of the members is formed in a dome shape having a disk portion and a tapered portion whose outer peripheral edge rises gently, and the rotor and the vibrating body are integrated with each other so that the tapered portion is separated from the vibrating body. While being in contact, the disk portion is elastically deformed, and the restoring force exerts a pressing force on the contact portion.

上記の構成によれば、ＨＤＤの磁気記録ヘッド駆動用として好適に用いられ、超音波アクチュエータと称される摩擦駆動アクチュエータにおいて、先ず該摩擦駆動アクチュエータを、面内振動を行い、ステータとなる振動体と、前記振動体を内包するロータとを備えて構成し、前記振動体の振動が摩擦接触するロータに伝達されて該ロータが回転するようにする。   According to the above configuration, in a friction drive actuator called an ultrasonic actuator, which is preferably used for driving a magnetic recording head of an HDD, first, the friction drive actuator performs in-plane vibration, and a vibrating body serving as a stator And a rotor containing the vibrating body, and the vibration of the vibrating body is transmitted to the rotor in frictional contact so that the rotor rotates.

そして、板状の前記振動体がたとえば水平状態にあるとすると、前記ロータを上下一対の第１および第２の部材の組合わせで構成し、第１の部材は前記振動体を一方の表面側から覆い、第２の部材は他方の表面側から覆う。それらの第１および第２の部材の内、少なくとも一方を、円板部と、その外周縁が緩やかに立上がるテーパ部とを有するドーム状に形成して、前記振動体の先端（前記板状の端縁）部分に前記テーパ部が斜めに接触するようにし、さらに組込み前のロータの前記テーパ部における振動体との接触部分の直径を、振動体の接触部分の直径よりも小さくなるように設定しておくことで、組込みによって前記円板部に弾性変形を生じさせ、両者の接触部分の加圧（摩擦）力をその弾性変形の復元力で発生させる。   If the plate-like vibrating body is, for example, in a horizontal state, the rotor is configured by a combination of a pair of upper and lower first and second members, and the first member has the vibrating body on one surface side. The second member covers from the other surface side. At least one of the first and second members is formed in a dome shape having a disk portion and a tapered portion whose outer peripheral edge rises gently, and the tip of the vibrating body (the plate shape) The tapered portion is in contact with the inclined portion of the rotor, and the diameter of the contact portion with the vibrating body of the tapered portion of the rotor before assembly is made smaller than the diameter of the contacting portion of the vibrating body. By setting, the disk portion is elastically deformed by incorporation, and the pressure (friction) force at the contact portion of both is generated by the restoring force of the elastic deformation.

したがって、面内振動を行う振動体を、少なくとも一方にテーパ部を有する上下一対の第１および第２の部材で挟み込むことで、ロータの回転軸方向および軸直角方向への位置決め（センタリング）が共に行われて、該ロータの軸受けを不要にした構成とするとともに、接触部の加圧（摩擦）力を、円板部の弾性変形の復元力で発生させることで、振動体やロータに寸法上の製造誤差があっても、その誤差量に対する加圧力の変動を小さく抑えることがでる。また、温度変化や摩耗などによって振動体やロータに寸法変化が生じても、バネ定数が小さいので、加圧力の変動を小さく抑えることが可能となり、該加圧力が安定する。こうして、加圧力の寸法に対する誤差感度を低減でき、振動体（ステータ）とロータとの間の摩擦力をより安定させ、駆動性能を安定させることができる。   Accordingly, by sandwiching a vibrating body that performs in-plane vibration between a pair of upper and lower first and second members having a tapered portion at least one, positioning (centering) of the rotor in the rotation axis direction and the axis perpendicular direction is both performed. The bearings of the rotor are made unnecessary, and the pressurization (friction) force of the contact portion is generated by the elastic deformation restoring force of the disc portion, so that the vibration body and the rotor are dimensionally increased. Even if there is a manufacturing error, it is possible to suppress fluctuations in the applied pressure with respect to the error amount. Further, even if a dimensional change occurs in the vibrating body or the rotor due to temperature change or wear, the spring constant is small, so that fluctuations in the applied pressure can be suppressed, and the applied pressure is stabilized. Thus, the error sensitivity with respect to the dimension of the applied pressure can be reduced, the frictional force between the vibrating body (stator) and the rotor can be further stabilized, and the driving performance can be stabilized.

さらに、加圧力を発揮させるために特別な構成が要らず、構成の簡素化や小型化、薄型化にも寄与することが可能である。さらにまた、加圧力の調整工程も不要となり、生産性が向上する。   Furthermore, no special configuration is required to exert the applied pressure, and the configuration can be simplified, reduced in size, and reduced in thickness. Furthermore, the adjustment process of the pressing force is not necessary, and the productivity is improved.

また、本発明の摩擦駆動アクチュエータでは、前記振動体は、振動の節となる前記ロータの回転軸の位置で固定部材に固着され、前記第１の部材は前記振動体の前記固定部材とは反対側を覆って前記ドーム状に形成され、前記円板部は中央部付近が***しており、その***部に有底円筒状の出力伝達部材の内底面が固着されることを特徴とする。   In the friction drive actuator according to the aspect of the invention, the vibrating body is fixed to a fixing member at a position of a rotation shaft of the rotor that becomes a vibration node, and the first member is opposite to the fixing member of the vibrating body. It is formed in the dome shape so as to cover the side, and the disk portion has a raised central portion, and an inner bottom surface of a bottomed cylindrical output transmission member is fixed to the raised portion.

上記の構成によれば、振動体をその振動の節となるロータの回転軸（回転中心）の位置で、ねじ止めや接着などによって固定部材に固着すると、その固定部材側を覆う第２の部材の中央にはその固定のための開口部が形成されてしまうので、反対側の第１の部材を前記ドーム状に形成し、振動体が回転軸に対して対称な形であれば、該第１の部材の回転軸、すなわち中央部付近はほとんど変形をしない領域となることから、その中央部を１段***させて***部とし、その***部に有底円筒状（帽状）の出力伝達部材の内底面を固着する。   According to the above configuration, when the vibrating body is fixed to the fixing member by screwing or bonding at the position of the rotation axis (rotation center) of the rotor serving as a vibration node, the second member covers the fixing member side. Since an opening for fixing is formed at the center of the first member, the first member on the opposite side is formed in the dome shape, and the vibrating body is symmetrical with respect to the rotation axis, the first member Since the rotation axis of one member, that is, the vicinity of the central portion is an area that hardly deforms, the central portion is raised by one step to form a raised portion, and the bottomed cylindrical (cap-shaped) output is transmitted to the raised portion. The inner bottom surface of the member is fixed.

したがって、前記円筒の外周面や外底面にＨＤＤのヘッド・アームを取付けたりすることができ、出力の取出しが容易になる。   Therefore, the HDD head arm can be attached to the outer peripheral surface or outer bottom surface of the cylinder, and the output can be easily taken out.

さらにまた、本発明の摩擦駆動アクチュエータでは、前記振動体は、矩形に形成され、前記第１および第２の部材には、直径線方向に前記振動体に対応した切り欠きが形成されており、前記切り欠き部分から前記振動体が嵌め込まれ、回転されることで前記振動体がロータに内包されることを特徴とする。   Furthermore, in the friction drive actuator of the present invention, the vibrating body is formed in a rectangular shape, and the first and second members are formed with notches corresponding to the vibrating body in the diameter line direction. The vibrating body is fitted into the rotor from the cut-out portion and rotated to fit the vibrating body.

上記の構成によれば、振動体をロータの切り欠き部分から嵌め込み、回転させるだけで、前記振動体をロータに容易に組み込むことができる。   According to said structure, the said vibrating body can be easily integrated in a rotor only by inserting and rotating a vibrating body from the notch part of a rotor.

また、本発明の摩擦駆動アクチュエータでは、前記振動体は、振動の節となる前記ロータの回転軸の位置で固定部材に固着され、前記第１の部材は、剛性を有し、かつ前記振動体の前記固定部材とは反対側を覆って有底円筒状に形成されて出力伝達部材となり、前記第２の部材は、低剛性で、かつ前記振動体の前記固定部材側を覆ってドーム状に形成されることを特徴とする。   In the friction drive actuator according to the aspect of the invention, the vibrator is fixed to a fixed member at a position of a rotation shaft of the rotor serving as a vibration node, the first member has rigidity, and the vibrator The output member is formed in a bottomed cylindrical shape covering the opposite side of the fixed member, and the second member has a low rigidity and a dome shape covering the fixed member side of the vibrating body. It is formed.

上記の構成によれば、振動体をその振動の節となるロータの回転軸（回転中心）の位置で、ねじ止めや接着などによって固定部材に固着すると、その固定部材側を覆う第２の部材の中央には固定のための開口部が形成されてしまうので、該第２の部材を、低剛性で、かつ前記ドーム状に形成し、反対側の第１の部材を、剛性で、かつ有底円筒状（帽状）に形成する。   According to the above configuration, when the vibrating body is fixed to the fixing member by screwing or bonding at the position of the rotation axis (rotation center) of the rotor serving as a vibration node, the second member covers the fixing member side. Since an opening for fixing is formed at the center of the second member, the second member is formed in the dome shape with low rigidity and the first member on the opposite side is rigid and has It is formed in a bottom cylindrical shape (cap shape).

したがって、前記第１の部材は出力伝達部材となり、円筒の外周面や外底面にＨＤＤのヘッド・アームを取付けたりすることができ、出力の取出しが容易になる。   Therefore, the first member serves as an output transmission member, and the head arm of the HDD can be attached to the outer peripheral surface or outer bottom surface of the cylinder, and the output can be easily taken out.

さらにまた、本発明のハードディスク装置は、前記の摩擦駆動アクチュエータを用いることを特徴とする。   Furthermore, the hard disk device of the present invention uses the friction drive actuator described above.

上記の構成によれば、軸受けが不要で、振動体（ステータ）とロータとの間の摩擦力をより安定させることができるヘッドアクチュエータを有するハードディスク装置を実現することができる。   According to the above configuration, it is possible to realize a hard disk device having a head actuator that does not require a bearing and can further stabilize the frictional force between the vibrating body (stator) and the rotor.

本発明の摩擦駆動アクチュエータは、以上のように、面内振動を行う振動体と、前記振動体を内包するロータとを備えて構成され、前記振動体の振動が摩擦接触するロータに伝達されて該ロータが回転する摩擦駆動アクチュエータにおいて、前記ロータを上下一対の第１および第２の部材の組合わせで構成し、それらの少なくとも一方を、円板部と、その外周縁が緩やかに立上がるテーパ部とを有するドーム状に形成して、前記振動体の先端部分に前記テーパ部が斜めに接触するようにし、さらに組込み前のロータの前記テーパ部における振動体との接触部分の直径を振動体の接触部分の直径よりも小さくなるように設定しておくことで、組込みによって前記円板部に弾性変形を生じさせ、両者の接触部分の加圧（摩擦）力をその弾性変形の復元力で発生させる。   As described above, the friction drive actuator of the present invention includes a vibrating body that performs in-plane vibration and a rotor that includes the vibrating body, and the vibration of the vibrating body is transmitted to the rotor that is in frictional contact. In the friction drive actuator in which the rotor rotates, the rotor is constituted by a combination of a pair of upper and lower first and second members, and at least one of them is a disk portion and a taper whose outer peripheral edge rises gently. The tapered portion is in contact with the tip portion of the vibrating body at an angle, and the diameter of the contact portion with the vibrating body in the tapered portion of the rotor before assembly is further determined. By setting it to be smaller than the diameter of the contact portion, the elastic deformation of the disk portion is caused by the incorporation, and the pressure (friction) force of both contact portions is reduced by the elastic deformation. It is generated in the original force.

それゆえ、ロータの軸受けを不要にした構成とするとともに、振動体（ステータ）とロータとの間の摩擦力をより安定させ、駆動性能を安定させることができる。   Therefore, the bearing of the rotor is not required, the frictional force between the vibrating body (stator) and the rotor can be further stabilized, and the driving performance can be stabilized.

さらにまた、本発明のハードディスク装置は、以上のように、前記の摩擦駆動アクチュエータを用いる。   Furthermore, the hard disk device of the present invention uses the friction drive actuator as described above.

それゆえ、軸受けが不要で、振動体（ステータ）とロータとの間の摩擦力をより安定させることができるヘッドアクチュエータを有するハードディスク装置を実現することができる。   Therefore, it is possible to realize a hard disk device having a head actuator that does not require a bearing and can further stabilize the frictional force between the vibrating body (stator) and the rotor.

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係る摩擦駆動アクチュエータである超音波モータ１の構造を示す縦断面図である。この超音波モータ１は、大略的に、面内振動を行う振動体２と、前記振動体２を内包するロータ３と、前記ロータ３に被せられる出力伝達部材４と、前記振動体２を支持する固定部材１５とを備えて構成される。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of an ultrasonic motor 1 that is a friction drive actuator according to an embodiment of the present invention. The ultrasonic motor 1 generally supports a vibrating body 2 that performs in-plane vibration, a rotor 3 that includes the vibrating body 2, an output transmission member 4 that covers the rotor 3, and the vibrating body 2. And a fixing member 15 to be configured.

図２は、前記振動体２の一構成例である振動体２１，２２，２３の平面図である。これらの振動体２１，２２，２３は、単板の圧電素子の両面に電極２４，２５を貼付けて成る振動体本体２１ａ，２２ａ，２３ａ、または両面に電極を貼付けた薄板状の圧電素子を複数積層した振動体本体の端縁部に、図１で示すように、ロータ３の回転軸方向の断面が円弧形状の接触部分を有するチップ部材２１ｂ，２２ｂ，２３ｂが固着されて構成される。   FIG. 2 is a plan view of vibrating bodies 21, 22, and 23 that are one configuration example of the vibrating body 2. These vibrators 21, 22, and 23 are a plurality of vibrator main bodies 21a, 22a, and 23a each having electrodes 24 and 25 attached to both surfaces of a single-plate piezoelectric element, or a plurality of thin plate-like piezoelectric elements having electrodes attached to both surfaces. As shown in FIG. 1, chip members 21 b, 22 b, and 23 b each having a contact portion whose cross-section in the rotation axis direction of the rotor 3 has an arc shape are fixed to the edge of the laminated vibrator main body.

前記チップ部材２１ｂ，２２ｂ，２３ｂには、耐磨耗性の材料、たとえばＷＣ（タングステンカーバイト）系の超硬合金、アルミナ等の硬度の高いセラミックを用いることができ、あるいはステンレスなどの金属の表面を、焼き入れ、窒化処理、または硬質セラミックコーティングなどで硬化処理を行った部材が使用される。これらのチップ部材２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、チップ部材２１ｂ，２３ｂのように３ヶ所設けられれば幾何学的には安定にロータ３を支えることができる。また、チップ部材２２ｂのように４ヶ所以上設けられることで、全体としての加圧力を保ったまま、１ヶ所当りで支える加圧力を小さくすることが可能になり、磨耗に対して有利になる。   The chip members 21b, 22b, and 23b can be made of wear-resistant material, for example, WC (tungsten carbide) -based cemented carbide, high-hardness ceramic such as alumina, or metal such as stainless steel. A member whose surface is hardened by quenching, nitriding, hard ceramic coating or the like is used. If these tip members 21b, 22b, and 23b are provided at three places like the tip members 21b and 23b, the rotor 3 can be supported geometrically and stably. Further, by providing four or more places like the tip member 22b, it is possible to reduce the pressurizing force supported at one place while maintaining the pressurizing force as a whole, which is advantageous for wear.

前記振動体２１は、正三角形の頂点を削り落とした形状の振動体本体２１ａにおいて、その削り落とした頂点部分に前記チップ部材２１ｂが固着されて成り、振動の節となる重心位置が、前記固定部材１５に、ねじ止めまたは接着（図１の例では固定ねじ１６を用いて）などで固定される。単板の圧電素子から成る振動体２１の場合、その一方の表面には、図２（ａ）で示すように、前記重心から各頂点を結ぶ線に対して左右対称に前記電極２４が形成されており、他方の表面には共通電極が形成されており、これらの電極に図示しないＦＰＣを介して図示しない駆動信号生成部から所定の駆動信号が入力されると、該振動体２１の各頂点（チップ部材２１ｂの先端部分）には、圧電素子が伸縮および屈曲変位することで、ロータ３の軸直角断面において参照符号１７で示すような、それぞれ同じ方向に回転する高周波の楕円振動が励起され、定在波モータとして機能する。この三角形振動体３による振動生成過程は、本件出願人による特願２００７−１８４１７５号に詳しく説明されている。   The vibrating body 21 is formed by fixing the tip member 21b to the shaved vertex portion of the vibrating body main body 21a having a shape obtained by scraping the vertex of an equilateral triangle, and the position of the center of gravity serving as a vibration node is fixed. The member 15 is fixed by screwing or bonding (using the fixing screw 16 in the example of FIG. 1). In the case of the vibrating body 21 made of a single-plate piezoelectric element, the electrode 24 is formed on one surface of the vibrating body 21 symmetrically with respect to a line connecting each vertex from the center of gravity, as shown in FIG. A common electrode is formed on the other surface, and when a predetermined drive signal is input to these electrodes from a drive signal generator (not shown) via an FPC (not shown), each vertex of the vibrating body 21 As the piezoelectric element expands and contracts and bends (the tip portion of the chip member 21b), high-frequency elliptical vibrations rotating in the same direction as indicated by reference numeral 17 in the cross section perpendicular to the axis of the rotor 3 are excited. Functions as a standing wave motor. The vibration generation process by the triangular vibrator 3 is described in detail in Japanese Patent Application No. 2007-184175 by the applicant of the present application.

また、前記振動体２２，２３は、矩形の振動体本体２２ａ，２３ａの隅角部または中央部に前記チップ部材２２ｂ，２３ｂが固着されて成り、同様に振動の節となる重心位置が前記固定部材１５に固定ねじ１６で固定される。そして、単板の圧電素子から成る振動体２２，２３の場合、その一方の表面には、図２（ｂ）および図２（ｃ）で示すように、前記重心から各辺の中央部を結ぶ線に対して左右対称に前記電極２５が形成されており、他方の表面には共通電極が形成されており、これらの電極に所定の駆動信号が入力されると、該振動体２２，２３の各頂点（チップ部材２２ｂ，２３ｂの先端部分）には、圧電素子が前記伸縮および屈曲変位することで、ロータ３の軸直角断面において前記参照符号１７で示すような、それぞれ同じ方向に回転する高周波の楕円振動が励起される。   The vibrators 22 and 23 are formed by fixing the tip members 22b and 23b to corners or central parts of rectangular vibrator bodies 22a and 23a, and similarly, the center of gravity position serving as a vibration node is fixed. The member 15 is fixed with a fixing screw 16. In the case of the vibrating bodies 22 and 23 made of a single-plate piezoelectric element, as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), the center portion of each side is connected to the one surface from the center of gravity. The electrode 25 is formed symmetrically with respect to the line, and a common electrode is formed on the other surface. When a predetermined drive signal is input to these electrodes, the vibrating bodies 22 and 23 At each apex (tip portions of the chip members 22b and 23b), the piezoelectric element is expanded and bent and displaced, so that the high frequency rotates in the same direction as indicated by the reference numeral 17 in the cross section perpendicular to the axis of the rotor 3. Is excited.

前記楕円振動が時計回りであるときにはロータ３は時計回りに回転し、反時計回りであるときには反時計回りに回転し、こうして該超音波モータ１は定在波モータとして機能する。前記楕円振動の大きさを変えることでロータ３の回転速度やトルクを変化することができる。前記矩形の振動体２２，２３による振動生成過程は、本件出願人による特願２００７−４８７８７号に詳しく説明されている。   When the elliptical vibration is clockwise, the rotor 3 rotates clockwise, and when it is counterclockwise, the rotor 3 rotates counterclockwise. Thus, the ultrasonic motor 1 functions as a standing wave motor. The rotational speed and torque of the rotor 3 can be changed by changing the magnitude of the elliptical vibration. The vibration generating process by the rectangular vibrating bodies 22 and 23 is described in detail in Japanese Patent Application No. 2007-48787 by the applicant of the present application.

本実施の形態には、前記特許文献４のように、円板状の振動体１３１（図１１および図１２で示す）を有し、その振動体１３１の周方向に振動が回転してゆく進行波モータとしての構成も用いることができる。   In this embodiment, as in Patent Document 4, a disk-shaped vibrating body 131 (shown in FIGS. 11 and 12) is provided, and the vibration progresses in the circumferential direction of the vibrating body 131. A configuration as a wave motor can also be used.

図３はロータ３の構造を示す図であり、図３（ａ）は上面図であり、図３（ｂ）は前記振動体２を収容しない状態での縦断面図である。注目すべきは、本実施の形態では、このロータ３は、前記振動体２を、一方の表面側から覆う第１の部材３１と、他方の表面側から覆う第２の部材３２とを備えて構成され、それぞれ、大略的に、円板部３１ａ，３２ａと、その外周縁が緩やかに立上がるテーパ部３１ｂ，３２ｂとを有するドーム状に形成されることである。第１の部材３１および第２の部材３２に、共にテーパ部３１ｂ，３２ｂが形成されている必要はなく、少なくとも一方に形成されていればよい。   3 is a view showing the structure of the rotor 3, FIG. 3 (a) is a top view, and FIG. 3 (b) is a longitudinal sectional view in a state where the vibrating body 2 is not accommodated. It should be noted that in the present embodiment, the rotor 3 includes a first member 31 that covers the vibrating body 2 from one surface side, and a second member 32 that covers the other surface side. In general, each is formed into a dome shape having disk portions 31a and 32a and tapered portions 31b and 32b whose outer peripheral edges rise gently. Both the first member 31 and the second member 32 do not need to be formed with the tapered portions 31b and 32b, but may be formed at least on one side.

前記円板部３１ａ，３２ａの中央には開口部３１ｃ，３２ｃを有し、前記テーパ部３１ｂ，３２ｂの外周縁からはフランジ部３１ｄ，３２ｄが延設されている。さらに本実施の形態では、前記円板部３１ａ，３２ａには、前記開口部３１ｃ，３２ｃとテーパ部３１ｂ，３２ｂとの間に、周方向に均等に孔３１ｅ，３２ｅが形成されており、これによって前記開口部３１ｃ，３２ｃの周囲が環状部３１ｆ，３２ｆとなり、テーパ部３１ｂ，３２ｂに連なる部分が環状部３１ｇ，３２ｇとなり、それらを連結部３１ｈ，３２ｈが連結することになる。   Openings 31c and 32c are provided in the center of the disk portions 31a and 32a, and flange portions 31d and 32d are extended from the outer peripheral edges of the tapered portions 31b and 32b. Further, in the present embodiment, holes 31e and 32e are formed in the disc portions 31a and 32a evenly in the circumferential direction between the openings 31c and 32c and the tapered portions 31b and 32b. Thus, the periphery of the openings 31c and 32c becomes the annular portions 31f and 32f, and the portions connected to the tapered portions 31b and 32b become the annular portions 31g and 32g, which are connected by the connecting portions 31h and 32h.

そして、図３（ｂ）で示すように、振動体２を組込んでいない状態では、前記円板部３１ａ，３２ａもドーム状に傾斜しており、その組込み前の前記テーパ部３１ｂ，３２ｂにおける振動体２との接触部分３１ｉ，３２ｉ（図１の回転軸方向の断面で、円弧形状のチップ部材２１ｂ，２２ｂ，２３ｂとテーパ部３１ｂ，３２ｂとの接点）の直径Ｄ１が、振動体２の接触部分２ｃの直径Ｄ２よりも小さくなるように設定されていることで、振動体２を組込むと、図１で示すように、前記テーパ部３１ｂ，３２ｂと振動体２との接触部分３１ｉ，３２ｉ；２ｃが互いに接触しつつ、前記連結部３１ｈ，３２ｈが半径方向に延伸されるように弾性変形を生じ、その復元力によって接触部分３１ｉ，３２ｉに振動体２に対する加圧力が発揮させられている。このとき、振動体２に対するロータ３の加圧力は、前記円弧形状のチップ部材２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの接触部分２ｃで法線方向に働くが、このうち半径方向へ向く分力が摩擦駆動に働くことになる。   As shown in FIG. 3B, when the vibrator 2 is not assembled, the disk portions 31a and 32a are also inclined in a dome shape, and the tapered portions 31b and 32b before the assembly are in the dome shape. The diameter D1 of the contact portions 31i, 32i with the vibrating body 2 (contact points between the arc-shaped tip members 21b, 22b, 23b and the tapered portions 31b, 32b in the cross section in the rotation axis direction of FIG. Since it is set to be smaller than the diameter D2 of the contact portion 2c, when the vibrating body 2 is assembled, the contact portions 31i, 32i between the tapered portions 31b, 32b and the vibrating body 2 as shown in FIG. 2c is in contact with each other, the connecting portions 31h and 32h are elastically deformed so as to extend in the radial direction, and the restoring force causes the contact portions 31i and 32i to exert pressure on the vibrating body 2; That. At this time, the pressing force of the rotor 3 against the vibrating body 2 acts in the normal direction at the contact portion 2c of the arc-shaped tip members 21b, 22b, 23b, and of these, the component force directed in the radial direction acts on the friction drive. It will be.

したがって、ロータ３には、弾性を有するステンレスなどの金属材料が用いられる。本実施の形態では、ばね用ステンレス鋼帯を使用することで、よりばねとしての機能を発揮させ、その板材をプレス等で前記ドーム状に加工するとともに、孔３１ｅ，３２ｅを形成している。さらに、前記ステンレス鋼帯には、振動体２との接触による磨耗を防ぐために、事前に表面には焼き入れ、窒化処理などの硬化処理が施されている。また、ＣｒＮやＴｉＣＮなどのセラミックコーティングが行われてもよい。   Therefore, a metal material such as stainless steel having elasticity is used for the rotor 3. In the present embodiment, by using a stainless steel band for springs, the function as a spring is exhibited more, the plate material is processed into the dome shape by a press or the like, and the holes 31e and 32e are formed. Further, the stainless steel strip is subjected to a hardening process such as quenching and nitriding in advance to prevent wear due to contact with the vibrating body 2. Further, a ceramic coating such as CrN or TiCN may be performed.

また、ばねの力量は、ロータ３の板厚、連結部３１ｈ，３２ｈの幅などで設計時に調整することが可能である。こうして低剛性の連結部３１ｈ，３２ｈの弾性変形を利用することで、前記環状部３１ｆ，３２ｆ、テーパ部３１ｂ，３２ｂ、環状部３１ｇ，３２ｇおよびフランジ部３１ｄ，３２ｄの剛性を確保しながら、ばね定数を小さくして、温度変化や、製造時の振動体２およびロータ３の寸法ばらつきなどに対しても加圧力を安定させ、駆動力を安定化させることができる。   Further, the amount of force of the spring can be adjusted at the time of designing by the plate thickness of the rotor 3 and the widths of the connecting portions 31h and 32h. By utilizing the elastic deformation of the low-rigidity connecting portions 31h and 32h in this way, the springs are secured while ensuring the rigidity of the annular portions 31f and 32f, the tapered portions 31b and 32b, the annular portions 31g and 32g, and the flange portions 31d and 32d. By reducing the constant, the applied pressure can be stabilized and the driving force can be stabilized against temperature changes and dimensional variations of the vibrator 2 and the rotor 3 during manufacturing.

前記振動体２の組込みは、前記第１の部材３１と第２の部材３２とが相互に分離した状態で、それらの内部に該振動体２を収容し、前記のように連結部３１ｈ，３２ｈに弾性変形させた状態で、前記フランジ部３１ｄ，３２ｄを互いに密着させ、該フランジ部３１ｄ，３２ｄを、接着、かしめ、溶接等（図１の例では接着剤１８による接着）によって、周方向の各部において、接合力がばらつかないように接合することで行われる。なお、前記振動体２１，２２，２３の電極２４，２５に対するＦＰＣは、適宜接続され、第２の部材３２の円板部３２ａの中央において、固定部材１５との接続のために形成された前記開口３２ｃから引出されている。   The vibrator 2 is assembled in such a manner that the vibrator 2 is accommodated in the first member 31 and the second member 32 in a state where the first member 31 and the second member 32 are separated from each other. In the state of being elastically deformed, the flange portions 31d and 32d are brought into close contact with each other, and the flange portions 31d and 32d are adhered, caulked, welded or the like (adhesion with the adhesive 18 in the example of FIG. 1) in the circumferential direction. In each part, it joins so that joining force may not vary. The FPCs for the electrodes 24 and 25 of the vibrating bodies 21, 22 and 23 are appropriately connected, and are formed for connection to the fixing member 15 at the center of the disc portion 32 a of the second member 32. It is pulled out from the opening 32c.

前記第１および第２の部材３１，３２において、内側の環状部３１ｆ，３２ｆは、前記連結部３１ｈ，３２ｈから１段***しており、したがってその***した筒状の部分３１ｊ，３２ｊによって、前記開口３１ｃ，３２ｃを有する平坦部分３１ｋ，３２ｋの剛性が確保されている。また、第２の部材３２では、前記開口３２ｃ部分は、前記平坦部分３２ｋが外方（固定部材１５）側に折り曲げられて、係止部３２ｍとなっている。前記係止部３２ｍは、閉塞板１９の開口１９ａ部分に嵌め込まれ、前記振動体２を挟み込んだことに対する該係止部３２ｍの拡径変化が阻止されている。すなわち、前記閉塞板１９は前記係止部３２ｍの止め輪として機能する。前記閉塞板１９の開口１９ａと第２の部材３２の係止部３２ｍとの間は、接着剤２０ａで接着される。   In the first and second members 31 and 32, the inner annular portions 31f and 32f are raised by one step from the connecting portions 31h and 32h. Therefore, the raised cylindrical portions 31j and 32j The rigidity of the flat portions 31k and 32k having the openings 31c and 32c is secured. Further, in the second member 32, the opening 32c portion has a locking portion 32m in which the flat portion 32k is bent outward (fixing member 15). The locking portion 32m is fitted into the opening 19a portion of the closing plate 19, and the diameter of the locking portion 32m is prevented from changing due to the vibration body 2 being sandwiched. That is, the closing plate 19 functions as a retaining ring for the locking portion 32m. The opening 19a of the closing plate 19 and the locking portion 32m of the second member 32 are bonded with an adhesive 20a.

前記閉塞板１９が取付けられ、振動体２を内包するロータ３は、剛性を有する材料で有底円筒状（帽状）に形成される前記出力伝達部材４内に収容され、前記第１の部材３１において、中央部の弾性変形の少ない前記平坦部分３１ｋがその内底面に接着されるとともに、前記閉塞板１９の外周縁部が前記出力伝達部材４の内周面において周方向に形成された溝４ａに嵌り込み、接着剤２０ｂで接着されることで、ロータ３と出力伝達部材４とが一体化する。その後、前記出力伝達部材４の底部の中央に形成された開口４ｂから前記第１の部材３１の開口３１ｃを連通した固定ねじ１６が固定部材１５に螺着されることで、該超音波モータ１が固定部材１５に固定されて、図１で示すように完成する。   The rotor 3 to which the closing plate 19 is attached and which encloses the vibrating body 2 is accommodated in the output transmission member 4 formed in a bottomed cylindrical shape (cap shape) with a rigid material, and the first member 31, the flat portion 31 k with less elastic deformation at the center is bonded to the inner bottom surface, and the outer peripheral edge of the closing plate 19 is formed in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the output transmission member 4. The rotor 3 and the output transmission member 4 are integrated with each other by being fitted into 4a and bonded with the adhesive 20b. Thereafter, a fixing screw 16 communicating with an opening 31c of the first member 31 from an opening 4b formed at the center of the bottom of the output transmission member 4 is screwed to the fixing member 15, whereby the ultrasonic motor 1 Is fixed to the fixing member 15, and is completed as shown in FIG.

このようにロータ３をテーパ部３１ｂ，３２ｂを有する第１および第２の部材３１，３２から構成し、前記テーパ部３１ｂ，３２ｂで構成する円環状のＶ字形状の溝内に振動体２のチップ部材２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの先端部分が嵌まり込むようにして、振動体２の組込み前で、その接触部分３１ｉ，３２ｉの直径Ｄ１が振動体２の接触部分２ｃの直径Ｄ２よりも小さくなるように形成しておくことで、振動体２を組込んだ状態では、該ロータ３の連結部３１ｈ，３２ｈが弾性変形し、その復元力が前記接触部分３１ｉ，３２ｉ；２ｃに加圧（摩擦）力として作用するので、ロータ３は振動体２に対して、回転軸方向および半径方向の移動が、共にガタなく規制され（センタリングが共に行われて）、回転のみが可能となる。このようにして、従来のボールベアリングなどの軸受不要にしても、半径方向および軸線方向共に、ガタを生じることなくロータ２を回転支持することが可能になり、応答性を向上することができる。なお、前記振動体２におけるチップ部材２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの先端部分は、図１で示すような円弧状断面（Ｒ形状）に形成されていなくてもよいが、直角断面の場合、ロータ３との接触で摩耗が生じ易くなる。   Thus, the rotor 3 is constituted by the first and second members 31 and 32 having the tapered portions 31b and 32b, and the vibrating body 2 is placed in the annular V-shaped groove formed by the tapered portions 31b and 32b. The tip portions of the chip members 21b, 22b, and 23b are fitted so that the diameter D1 of the contact portions 31i and 32i is smaller than the diameter D2 of the contact portion 2c of the vibration body 2 before the vibration body 2 is assembled. By forming the vibrating body 2, the connecting portions 31h and 32h of the rotor 3 are elastically deformed in a state where the vibrating body 2 is incorporated, and the restoring force is applied to the contact portions 31i, 32i; 2c. Therefore, the rotor 3 is restricted from moving relative to the vibrating body 2 in the direction of the rotation axis and in the radial direction (with centering) and can only rotate. In this way, even if a bearing such as a conventional ball bearing is not required, the rotor 2 can be rotationally supported without causing play in both the radial direction and the axial direction, and the responsiveness can be improved. The tip portions of the chip members 21b, 22b, and 23b in the vibrating body 2 do not have to be formed in an arcuate cross section (R shape) as shown in FIG. Wear is likely to occur due to contact.

また、前記弾性の発生を、前記連結部３１ｈ，３２ｈの弾性変形で行うことで、該連結部３１ｈ，３２ｈを加圧（摩擦）力を発生するバネとしてみたときのバネ定数を小さくすることができ、振動体２や該ロータ３に寸法上の製造誤差があっても、その誤差量に対する加圧力の変動を小さく抑えることがでる。また、温度変化などによって振動体２やロータ３に寸法変化が生じても、バネ定数が小さいので、加圧力の変動を小さく抑えることが可能となり、該加圧力が安定する。このようにして、加圧力の寸法に対する誤差感度を低減でき、振動体（ステータ）２とロータ３との間の摩擦力をより安定させ、その結果駆動性能も安定させることができる。さらに、加圧力を発揮させるために特別な構成が要らず、構成の簡素化や小型化、薄型化にも寄与することが可能であるとともに、加圧力の調整工程も不要となり、生産性を向上することができる。   Further, by generating the elasticity by elastic deformation of the connecting portions 31h and 32h, the spring constant when the connecting portions 31h and 32h are viewed as springs that generate pressure (friction) force can be reduced. Even if there is a manufacturing error in the dimensions of the vibrator 2 or the rotor 3, the fluctuation of the applied pressure with respect to the error amount can be suppressed small. Even if a dimensional change occurs in the vibrating body 2 or the rotor 3 due to a temperature change or the like, the spring constant is small, so that fluctuations in the applied pressure can be suppressed, and the applied pressure is stabilized. Thus, the error sensitivity with respect to the dimension of the applied pressure can be reduced, the frictional force between the vibrating body (stator) 2 and the rotor 3 can be further stabilized, and as a result, the driving performance can also be stabilized. In addition, no special configuration is required to exert pressure, which can contribute to simplification, downsizing, and thinning of the configuration, and eliminates the need for a pressure adjustment process, improving productivity. can do.

図４は、前記図１で示す超音波モータ１をＨＤＤ磁気記録ヘッド１１の駆動に応用したＨＤＤ装置１２の概略構成図である。従来のＨＤＤ磁気記録ヘッド駆動アクチュエータの構成としては、前記磁気記録ヘッド１１が取付けられたヘッド・アーム１３をピボットベアリングで回転支持し、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）で駆動を行っている。これに対して、本実施の形態では、前記ヘッド・アーム１３を前記超音波モータ１で回転支持するとともに、駆動も行う。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an HDD device 12 in which the ultrasonic motor 1 shown in FIG. 1 is applied to drive the HDD magnetic recording head 11. As a conventional HDD magnetic recording head drive actuator, the head arm 13 to which the magnetic recording head 11 is attached is rotatably supported by a pivot bearing and driven by a VCM (voice coil motor). In contrast, in the present embodiment, the head arm 13 is rotationally supported by the ultrasonic motor 1 and is also driven.

具体的には、回転駆動されるディスク１４の側方に前記超音波モータ１が配置されており、この超音波モータ１を回転軸として、前記有底円筒状（帽状）に形成されて剛性を有する前記出力伝達部材４の外周面や、前記円筒の端部に前記ヘッド・アーム１３が固着され、そのヘッド・アーム１３の先端に取付けられたＨＤＤ磁気記録ヘッド１１が前記回転駆動されるディスク１４上を周方向に走行することで、記録内容の書込み、消去、読出し等が行われる。このように有底円筒状（帽状）で剛性を有する出力伝達部材４を用いることで、外周面が前記Ｖ型になるロータ３に直接ヘッド・アーム１３を取付ける場合に比べて、出力の取出しが容易になる。   Specifically, the ultrasonic motor 1 is disposed on the side of the disk 14 to be rotationally driven, and is formed into the bottomed cylindrical shape (cap shape) with the ultrasonic motor 1 as a rotation axis and is rigid. The head arm 13 is fixed to the outer peripheral surface of the output transmission member 4 and the end of the cylinder, and the HDD magnetic recording head 11 attached to the tip of the head arm 13 is driven to rotate. 14, the recorded contents are written, erased, read out, and the like. By using the output transmission member 4 having a bottomed cylindrical shape (cap shape) and rigidity as described above, output can be taken out as compared with the case where the head arm 13 is directly attached to the rotor 3 whose outer peripheral surface is V-shaped. Becomes easier.

そして、図示しない制御手段によって前記超音波モータ１が駆動され、ＨＤＤ磁気記録ヘッド１１がディスク１４の径方向に移動されることでサーチ動作が実現され、所望とする記録位置へ前記書込み、消去、読出し等が行われる。   Then, the ultrasonic motor 1 is driven by a control means (not shown), and the HDD magnetic recording head 11 is moved in the radial direction of the disk 14, whereby a search operation is realized, and the writing, erasing, Reading is performed.

このようなＨＤＤヘッド駆動の場合、高速で回転するディスク１４上のトラックのうねりなどに追従しながら位置決め制御を行う必要があり、アクチュエータには、非常に高い応答性と分解能が要求される。本実施の形態のように前述の超音波モータ１を磁気記録ヘッド１１の駆動に使用すると、軸受ガタに軸受慣性や軸受負荷が全くなく、振動体（ステータ）２とロータ３との間の摩擦力をより安定させられるので、高い応答性を得ることができ、記録密度を向上することができる。   In the case of such an HDD head drive, it is necessary to perform positioning control while following the waviness of the track on the disk 14 rotating at high speed, and the actuator is required to have very high responsiveness and resolution. When the above-described ultrasonic motor 1 is used to drive the magnetic recording head 11 as in the present embodiment, there is no bearing inertia or bearing load in the bearing backlash, and the friction between the vibrating body (stator) 2 and the rotor 3 does not occur. Since the force can be further stabilized, high responsiveness can be obtained and the recording density can be improved.

［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の他の形態に係る摩擦駆動アクチュエータである超音波モータ４５，４６，４７の構造を示す縦断面図である。これらの超音波モータ４５，４６，４７は、ロータ５，６，７の構造が異なるだけで、他の部分は前述の超音波モータ１と同一であり、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、ロータ５，６，７は、剛性を有し、かつ前記振動体２の固定部材１５とは反対側を覆って有底円筒状に形成されて出力伝達部材となる第１の部材５１，６１，７１と、低剛性で、かつ前記振動体２の前記固定部材１５側を覆う第２の部材５２，６２，７２とを備えて構成されることである。 [Embodiment 2]
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the structure of ultrasonic motors 45, 46, 47 which are friction drive actuators according to another embodiment of the present invention. These ultrasonic motors 45, 46 and 47 differ only in the structure of the rotors 5, 6 and 7, and the other parts are the same as those of the ultrasonic motor 1 described above, and the corresponding parts bear the same reference numerals. A description thereof will be omitted. It should be noted that the rotors 5, 6, 7 have a rigidity and are formed in a bottomed cylindrical shape so as to cover the opposite side to the fixing member 15 of the vibrating body 2 and serve as an output transmission member. The members 51, 61, 71 are low rigidity and include second members 52, 62, 72 that cover the fixed member 15 side of the vibrating body 2.

具体的には、図５（ａ）で示すロータ５、図５（ｂ）で示すロータ６および図５（ｃ）で示すロータ７において、前記第１の部材５１，６１，７１は、前記剛性を有する材料で前記有底円筒状に形成され、さらにその内面側において、側壁５１ａ，６１ａ，７１ａと底板５１ｂ，６１ｂ，７１ｂとの間にテーパ面５１ｃ，６１ｃ，７１ｃが形成されて前記振動体２の接触部分２ｃと接触し、前記側壁５１ａ，６１ａ，７１ａの外周面や端面あるいは底板５１ｂ，６１ｂ，７１ｂに前記ヘッド・アーム１３が取付けられて前記出力伝達部材となる。前記底板５１ｂ，６１ｂ，７１ｂに振動体２の上面を支持する突起或いは環状の凸条が形成されて該第１の部材５１，６１，７１の内面と振動体２との接触抵抗が低減されているときには、前記テーパ面５１ｃ，６１ｃ，７１ｃは形成されていなくてもよい。   Specifically, in the rotor 5 shown in FIG. 5 (a), the rotor 6 shown in FIG. 5 (b), and the rotor 7 shown in FIG. 5 (c), the first members 51, 61, 71 have the rigidity described above. And is formed into a cylindrical shape with a bottom, and on its inner surface side, tapered surfaces 51c, 61c, 71c are formed between the side walls 51a, 61a, 71a and the bottom plates 51b, 61b, 71b to form the vibrating body. The head arm 13 is attached to the outer peripheral surfaces and end surfaces of the side walls 51a, 61a, 71a or the bottom plates 51b, 61b, 71b to form the output transmission member. The bottom plates 51b, 61b, 71b are formed with projections or annular ridges for supporting the upper surface of the vibrating body 2 to reduce the contact resistance between the inner surfaces of the first members 51, 61, 71 and the vibrating body 2. The tapered surfaces 51c, 61c, 71c do not have to be formed.

一方、図５（ａ）で示すロータ５では、第２の部材５２は前記第２の部材３２におけるフランジ部３２ｄを取り除いたような形状を有し、前記テーパ部３２ｂの外周は固定されておらず、内周側の前記係止部３２ｍが前記閉塞板１９に接着剤２０ａで接着されるだけである。前記閉塞板１９の外周縁部は、前記第１の部材５１の側壁５１ａの内周面において周方向に形成された溝５１ｄに嵌り込み、接着剤２０ｂで接着されることで、第１の部材５１と第２の部材５２とが一体化する。   On the other hand, in the rotor 5 shown in FIG. 5A, the second member 52 has a shape obtained by removing the flange portion 32d of the second member 32, and the outer periphery of the tapered portion 32b is not fixed. Instead, the locking portion 32m on the inner peripheral side is merely bonded to the closing plate 19 with the adhesive 20a. The outer peripheral edge portion of the closing plate 19 is fitted into a groove 51d formed in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the side wall 51a of the first member 51, and is bonded with an adhesive 20b, whereby the first member 51 and the second member 52 are integrated.

また、図５（ｂ）で示すロータ６では、第２の部材６２は、固定部材１５のための開口６２ｅを有する円板部６２ａと、その外周縁から緩やかに立上がるテーパ部６２ｂと、前記テーパ部６２ｂの終端側が前記側壁６１ａと平行に折り返される筒状部６２ｃと、前記筒状部６２ｃの終端が該超音波モータ４６の半径方向外方側に折り曲げられて成る係止部６２ｄとを備えて構成される。前記係止部６２ｄが、前記第１の部材６１の側壁６１ａの内周面において周方向に形成された溝６１ｄに嵌り込み、接着剤２０ｃで接着されることで、第１の部材６１と第２の部材６２とが一体化する。   Further, in the rotor 6 shown in FIG. 5B, the second member 62 includes a disc part 62a having an opening 62e for the fixing member 15, a tapered part 62b that rises gently from the outer periphery thereof, A cylindrical portion 62c in which the end side of the tapered portion 62b is folded back in parallel with the side wall 61a, and a locking portion 62d in which the end of the cylindrical portion 62c is bent outward in the radial direction of the ultrasonic motor 46. It is prepared for. The engaging portion 62d is fitted into a groove 61d formed in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the side wall 61a of the first member 61 and bonded with an adhesive 20c, whereby the first member 61 and the first member 61 The two members 62 are integrated.

さらにまた、図５（ｃ）で示すロータ７では、第２の部材７２は、前記第２の部材６２と同様に、固定部材１５のための開口部７２ｅを有する円板部７２ａと、その外周縁から緩やかに立上がるテーパ部７２ｂとを備えるとともに、前記テーパ部７２ｂの終端側が前記円板部７２ａと平行となるように、すなわち該超音波モータ４７の半径方向外方側に折り曲げられて成るフランジ部７２ｃを備えて構成される。前記フランジ部７２ｃが、前記第１の部材７１の側壁７１ａの内周面において周方向に形成された溝７１ｄに嵌り込むことで、第１の部材７１と第２の部材７２とが一体化する。   Furthermore, in the rotor 7 shown in FIG. 5 (c), the second member 72, like the second member 62, is a disc portion 72a having an opening 72e for the fixing member 15, and the outside thereof. A taper portion 72b that rises gently from the periphery, and is bent so that the terminal end side of the taper portion 72b is parallel to the disk portion 72a, that is, radially outward of the ultrasonic motor 47. A flange portion 72c is provided. The first member 71 and the second member 72 are integrated by fitting the flange portion 72 c into a groove 71 d formed in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the side wall 71 a of the first member 71. .

このように構成することで、第１の部材５１，６１，７１をそのまま出力伝達部材として使用することができる。   By comprising in this way, the 1st member 51, 61, 71 can be used as an output transmission member as it is.

［実施の形態３］
図６は、本発明の実施のさらに他の形態に係る摩擦駆動アクチュエータである超音波モータ４８の構造を示す縦断面図である。この超音波モータ４８は、ロータ８の構造が異なるだけで、他の部分は前述の超音波モータ１と同一であり、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この超音波モータ４８では、振動体２としては、前述の図２（ｂ）で示す振動体２２や、図２（ｃ）で示す振動体２３のように矩形の振動体が用いられ、ロータ８を構成する第１および第２の部材８１，８２には、図７で示すように、直径線方向に前記振動体２２，２３に対応した切り欠き８１ａ，８２ａが形成されていることである。図７はロータ８の構造を示す図であり、図７（ａ）は上面図であり、図３（ｂ）は前記振動体２を収容しない状態での縦断面図である。そして、前記切り欠き８１ａ，８２ａ部分から前記振動体２２，２３が嵌め込まれ、回転されることで前記振動体２２，２３がロータ８に内包される。 [Embodiment 3]
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a structure of an ultrasonic motor 48 which is a friction drive actuator according to still another embodiment of the present invention. The ultrasonic motor 48 is different from the ultrasonic motor 1 only in the structure of the rotor 8, and the other parts are the same as those of the ultrasonic motor 1 described above. To do. It should be noted that in the ultrasonic motor 48, the vibrating body 2 is a rectangular vibrating body such as the vibrating body 22 shown in FIG. 2B or the vibrating body 23 shown in FIG. As shown in FIG. 7, notches 81a and 82a corresponding to the vibrating bodies 22 and 23 are formed in the first and second members 81 and 82 constituting the rotor 8 in the diameter line direction. It is that you are. FIG. 7 is a view showing the structure of the rotor 8, FIG. 7 (a) is a top view, and FIG. 3 (b) is a longitudinal sectional view in a state where the vibrating body 2 is not accommodated. Then, the vibrating bodies 22 and 23 are fitted from the notches 81 a and 82 a and rotated, whereby the vibrating bodies 22 and 23 are included in the rotor 8.

このように構成することで、振動体２２，２３をロータ８の切り欠き８１ａ，８２ａ部分から嵌め込み、回転させるだけで前記振動体２２，２３をロータ８に容易に組み込むことができる。   With this configuration, the vibrating bodies 22 and 23 can be easily incorporated into the rotor 8 simply by fitting the vibrating bodies 22 and 23 from the notches 81a and 82a of the rotor 8 and rotating them.

本発明の実施の一形態に係る摩擦駆動アクチュエータである超音波モータの構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the ultrasonic motor which is a friction drive actuator which concerns on one Embodiment of this invention. 超音波モータにおける振動体の一構成例の平面図である。It is a top view of an example of 1 composition of a vibrating body in an ultrasonic motor. 前記図１で示す超音波モータにおけるロータの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rotor in the ultrasonic motor shown in the said FIG. 図１で示す超音波モータをＨＤＤ磁気記録ヘッドの駆動に応用したＨＤＤ装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the HDD apparatus which applied the ultrasonic motor shown in FIG. 1 to the drive of HDD magnetic recording head. 本発明の実施の他の形態に係る摩擦駆動アクチュエータである超音波モータの構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the ultrasonic motor which is a friction drive actuator which concerns on other forms of implementation of this invention. 本発明の実施のさらに他の形態に係る摩擦駆動アクチュエータである超音波モータの構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the ultrasonic motor which is a friction drive actuator which concerns on the further another form of implementation of this invention. 前記図６で示す超音波モータにおけるロータの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rotor in the ultrasonic motor shown in the said FIG. ＨＤＤの磁気記録ヘッド駆動用の典型的な従来技術による超音波アクチュエータの断面図である。1 is a cross-sectional view of a typical conventional ultrasonic actuator for driving a magnetic recording head of an HDD. FIG. 他の従来技術の平面図である。It is a top view of another prior art. さらに他の従来技術の超音波モータの断面図である。It is sectional drawing of the ultrasonic motor of another prior art. 他の従来技術の平面図である。It is a top view of another prior art. 他の従来技術の一部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a part of other prior art.

符号の説明Explanation of symbols

１，４５，４６，４７，４８ 超音波モータ
２，２１，２２，２３ 振動体
２ｃ，３１ｉ，３２ｉ 接触部分
３，５，６，７，８ ロータ
４ 出力伝達部材
１１ 磁気記録ヘッド
１２ ＨＤＤ装置
１３ ヘッド・アーム
１４ ディスク
１５ 固定部材
１６ 固定ねじ
１９ 閉塞板
２４，２５ 電極
２１ａ，２２ａ，２３ａ 振動体本体
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ チップ部材
３１，５１，６１，７１，８１ 第１の部材
３１ａ，３２ａ，７２ａ 円板部
３１ｂ，３２ｂ，６２ｂ，７２ｂ テーパ部
３１ｃ，３２ｃ，６２ｅ，７２ｅ 開口部
３１ｄ，３２ フランジ部
３１ｆ，３１ｇ，３２ｆ，３２ｇ 環状部
３１ｈ，３２ｈ 連結部
３２，５２，６２，７２，８２ 第２の部材
３２ｍ，６２ｄ 係止部
５１ａ，６１ａ，７１ａ 側壁
５１ｂ，６１ｂ，７１ｂ 底板
５１ｃ，６１ｃ，７１ｃ テーパ面
６２ｃ 筒状部
８１ａ，８２ａ 切り欠き 1, 45, 46, 47, 48 Ultrasonic motors 2, 21, 22, 23 Vibrators 2c, 31i, 32i Contact portions 3, 5, 6, 7, 8 Rotor 4 Output transmission member 11 Magnetic recording head 12 HDD device 13 Head arm 14 Disc 15 Fixing member 16 Fixing screw 19 Closing plates 24, 25 Electrodes 21a, 22a, 23a Vibrating body main bodies 21b, 22b, 23b Chip members 31, 51, 61, 71, 81 First members 31a, 32a, 72a Disc part 31b, 32b, 62b, 72b Taper part 31c, 32c, 62e, 72e Opening part 31d, 32 Flange part 31f, 31g, 32f, 32g Annular part 31h, 32h Connecting part 32, 52, 62, 72, 82 Second members 32m, 62d Locking portions 51a, 61a, 71a Side walls 51b, 61b, 71b Bottom plates 51c, 61c, 1c tapered surface 62c tubular portion 81a, lack 82a cut

Claims (5)

面内振動を行う振動体と、前記振動体を内包するロータとを備えて構成され、前記振動体の振動が摩擦接触するロータに伝達されて該ロータが回転する摩擦駆動アクチュエータにおいて、
前記ロータは、前記振動体を、一方の表面側から覆う第１の部材と、他方の表面側から覆う第２の部材とを備えて構成され、前記第１および第２の部材の少なくとも一方は、円板部と、その外周縁が緩やかに立上がるテーパ部とを有するドーム状に形成され、前記ロータと振動体とは、互いの組込みによって前記テーパ部が前記振動体と接触しつつ、前記円板部に弾性変形を生じ、その復元力によって接触部分に加圧力を発揮させることを特徴とする摩擦駆動アクチュエータ。 In a friction drive actuator configured to include a vibrating body that performs in-plane vibration and a rotor that includes the vibrating body, the vibration of the vibrating body being transmitted to a rotor that is in frictional contact, and the rotor rotates.
The rotor includes a first member that covers the vibrating body from one surface side, and a second member that covers the other surface side, and at least one of the first and second members is The rotor portion and the vibrating body are formed in a dome shape having a disc portion and a tapered portion whose outer peripheral edge rises gently. A friction drive actuator characterized in that an elastic deformation occurs in a disc portion and a pressure is exerted on a contact portion by the restoring force. 前記振動体は、振動の節となる前記ロータの回転軸の位置で固定部材に固着され、
前記第１の部材は前記振動体の前記固定部材とは反対側を覆って前記ドーム状に形成され、前記円板部は中央部付近が***しており、その***部に有底円筒状の出力伝達部材の内底面が固着されることを特徴とする請求項１記載の摩擦駆動アクチュエータ。 The vibrating body is fixed to a fixed member at a position of a rotating shaft of the rotor that becomes a vibration node,
The first member is formed in the dome shape so as to cover the opposite side of the vibrating member to the fixing member, and the disk portion is raised near the center portion, and the raised portion has a bottomed cylindrical shape. 2. The friction drive actuator according to claim 1, wherein an inner bottom surface of the output transmission member is fixed. 前記振動体は、矩形に形成され、
前記第１および第２の部材には、直径線方向に前記振動体に対応した切り欠きが形成されており、前記切り欠き部分から前記振動体が嵌め込まれ、回転されることで前記振動体がロータに内包されることを特徴とする請求項２記載の摩擦駆動アクチュエータ。 The vibrating body is formed in a rectangular shape,
The first member and the second member are formed with notches corresponding to the vibrating body in the diameter line direction, and the vibrating body is fitted into the cutout portion and rotated to rotate the vibrating body. The friction drive actuator according to claim 2, wherein the friction drive actuator is contained in a rotor. 前記振動体は、振動の節となる前記ロータの回転軸の位置で固定部材に固着され、
前記第１の部材は、剛性を有し、かつ前記振動体の前記固定部材とは反対側を覆って有底円筒状に形成されて出力伝達部材となり、
前記第２の部材は、低剛性で、かつ前記振動体の前記固定部材側を覆って前記ドーム状に形成されることを特徴とする請求項１記載の摩擦駆動アクチュエータ。 The vibrating body is fixed to a fixed member at a position of a rotating shaft of the rotor that becomes a vibration node,
The first member has rigidity and is formed into a bottomed cylindrical shape covering the opposite side of the vibrating body from the fixed member, and serves as an output transmission member.
2. The friction drive actuator according to claim 1, wherein the second member has a low rigidity and is formed in the dome shape so as to cover the fixed member side of the vibrating body. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦駆動アクチュエータを用いることを特徴とするハードディスク装置。   A hard disk device using the friction drive actuator according to claim 1.

Images