JPH05258481A - Biaxial actuator mechanism - Google Patents
Biaxial actuator mechanismInfo
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- JPH05258481A JPH05258481A JP4087548A JP8754892A JPH05258481A JP H05258481 A JPH05258481 A JP H05258481A JP 4087548 A JP4087548 A JP 4087548A JP 8754892 A JP8754892 A JP 8754892A JP H05258481 A JPH05258481 A JP H05258481A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、アクチュエーター機構
において広い振動周波数帯域に亘る微小な位置決めを行
うために粗動用機構と微動用機構とからなる２軸構成を
採用するとともに、低周波域での駆動に係る微動用機構
に電気歪、磁気歪等を利用した弾性変形振動子を用いる
ことによって装置の小型化や不要振動の低減等を図り、
特に低周波域におけるアクチュエーターの特性を改善す
ることができるようにした新規な２軸アクチュエーター
機構を提供しようとするものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention adopts a two-axis structure composed of a coarse movement mechanism and a fine movement mechanism in order to perform fine positioning in an actuator mechanism over a wide vibration frequency band, and at a low frequency range. By using an elastically deformable oscillator that utilizes electric strain, magnetostriction, etc. in the mechanism for fine movement related to driving, the device is downsized and unnecessary vibration is reduced.
In particular, it is an object of the present invention to provide a novel two-axis actuator mechanism that can improve the characteristics of the actuator in the low frequency range.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、ハードディスク装置に対する高
トラック密度化には、トラッキング制御の高速化や精度
の向上が要求される。2. Description of the Related Art Generally, in order to increase the track density of a hard disk device, it is required to speed up tracking control and improve accuracy.
【０００３】磁気ヘッドの所定トラックへの移動は、通
常磁気ヘッドを支持するヘッドアームの回動制御によっ
て行われ、回動型のアクチュエーター機構によって磁気
ヘッドのトラックに対する微小な位置決めがなされる。The movement of the magnetic head to a predetermined track is usually carried out by controlling the rotation of a head arm that supports the magnetic head, and the rotary actuator mechanism finely positions the magnetic head with respect to the track.
【０００４】その際、アクチュエーターの制御に関して
は、アクチュエーターの特性上広帯域に亘る理想的な性
能を得ることが困難であるため、粗動、微動という２種
類の制御区分を採用し、粗動制御によってトラックに対
する磁気ヘッドのおおよその位置決めを行ってから微動
制御に移行させて精度の高い微小な位置決めを行うよう
にしている場合が多い。At that time, regarding actuator control, since it is difficult to obtain ideal performance over a wide band due to the characteristics of the actuator, two types of control divisions, coarse movement and fine movement, are adopted. In many cases, the magnetic head is roughly positioned with respect to the track, and then fine control is performed to perform fine positioning with high accuracy.
【０００５】そして、このような位置決め精度の区分け
に対応した２軸アクチュエーターの構造としては、粗動
用アクチュエーターの上に微動用のアクチュエーターを
載置したものが知られている。As a structure of a biaxial actuator corresponding to such division of positioning accuracy, there is known a structure in which a fine movement actuator is mounted on a coarse movement actuator.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のアク
チュエーター機構にあっては、一般に構造が複雑になる
という問題や、制御上の支障となる不要な振動を低減す
るのに困難を伴う等の問題がある。By the way, in the conventional actuator mechanism, the structure is generally complicated, and it is difficult to reduce unnecessary vibration that hinders control. There is.
【０００７】例えば、前者の問題に関しては、粗動用ア
クチュエーターの上に微動用のアクチュエーターを載せ
た構造となるため、重量の増加を招くといった不都合
や、剛性に関する劣化が問題となる。For the former problem, for example, the structure is such that the actuator for fine movement is placed on the actuator for coarse movement, so that there is a problem of inconvenience such as an increase in weight and deterioration of rigidity.
【０００８】また、後者の問題に関しては、アクチュエ
ーターが連成系を形成することに伴う連成振動の発生
や、共振が生じ易くなる等の不都合が挙げられる。Regarding the latter problem, there are inconveniences such as the generation of coupled vibration due to the formation of the coupled system by the actuator and the easy occurrence of resonance.
【０００９】さらに、従来の機構は以下に説明するよう
なトラッキング制御上の限界を抱えているため、高密度
化に対応した、微小かつ高精度の位置決め制御を実現す
る上で支障を来すことになる。Further, since the conventional mechanism has a limitation in tracking control as described below, there is a problem in realizing a minute and highly accurate positioning control corresponding to high density. become.
【００１０】図７に概念的に示すグラフ図は、アクチュ
エーター機構の特性を示す指標として入力トルクと変位
との関係を示したもの（ｉ−θ特性として知られてい
る。）であり、横軸が振動周波数の対数軸に選ばれ、縦
軸がゲイン軸に選ばれている。The graph diagram conceptually shown in FIG. 7 shows the relationship between the input torque and the displacement as an index showing the characteristics of the actuator mechanism (known as the i-θ characteristic), and the horizontal axis. Is selected as the logarithmic axis of the vibration frequency, and the vertical axis is selected as the gain axis.
【００１１】図７に実線で示すグラフ曲線ａがアクチュ
エーターの実際の特性を表しており、破線ｂで示す理想
的な特性（左上がりの直線状の特性）との対比から明ら
かなように、低周波域ｃ（１００Ｈｚ以下）における平
坦な部分ｄで理想特性からの隔たりが顕著となってお
り、これが非線形性を生み出す原因となっている。A graph curve a shown by a solid line in FIG. 7 represents an actual characteristic of the actuator, and as is clear from a comparison with an ideal characteristic (straight upward rising characteristic) shown by a broken line b, it is low. The deviation from the ideal characteristic is remarkable in the flat part d in the frequency range c (100 Hz or less), which causes the non-linearity.
【００１２】即ち、波形歪に伴う非線形誤差が、低周波
信号や小振幅の信号に関して特に顕著となり、これがト
ラッキングサーボ上の位置決めの限界となってしまう。That is, the non-linear error due to the waveform distortion becomes particularly remarkable with respect to the low frequency signal and the signal with a small amplitude, and this becomes the limit of the positioning on the tracking servo.
【００１３】図７に示すグラフ曲線ａに関する低域での
特性は、アクチュエーターの軸受内部の粘弾性体による
摩擦に起因しており、この問題を解消して理想に近い特
性を得ることが技術上の一つの鍵となっている。The characteristic in the low frequency range regarding the graph curve a shown in FIG. 7 is caused by the friction due to the viscoelastic body inside the bearing of the actuator, and it is technically possible to solve this problem and obtain a characteristic close to ideal. Is one of the keys.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明２軸アク
チュエーター機構は上記した課題を解決するために、高
周波域における大振幅の駆動制御に用いられる粗動用ア
クチュエーターと、低周波域における小振幅の駆動制御
に用いられる微動用アクチュエーターからなる２軸アク
チュエーター機構であって、微動用アクチュエーターが
振動子を用いて構成され、該振動子を低周波で駆動する
際に生じる部材変形時の弾性力によって被制御物の位置
決め制御を行ようにしたものである。Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the biaxial actuator mechanism of the present invention has a coarse actuator used for drive control of large amplitude in a high frequency range and a small amplitude actuator in a low frequency range. A biaxial actuator mechanism including a fine-movement actuator used for drive control, wherein the fine-movement actuator includes a vibrator, and the fine-movement actuator is driven by elastic force generated when the member is deformed when driven at a low frequency. It is intended to perform positioning control of a controlled object.
【００１５】[0015]
【作用】本発明によれば、微動用アクチュエーターを粗
動用アクチュエーターに載置する構造と採る必要がなく
なり、例えば、粗動用アクチュエーターが回動機構を有
する場合にはその軸部に微動用アクチュエーターの振動
子を設けてその弾性変形振動によって回動機構に対する
微調整を行うといった構造を採ることができるので、構
造の簡単化を図ることができ、機構の重量増加等の不都
合を解消し、連成系につきものの不要振動を抑えること
ができる。According to the present invention, there is no need to adopt a structure in which the fine movement actuator is mounted on the coarse movement actuator. Since a structure can be adopted in which a child is provided and fine adjustments are made to the rotating mechanism by its elastic deformation vibration, the structure can be simplified, and inconveniences such as an increase in the weight of the mechanism can be eliminated and a coupled system can be achieved. Unnecessary vibrations that are inherent to the product can be suppressed.
【００１６】また、微動用アクチュエーターの振動子に
よる駆動力を粗動用アクチュエーターの移動（又は回
動）機構に直接的に伝達することができるので、軸受部
等での摩擦抵抗が大きいことに起因する低周波小振幅信
号に対する波形歪を低減することができる。Further, since the driving force by the vibrator of the fine movement actuator can be directly transmitted to the moving (or rotating) mechanism of the coarse movement actuator, the frictional resistance at the bearing portion is large. It is possible to reduce waveform distortion for a low-frequency small-amplitude signal.
【００１７】[0017]
【実施例】以下に、本発明２軸アクチュエーター機構を
ハードディスクドライブユニットにおけるトラッキング
機構に適用した実施例に従って説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A biaxial actuator mechanism according to the present invention will be described below as an embodiment applied to a tracking mechanism in a hard disk drive unit.
【００１８】図１は２軸アクチュエーター機構１の概要
を示す平面図であり、図２はその要部を示す概略的な断
面図である。FIG. 1 is a plan view showing the outline of the biaxial actuator mechanism 1, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing the main part thereof.
【００１９】図中２はディスクであり、図示しないモー
タによって回転されるようになっている。Reference numeral 2 in the figure denotes a disk, which is rotated by a motor (not shown).
【００２０】３はヘッドアームブロックであり、磁気ヘ
ッド４、４を支持するヘッドアーム５、５（図では１対
のみを示す。）、軸受ハウジング６、ボイスコイルモー
タ部（以下、「ＶＣＭ部」という。）７から構成されて
いる。Reference numeral 3 denotes a head arm block, which has head arms 5 and 5 for supporting the magnetic heads 4 and 4 (only one pair is shown in the figure), a bearing housing 6, and a voice coil motor section (hereinafter referred to as "VCM section"). It is composed of 7.
【００２１】ヘッドアーム５、５は、高さ方向において
互いにに平行な位置関係となるように軸受ハウジング６
に固定されている。そして、それらの一端寄りの部分に
ヘッド支持片５ａ、５ａが設けられ、これらは、側方か
ら見たときに磁気ヘッド４、４が設けられた先端部にい
くにつれて互いに近づくようにされ、このようにして対
向した状態で配置される磁気ヘッド４、４の間にディス
ク２が介在する高さ関係が成立している。The bearing housings 6 are arranged so that the head arms 5 and 5 have a positional relationship parallel to each other in the height direction.
It is fixed to. Then, head supporting pieces 5a, 5a are provided at portions near one end thereof, and these are made to approach each other as they approach the tip end portion where the magnetic heads 4, 4 are provided when viewed from the side. In this way, a height relationship is established in which the disk 2 is interposed between the magnetic heads 4 and 4 which are arranged to face each other.
【００２２】軸受ハウジング６には、図２に示すように
ベアリング８、８の外輪が嵌挿されており、これらのベ
アリング８、８の内輪がシャーシ９に立設された軸部１
０に嵌挿されており、よって、ヘッドアームブロック３
がこの軸部１０を中心として回動し得るようになってい
る。尚、この軸部１０は後述するように圧電体素子を用
いて構成されており、単なる回動軸以上の機能（トラッ
キング制御に係る微小調整機能）を付与されている。As shown in FIG. 2, outer rings of bearings 8 and 8 are fitted and inserted in the bearing housing 6, and inner rings of these bearings 8 and 8 are erected on the chassis 9 in a shaft portion 1.
0 is inserted in the head arm block 3
Can rotate about the shaft 10. It should be noted that the shaft portion 10 is configured by using a piezoelectric element as described later, and is provided with a function (a fine adjustment function related to tracking control) that is more than a simple rotation axis.
【００２３】ＶＣＭ部７は、コイル部１１と該コイル部
１１が取付けられる支持部１２、平面で見て円弧状をし
たヨーク１３等から構成されている。The VCM portion 7 is composed of a coil portion 11, a support portion 12 to which the coil portion 11 is attached, a yoke 13 having an arc shape when seen in a plan view, and the like.
【００２４】即ち、支持部１２は、軸部１０に関して磁
気ヘッド４、４の支持片５ａ、５ａとは反対側に位置す
る軸受ハウジング６の側面に固定されており、この支持
部１２に取付けられたコイル部１１の中空部をヨーク１
３が挿通するようにして該ヨーク１３がシャーシ９に固
定されている。That is, the support portion 12 is fixed to the side surface of the bearing housing 6 located on the side of the shaft portion 10 opposite to the support pieces 5a, 5a of the magnetic heads 4, 4, and is attached to this support portion 12. The hollow portion of the coil portion 11 to the yoke 1
The yoke 13 is fixed to the chassis 9 so that the yoke 3 is inserted therethrough.
【００２５】尚、図示は省略するがコイル部１１を挟む
ようにして一対のステータマグネットが配置される。Although not shown, a pair of stator magnets are arranged so as to sandwich the coil portion 11.
【００２６】しかして、コイル部１１に電流が供給され
ることによって発生する駆動力によっヘッドアームブロ
ック３が軸部１０を中心として回動され、磁気ヘッド
４、４のディスクの半径方向に亘る移動制御が行われ
る。However, the head arm block 3 is rotated about the shaft portion 10 by the driving force generated by the supply of the current to the coil portion 11, and the magnetic heads 4, 4 extend in the radial direction of the disk. Movement control is performed.
【００２７】つまり、このＶＣＭ部７は２軸アクチュエ
ーター機構１のうちの１軸制御の駆動源であり、トラッ
キング制御の粗調整に関与する。That is, the VCM unit 7 is a drive source for uniaxial control of the biaxial actuator mechanism 1 and is involved in coarse adjustment of tracking control.
【００２８】残る１軸の制御、即ち、トラッキングの微
調整に関与するのは、上述した軸部１０であり、これに
は軸の外周面における捩れを外部信号によって制御し得
るように構成された素子、例えば、圧電セラミック単体
捩り振動子１４が用いられる。It is the above-mentioned shaft portion 10 that is involved in the control of the remaining one axis, that is, the fine adjustment of the tracking, and is configured so that the twist on the outer peripheral surface of the shaft can be controlled by an external signal. An element, for example, a piezoelectric ceramic simple torsion oscillator 14 is used.
【００２９】この圧電セラミック単体捩り振動子１４
は、図３に示すように、圧電セラミック単体の円筒１５
の外周面に交差指電極パターン１６、１６を設けたもの
であり、圧電縦効果と圧電横効果とを巧みに組み合わせ
ることで、円筒１５の外周面において捩れを誘起するこ
とができるように構成した素子である。This piezoelectric ceramic simple torsion oscillator 14
As shown in FIG. 3, the cylinder 15 is made of a single piezoelectric ceramic.
The cross finger electrode patterns 16 and 16 are provided on the outer peripheral surface of the cylinder. By twisting the piezoelectric vertical effect and the piezoelectric horizontal effect skillfully, a twist can be induced on the outer peripheral surface of the cylinder 15. It is an element.
【００３０】図４はその動作原理を説明するための概略
図であり、弾性体からなる円筒１５´の外周面におい
て、周方向に互いに反対向きの力Ｆ、−Ｆを加えたとき
に生じる捩れ歪は、破線の矢印Ｅに示すように円筒軸に
対して＋４５゜（図４における時計回り方向を角度の正
方向にとる。）方向への伸び歪と、破線の矢印Ｃに示す
ように円筒軸に対して−４５゜方向への縮み歪との合成
であると考えられる。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the principle of its operation. Twist that occurs when the forces F and -F opposite to each other are applied in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the cylinder 15 'made of an elastic body. The strain is an extension strain in the direction of + 45 ° (the clockwise direction in FIG. 4 is the positive direction of the angle) with respect to the cylinder axis as shown by the broken line arrow E, and a cylinder as shown by the broken line arrow C. It is considered to be a combination with shrinkage strain in the direction of -45 ° with respect to the axis.
【００３１】交差指電極パターン１６、１６の電極指１
６ａ、１６ａ、・・・が、図３に示すように円筒１５の
中心軸に対して＋４５゜の角度をもって配置されるよう
にして、対向する一対の電極指１６ａ、１６ａ間に分極
時と同じ電圧を加えると、圧電縦効果により電極指１６
ａの長手方向に直角な方向に伸び歪が生じ、同時に圧電
横効果により電極指１６ａの長手方向に縮み歪が生じる
ことになり、円筒１５に捩りが発生する。Electrode fingers 1 of the interdigitated electrode patterns 16 and 16
, 6a, 16a, ... Are arranged at an angle of + 45 ° with respect to the central axis of the cylinder 15 as shown in FIG. When a voltage is applied, the electrode fingers 16 are generated by the piezoelectric vertical effect.
Stretching strain is generated in the direction perpendicular to the longitudinal direction of a, and at the same time, contraction strain is generated in the longitudinal direction of the electrode fingers 16a due to the piezoelectric lateral effect, and the cylinder 15 is twisted.
【００３２】従って、電極指に加える交流電圧によって
捩り振動を制御することができる。Therefore, the torsional vibration can be controlled by the AC voltage applied to the electrode fingers.
【００３３】つまり、圧電セラミック単体捩り振動子１
４に所定の電圧を印加する事によって軸部１０の外周面
における周方向に捩りが生じるように圧電セラミック単
体を予め分極させておき、図２に示すように軸部１０と
そのシャーシ９への取付部との間に交流電圧を印加する
と、これに応じて軸部１０に微小な捩り振動を発生させ
ることができる。That is, the piezoelectric ceramic simple torsion oscillator 1
4 is pre-polarized so that a twist is generated in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the shaft portion 10 by applying a predetermined voltage to the shaft portion 10, and as shown in FIG. When an AC voltage is applied to the mounting portion, a minute torsional vibration can be generated in the shaft portion 10 accordingly.
【００３４】この捩り力を駆動力としてヘッドアームブ
ロック３の微小な回動制御に利用することによって、ト
ラッキング制御に係る微調整を行うことができる。By using this twisting force as a driving force for minute rotation control of the head arm block 3, fine adjustment relating to tracking control can be performed.
【００３５】即ち、外乱による磁気ヘッドの微小な位置
ズレを修正するために、軸部１０の圧電セラミック単体
捩り振動子１４の低周波駆動によって磁気ヘッド４を微
小振幅で振動させて磁気ヘッドを適正な位置へと導くよ
うにすれば良い。That is, in order to correct a minute positional deviation of the magnetic head due to disturbance, the magnetic head 4 is vibrated with a minute amplitude by low-frequency driving of the piezoelectric ceramic simple torsional vibrator 14 of the shaft portion 10 to make the magnetic head proper. You should guide it to the right position.
【００３６】図５は２軸アクチュエーター機構１のサー
ボ制御系の構成を示すものである。FIG. 5 shows the configuration of the servo control system of the biaxial actuator mechanism 1.
【００３７】ＣＰＵ等の指令部１７から発せられるヘッ
ド位置の目標値信号と、磁気ヘッド４からのヘッド位置
信号が位置誤差検出部１８に送られると、両者間の誤差
信号が後段のフィルター回路１９、２０に送出される。When the head position target value signal issued from the command unit 17 such as the CPU and the head position signal from the magnetic head 4 are sent to the position error detection unit 18, the error signal between the two is sent to the filter circuit 19 in the subsequent stage. , 20 are sent.
【００３８】一方のフィルター回路１９は、誤差信号の
高周波信号成分を抽出するＨＰＦ（ハイパスフィルタ
ー）回路であり、その出力はアンプ２１を介して粗動用
アクチュエーター２２に送出される。この粗動用アクチ
ュエーター２２は、上述したＶＣＭ部７で発生する駆動
力によってヘッドアームブロック３を軸部１０の回りに
回動させる機構に相当し、高周波で比較的振幅の大きい
場合の位置決め制御を行う。The one filter circuit 19 is an HPF (high pass filter) circuit for extracting the high frequency signal component of the error signal, and its output is sent to the coarse movement actuator 22 via the amplifier 21. The coarse movement actuator 22 corresponds to a mechanism for rotating the head arm block 3 around the shaft portion 10 by the driving force generated in the VCM portion 7 described above, and performs positioning control when the amplitude is high and the amplitude is relatively large. ..
【００３９】他方のフィルター回路２０は、誤差信号の
低周波信号成分を抽出するＬＰＦ（ローパスフィルタ
ー）回路であり、その出力はアンプ２３を介して微動用
アクチュエーター２４に送出される。この微動用アクチ
ュエーター２４は、上述した軸部１０での捩り力によっ
てヘッドアームブロック３を軸部１０の回りに微小振幅
の振動を惹き起こして磁気ヘッドの位置決めを行う機構
に相当し、低周波かつ小振幅の場合の位置決め制御を行
う。The other filter circuit 20 is an LPF (low pass filter) circuit for extracting the low frequency signal component of the error signal, and its output is sent to the fine movement actuator 24 via the amplifier 23. The fine movement actuator 24 corresponds to a mechanism for causing the head arm block 3 to vibrate with a small amplitude around the shaft portion 10 by the above-mentioned torsional force in the shaft portion 10 to position the magnetic head, and has a low frequency. Positioning control for small amplitude is performed.
【００４０】そして、磁気ヘッド４によって再生させる
ヘッド位置の検出信号がサーボアンプ２５を介して位置
誤差検出部１８にフィードバックされる。Then, the detection signal of the head position to be reproduced by the magnetic head 4 is fed back to the position error detector 18 via the servo amplifier 25.
【００４１】図７において説明したように、アクチュエ
ーターの特性において特に問題となる低周波域での伝達
特性であり、これは主として軸受部における摩擦抵抗が
低周波や微小振幅の信号に対して極めて大きくなること
に依っている。As described with reference to FIG. 7, this is a transfer characteristic in a low frequency range which is particularly problematic in the characteristic of the actuator. This is mainly because the frictional resistance in the bearing portion is extremely large with respect to a low frequency signal or a signal having a minute amplitude. Depends on becoming.
【００４２】そこで、２軸アクチュエーター機構１で
は、ＶＣＭ部７を駆動源とする粗動用アクチュエーター
２２が高周波域において理想に近い特性を有するという
利点は温存しままで、軸部材の変形（圧電効果や電気歪
や磁気歪等）を利用した捩り振動子を微動用アクチュエ
ーター２４に使用することによって、低周波域における
特性が軸受部での摩擦に多大な影響を被ることがないよ
うに軸部１０の変形作用によって磁気ヘッドの位置決め
精度を保証している。Therefore, in the biaxial actuator mechanism 1, the advantage that the coarse motion actuator 22 having the VCM section 7 as a drive source has characteristics close to ideal in the high frequency range is preserved until the deformation of the shaft member (piezoelectric effect or electric effect). By using a torsional oscillator utilizing strain (magnetostriction, etc.) for the fine movement actuator 24, the shaft portion 10 is deformed so that the characteristics in the low frequency range do not significantly affect the friction in the bearing portion. The operation ensures the positioning accuracy of the magnetic head.
【００４３】よって、このような高周波域と低周波域で
の役割分担によって、全体として略理想に近い特性（図
７の破線ｂを参照。）が得られ、残留誤差の少ないトラ
ッキング制御を実現することが可能となる。Therefore, by dividing the roles in the high-frequency region and the low-frequency region as described above, a characteristic close to the ideal as a whole (see the broken line b in FIG. 7) is obtained, and the tracking control with a small residual error is realized. It becomes possible.
【００４４】尚、上記の実施例では本発明を回動型の２
軸アクチュエーター機構に適用した例を示したが、直動
型の２軸アクチュエーター機構に適用することも可能で
ある。In the above embodiment, the present invention is a rotary type.
Although the example applied to the axial actuator mechanism has been shown, the invention can also be applied to a direct-acting type biaxial actuator mechanism.
【００４５】その場合には、粗動用アクチュエーターに
リニアーモータ等を用いて位置決め対象物を直線的に移
動させることができるような機構を用い、さらに微動用
アクチュエーターには、矩形板状振動子の縦振動又は横
振動を利用して位置決め対象物の微小な位置決め制御を
振動子の低周波駆動によって行うように構成すれば良
い。In this case, a mechanism for linearly moving an object to be positioned by using a linear motor or the like is used as the coarse movement actuator, and the fine movement actuator is further provided with a vertical plate oscillator. It may be configured such that minute positioning control of the positioning object is performed by low-frequency driving of the vibrator by utilizing vibration or lateral vibration.
【００４６】図６は、圧電セラミックの矩形板の表面に
交差指電極を設け、その分極及び励振を可能とした振動
子の構成を概略的に示すものである。FIG. 6 is a schematic diagram showing the structure of a vibrator in which interdigital electrodes are provided on the surface of a rectangular plate of piezoelectric ceramic, and the polarization and excitation of the electrodes are possible.
【００４７】図６の（ａ）に示す振動子２６は、矩形板
２７の表面に電極指パターン２８、２８、・・・を矩形
板２７の長手方向に対して直角に配置したもので、矢印
ＶＤ１に示すように電極指の長手方向に直角な方向に伸
縮振動が生じ（主として圧電縦効果による。）、図６の
（ｂ）に示す振動子２９は矩形板３０の表面に電極指パ
ターン３１、３１、・・・を矩形板３０の長手方向に沿
って配置したもので、矢印ＶＤ２に示すように電極指の
長手方向に伸縮振動が生じる（圧電横効果による。）。The vibrator 26 shown in FIG. 6 (a) has electrode finger patterns 28, 28, ... Arranged on the surface of a rectangular plate 27 at right angles to the longitudinal direction of the rectangular plate 27. As shown by VD1, stretching vibration occurs in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the electrode fingers (mainly due to the piezoelectric longitudinal effect), and the vibrator 29 shown in FIG. 6B has an electrode finger pattern 31 on the surface of the rectangular plate 30. , 31, ... Are arranged along the longitudinal direction of the rectangular plate 30, and stretching vibration occurs in the longitudinal direction of the electrode fingers as indicated by an arrow VD2 (due to the piezoelectric lateral effect).
【００４８】このような振動子を、例えば、駆動用ガイ
ドとなる部材の取付部に用いることによって、移動対象
物の直線方向における微小な位置決めを行うことができ
る。By using such a vibrator, for example, in the mounting portion of the member that serves as the driving guide, it is possible to perform minute positioning of the moving object in the linear direction.
【００４９】[0049]
【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明によれば、微動用アクチュエーターを粗動用
アクチュエーターに載置する構造を回避して、例えば、
粗動用アクチュエーターが回動機構を有する場合にはそ
の軸部に微動用アクチュエーターの振動子を設けてその
弾性変形振動による力を回動機構に対する微調整に利用
するといった構造を採ることができるので、構造の簡単
化を図ることができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the structure for mounting the fine movement actuator on the coarse movement actuator is avoided, and, for example,
When the coarse movement actuator has a rotation mechanism, it is possible to adopt a structure in which a vibrator of the fine movement actuator is provided on the shaft portion and the force by the elastic deformation vibration is used for fine adjustment to the rotation mechanism. The structure can be simplified.
【００５０】よって、従来の機構において構造の複雑化
に伴って問題になっていた機構の重量増加や連成系に固
有の不要振動の発生を低減することができる。Therefore, it is possible to reduce the increase in the weight of the mechanism and the generation of unnecessary vibration peculiar to the coupled system, which have been problems in the conventional mechanism due to the complicated structure.
【００５１】また、微動用アクチュエーターの振動子に
よる弾性変形力を粗動用アクチュエーターの移動機構に
直接的に伝達することで、特に振動周波数の低周波域で
の特性を改善することができるので、従来、軸受部等の
摩擦抵抗が著しい箇所があることに起因して技術的な課
題とされていた低周波小振幅信号に対する波形歪の発生
を抑え、非線形誤差の低減を図ることができる。Further, by directly transmitting the elastic deformation force by the vibrator of the fine movement actuator to the moving mechanism of the coarse movement actuator, the characteristics can be improved especially in the low frequency range of the vibration frequency. It is possible to suppress the occurrence of waveform distortion with respect to a low-frequency small-amplitude signal, which has been a technical problem due to the fact that there is a portion where the frictional resistance is remarkable, such as a bearing portion, and it is possible to reduce the nonlinear error.
【００５２】尚、前記した実施例は、本発明の実施の一
例にすぎず、この例のみによって、本発明の技術的範囲
が狭く解釈されてはならず、ハードディスク装置の磁気
ヘッドの位置決め機構に限らず各種の用途に本発明を広
く適用し得ることは勿論である。It should be noted that the above-described embodiment is merely one example of the embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed narrowly by only this embodiment, and it should be understood that the magnetic head positioning mechanism of the hard disk drive has a positioning mechanism. It is needless to say that the present invention can be widely applied to various uses without limitation.
【図１】本発明に係る２軸アクチュエーター機構の構成
を概略的に示す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of a biaxial actuator mechanism according to the present invention.
【図２】本発明に係る２軸アクチュエーター機構の要部
を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a main part of a biaxial actuator mechanism according to the present invention.
【図３】軸部に用いられる圧電セラミック単体捩り振動
子の構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a piezoelectric ceramic simple torsional oscillator used for a shaft portion.
【図４】圧電セラミック単体捩り振動子の動作原理につ
いて説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an operation principle of a piezoelectric ceramic simple torsional vibrator.
【図５】本発明に係るサーボ制御系の構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a servo control system according to the present invention.
【図６】直線的な変位が可能な振動子の一例を示すもの
で、（ａ）は振動方向が交差指電極に直角な方向となる
振動子を示し、（ｂ）は振動方向が交差指電極に沿う方
向となる振動子を示す。6A and 6B show an example of a vibrator that can be linearly displaced, where FIG. 6A shows a vibrator whose vibration direction is perpendicular to an interdigital electrode, and FIG. The oscillator shown in the direction along the electrodes is shown.
【図７】従来の問題点を説明するためにアクチュエータ
ーの特性について示すグラフ図である。FIG. 7 is a graph showing characteristics of an actuator to explain conventional problems.
１ ２軸アクチュエーター機構 ４ 被制御物 ５、６、１０ 回動機構 １０ 軸部 １４ 捩り振動子 ２２ 粗動用アクチュエーター ２４ 微動用アクチュエーター ２６、２９ 振動子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 2-axis actuator mechanism 4 Controlled objects 5, 6, 10 Rotation mechanism 10 Shaft part 14 Torsional vibrator 22 Coarse motion actuator 24 Fine motion actuator 26, 29 Oscillator
Claims (4)
いられる粗動用アクチュエーターと、低周波域における
小振幅の駆動制御に用いられる微動用アクチュエーター
からなる２軸アクチュエーター機構であって、微動用ア
クチュエーターが振動子を用いて構成され、該振動子を
低周波で駆動する際に生じる部材変形時の弾性力によっ
て被制御物の位置決め制御を行ようにしたことを特徴と
する２軸アクチュエーター機構。1. A biaxial actuator mechanism comprising a coarse movement actuator used for large amplitude drive control in a high frequency range and a fine movement actuator used for small amplitude drive control in a low frequency range, wherein the fine movement actuator comprises: A biaxial actuator mechanism comprising a vibrator, wherein a controlled object is positioned by elastic force generated when a member is deformed when the vibrator is driven at a low frequency.
機構において、微動用アクチュエーターの振動子とし
て、電磁気的に誘起される歪に伴って弾性力を発生する
効果素子を用いたことを特徴とする２軸アクチュエータ
ー機構。2. The biaxial actuator mechanism according to claim 1, wherein an effect element that generates an elastic force due to electromagnetically induced strain is used as a vibrator of the fine movement actuator. 2-axis actuator mechanism.
チュエーター機構において、粗動用アクチュエーターが
軸部を中心として部材を回動させる回動機構を備えると
ともに、微動用アクチュエーターの振動子として捩り振
動子を軸部に設けることによって、軸部の外周面におけ
る周方向への捩り力によって被制御物の位置決め制御を
行うようにしたことを特徴とする２軸アクチュエーター
機構。3. The biaxial actuator mechanism according to claim 1 or 2, wherein the coarse movement actuator includes a rotation mechanism for rotating the member around the shaft portion, and the coarse movement actuator twists as a vibrator of the fine movement actuator. A biaxial actuator mechanism characterized in that a vibrator is provided on a shaft portion to control the positioning of a controlled object by a circumferential twisting force on an outer peripheral surface of the shaft portion.
チュエーター機構において、粗動用アクチュエーター
が、被制御物を直線的に移動させる移動機構を備えると
ともに、微動用アクチュエーターの振動子の縦振動又は
横振動によって被制御物の位置決め制御を行うようにし
たことを特徴とする２軸アクチュエーター機構。4. The biaxial actuator mechanism according to claim 1 or 2, wherein the coarse movement actuator includes a moving mechanism that linearly moves the controlled object, and a longitudinal vibration of a vibrator of the fine movement actuator. Alternatively, the biaxial actuator mechanism is characterized in that the position of the controlled object is controlled by lateral vibration.
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|---|---|---|---|
| JP08754892A JP3235174B2 (en) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 2-axis actuator mechanism |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH05258481A true JPH05258481A (en) | 1993-10-08 |
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|---|---|---|---|
| JP08754892A Expired - Fee Related JP3235174B2 (en) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 2-axis actuator mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3235174B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08237971A (en) * | 1994-06-28 | 1996-09-13 | Nanomotion Ltd | Micro motor |
| US5682076A (en) * | 1993-08-03 | 1997-10-28 | Nanomotion Ltd. | Ceramic disc-drive actuator |
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| US6064140A (en) * | 1993-07-09 | 2000-05-16 | Nanomotion Ltd | Ceramic motor |
| KR20000062851A (en) * | 1999-03-18 | 2000-10-25 | 포만 제프리 엘 | Disk drive with mode canceling actuator |
-
1992
- 1992-03-12 JP JP08754892A patent/JP3235174B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20000062851A (en) * | 1999-03-18 | 2000-10-25 | 포만 제프리 엘 | Disk drive with mode canceling actuator |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3235174B2 (en) | 2001-12-04 |
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