JP2009002828A - Device for detecting position of actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータの位置検出装置、より具体的には、ハードディスク装置等に使用されるヘッドスタックアッセンブリのロータリー型ボイスコイルモータ(以下「VCM」という)の可動部の位置検出に適した位置検出装置に関する。 The present invention relates to a position detection device suitable for detecting the position of a movable part of a rotary voice coil motor (hereinafter referred to as “VCM”) of a head stack assembly used in an actuator position detection device, more specifically, a hard disk device or the like. Relates to the device.
従来、ハードディスク装置において、ヘッドスタックアッセンブリを駆動するVCMの可動部の機械的な位置を検出する装置として、位置検出用のスケールをアクチュエータの上部に置き、スケールに光を照射してその反射光を受光してアクチュエータの位置、ロータリーアクチュエータでは回転角を検出するものが提案されている(特許文献1、特許文献2)。このような従来装置の場合、位置検出器とアクチュエータとは独立しているので、アクチュエータの位置を目標値と一致させるためには、閉ループによるサーボ制御が必須である。アクチュエータとしては、通常、VCMが使用されている。
しかし、従来の方法では、スケールを置く位置は、駆動源であるVCMとはピボットを介して反対側にあり、VCMから距離がある。この距離がもたらす機械共振の影響によって上記サーボ制御のゲインが制限され、よって外乱抑制性能を一体以上に上げることが困難であった。特に特許文献1に記載された発明の場合は、スケールを置くためにのみVCMに枝が設けられており、これによるVCM重量の増加と剛性の低下による測定精度の低下は避けられない。 However, in the conventional method, the position where the scale is placed is opposite to the drive source VCM via the pivot, and is at a distance from the VCM. The servo control gain is limited by the influence of mechanical resonance caused by this distance, and therefore it is difficult to increase the disturbance suppression performance beyond that. In particular, in the case of the invention described in Patent Document 1, a branch is provided in the VCM only for placing a scale, and an increase in the VCM weight and a decrease in measurement accuracy due to a decrease in rigidity are inevitable.
このようなスケールは、ハードディスク装置の試験装置として使用されることが多いが、その場合にはヘッドジンバルアッセンブリやメディアを容易に交換可能なことが必要になる。このとき、特にセンサ光としてレーザ光を用いる場合は、通常安全上の特別な措置が必要となる。特許文献1に開示された記載された方法では、運用時においてもセンサ光が一次光、二次光として作業者の目に入る可能性があり、作業者にゴーグルの着用を義務づけるなどの特別な措置が必要になる。 Such a scale is often used as a test device for a hard disk device. In that case, it is necessary that the head gimbal assembly and the medium can be easily replaced. At this time, in particular, when laser light is used as the sensor light, special measures for safety are usually required. In the method disclosed in Patent Document 1, the sensor light may enter the eyes of the worker as primary light and secondary light even during operation, and the operator is required to wear special goggles. Measures are needed.
かかる課題に鑑みてなされた本発明は、スケールと駆動部の距離を最小化して共振周波数を上げることにより、サーボ周波数帯域を上げ、外乱抑制性能を向上させることができるアクチュエータの位置検出装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and obtains an actuator position detection device that can increase the servo frequency band and improve the disturbance suppression performance by minimizing the distance between the scale and the drive unit and increasing the resonance frequency. For the purpose.
かかる課題を解決する本発明は、ピボットを挟んでアームとボイスコイルモータを備えたアクチュエータであって、前記ボイスコイルモータのコイルに、該コイルに近接したマグネットと対向するスケールを設け、前記スケールに対向するマグネット及び該マグネットが装着されたヨークに、このヨーク外方からスケールまで連通する光路穴を開け、前記ヨークの外方から前記光路穴を通して前記スケールに向けてセンサ光を照射し、スケールで反射またはスケールを透過したセンサ光を受光してスケールを読み取る光検出器を設けたことに特徴を有する。 The present invention for solving such a problem is an actuator including an arm and a voice coil motor with a pivot interposed therebetween, and a scale facing the magnet close to the coil is provided on the coil of the voice coil motor. An optical path hole communicating from the outside of the yoke to the scale is formed in the opposing magnet and the yoke on which the magnet is mounted, and sensor light is irradiated from the outside of the yoke through the optical path hole toward the scale. It is characterized in that a photodetector for reading the scale by receiving sensor light reflected or transmitted through the scale is provided.
前記光検出器は、前記スケールで反射し、前記光路穴を通って戻った反射センサ光を受光する構成が好ましい。 The photodetector is preferably configured to receive reflected sensor light reflected by the scale and returned through the optical path hole.
前記スケールは、非磁性材で形成することが好ましいが、弱透磁性材で形成することもできる。弱透磁性材で形成した場合は、前記コイルを挟んで配置されたマグネットから略等距離に配置する。 The scale is preferably formed of a non-magnetic material, but can also be formed of a weak magnetic permeability material. When formed with a weakly magnetically permeable material, it is disposed at approximately the same distance from the magnet disposed with the coil interposed therebetween.
前記スケールは、前記センサ光が入射する面に、前記ピボットを中心とした放射状に延びる明暗部が円周方向に所定ピッチで設けられるのが実際的である。 The scale is practically provided with light and dark portions extending radially about the pivot at a predetermined pitch in the circumferential direction on the surface on which the sensor light is incident.
前記光路穴は、前記マグネットの円周方向略中央位置に開けるのが好ましい。さらに前記光路穴の内周面には、反射防止加工を施すことが好ましい。 The optical path hole is preferably opened at a substantially central position in the circumferential direction of the magnet. Furthermore, it is preferable to apply antireflection processing to the inner peripheral surface of the optical path hole.
前記光検出器は、センサ光としてレーザ光を射出することができる。 The photodetector can emit laser light as sensor light.
本発明にかかるアクチュエータの位置検出装置は、前記アームの先端部にはヘッドジンバルアセンブリが着脱自在に装着され、前記ボイスコイルモータが前記アームを前記ピボットを軸心として回動させる、ヘッドスタックアッセンブリに適用することができる。 The actuator position detection device according to the present invention is a head stack assembly in which a head gimbal assembly is detachably attached to a tip portion of the arm, and the voice coil motor rotates the arm around the pivot. Can be applied.
本発明によれば、アクチュエータの位置を示すスケールから駆動力を発生するVCMまでの距離を最小化し、機械共振周波数をほぼ無視できる程度にまで上げることができる。
このスケールは非磁性材であることが好ましいが、若干の透磁性がある材料を用いる場合でも、VCMの両極磁石から等距離位置に置くことにより、磁界分布、ひいてはアクチュエータ位置によるトルク変動に対する影響を最小化できる。
使用する光センサが強いレーザ光であっても、レーザ光がVCMから殆ど漏れないので、安全ゴーグルを使用するなどの特別な措置が不要になる。
According to the present invention, the distance from the scale indicating the position of the actuator to the VCM that generates the driving force can be minimized, and the mechanical resonance frequency can be increased to an almost negligible level.
This scale is preferably a non-magnetic material, but even when a material with a slight permeability is used, placing it at an equidistant position from the bipolar magnet of the VCM has an effect on the torque fluctuation due to the magnetic field distribution and consequently the actuator position. Can be minimized.
Even if the optical sensor to be used is a strong laser beam, since the laser beam hardly leaks from the VCM, special measures such as using safety goggles are not necessary.
以下添付の図面を参照して、本発明を説明する。図1は、本発明を適用したハードディスクドライブ(以下「HDD」という)用のアクチュエータの実施形態を上方から見た斜視図、図2は同実施形態を下方から見た斜視図である。なおこのアクチュエータは、ハードディスクドライブの試験装置に適用される。 The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of an actuator for a hard disk drive (hereinafter referred to as “HDD”) to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a perspective view of the embodiment viewed from below. This actuator is applied to a hard disk drive testing apparatus.
このアクチュエータは、ピボット11を軸心として揺動自在に形成されていて、ピボット11から延びるアーム13の先端部には、サスペンション15を介して磁気ヘッド17が装着されている。一方、ピボット11には、アーム13とは反対側に、VCMを構成するコイル21が装着されている。このコイル21は、ピボット11を介してアーム13と一体に回動するように固定された、ピボット11から放射方向に延びる一対のコイルアーム部19の間に装着されている。
This actuator is swingably formed with the
さらにこのコイルアーム部19及びコイル21の下面側には、スケール23が装着されている(図2)。スケール23には、ピボット11の軸心を中心として放射状に延びる明縞23a及び暗縞23bが、同軸心を中心とした円周方向に所定ピッチで交互に配置されている。スケール23は、コイル21で囲まれた空間内に設けるか、コイル21の下面に密着させて設けることが好ましい。
Further, a
コイルアーム部19、コイル21及びスケール23を挟んで、これらと非接触状態で、上部マグネット25a、25b及び下部マグネット25c、25dが配置されている(図3、図4、図6及び図7参照)。これらの上部マグネット25a、25bと下部マグネット25c、25dは、上部ヨーク27と下部ヨーク29に固定されている。ヨーク27、29は、3本のスペーサ軸31によって所定間隔に保持され、マグネット25a乃至25dとコイルアーム部19、コイル21及びスケール23とを非接触状態に保持する。これらのコイルアーム部19、コイル21、マグネット25a乃至25d及びヨーク27、29によって、VCMが構成されている。
The
さらに下部ヨーク29、及び下部マグネット25c、25dの円周方向略中央位置となる境界部分には、これらを貫通して下部ヨーク29の外側からスケール23まで連通する光路穴29a、26が形成されている(図7参照)。これらの光路穴29a、26は、スケール23の明暗縞23a、23bを検出する光検出器としての光センサ41の光路となる。これらの光路穴29a、26の内周面には、反射防止加工、例えば黒色あるいはセンサ光波長吸収色塗料の塗布などを施すことが好ましい。
Further,
以上の構成からなるアクチュエータは、ピボット11が測定装置のブロックに対して回動自在に支持され、上部、下部ヨーク27、29が前記ブロックに固定される。さらに下部ヨーク29の下方に、光センサ41が固定される(図4、図5及び図7参照)。そうしてアーム13の先端に装着された磁気ヘッド17を測定装置に搭載されたスピンドルモータによって回転駆動される磁気ディスクに対して、コイル21への通電制御によりアクセスさせる。
In the actuator having the above structure, the
光センサ41は、発光素子43a及び受光素子43bを備えたフォトリフレクタ方式のセンサである。光センサ41の発光素子43aから射出したセンサ光L1が光路穴29a、26を通ってスケール23に入射し、スケール23の明暗縞23a、23bで反射した反射センサ光L2が、再び光路穴26、29aを通って光センサ41の受光素子43bに入射する。反射センサ光L2の強度は、センサ光L1が入射した明暗縞23a、23bの位置に応じて変わるので、受光素子43bが受光した反射センサ光L2の強度を測定することによって、センサ光L1がスケール23に入射した位置を検出し、アーム13の回転角を測定できる。なお、この実施形態では、アーム13が停止している位置からの回転角を測定する構成である。
The
スケール23は、コイル21に近接しているので、これらの間の固有振動周波数は非常に高くなり、温度変化による影響も非常に小さく、誤差は無視できる値まで小さくなる。したがって、非常に高い回転角測定精度が得られる。
Since the
光センサ41と下部ヨーク29とを密着させると、光センサ41から射出された検出光が漏れる隙間は、ヨーク27、29とコイルアーム部19、コイル21またはスケール23との間隙だけである。したがって、発光素子43aとして強力なレーザを発振する素子を使用しても、漏れるレーザ光が非常に少ないので、使用者がゴーグル等を装着する等、特別な運用上の制限もない。
When the
スケール23は非磁性材であることが好ましいが、若干の透磁性がある材料(弱透磁性材)を用いてもよい。弱透磁性材を使用する場合は、スケールを上部マグネット25a、25b及び下部マグネット25c、25dから等距離に配置することにより、磁界分布、ひいてはコイル21の位置によるトルク変動に対する影響を最小化できる。
The
図示実施形態では、光センサ41を下部ヨーク29の下に配置する構成としたが、上部ヨーク27の上に配置する構成としてもよい。この場合は、上部ヨーク27及び上部マグネット25a、25bの境界部に、光路穴29a、26同様の光路穴を形成し、スケール23同様のスケールをコイル21の上部に配置する。
In the illustrated embodiment, the
また、光検出器及びスケールとして透過型のものを使用することもできる。この場合は、スケールの明暗縞を透過部と遮光部を有するスリットにより形成し、上部ヨーク27及び上部マグネット25a、25bの境界部にも光路穴を形成し、発光素子及び受光素子を上部ヨーク27及び下部ヨーク29の外側に配置して、発光素子から射出され、前記スリットを透過したセンサ光を受光素子で受光するように形成する。なお、マグネット25a乃至25d及びヨーク27または29に光路穴を開けると、磁界分布の乱れが懸念されるが、この実施形態では光路穴を開けた部分が左右の上部マグネット25a、25b及び下部マグネット25c、25dの境界部でありNS極の切り替え点であり、磁束密度が小さい領域なので、光路穴を開けたことによる影響はほとんどない。
Moreover, a transmissive | pervious thing can also be used as a photodetector and a scale. In this case, light and dark stripes of the scale are formed by slits having a transmission part and a light shielding part, and an optical path hole is also formed at the boundary between the
この実施形態では、アーム13及びコイル21が基準位置に停止している状態から、コイル21に通電されてコイル21、アーム13がピボット11を軸として回動するときに変化する受光素子43bの出力を測定することにより、アーム13の回転角を測定できる。この構成によれば、アーム13の単位回転角と磁気ヘッド17が磁気ディスク上で直径方向に移動する距離とを予め演算して求めておけば、アーム13の回転角に基づき磁気ヘッド17を磁気ディスク上で直径方向に所望の距離移動させることができる。また、逆にアーム13の回転角を測定することにより、磁気ヘッド17が移動した距離を求めることができる。
In this embodiment, the output of the
11 ピボット
13 アーム
17 磁気ヘッド
19 コイルアーム部
21 コイル
23 スケール
23a 明縞
23b 暗縞
25a 25b 上部マグネット
25c 25d 下部マグネット
26 光路穴
27 上部ヨーク
29 下部ヨーク
29a 光路穴
41 光センサ
43a 発光素子
43b 受光素子
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ボイスコイルモータのコイルに、該コイルに近接したマグネットと対向するスケールを設け、
前記スケールに対向するマグネット及び該マグネットが装着されたヨークに、このヨーク外方からスケールまで連通する光路穴を開け、
前記ヨークの外方から前記光路穴を通して前記スケールに向けてセンサ光を照射し、スケールで反射またはスケールを透過したセンサ光を受光してスケールを読み取る光検出器を設けたこと、を特徴とするアクチュエータの位置検出装置。 An actuator with an arm and a voice coil motor across the pivot,
The coil of the voice coil motor is provided with a scale facing the magnet close to the coil,
An optical path hole communicating from the outside of the yoke to the scale is opened in the magnet facing the scale and the yoke on which the magnet is mounted,
A light detector is provided which irradiates sensor light from the outside of the yoke through the optical path hole toward the scale, receives sensor light reflected by the scale or transmitted through the scale, and reads the scale. Actuator position detection device.
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