JP3235174B2 - 2-axis actuator mechanism - Google Patents

2-axis actuator mechanism

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JP3235174B2
JP3235174B2 JP08754892A JP8754892A JP3235174B2 JP 3235174 B2 JP3235174 B2 JP 3235174B2 JP 08754892 A JP08754892 A JP 08754892A JP 8754892 A JP8754892 A JP 8754892A JP 3235174 B2 JP3235174 B2 JP 3235174B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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 The present invention employs a two-axis structure comprising a coarse movement mechanism and a fine movement mechanism for performing fine positioning over a wide vibration frequency band in an actuator mechanism. By using an elastically deformed vibrator utilizing electrostriction, magnetostriction, etc. for the mechanism for fine movement related to driving, miniaturization of the device and reduction of unnecessary vibration are achieved,
In particular, an object of the present invention is to provide a novel two-axis actuator mechanism capable of improving the characteristics of an actuator in a 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 drive, it is required to increase the speed of tracking control and improve the 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 performed by controlling the rotation of a head arm that supports the magnetic head, and the magnetic head is finely positioned with respect to the track by a rotary actuator mechanism.

【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 this time, regarding the control of the actuator, it is difficult to obtain an ideal performance over a wide band due to the characteristics of the actuator. Therefore, two types of control divisions, coarse movement and fine movement, are adopted. In many cases, the approximate positioning of the magnetic head with respect to the track is performed, and then the control is shifted to the fine movement control to perform the 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 two-axis actuator corresponding to such a division of positioning accuracy, there is known a structure in which an actuator for fine movement is mounted on an actuator for coarse movement.

【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。
However, the conventional actuator mechanism generally has problems such as a complicated structure and a difficulty in reducing unnecessary vibrations which hinder 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。
[0007] For example, regarding the former problem, since the actuator for fine movement is mounted on the actuator for coarse movement, problems such as an increase in weight and deterioration in rigidity become problems.

【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。
[0008] The latter problem is disadvantageous in that coupled vibration is generated due to the actuator forming a coupled system and resonance is easily generated.

【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 minute and high-precision 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。
FIG. 7 is a graph conceptually showing the relationship between the input torque and the displacement as an index indicating 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 the actual characteristics of the actuator. As is clear from comparison with an ideal characteristic (a linear characteristic rising to the left) shown by a broken line b, a low curve is obtained. The difference from the ideal characteristic is remarkable in the flat portion d in the frequency range c (100 Hz or less), which causes a nonlinearity.

【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 for a low-frequency signal or a signal having a small amplitude, and this limits 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 characteristics in the low frequency range related to the graph curve a shown in FIG. 7 are caused by the friction caused by the viscoelastic material inside the bearing of the actuator, and it is technically necessary 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り、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うようにした2軸アク
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
行うようにしたものである。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, a two-axis actuator mechanism according to the present invention includes a coarse-movement actuator used for large-amplitude drive control in a high-frequency range and a small-amplitude actuator in a low-frequency range. drive control Ri Do from fine control actuator used in, fine control actuator is configured using a transducer, the positioning control of a controlled object by the elastic force at the time of member deformation caused when driving the vibrator at low frequencies 2-axis actuator
In the tutor mechanism, the coarse actuator
With a rotation mechanism that rotates the member around the shaft
In both cases, torsional vibration is used as the vibrator of the actuator for fine movement.
By providing the rotor on the shaft, the outer surface of the shaft
Control of the controlled object by torsional force in the circumferential direction
It is something to do .

【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を採る必要がなく
なり、また、粗動用アクチュエーターが回動機構を有す
ので、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て構造の簡単化
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, the fine control actuator eliminates the need to adopt a structure for mounting the coarse for actuators, also, since the coarse-movement actuator has a rotating mechanism, the fine control actuator in the axial portion vibrator The structure can be adopted to make fine adjustment to the rotating mechanism by the elastic deformation vibration, so that the structure can be simplified, problems such as weight increase of the mechanism can be eliminated, and Unnecessary vibration 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 of the vibrator of the fine movement actuator can be directly transmitted to the movement (or rotation) mechanism of the coarse movement actuator, the frictional resistance at the bearing portion or the like is large. Waveform distortion for a low frequency small amplitude signal can be reduced.

【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 description will be given below of an embodiment in which the two-axis actuator mechanism of the present invention is 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 an outline of a two-axis actuator mechanism 1, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing a 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。
In the figure, reference numeral 2 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 includes head arms 5, 5 (only one pair is shown in the figure) for supporting the magnetic heads 4, 4, a bearing housing 6, and a voice coil motor unit (hereinafter, "VCM unit"). 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 head arms 5, 5 are arranged in a bearing housing 6 so as to be in a positional relationship parallel to each other in the height direction.
It is fixed to. Then, head support pieces 5a, 5a are provided at portions near one end thereof, and when approaching the tip end where the magnetic heads 4, 4 are provided when viewed from the side, the head support pieces 5a, 5a are arranged closer to each other. In this way, a height relationship is established in which the disk 2 is interposed between the magnetic heads 4 and 4 arranged in an opposed state.

【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, 8 are fitted into the bearing housing 6, and the inner ring of these bearings 8, 8 is mounted on a shaft 9 on a chassis 9.
0, so that the head arm block 3
Can rotate around the shaft portion 10. The shaft portion 10 is configured 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 section 7 includes a coil section 11, a support section 12 to which the coil section 11 is attached, a yoke 13 having an arc shape in 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 which is located on the opposite side of the shaft portion 10 from the support pieces 5a, 5a of the magnetic heads 4, 4, and is attached to the support portion 12. The hollow part of the coil part 11
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。
The head arm block 3 is rotated about the shaft 10 by a driving force generated by supplying a current to the coil 11, and the magnetic heads 4 and 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 one-axis control of the two-axis 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-described shaft portion 10 that is involved in the control of the remaining one axis, that is, the fine adjustment of tracking, which is configured so that the torsion on the outer peripheral surface of the shaft can be controlled by an external signal. An element, for example, a piezoelectric ceramic single torsional vibrator 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。
The piezoelectric ceramic single torsional vibrator 14
Is, as shown in FIG.
Are provided with interdigitated electrode patterns 16 and 16 on the outer peripheral surface of the cylinder 15, and the twisting is induced on the outer peripheral surface of the cylinder 15 by skillfully combining the piezoelectric longitudinal effect and the piezoelectric lateral effect. 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 view for explaining the principle of operation, and twists produced when circumferentially opposite forces F and -F are applied to the outer peripheral surface of a cylinder 15 'made of an elastic material. Distortion includes stretching strain in the direction of + 45 ° with respect to the cylinder axis (the clockwise direction in FIG. 4 is the positive direction of the angle) as shown by a broken arrow E, and a cylindrical strain as shown by a broken arrow C. This is considered to be a combination with the shrinkage strain in the −45 ° direction 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。
The electrode fingers 1 of the interdigital electrode patterns 16 and 16
Are arranged at an angle of + 45 ° with respect to the central axis of the cylinder 15 as shown in FIG. 3, so that the pair of opposed electrode fingers 16a, 16a is the same as in polarization. When a voltage is applied, the electrode fingers 16
The elongation strain occurs in the direction perpendicular to the longitudinal direction of a, and at the same time, the contraction strain occurs in the longitudinal direction of the electrode finger 16a due to the piezoelectric transverse 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 finger.

【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 single torsional vibrator 1
The piezoelectric ceramic body is previously polarized so that a predetermined voltage is applied to the shaft portion 4 so that the outer peripheral surface of the shaft portion 10 is twisted in the circumferential direction on the outer peripheral surface, 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 torsional 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 displacement of the magnetic head due to disturbance, the magnetic head 4 is vibrated with a small amplitude by driving the piezoelectric ceramic torsion vibrator 14 of the shaft portion 10 at a low frequency to properly adjust the magnetic head. What is necessary is just to guide to a 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 two-axis 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 a head position target value signal from a command unit 17 such as a CPU and a head position signal from the magnetic head 4 are sent to a position error detection unit 18, an error signal between the two is sent to a subsequent filter circuit 19. , 20.

【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。
One filter circuit 19 is an HPF (high-pass filter) circuit for extracting a high-frequency signal component of the error signal, and its output is sent to a coarse actuator 22 via an amplifier 21. The coarse motion actuator 22 corresponds to a mechanism for rotating the head arm block 3 around the shaft portion 10 by the driving force generated by the above-described VCM unit 7, and performs positioning control when the frequency 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 a low-frequency signal component of the error signal, and its output is sent to an actuator 24 for fine movement via an amplifier 23. The fine-movement actuator 24 corresponds to a mechanism for causing the head arm block 3 to generate a small-amplitude vibration around the shaft portion 10 by the torsional force at the shaft portion 10 to position the magnetic head, and has a low frequency and a low frequency. Performs positioning control for small amplitude.

【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, a detection signal of the head position 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, the transmission characteristic in the low frequency range, which is particularly problematic in the characteristics of the actuator, is mainly because the frictional resistance in the bearing portion is extremely large with respect to the low frequency and small amplitude signals. It 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。
[0042] Therefore, the biaxial actuator mechanism 1, while the coarse-movement actuator 22 to the VCM unit 7 and the drive source is an advantage of having a characteristic close to the ideal in a high frequency region was preserved, deformation of the shaft member (piezoelectric effect By using a torsional vibrator utilizing microstrain, electrostriction or magnetostriction for the actuator 24 for fine movement, the characteristics of the low-frequency range are not greatly affected by the friction in the bearing portion. Guarantees 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。
Thus, by the role sharing between the high frequency band and the low frequency band, a characteristic which is almost 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 applied to a rotary type 2
Although an example in which the invention is applied to a shaft actuator mechanism has been described, the invention can also be applied to a direct acting two-axis 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 capable of linearly moving the object to be positioned by using a linear motor or the like is used for the coarse movement actuator, and the vertical movement of the rectangular plate-shaped vibrator is used for the fine movement actuator. What is necessary is just to comprise so that fine positioning control of a positioning object may be performed by low frequency drive of a vibrator using 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 schematically shows a structure of a vibrator in which interdigital electrodes are provided on the surface of a rectangular plate made of piezoelectric ceramics and whose polarization and excitation can be performed.

【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. 6A 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 in VD1, stretching vibration occurs in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the electrode finger (mainly due to the piezoelectric longitudinal effect), and the vibrator 29 shown in FIG. , 31,... Are arranged along the longitudinal direction of the rectangular plate 30, and stretching vibration occurs in the longitudinal direction of the electrode finger as shown by an arrow VD2 (due to the piezoelectric transverse 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, for example, a mounting portion of a member serving as a driving guide, minute positioning of a moving object in the linear direction can be performed.

【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、粗動用ア
クチュエーターが回動機構を有するので、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、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 the coarse movement actuator has a rotating mechanism . It is possible to adopt a structure in which a vibrator of a fine movement actuator is provided on the shaft portion and a force due to the elastic deformation vibration is used for fine adjustment to the rotating mechanism, so that 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 occurrence of unnecessary vibration inherent to the coupled system, which have been problematic 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。
Also, by directly transmitting the elastic deformation force of the vibrator of the fine movement actuator to the moving mechanism of the coarse movement actuator, the characteristics particularly in the low frequency range of the vibration frequency can be improved. In addition, it is possible to suppress the occurrence of waveform distortion with respect to a low-frequency small-amplitude signal, which has been regarded as a technical problem due to the presence of a portion having a remarkable frictional resistance, such as a bearing portion, and to reduce a 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。
The above-described embodiment is merely an example of the embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being narrow by this example alone. It goes without saying that the present invention can be widely applied not only to various uses but also to various uses.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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 a configuration of a two-axis 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 two-axis 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 single torsional vibrator 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 the operation principle of the piezoelectric ceramic single 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。
FIGS. 6A and 6B show an example of a vibrator capable of linear displacement, wherein FIG. 6A shows a vibrator whose vibration direction is perpendicular to the cross finger electrode, and FIG. 6 shows a vibrator in a direction along an electrode.

【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 for explaining a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 2-axis actuator mechanism 4 Controlled object 5, 6, 10 Rotation mechanism 10 Shaft part 14 Torsional vibrator 22 Coarse motion actuator 24 Fine motion actuator

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 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
からなり、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うよ
うにした2軸アク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。
1. A coarse-movement actuator used for driving control of large amplitude in the high frequency range, Ri Do from fine control actuator for use in small amplitude of the drive control in the low frequency range, constituted fine control actuators by using a vibrator In the two-axis actuator mechanism, which controls the positioning of the object to be controlled by the elastic force at the time of driving the vibrator at a low frequency when the member is deformed , the coarse movement
The rotation by which the actuator rotates the member about the shaft.
Movement mechanism, and vibration of the actuator for fine movement.
By providing a torsional vibrator on the shaft as a rotor,
Controlled by the torsional force in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the part
Two-axis positioning control
Actuator mechanism.
【請求項2】 請求項1に記載の2軸アクチュエーター
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 two-axis actuator mechanism according to claim 1, wherein an effect element that generates an elastic force with electromagnetically induced strain is used as a vibrator of the fine movement actuator. 2-axis actuator mechanism.
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