JPH02202347A

JPH02202347A - リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JPH02202347A
Application number: JP1617589A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kasahara; 章裕笠原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1990-08-10
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: JP2766286B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は光デイスク装置や磁気ディスク装置、または運
搬手段などとして用いられるリニアアクチーエータに関
する。

（従来の技術）従来、光デイスク装置や磁気ディスク装置などに用いら
れるリニアアクチュエータは、可動体の駆動力を大きく
することによる高速位置決めが課題となっている。一般
に、大きな駆動力を得るための手段として、可動体に設
けられたコイルに流す電流を増やすことによって、発生
するローレンツ力を大きくすることが行われている。し
かしこの方法だと電流を増加しなければならないため、
消費電力がどうしても多くなってしまう。また、電流の
増加によシコイルから発生する熱が必然的に増え、装置
内の温度が上昇することによる他の部品への影響も考慮
しなけれはならない。

（発明が解決しようとする課題）以上のように、リニアアクチーエータの駆動力を大きく
するためにコイルに流す電流を増加させるといった従来
の方法では、消費電力がどうしても多くなってしまい、
それに伴いコイルの発熱対策などの問題が生じてしまう
。本発明はこういった問題点を解決すべくなされたもの
であり、消費電力を増やすことな〈従来以上の駆動力を
発生させ、より高速に位置決めを行うことのできるリニ
アアクチュエータの提供を目的とする。

〔発明の構成〕

（！！ｆ！題を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明においては、可動体
に設けられたコイルに害１キ磁場を与えることによシこ
の可動体を直線駆動するリニアアクチュエータにおいて
、コイルの質量と、コイルをる。

Ｆｃ＝Ｇ＊　　ｔ＊Ｉ　　＠　Ｐ　　　・・・・・・・
・・　（１１Ｇ；磁束密度　〔Ｔ〕ｔ；コイル長さ　Ｃｍ）工；コイルに流れる電流　ＣＡ）Ｐ；コイル利用効率（磁界中にあるコイルの割合）また、コイルの消費電力Ｗｃは次式で表される。

Ｗｃ＝ＲｓＩ”　　　・・・・・・・・・（２）几；コ
イル抵抗　〔Ω〕また、コイル抵抗Ｒは次式で表される。

−ｔＲ；□　　・・・・・・・・・（３）ｋ；コイル素材抵抗率　〔Ω・ｍ〕Ｓ：コイル断面積　〔−〕ここで、コイル質量、コイル長さ及びコイル断面積の間
には次式の関係がある。

ｔ−３＝＝　　−＝　ｅ　＊　ｖ　　　…■−…ｔ４＋
ｍ；コイル質量　〔却〕ｑ；コイル素材密度　［Ｈ／ｄ　］ｅ；コイル体積効率Ｖ；コイル体積　〔−〕よって式＋２１　、　＋３）　、　（４１よシ次式が導
き出される。

式ｆｉｌ　、　（５）より結果として次式が得られる。

される。

崖よって消費電力を一定とした場合、最大加速晦コイル質
量を負荷質量と等しくした場合に得らへいかなる他の質
量比にした場合よりも被駆動体を早く駆動することがで
きる。

従って、消費電力を増やすことな〈従来以上の駆動力を
発生させ、より高速に位置決めを行うことのできるリニ
アアクチュエータが提供される。

（実施例）以下、図面を参照して本発明を説明する。

第１図は本発明のリニアアクチュエータの第１の実施例
を示す斜視図であシ、具体的には光デイスク装置に適用
した場合を示すものである。また第２図はそのＡ−Ａ線
断面図である。

第１図において、固定光学系工は半導体レーザ等の光源
やコリメータ及びビームスプリッタ等によシ構成される
。この固定光学系１から出射された元ビーム２はガルバ
ノミラ−３を経て可動光学系４に案内され、可動光学系
４のキャリッジ５内に設けられた反射ミラー６を経て対
物レンズ７に導かれる。対物レンズ７により集束された
光ビームは、光ディスク（例えば光磁気ディスク）８に
下側から照射される。

対物レンズ７はレンズホルダ９の上部に、光ディスク８
に対向するように保持されている。レンズホルダ９ｄキ
ヤリツジ５に長手方向が光デイスク８０半径方向く一致
するように固定された２枚の板ばね１０ａ　、１０ｂの
先端部に支持され、上下方向（光ディスク８に垂直の方
向）にのみ移動町能となっている。

レンズホルダ９の両側に、磁気回路を構成する一対の板
状マグネット１１．１２及び一対のヨーク１３．１４が
配貨されている。マグネット１１゜１２は両主面にＮ、
Ｓ両磁極を有し、光ディスク８と平行な同一面上に、少
なくとも対向した端縁が互いに平行となるように配置さ
れている。ヨーク１３はマグネット１１の光ディスク８
に対向した主面及びその反対側の面にそれぞれ対向して
設けられた第１及び第２の対向ヨーク部１３ａ。

１３ｂと、対向ヨーク部１３ａ、１３ｂ間を連絡するサ
イドヨーク部１３Ｃ，１３ｄからなり、ヨーク１４も同
様にマグネット１２の光ディスク８に対向した主面及び
その反対側の面にそれぞれ対向して設けられた第１及び
第２の対向ヨーク部１４ａ、１４ｂと、対向ヨーク部１
４ａ　、１４ｂ間を連絡するサイドヨーク部１４Ｃ，１
４ｄからなっている。マグネット１１．１２は、光ディ
スク８に対向する側の第１の対向ヨーク部１３ａ。

１４ａの内側に固定されておシ、第２の対向ヨーり部１
３ｂ、ｉ４ｂとの間に磁気ギャップ１５゜１６を形成す
る。

レンズホルダ９のマグネット１１．１２に対向した両側
面には、フォーカシングコイル１７゜１８が取付けられ
ている。また、第２の対向ヨーク部１３ｂ　、１４ｂの
回りに微少間隙を介してコイルボビン１９．２０が設け
られ、これらのコイルボビン１９．２０にトラッキング
コイル２１゜２２が巻回されている。フォーカシングコ
イル１７．１８及びトラッキングコイル２１．２２のリ
ード部は、ＦＰＣ板（フレキシブルプリント配線板）２
３を介して図示しないフォーカシング及びトラッキング
用の駆動回路に接続されている。

なお、ＦＰＣ板２板上３ャリジ５の下部のスペースに左
右対称に配置されることが望ましい。

コイルボビン１９．２０はキャリッジ５に一体に設けら
れるとともに、ローラ２５によってガイドシャフト２６
．２７に支持され、ガイドシャフト２６．２７に沿って
光デイスク８０半径方向に直線的に移動可能になってい
る。

上記構成において、フォーカシングコイル１７゜１８は
、マグネット１１，１２の端縁に近接して対向している
ため、第２図に破線矢印で示すようにマグネットｌｌ、
１２の端縁からの漏れ磁束が鎖交する。従って、フォー
カシングを行なうために、７オーカシングコイル１７．
１８に駆動回路から対物レンズ７の焦点誤差に応じた電
流を流すと、コイル１７．１８の光ディスク８と平行な
導体部分に磁束が鎖交することによシ生じる電磁力によ
って、レンズホルダ９は光ディスク８に垂直方向に移動
し、フォーカシング、すなわち対物レンズ７の焦点位置
が光ディスク８の記録面に一致するような制御が行なわ
れる。

一方、トラッキングコイル２１．２２は、磁気ギャップ
１５．１６に設けられているため、第２図に実線矢印で
示すように磁気回路内の磁束が作用する。従って、トラ
ッキングを行なうために、トラッキングコイル２１．２
２に駆動回路からトラッキング誤差に応じた電流を流す
と、コイル２１．２２の光ディスク８に平行な導体部分
に磁束が鎖交することで生じる働く電磁力によって、レ
ンズホルダ９は光ディスク８の半径方向に移動し、トラ
ッキング、すなわち対物レンズ７によって光ディスク８
に集束照射される光ビームを光デイスク８上のトラック
に追従させる制御が行なわれる。

ここで、フォーカシングコイル１７．１８の質量の和は
、対物レンズ７とレンズホルダ９の質量と、２枚の板ば
ね１０ａ　、１０ｂの質量の約半分の質量との合計に等
しくなるように構成されている。また、トラッキングコ
イル２１．２２の質量の和は、キャリッジ５と対物レン
ズ７とレンズホルダ９と板ばね１０ａ、１０ｂとフォー
カシングコイル１７．１８とコイルボビン１９．２０の
質量の合計に等しくなるように構成されている。つま）
フォーカシングコイル１７，１８とトラッキングコイル
２１．２２は、それぞれが駆動する対象となる部品の合
計（被駆動体全体）の質量と同一質量で構成されている
。このように構成することにより、従来に比べ可動体の
駆動力を大きくすることかできるが、以下、その原理を
説明する。

一般に、コイルに発生する力Ｆｃは次式で表される。

Ｆｃ＝Ｇ＠ｔ＠Ｉ＠Ｐ　　　・・・・・・・・・（１）
Ｇ；磁束密度　〔Ｔ〕ｔ；コイル長さ　〔ｍ〕工；コイルに流れる電流　ＣＡＩＰ；コイル利用効率（磁界中にあるコイルの割合）また、コイルの消費電力Ｗｃは次式で表される。

Ｗｃ＝Ｒ・工２　　・・・・・・・・・（２）Ｒ；コイ
ル抵抗　〔Ω〕また、コイル抵抗Ｒは次式で表される。

ｍ；コイル質量　〔却〕ｑ；コイル素材密度　Ｃｋｇ／ｗ／　）ｅ；コイル体積
効率Ｖ；コイル体積　〔−〕よって式（２１、（３）　、　（４）よシ次式が導き出
される。

式（１１、（５１より結果として次式が得られる。

Ｍ［：＃］の負荷質量ｔ−ｍ（＃）のコイルにて駆動し
た場合に得られる加速度ａｔＣｍ／Ｓ２〕　は次式％式
％ｋ；コイル素材抵抗率　〔Ω・ｍ〕Ｓ；コイル断面積　〔−〕ここで、コイル質量、コイル長さ及びコイル断面積の間
には次式の関係がある。

ｔ・Ｓ＝　　−＝＝ｅ　　＠　Ｖ　　　・・・・・・・
・・　（４）よって消費電力を一定とした場合、最大加
速度はコイル質量を負荷質量と等しくした場合に得られ
、いかなる他の質量比にした場合よりも被駆動体を早く
駆動することができる。これによシ、光デイスク装置の
対物レンズ７から照射される光ビームを、光ディスク８
の必要なトラックへ高速で位置決めすることができるこ
とになる。

第３図は本発明のリニアアクチュエータの第２の実施例
を示す斜視図であり、具体的には磁気ディスク装置に適
用した場合を示すものである。尚、動作原理その他第１
の実施例と共通する事項は説明を省略する。

同図において、磁気ヘッド３１はキャリッジ３２に固定
されておシ、同様にコイル３３はコイルボビン３４に、
またコイルボビン３４は図示しないネジによシキャリッ
ジ３２に固定されている。

コイル３３は、マグネット３５及びヨーク３６ａ。

３６ｂによシ構成された磁気回路の磁気ギャップ３７の
間に挿通されている。またキャリッジ３２は、キャリッ
ジ３２に回転可能に軸支されたローラ３８ａ　、３８ｂ
及びガイド’／ヤ７ト３９ａ。

３９ｂによりガイドされ、磁気ディスク４０の半径方向
に移動可能になっている。そしてコイル３３の質量は、
磁気ヘッド３１とキャリッジ３２とコイルボビン３４と
ローラ３８ａ、３８ｂ１７）ｉ量の合計に等しくなるよ
うに構成されている。

このように構成することによっても前述の説明の通シ、
コイル３３と被駆動体との質量比が他のいかなる比であ
る場合よシも、被駆動体を早く駆動することができる。

これによシ磁気ディスク装置の磁気ヘッド３１は、磁気
ディスク４０の必要な位置へ高速で位置決めされる。

上述したように、リニアアクチュエータの消費電力を多
くすることなく可動体の駆動力を最大にすることができ
、より高速に位置決めをすることが可能となる。もちろ
ん本発明は光デイスク装置や磁気ディスク装置のみなら
ず、例えば物や人をボ目的地まで運伊運搬手段としても利用することができる
。このようにすれば物や人を単時間に移送できるように
なり物流がスムーズに行われる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、消費電力を増やすことな
〈従来以上の駆動力を発生させ、よシ高速に位置決めを
行うことのできるリニアアクチュエータが実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のリニアアクチュエータの第１
の実施例を示す斜視図及び断面図、第３図は本発明のリ
ニアアクチュエータの第２の実施例を示す斜視図である
。５．３２・・・キャリッジ、７・・・対物レンズ、９・
・・レンズホルダ、１０ａ、１０ｂ・・・板ばね、１７
．１８．２１．２２．３３・・・コイル、１９゜２０．
３４・　：ｆｆイルボビン、２５，３８ａ、３８ｂ・・
・ローラ、３１・・・磁気ヘッド。代理人　弁理士　　則　近　憲　佑同　　松山光之

Claims

【特許請求の範囲】

（１）可動体に設けられたコイルに磁場を与えることに
よりこの可動体を直線駆動するリニアアクチュエータに
おいて、前記コイルの質量と、前記コイルを除いた前記可動体の
質量とを略等しくしたことを特徴とするリニアアクチュ
エータ。
（２）前記リニアアクチュエータの前記可動体に対物レ
ンズを備えたことを特徴とする請求項１記載のリニアア
クチュエータ。
（３）前記リニアアクチュエータの前記可動体に磁気ヘ
ッドを備えたことを特徴とする請求項１記載のリニアア
クチュエータ。
（４）前記リニアアクチュエータを運搬手段として用い
ることを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエー
タ。