KR20020013583A - 센서의 정밀 위치이동용 마이크로액추에이터-유도 반동력 - Google Patents

Abstract

압전부재 또는 유사한 마이크로액추에이터는 더 큰 몸체에 연결되어 있는 굴곡성있는 적어도 두 개의 부품을 포함하는 시스템에서 정교한 위치이동을 수행한다. 서보 제어기는 제 1 부품 상의 센서로부터 위치신호를 수신하며, 이것으로부터 몸체에 다른 부품들을 연결하는 마이크로액추에이터를 제어하는 신호를 생성한다. 따라서 다른 부품의 이동은 제어된 반동력을 몸체와 제 1 부품에 영향을 미친다. 실시예는 디스크 드라이브 시스템을 포함하고, 반동력이 액추에이터 몸체 또는 액추에이터 암의 원치 않는 하나 이상의 여기를 보상하는데 사용된다.

Description

센서의 정밀 위치이동용 마이크로액추에이터-유도 반동력{MICROACTUATOR-INDUCED REACTIVE FORCES FOR FINE POSITIONING A SENSOR}

변환기 또는 유사한 센서의 정밀한 제어는, 특히, 대량 저장장치 분야에서 더욱 중요해진다. 광학 및 자기 디스크는 종종 방사인치(radial inch)당 수만 개의 트랙을 갖고 있다. 이러한 밀도는 빠르게 증가하고 있으며, 헤드의 위치이동에서 더 높은 정밀도를 요구한다. 과거에, 헤드 위치이동은 통상적으로, 보이스 코일 모터와 같은 대형 모터로 액추에이터 암 단부의 짐벌 상의 헤드를 위치시키도록 액추에이터 암을 동작시킴으로써 이루어졌다. 불행히도, 이러한 대형 모터는 자주 높은 트랙 밀도 디스크에 사용될 정도로 충분한 해상도(resolution)를 갖고 있지 않았다. 따라서, 고해상도 헤드 위치이동 메커니즘이 더욱 밀집하여 배치된 트랙에 사용되기 위해 필요하다.

헤드 위치이동 시스템의 한가지 가능성있는 분야(one promising class)는 종래 저해상도 액추에이터에 부가하여 고해상도 마이크로액추에이터의 사용을 포함하고, 따라서 이중-스테이지 액추에이션을 통한 헤드 위치이동 효과를 낸다. 압전식, 전자기식, 정전기식, 전기용량식, 유체식, 및 열식 액추에이터를 포함하는, 다양한 마이크로액추에이터 구조가 고해상도 헤드 위치이동을 달성하기 위해 고려되었다. 이러한 구조의 예는 1984년 2월 14일에 피터 클라인슈미트 등에게 수여된 미국 특허 4,431,934("Electrically Actuated Piezoelectric Control Element")에서 제공된다.

이러한 마이크로액추에이터를 위해 각각의 액추에이터 암을 따라, 짐벌과 헤드 사이의 인터페이스를 포함하는, 다양한 위치가 제시되었다. 이러한 시스템은 1993년 2월 23일에 켄지 모리 등에게 수여된 미국 특허 5,189,578("Disk System with Sub-Actuators for Fine Head Displacement"); 및 1997년 8월 12일에 라이안 에이. 쥬르겐슨 등에게 수여된 미국 특허 5,657,188("Head Suspension with Tracking Microactuator")에서 예시되어 있다.

1999년 12월 14일에 알란 다비드 베르만 등에게 수여된 미국 특허 6,002,549("Dither Microactuators for Stiction Release in Magnetic Disc Drives")에서 제공된 구조가 본 목적에 매우 적합하다. 상기 특허에서, 예시된 압전부재(26)는 액추에이터 암(16)의 회전 축(14)에 상대적으로 근접해 있다. 압전부재(26)는 디스크(30) 상의 트랙(34)과 관련하여 슬라이더(24)의 정밀한 위치이동을 위해 사용된다. 압전부재(26)에 인가된 전압은 압전부재를 선택적으로 팽창 또는 수축시키고, 따라서 회전가능한 디스크(30)의 선택된 트랙 상으로 슬라이더(24)가 정밀하게 위치이동하도록 액추에이터 암(16)의 비틀림(distortion)을 유발한다.

마이크로액추에이터의 구조 및 구성의 다양한 방법은 오래 전부터 공지되어 왔고, 이러한 것들은 계속 발전하고 있다. 그럼에도 불구하고 계산적이고 비용적인 제약이 위치 제어의 많은 부분에서 이것들의 사용을 제한하였다. 더욱이, 이전의 마이크로액추에이터 제어 시스템은 출원인이 발견하지 못한 반동력의 빠르고, 동적인 위치 제어를 지시하고 있지 않다. 따라서, 현존하는 서보 위치이동 시스템은 기록 데이터의 밀도를 더욱 증가시킬 필요가 있는 것과 같은, 성능의 계속적인 발달이 인정되지 않는다. 따라서 선택적으로 기계적인 공진을 방지 또는 감소시키기 위한 효과를 나타내는 효율적인 서보 위치이동 시스템을 위한 기술이 필요하다.

본 발명은 마이크로액추에이터와 위치 센서를 포함하는 서보 제어 시스템에 관한 것으로, 특히, 전기기계적인 정보 처리 시스템에 사용될 정도로 정교한 위치 센서의 이동을 제어하는 것에 관한 것이다.

도 1은 액추에이터 어셈블리를 가지며, 실제의 크기로 기계적인 특성을 갖는 정보 처리 시스템의 평면도이다.

도 2는 도 1의 시스템의 측면도이다.

도 3은 도 1의 시스템이 어떻게 액추에이터 어셈블리 몸체가 매우 빨리 목표위치에 안착하도록 사용될 수 있는지를 도시한다.

도 4는 본 발명의 서보 위치이동 시스템을 포함하는 또 다른 정보 처리 시스템을 도시한다.

도 5는 본 발명의 방법의 흐름도를 도시한다.

도 6은 개선된 마이크로액추에이터 제어를 위해 하나 이상의 서보 채널을 사용하는, 본 발명의 제 3 실시예의 개략도이다.

본 발명에는 제 1 몸체에 굴곡성있게 연결되어 있는 두 개 이상의 부품(mass)의 서보 시스템을 제어하기 위한 새로운 방법이 제공된다. 제어기는 제 1 부품 상의 센서로부터 위치 신호를 수신하며, 이로 인해 제어기는 몸체의 제 2 부품을 연결하는 마이크로액추에이터를 제어하는 신호를 생성한다. 따라서 제 2 부품의 동작은 제어된 반동력이 몸체에 작용하고 진동의 원하지 않는 성분을 감소시키는데 사용되는 제 1 부품에 작용을 한다.

여기에 사용된 것처럼, 제 1 부품과 (더 큰) 몸체 사이에서 연결되어 있는 것을 "제 1 " 마이크로액추에이터로 부르고, 제 2 부품과 몸체 사이에서 연결되어 있는 것을 "제 2 " 마이크로액추에이터로 부른다. 본 발명의 장치는 적어도 하나의 제 1 마이크로액추에이터와 하나의 제 2 마이크로액추에이터를 포함한다. 언급한 것을 제외하고, 몸체와 관련한 부품을 제어하는 것을 부품의 "이동"에 대한 임의의 기준으로 부른다.

제 1 실시예에서, 각각의 부품은 두 개의 압전부재와 하나의 가요성 피봇에 연결되어 있으며, 또한 부품들은 몸체에 연결되어 있다. 압전부재들은 응력상태에서 가요성 피봇의 각각의 측면 상의 압력으로 인해 편향되어 있다. 제 1 및 제 2 부품 각각은 위치 센서를 갖는 말단부를 포함한다. 피봇들은, 각각의 위치 센서들이 각각의 표면을 한정하는 곡선 경로를 따라 이동하도록, 사실상 평행한 동작을 위해 배열되어 있으며, 표면들은 사실상 평행하다. 제어기는 마주보는 각각의 부품이 가속되어 동일한 크기의 반동력이 액추에이터 몸체에 작용하도록 동시에 마이크로액추에이터의 각각의 쌍을 시동한다. 바람직하게, 부품은 사실상 동일한 회전관성을 갖고 따라서 일반 제어신호에 의해 구동될 수 있도록 선택된다. 선택적으로, 적어도 하나의 신호가 각각의 부품들 사이의 관성 비율과 관련한 사전설정된 승수(multiplier)로 유도된다.

제 2 실시예에서, 데이터 저장 디스크는 액추에이터 몸체의 몇 개의 암 사이에 삽입되어 있다. 디스크 사이의 각각의 암은 각각의 마이크로액추에이터를 통해 가로동작(transverse motion) 제어를 갖는 헤드 이동 로드 빔(head-carrying load beam)의 쌍에 연결되어 있다. 선택된 헤드는 보이스 코일 모터와 제 1 마이크로액추에이터에 의해 디스크 표면상의 트랙을 추종한다. 또 다른 암 상의 적어도 하나의 제 2 마이크로액추에이터는 디스크 표면과 평행한 액추에이터 몸체를 회전시키는 제 1 마이크로액추에이터의 경향을 보상하기(counteract) 위해 반대로 가속된다. 바람직한 시스템에서, 이러한 두 개의 제 2 마이크로액추에이터가 사용되고,(제 1 마이크로액추에이터와 같이 동일한 암 상의) "제 3 " 마이크로액추에이터는 제 1 마이크로액추에이터와 일치하여 이동한다. 이러한 경우에, 제 3 마이크로액추에이터는 (디스크에 평행한 축 둘레의) 공유된(shared) 암을 비트는(twist) 제 1 마이크로액추에이터 경향을 보상하고, 제 2 마이크로액추에이터는 스핀들 둘레의 액추에이터 몸체를 회전시키는 공유된 암의 경향을 보상한다.

또한 액추에이터 몸체의 몇 개의 암 사이에 삽입된 데이터 저장 디스크를 갖는, 제 3 실시예에서, 두 개의 선택된 헤드는 두 개의 데이터 표면상의 신호를 동시에 변환한다. 동시에 제 1 마이크로액추에이터에는 각각의 선택된 헤드가 각각의 트랙을 추종하도록 제어신호가 제공된다. 현재의 제어신호의 고정 이득 증폭 버전을 트랙 추종동안 사용되지 않는 적어도 하나의 마이크로액추에이터에 인가함으로써 적어도 하나의 원하지 않는 오실레이션을 구조적으로(systemically) 감소한다. 이것은 추가의 서보 채널을 필요로 하지 않고 두 개의 선택된 헤드의 성능을 증가시킨다.

본 발명의 추가의 특징과 장점은 첨부된 도면과 하기 상세한 설명에 의해 분명하게 나타난다.

본 발명의 (또는 공지된 기술의) 일 부분이 아닌 서보 위치치정의 다양한 특징은 명료함과 본 발명의 본질을 불명료하게 하는 것을 방지하기 위해 생략되었다. 이러한 것들은 (1)서보 제어신호들을 유도하기 위해 센서신호를 수신하여 수학적으로 조합하는 특정회로; (2)압전부재의 병렬 또는 직렬 배치를 포함하여, 마이크로액추에이터를 구성하는 기술; (3)바이어싱 및 센서/채널 선택 메커니즘을 포함한다. 비록 하기 실시예들이 당업자가 본 발명을 실시할 수 있을 정도로 충분히 자세하게 설명되었지만, 본 발명에 관련한 내용은 하기 단일 실시예보다 더 넓다. 그러나 본 발명의 범위는 본 명세서 하단의 청구항에서 분명하게 정의된다.

도 1은 본 발명의 실시에 적합한 액추에이터 어셈블리(110)를 갖는 디스크 드라이브(10)의 평면도이다. 하나 이상의 디스크의 스택(210)은 축(214) 둘레에서 회전할 수 있도록 장착되어 있다. 트랙(216)으로부터 데이터를 판독하기 위해, 변환기 헤드(171)의 중심은 트랙의 중심(218)에 인접하여 위치해야 한다. 대략적인(coarse) 조정을 위하여, 액추에이터 어셈블리(110)의 몸체(114)는 변환기헤드(171)가 목표 트랙(216)으로 이동하도록 축(117) 둘레에서 회전한다. 변환기 헤드(171)는, 종래 방식으로 액추에이터 암(116)에 의해 지지되는, 로드 빔(118)에 의해 지지된다. 헤드(171)보다 축(117)에 더 인접한 액추에이터 암(116)의 부분에서, 정교한 조정을 위한 메커니즘은 가요성 피봇(128) 둘레에서 수평면으로 헤드(171)를 회전시킬 수 있는 압전 마이크로액추에이터(160)를 포함한다.

또한 디스크 드라이브(10)는 디스크 제어기(220)를 포함한다. 동작할 때, 변환기 헤드(171)는, 헤드의 위치를 지시하는 서보 제어기(224)에 신호를 제공하는, 판독 채널(222)에 신호를 제공한다. 다음으로 서보 제어기는 드라이버/수신기(226)가 하나 이상의 마이크로액추에이터(160)를 동작시키게 한다. 헤드(171)가 선택되면, 마이크로액추에이터 제어는 헤드(171)를 정지상태로 고정하거나 또는 공지된 방법에 따라 제 1 방향(81)으로 헤드(171)를 이동시킬 수 있다. 동시에, 본 발명의 제 1 실시예에 따라서, 액추에이터 어셈블리(110)의 또 다른 부분(111)은 액추에이터 어셈블리 몸체(114)의 네트(net) 측면 반응을 감소시키도록 반대 방향(82)으로 이동될 수 있다. 몸체(114)는 평형추 부분(111) 보다 축(117) 둘레의 더 큰 각관성을 갖는 고정된 구조이다. 평형추 부분(111)은 적어도 액추에이터 암(116)과 로드 빔(118)이 조합된 정도의 큰 각관성을 갖는다.

마이크로액추에이터 "이동"은 이동되는 "부품"보다 더 묵직한(massive) "몸체"와 관련하여 여기에서 설명된다. 또한 마이크로액추에이터는, 몸체의 부분이 정지상태에 있음에도 불구하고, 몸체와 관련하여 움직인다. 여기의 설명에 따라서, 이러한 이동은 몸체와 관련한 가장 큰 거리를 이동하는 마이크로액추에이터의 부분에 의해 측정된다.

도 2는 보이스 코일(192)과 한 쌍의 자석(194)을 포함하는 모터의 종래 장치를 더욱 분명하게 도시하는, 도 1의 디스크 드라이브(10)의 측면도이다. 선택될 때, 헤드(171,172,173,174)는 데이터 저장 디스크(210)의 스택의 각각의 표면에서 판독 또는 기록하도록 각각 구성되어 있다. 우선, 헤드(171)가 선택된다. 신호는, 또한 서보 정보가 서보 제어기(224)에 제공되는, 판독 채널(222)을 통해 선택된 헤드(171)로 그리고 헤드로부터 이동한다. 헤드(171)가 마이크로액추에이터 제어에 의해 이동할 수 있는 범위 내의 (트랙 중심(218)과 같은) 사전설정된 목표에 도달할 때, 서보 제어기(224)는 목표방향으로 (즉, 시계방향으로) 선택된 헤드(171)를 이동시키도록 드라이버 수신기(226)를 통해 제어신호를 제공함으로써 반응한다.

이러한 헤드(171) 동작의 고유한 하나의 효과는 몸체(114)에 작용하는 시계반대방향의 수평 반동 토크이다. 실제로, 보이스 코일 모터의 정밀한 제어를 위해 이러한 토크를 고려하는 것은 부담이 될 수 있다. 이러한 반동-토크-유발 에러를 용인하는 것보다, 제 1 실시예에 따라서, 서보 제어기(224)는 평형추가 (82)방향으로 이동하도록 유발함으로써 이러한 에러를 감소시킨다. 이것을 이루기 위한 하나의 방법은 서보 제어기(224)가, 마이크로액추에이터(160)에 연결되어 있는 것과 같은 대략 동일한 회전관성의 부품에 연결되어 있는, 마이크로액추에이터(140)를 역구동하는 것이다. 이것은 마이크로액추에이터(140)가 마이크로액추에이터(160)가 부품(161)을 시계방향으로 이동시키는 것처럼 시계반대방향으로 두 배의 거리보다작게 부품(141)을 이동시키는 만큼 반응-토크-유발 에러를 감소시킨다.

선택적으로, 적어도 하나의 마이크로액추에이터(140)는 각각의 부품(141)을 제어하는데 사용될 수 없다. 이것은 만약 마이크로액추에이터(140)가, 예컨대, 충격을 감지하거나 또는 전류를 보전하는데 사용된다면 바람직할 수 있다. 선택된 헤드를 포함하는 것과 같은 대략 동일한 회전관성의 부품이 마이크로액추에이터의 역-균형 제어에 사용될 수 없기 때문에, 또 다른 부품이 반응-토크-유발 에러를 감소시키는데 사용된다. 도 2에서, 축(117) 둘레의 질량(151)의 회전관성(Ｊ)이 부품(161)의 회전관성(ｊ)보다 50% 더 크다. 따라서, 제어신호는 부품(161)이 마이크로액추에이터(160)에 의해 이동되는 거리와 곱한 ｊ/Ｊ에 대한 부품(151)을 이동시키도록 마이크로액추에이터(150)에 바람직하게 제공된다. 부품(151)이 이러한 "완전한 역균형" 거리의 50% 내로 이동되는한, 이러한 제어신호의 근사한 효과는 몸체(114)에 영향을 주는 반동 토크를 유발할 수 있는 에러를 반감한다.

또 다른 실시예에서, 비선택 마이크로액추에이터(140,150)의 100%는 선택된 헤드(171)가 목표 트랙 중심(218)으로 이동하도록 구동된다. 이러한 마이크로액추에이터(140,150)의 역-이동에 의해 제공되는 추가의 관성이, 선택된 마이크로액추에이터(160) 단독의 반응과 비교하여, 적어도 아주 작은 퍼센트까지 마이크로액추에이터 대역폭을 증가시킬 수 있다. 선택적으로, 해당 부품(141,151)이 몸체의 부품 순서로 조합된 각관성을 갖는 곳에, 충분히 안정한 트랙 추종 모드에서, 마이크로액추에이터(140,150)는 선택된 마이크로액추에이터(160) 대신에 사용될 수 있다. 이것은 선택된 마이크로액추에이터(160)가, 서보 트랙 기록 동작 또는 판독 재시도동작 동안 수평 비틀림 각을 제어하는 것과 같은, 다른 기능들을 수행할 수 있게 한다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예가 어떻게 액추에이터 어셈블리의 몸체가 목표위치로 더욱 빨리 안착하게 할 수 있는지를 도시한다. 곡선(310)은, 적어도 부분적으로 본 발명에 따라서 보상된, 시작 위치(301)에서 목표위치(302)까지의 액추에이터 몸체의 이동을 도시한다. 따라서 곡선(310)은 마이크로액추에이터 이동에서 일어나는 반동력에 의해 영향을 받지 않는 액추에이터 몸체의 이동과 비슷하다. 종래 서보 제어 방법에 따라서, 동작 헤드(171)를 몸체(114)에 연결하는 마이크로액추에이터는 최장 위치(351)에서 최단 위치(352)까지 빠르게 변형된다. 이것은 헤드(171)를 목표위치(218)에 인접하여 빠르게 위치시킨다. 불행히도, 선택된 부품(171)의 관성력은, 곡선(330)에 도시되는 것처럼, 보상되지 않은 액추에이터의 여기를 유발한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따라서, 이러한 에러들은 적어도 부분적으로 보상된다. 몸체는 목표위치(302)로 더욱 정밀하게 집중되기 때문에, 본 실시예는 센서가 더욱 빨리 목표위치(302)에 안착하도록 한다. 센서신호(370)는 목표위치와 관련하여 센서의 위치를 지시하고, 본 실시예의 보상 구조에 의해 감소되는 일부 마이크로액추에이터-유발 오프셋을 도시한다.

본 발명을 실시하는 디스크 드라이브에서, 마이크로액추에이터는 해당 액추에이터 모터보다 몇 배 더 빠르게 응답할 수 있게 선택된다. 최소시간 T 내에 헤드를 정지 위치로부터 0.5 트랙 폭으로 이동시킬 수 있는 VCM에 대하여, 예컨대, 몸체로부터 고정 부품에 연결되어 있는 마이크로액추에이터는 헤드가 T/3 보다 작은 시간 내에 헤드를 0.5 트랙 폭으로 이동시킬 수 있는 것을 포함한다.

도 4는 본 발명의 서보 위치이동 시스템을 포함하는 또 다른 정보 처리 시스템(400)을 도시한다. 제어기(420)는 센서(471)로부터 신호(418)를 수신하고 마이크로액추에이터(431,432,441,442)를 확장 및 수축시키는 제어신호(419)를 생성하도록 구성되어 있다. 물리적으로, 신호(418,419)에 대한 경로는 위치이동가능한 몸체(414)에 고정되어 있는 콘딧(conduit)(468) 내에 하우징되어 있다. 마이크로액추에이터(431,441)는 부품(421) 및 몸체(414) 사이에 연결되어 있다. 마이크로액추에이터(432,442)는 부품(422) 및 몸체(414) 사이에 연결되어 있다. 테이프 또는 디스크 표면과 같은 매체(410) 상의 평행한 트랙(415,416)은 센서(471)와 관련하여 세로방향으로(411) 이동한다. 현재 위치(트랙 415)에서 또 다른 위치(트랙 416)로의 이동이 필요함을 지시하는 센서신호(418)에 응답하여, 제어신호들은 선택적으로 마이크로액추에이터(432)를 확장하고 마이크로액추에이터(442)를 수축하도록 제공되며, 몸체(414)를 (481)방향으로 자극한다(urge). 이러한 동일한 각각의 신호는 마이크로액추에이터(441)를 확장시키고 마이크로액추에이터(431)를 수축시키도록 제공될 수 있다.

도 5는 단계(510) 내지 (570)을 특징화하는 본 발명의 방법의 흐름도이다. 액추에이터 몸체는 목표위치(520)의 소수 트랙 내로 이동되고, 이러한 방법은 공지되어 있다. 도 3 및 도 4의 도시에 따라서, 이러한 것은 감지된 위치와 목표위치 사이의 차이신호를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 다음으로 이러한 차이신호는 (드라이버/수신기 또는 유사한 전류 증폭기를 통해) 하나 이상의 제어신호를 생성하는데 사용될 수 있으며, 그중 하나는 모터를 제어한다.

목표위치로부터 바람직한 거리에서, 마이크로액추에이터는 목표 트랙(530) 내로 진입에 대비하여 제어된다. 도 1 및 도 4에 도시된 것처럼, 이것은 선택된 헤드를 목표위치로 위치하게 하고 및/또는 비선택 헤드를 목표위치로부터 벗어나게 하는 것을 포함할 수 있다. 짧은 탐색이 목표 트랙으로 진입하기 위해 단계(540)에서 수행되고, 그 후에 위치에러신호(PES)를 이용할 수 있다. 다음으로 PES에 기초한 제 1 및 제 2 제어신호는 단계(550)에서 계산되며, 제 2 및 제 1 마이크로액추에이터를 각각 시동시키는데 사용된다(560).

도 6은 디스크 스택의 두 개의 데이터 표면 상의 트랙 추종을 동시에 하도록 하는 두 개의 서보 채널을 사용한 본 발명의 실시예를 개략적으로 도시한다. 액추에이터 어셈블리는 네 개의 암(610,620,630,640)에 연결되어 있는 블록(680)을 포함한다. 선택적으로, 두 개의 단부 암(610,640)은 중간 암(620,630)의 회전관성의 대략 50내지 70%를 가지며, 각 쌍은 크기와 구성에서 거의 동일한다.

서보 제어기(600)는 모터(699)에 의한 대략적인 제어를 위해 서보 제어신호를 유도하고, 두 개의 추가의 채널 상의 정교한 제어신호를 유도하는 회로(697)를 포함하며, 이러한 것을 위한 시스템은 공지되어 있다. 본 발명에 따라서, 서보 제어기는 전력 증폭기를 통해 이들 신호를 각각 통과시킨다. 다음으로 증폭된 신호(601,602)는 메커니즘(660)을 연결하는 선택가능한 채널에 의해 수신된다.

분명함과 명료함을 위하여, 메커니즘(660)은 이극 쌍투 스위치(double-pole double-throw switch)(661), 두 개의 반전 증폭기(676,677), 단일 이득 버퍼(678)및 또 다른 스위치(662)를 포함하는 것을 개략적으로 도시되어 있다. 사실상, 이러한 메커니즘(660)은 용이하고 바람직하게 MUX / DEMUX 장치 또는 유사한 회로에 의해 또는 소프트웨어에 의해 대체될 수 있다. 본 설명을 이용하여, 이러한 대체는 구조 선택의 일반적인 문제이다. 도시와 같이, 각 스위치(661,662)는 상부 위치와 하부 위치를 갖는다.

스위치(661)의 위치와 관련없이, 신호(601)는 마이크로액추에이터(621,622)를 제어하기 위해 이들 두 개의 마이크로액추에이터가 항상 상호간에 동일위상(in-phase)으로 동작하도록 직접 통과한다. 암의 비틀임 자극으로 손상받을 수 있는 시스템에서, 이러한 동일위상 동작은 도 4와 관련한 설명의 암-레벨 가위 동작(arm-level scissors-like motion)에 바람직할 수 있다.

스위치(661)가 상부 위치에 있으면, 또한 제어신호(601)는 반전 증폭기(676)를 통과하고, 반전된 신호가 암(630)에 연결되어 있는 마이크로액추에이터에 의해 수신된다. 만약 반전 버퍼(676)에 의해 유발된 지연이 단락에 적합하다면, 암(630)의 부품(627,633)은 사실상 암(620)의 부품(617,623)과 다른 위상으로 이동한다. 따라서 축 둘레의 블록(680) 상의 이들의 네트 토크는 (즉, 네트 크기를 감소시키기 위한 것과 반대로) 소거된다. (도 1의 액추에이터 어셈블리를 포함하는) 많은 액추에이터 어셈블리는 수평 회전 진동으로 손상받는다. 그러나, 이러한 부품 및 베어링 구조 때문에, 이들은 일반적으로 암(620,630) 사이에서 전달되는 여기로 손상되지 않는다.

도 6은 도 4의 구성과 같은 마이크로액추에이터 구성을 도시하는데, 각각의액추에이터(621)의 효과적인 피봇은 액추에이터 어셈블리 회전축보다 해당 센서(616)에 10배보다 작게 밀집해 있는 것으로 가정한다. 또한 Ｊ/ｊ는 대략 500보다 작으며, Ｊ는 블록(680)과 함께 암(610,620,630,640)의 결합된 회전관성이고, ｊ는 액추에이터 회전축에 대한 각각의 부품(623)의 회전관성인 것으로 가정한다. 더욱 바람직하게, Ｊ/ｊ는 100이하이다. 이러한 가정들로, 이전 문단에서 설명한 네트 토크 소거는 중요할 수 있다.

스위치(662)가 하부 위치에 있고, 스위치(661)가 상부 위치에 있다면, 제 2 마이크로액추에이터 제어신호(602)는 단일 이득 버퍼(678)를 통해 마이크로액추에이터(641)로 통과한다. 각각의 암(610,640)과 관련한 암이 오로지 하나의 마이크로액추에이터를 갖는다는 사실에도 불구하고, 이것은 부품(613)과 부품(637) 사이의 회전 보상을 가능하게 한다. 헤드로부터 수신된 신호들 사이의 적절한 DEMUX 회로부에서, 네 개의 중간 헤드(616,624,626,634)중 임의의 하나는 상부 또는 하부 헤드(614,636)와 동시에 트랙을 추종한다.

스위치(661)가 상부 위치에 있다면, 제어신호(601)는 헤드(634)에서 수신한 위치 신호(696)로부터 유도될 수 있다. 이러한 목적을 위하여 적절한 제어신호(601)를 제공하도록 회로부(697)를 선택적으로 통상적인 것으로 구성할 수 있으며 여하튼 본 발명에서는 중요한 부분이 아니다. 만약 회로부(697)가 통상적인 것이라면 G₁은 -1이 될 수 있다. 이러한 구성에 대하여 일반적이지 않은 것은 적어도 하나의 다른 부품(623,627)의 이동을 제어하도록 제 1 부품(633) 상의센서(634)로부터 수신한 위치-지시 신호(696)를 특정하게 사용한다는 것이다.

적절한 판독 채널 회로부라면, 헤드(636)는 헤드(634)와 동시에 트랙을 추종한다. 신호(602)는 일반적인 방법에 의해 헤드(634)로부터 수신한 위치 지시 신호(696)로부터 유도되고 마이크로액추에이터(641)에 제공된다. 일반적으로 이것은 제 2 판독 채널을 필요로 한다.

스위치(661)가 하부 위치에 있다면, 헤드(616,624)는 헤드(626,634)와 독립적으로 이동한다. 사실, 도시된 구성은 임의의 두 개의 비연속 헤드가 동시에 트랙을 추종하도록 스위칭가능하다.

도 6은 가속 센서로서 사용될 수 있는 적어도 하나의 마이크로액추에이터를 더 포함한다. 스위치(662)가 상부 위치에 있다면, 마이크로액추에이터(641)는 디스크(615)의 평면과 일치하는 진동 성분을 지시하는 출력신호(665)를 제공하도록 구성된다. 본 발명의 바람직한 실시예에는 암(640)의 적어도 하나의 마이크로액추에이터(641)가 트랙킹 제어 또는 가속 센서로서 사용되도록 하는 스위칭 회로부가 제공된다.

도시된 구성은 선택적으로 두 개의 서보 채널 제어신호(601,602)가 비통상적인 정보 소스를 이용하여 헤드(616)의 트랙 추종 성능을 개량하는데 사용되도록 할 수 있다. 스위치(661)가 하부 위치에 있다면, 예컨대, 이득 G₂와 G₃는 가속 감지 신호(665)로부터 유도되는 한 주기(one term)와의 합으로 계산될 수 있다. 따라서 다른 신호 "로부터 유도되는(derived from)" 신호로 둘러싸인 넓은 일반적인 의미는 종래 아날로그 방식에 한정되지 않는 것으로 이해될 수 있다.

도 6과 관련하여, 본 발명의 임의의 특징은 두 개 이상의 부품(617,623)에 가요성있게 연결되어 있는 크고, 균등한 고정(large, fairly rigid) 몸체(620)를 포함하는 장치와 관련한다. "균등한 고정"에 의해, 몸체(620)의 큰 고정 피스(piece)가 부품(617)을 몸체(620)에 결합하는 조인트(619)의 스프링 상수의 두 배보다 더 큰 유효 스프링 상수를 갖는 조인트에 의해 함께 연결되어 있는 것을 의미한다. 도 6에 도시된 것처럼, 각각의 가요성 조인트는 스프링(639)과 평행하게 (무시할 수 있는) 댐퍼(638)로써 도시된다. 통상적인 디스크 드라이브 액추에이터 어셈블리에서, 각각의 암(630)은 고정된 스프링(638)로서 바람직하게 나타나는 조인트에 의해 블록(680)에 고정되어 있다. 따라서, 사실상, 암과 블록은 균등하게 고정된 합성 몸체를 형성하도록 결합한다. 이러한 합성 몸체는 원주형 방향으로 충분하게 매우 먼 부품(617)을 이동시키는 동작 마이크로액추에이터(621)에 의해 영향을 받는다.

센서(616)는 디스크(615)와 관련한 방사형 위치를 감지하고 위치-지시 신호(696)를 생성할 수 있다. 센서(616)가 트랙 추종동안 선택될 때, 센서(616)와 몸체(620,680) 사이의 마이크로액추에이터(621)는 "제 1" 마이크로액추에이터가 되도록 정의된다. 제어기(600)를 포함하는 제어 회로부는 선택된 센서(616)로부터 신호(696)에 기초한 제어신호를 유도하고, 적어도 하나의 제 2 마이크로액추에이터(631,632)에 신호를 제공하도록 구성되어 있다. 유사하게 제어 회로부는 제 3 마이크로액추에이터에 의해 수신되는 제 2 제어신호를 유도한다.제어기(600), 증폭기(601,602), 그리고 본 발명의 계획 내의 메커니즘(661)을 연결하는 선택가능한 채널에 대한 특정 회로부의 선택은 구조선택의 문제이며, 선택적으로 공지된 회로부 및/또는 소프트웨어를 사용할 수 있다.

예컨대, 도 6의 센서(616)는 선택적으로 (도 1의 트랙 중심과 같은) 목표위치로부터 오프셋을 지시하는 센서신호(696)가 제공된다. 이러한 경우에, 제 2 마이크로액추에이터(631,632)는 오프셋을 감소시키는 방향으로 시동되기 위하여 반전 버퍼(674,675)로부터 반전된 신호를 수신하도록 구성되어 있다. 또 다른 특징에서, 통상적인 기술 중 하나는, 하나 또는 두 개의 부품(617,623)이 동일위상으로 이동하고, 사실상 다른 부품(613,627,633,637) 모두가 오프셋을 감소시키는 방향으로 각각의 부품을 자극하도록, 도 6의 메커니즘(661)을 연결하는 선택가능한 채널을 선택할 수 있다.

제 2의 마이크로액추에이터(631,632)가 있거나 또는 없거나, 도 6의 장치는 제 1 마이크로액추에이터(621)와 같은 동일한 암(620)과 접촉하여 또 다른 마이크로액추에이터(622)를 바람직하게 포함한다. 마이크로액추에이터(621,622)는 접촉하여 있고 암(620)을 이동시킬 수 있다. 사실상 평행한 방향으로 마이크로액추에이터(621,622)를 동작시킴으로써, 사실상 동일위상으로, 회전하려는 암(620)의 경향은 감소한다. "회전(roll)"은 디스크(615)와 대략적으로 수직인 면으로 암(620)의 회전 부분과 관련한다.

도 5의 방법을 추가로 설명하자면, 차이신호로부터 제어신호(601,602)를 유도하는 도시된 단계(550)는 통상적으로 제어기(600) 내의 회로부(697)에 의해 수행된다. 본 발명에 따라서, 예컨대, 헤드(616)가 선택되고, 그레이 코드(Gray code) 신호, 디지털로 코딩된 트랙 수 식별자와 같은 위치를 지시하는 신호(696)를 생성한다. 목표 트랙은 오프셋을 계산하기 위해 트랙 수로부터 추출된다. 스위치(661)가 상부 위치에 있다면, VCM 제어신호는 이러한 오프셋으로부터 유도되고 원하는 트랙을 탐색하기 위해 모터(699)에 제공된다. 오프셋이 충분히 작을 때, 신호(601)는 마이크로액추에이터(621)가 목표 트랙 상으로 헤드(616)를 이동시키기 위하여 짧은 탐색을 수행하도록 유도된다.

도시된 회로부의 결과에 따라서, 또 다른 제어신호(603)는 마이크로액추에이터(621)에 의해 몸체(즉, 암(610,620,630,640)과 블록(680)를 포함하는 액추에이터 어셈블리)에 영향을 미치는 토크를 소거시키기 위하여 제 2 마이크로액추에이터(631,632)를 제어하도록 유도된다. 또한 제 3 마이크로액추에이터(622)는 원치 않는 여기, 및 마이크로액추에이터(621)에 의해 암(620)에 영향을 미치는 회전 토크를 소거시키는 신호를 수신한다.

상기 설명된 모든 구조와 방법은 당업자에게 이해될 수 있으며, 부적절한 실험 없이 본 발명을 실시할 수 있다. 본 발명의 다양한 특징과 실시예들이 본 발명의 구조 및 기능과 함께 상기 설명에서 이루어졌으며, 이러한 설명은 예시적일 뿐이다. 특히 종속항에서 표현된 용어의 폭넓고 일반적인 의미로 나타나는 정도까지 본 발명의 원리 내의 부분들의 구조 및 장치와 관련하여, 상기 설명에서 변화들이 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 방법의 단계는 본 발명의 범위와 사상에서 벗어나지 않고 사실상 동일한 기능을 유지하면서 재정리될 수 있다. 게다가, 비록 여기에 설명된 바람직한 실시예들이 고정된 곡선 경로를 따라 센서를 이동시키는 것으로 계획되었지만, 본 발명의 설명이 본 발명의 범위와 사상에서 벗어나지 않고 2차원 마이크로위치이동 시스템과 같은 다른 시스템에 적용될 수 있다는 것이 당업자에도 인정될 것이다.

Claims (10)

1. 위치이동가능한 몸체;

   제 1 부품 및 제 2 부품을 포함하며, 상기 제 1 부품은 제 1 센서의 위치를 지시하는 센서신호를 생성하도록 구성되는 상기 제 1 센서를 포함하며;

   상기 제 1 부품과 상기 몸체 사이에 연결되는 하나 이상의 제 1 마이크로액추에이터;

   상기 제 2 부품과 상기 몸체 사이에 연결되는 하나 이상의 제 2 마이크로액추에이터; 및

   상기 센서신호로부터 제 1 제어신호를 유도하고 상기 제 1 제어신호를 상기 제 2 마이크로액추에이터중 적어도 하나에 제공하도록 구성되는 제어기를 포함하는 서보 위치이동 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 부품 및 상기 제 2 부품은 대략 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 서보 위치이동 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 센서신호는 목표위치로부터 오프셋을 지시하며, 상기 제 1 제어신호는 상기 제 2 마이크로액추에이터가 상기 오프셋을 감소시키는 방향이 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 서보 위치이동 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 원치 않는 진동이 상기 제 1 마이크로액추에이터에 의해 상기 몸체에서 유도되며, 상기 원치 않는 진동은 상기 제 2 마이크로액추에이터의 시동에 의해 감소되는 것을 특징으로 하는 서보 위치이동 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체는 회전축과 상기 축에 대한 회전관성 Ｊ를 갖고, 상기 제 2 부품은 상기 축에 대한 회전관성 ｊ를 가지며, Ｊ/ｊ는 100 이하인 것을 특징으로 하는 서보 위치이동 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 마이크로액추에이터는 압전 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 위치이동 장치.
7. 자기장을 생성하는 보이스 코일 자석;

   적어도 하나의 회전가능한 데이터 저장 디스크; 및

   상기 제 1 항에 따른 서보 위치이동 장치를 포함하며, 위치이동가능한 몸체는 자기장의 일부분에 걸쳐서 위치이동되는 보이스 코일을 포함하고, 제어기는 상기 보이스 코일을 시동할 수 있는 대략적인(coarse) 제어신호를 제공하도록 구성되며, 상기 제 1 센서는 상기 데이터 저장 디스크로부터 데이터를 판독할 수 있는 변환기 헤드인 정보 처리 시스템.
8. 제 1 항의 서보 위치이동 시스템을 사용하는 방법으로서,

   (a) 센서신호와 목표값 사이의 차이를 계산하여 차이신호로부터 유도하는 단계;

   (b) 상기 차이신호로부터 제 1 제어신호를 유도하는 단계; 및

   (c) 상기 제 1 제어신호로 제 2 마이크로액추에이터중 적어도 하나를 시동하는 단계를 포함하는 방법.
9. 위치이동가능한 몸체를 포함하는 시스템에서, 제 1 부품 및 제 2 부품 각각은 간접적으로 상기 몸체에 연결되고, 상기 제 1 부품은 제 1 센서의 위치를 지시하는 센서신호를 생성하도록 구성되는 제 1 센서를 포함하며,

   (a) 상기 센서신호와 목표값 사이의 차이를 계산하여 차이신호로부터 유도하는 단계;

   (b) 상기 차이신호로부터 제 1 제어신호를 유도하는 단계; 및

   (c) 반동력이 상기 몸체에 영향을 미치게 하기 위해 상기 제 2 부품과 상기 몸체 사이에서 상기 몸체와 관련하여 상기 제 2 부품을 이동시키도록 연결되는 적어도 하나의 마이크로액추에이터를 시동하는 단계를 포함하는 방법.
10. 각각 제 3 부품에 피봇가능하게 연결되는 제 1 부품 및 제 2 부품을 포함하고, 상기 제 1 부품은 센서의 위치를 지시하는 신호를 생성할 수 있는 센서를 포함하며; 및

    상기 위치-지시 신호에 기초하여 상기 제 3 부품에 대해 상기 제 2 부품을선택적으로 피봇하기 위한 수단을 포함하는 액추에이터 어셈블리.