JPH01202144A - リニアアクチュエータ - Google Patents

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、例えば高密度記録用のフロッピーディスク装
置やハードディスク装置等の記録再生装置において、ヘ
ッドの移動機構として使用されるリニアアクチュエータ
に関する。

（従来の技術） 従来、例えば高密度記録用のフロッピーディスク装置や
ハードディスク装置等の記録再生装置では、磁気ヘッド
を記録媒体の半径方向へ移動（シーク）させる−ために
、ボイスコイルモータを駆動源とするリニアアクチュエ
ータを使用することが考えられている。リニアアクチュ
エータは、例えば上下のＳＯ，Ｓｌの各磁気ヘッドを搭
載したキャリッジ及びこのキャリッジを駆動するための
ボイスコイルモータからなる。

このようなリニアアクチュエータとして、第１３図（平
面図）及び第１４図（側面図）に示すように、薄型のリ
ニアアクチュエータ（例えば特開昭６１−１９６７５１
号公報を参照）が提案されている。このリニアアクチュ
エータでは、第１３図に示すように、ボイスコイルモー
タを構成する偏平なヨーク１０の中央極片１１に貫通さ
れた状態のコイル１２が設けられており、このコイル１
２がキャリッジ１３に固定されている。ボイスコイルモ
ータは、中央極片１１と平行に並設した各極片１４ａ。

１４ｂの側面部に取付けられたマグネット１５ａ。

１５ｂとヨーク（０とで構成された磁気回路及びコイル
１２からなり、このコイル１２に流れる電流の方向に応
じた方向へコイル１２が固定されたキャリッジ１３を直
線運動させるように駆動するモータである。

キャリッジ１３は両側に平行に配置されたガイドレール
Ｌ７ａ　、　Ｌ７ｂに対して接触する回転ベアリング１
８ａ〜Ｌ８ｃを備えており、これらのガイドレール１７
ａ　、　１７ｂに沿って記録媒体１６の半径方向へ直線
移動することになる。ここで、キャリッジ１３に、は、
第１４図に示すように、下側のＳＯのヘッド２０及び上
側の８１のヘッド２Ｉとが対向するようＣ１こ取付けら
れている。ＳＯのヘッド２０はキャリッジ１３の上板部
材２２に取付けられている。上板部材２２は端壁部材２
３により結合された下板部材２４と共に、箱型構造のキ
ャリッジ１３の本体を構成している。

Ｓｌのヘッド２１はアーム２５に取付けられており、こ
のアーム２５を回転自在（垂直方向）に支持している基
台２Ｂにより支持された状態である。

このような構造であれば、キャリッジ１３がヨーク１０
等からなるボイスコイルモータをいわば内蔵するような
状態となるため、全体的に高さ方向の寸法を小さ（し、
薄型化を図ることができる。さらに、キャリッジ１３の
本体は箱型構造であるため、十分な機械的強度を得るこ
とができ、しかも共鳴振動数に対して良好な結果（共振
周波数が高い）を得ることができる。

しかしながら、前記のような構造の場合には、第１４図
に示すように、ヘッド２０．２１．アーム２５及び基台
２６がキャリッジ１３の上板部材２２の上側に位置して
いるため、キャリッジ１３の重心Ｇはコイル１２の中心
位置より上側になる。このため、コイル１２に電流が流
れて、コイル１２即ちキャリ・ツジ１３が駆動する際の
推力ベクトル（推力の中心をＴとした場合）Ｆｔ及びキ
ャリッジ１３の質量に対して作用する慣性力ベクトルＦ
ｇとは同一線上には存在しない状態となる。したがって
、重心Ｇを中心としたモーメントＭが発生して、キャリ
ッジ１３が直線運動する際にいわゆるピッチング運動と
称する前後の振動が生ずる。

（発明が解決しようとする課題） 従来の薄型構造のリニアアクチュエータでは、ボイスコ
イルモータの駆動によりキャリッジ１３が直線運動する
際に、コイル１２の推力ベクトルＦｔ及びキャリッジ１
３の慣性力ベクトルＦｇが同一線上にないため、いわゆ
るピッチング運動が生ずることがある。このため、ピッ
チング運動に基づく共振点が低い周波数域で発生する事
態が起り、振動特性の悪化を招くことになる。これによ
り、例えば各ヘッド２０．２１と記録媒体１６との接触
状態が。

不安定になる問題がある。

本発明の目的は、薄型の構造で、キャリッジが駆動する
際にいわゆるピッチング運動による共振点の発生を防止
し、振動特性の良好なリニアアクチュエータを提供する
ことにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 本発明は、箱型構造のキャリッジにいわばボイスコイル
モータを内蔵した状態の薄型のリニアアクチュエータで
あって、キャリッジがボイスコイルモータのコイルの移
動に応じて直線移動する際に、重心がほぼコイルの推力
ベクトル線上にあるように構成されたものである。この
ような構成により、キャリッジが移動する際にコイルの
推力ベクトルとキャリッジの慣性力ベクトルとを同一線
上に設定することができ、いわゆるピッチング運動の発
生を防止することが可能となる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図は
本発明の第１の実施例に係わるリニアアクチュエータの
構成を示す分解斜視図である。

第１図に示すように、同実施例のキャリッジ３０の本体
は、上板部材３１．下板部材３２及びこれらの部材３１
．３２を結合する側板部材３３からなる箱型構造から構
成されており、中空部内にボイスコイルモータのヨーク
ｌＯを内蔵した構造である。ボイスコイルモータのコイ
ル１２は、本体の上板部材３１及び下板部材３２により
固定されており、ヨーク１０の中央極片１１に貫通され
た状態で中央極片１１に沿って直線運動するように取付
けられている。

本体の上板部材３１にはＳｌのヘッド２１−を支持して
いるアーム２５が取付けられている。アーム２５は板ば
ね３４を備えており、この板ばね３４が板ばね押え３６
を介して螺子３７で締付けされることにより上板部材３
１に固定されている。板ばね押え３６にはヘッドロード
ばね３５が取付けられており、このヘッドロードばね３
５によりアーム２５が下側であるＳＯのヘッド２０の方
向へ押圧されている。ＳＯのヘッド２０はＳｌのヘッド
２１と対向した位置に支持部材３８により支持されてい
る。支持部材３８は本体の下。

板部材３２及び側板部材３３により保持されており、下
板部材３２から所定の高さを以て取付けられている。ま
た、側板部材３３には予圧機構付きの回転ベアリング１
８ｃが取付けられており、反対側にも同様の回転ベアリ
ングが２個一組で二組設けられている。なお、他の構成
（例えばボイスコイルモータ関係）は前記第１３図及び
第１４図に示すものと同様のため、同一符号を付して説
明を省略する。

次に、第１の実施例の作用効果を説明する。先ず、第２
図（平面図）及び第３図（正面図）に示すように、ボイ
スコイルモータを構成するコイル１２に電流が流される
と、マグネット１５ａ　、　１５ｂとヨーク１０とで構
成された磁気回路とコイル１２との相互作用により、コ
イル１２が電流の方向に応じた方向へ直線的に運動する
ことになる。これにより、キャリッジ３０は、固定した
コイル１２の駆動に応じて記録媒体１６の半径方向へ直
線的に移動することになる。この場合、キャリッジ３０
は、側面部の両側に平行に配置されたガイドレール１７
ａ　、　１７ｂに対して接触する回転ベアリング１８ａ
−１８ｃを備えており、これらのガイドレール１７ａ　
、　１７ｂに沿って直線的に移動する。

ところで、第４図（側面図）に示すように、同実施例の
構造はキャリッジ３０の本体が箱型構造であり、この中
空部にヨーク１０．コイル１２及びマグネット１５ａ　
、　１５ｂからなるボイスコイルモータが内蔵されてお
り、このモータのコイル１２と各ヘッド２０．２１とが
本体の前後の端部でほぼ対向した位置に配置されたもの
である。したがって、キャリッジ３０の本体の重心Ｇは
、はぼコイル１２の中心線（推力の中心Ｔの延長線）上
に設定されることになる。これにより、キャリッジ３０
が直線的に運動している状態において、コイル１２が駆
動する際の推力ベクトルＦｔ及びキャリッジ３０の質量
に対して作用する慣性力ベクトルＦｇとほぼ同一線上に
発生することになる。このため、キャリッジ３０の直線
運動の際に、重心Ｇを中心としたモーメントの発生に基
づいたいわゆるピッチング運動の発生を大幅に抑制し、
ピッチング運動に基づく共振点の発生を防止することが
できる。

さらに、同実施例の構造であれば、第１図に示すように
、下側のＳＯヘヅド２０が下板部材３２から所定の高さ
を有する位置に取付けられているため、ガイドレール１
７ａ　、　１７ｂの位置がヘッド２０より下方（第４図
のＢの位置）となる。このため、各回転ベアリング１８
ａ〜１８ｃとガイドレール１７ａ。

１７ｂとの間に作用する摩擦力ベクトルＦｂがキャリッ
ジ３０の重心Ｇを中心としたモーメントを発生させよう
とするが、各ヘッド２０．２１と記録媒体１Ｂとの間（
第４図のＨの位置）で作用する摩擦力ベクトルＦｈがそ
の重心Ｇを中心とした逆向きのモーメントを発生させよ
うとする。したがって、両モーメントが互いに打消すよ
うにバランスして、各回転ベアリング１ｌｌａ〜１８ｃ
とガイドレール１７ａ。

１７ｂとの間及び各ヘッド２０．２１と記録媒体１８と
の間における各摩擦力に基づいたピッチング運動の発生
を抑制できる効果を得ることができる。

また、同実施例の構造の場合には、ＳＯヘッド２０を下
板部材３２に取付けた構造の場合に対して、ヨーク１０
及びコイル１２に対応する高さ方向のスペースを多少大
きくすることができるため、コイル１２の有効長さを大
きくすることができる。これにより、比較的駆動力の大
きいボイスコイルモータを使用することができる利点が
ある。

第５図（平面図）、第６図（正面図）及び第７図（側面
図）はそれぞれ本発明の第２の実施例に係わる図である
。第２の実施例は、第７図に示すように、下側のヘッド
２０がキャリッジ３０の本体ヲ構成する下板部材３２に
取付けられた構造のリニアアクチュエータである。この
ような構造の場合には、前記第４図に示す第１の実施例
の場合と比較して、下板部材３２とヘッド２０との高さ
方向のギャップがないため、キャリッジ３０の本体の重
心Ｇをコイル１２の中心線（推力の中心Ｔの延長線）上
に正確に設定し易い利点がある。したがって、コイル■
２が駆動する際の推力ベクトルＦｔ及びキャリッジ３０
の慣性力ベクトルＦｇとが′同一線上に確実に発生する
ことになる。また、下板部材３２とヘッド２０との高さ
方向゛のギャップがないため、前記第１の実施例の場合
よりも、構造全体をより薄型化、することができる利点
がある。なお、他の構成及び作用は前記第１の実施例の
場合と同様のため、説明を省略する。

次に、第８図は本発明の第３の実施例に係わるリニアア
クチュエータの構成を示す分解斜視図である。同実施例
のリニアアクチュエータは、第８図に示すように、左右
両側に配置される偏平なヨーク４０ａ　、　４０ｂ及び
４０ｃ　、４０ｄ　ｓ　このヨーク４０ａ　。

４０ｂ及び４０ｃ　、　４０ｄに取付けられるマグネッ
ト１５ａ　、　１５ｂ及びヨーク４０ａ　、　４０ｂ及
び４０ｅ　、　４０ｄに係合したコイル１２とから構成
されるボイスコイルモータを備えたものである。コイル
１２はコイルホルダ４１に固定されている。コイルホル
ダ４１は下側、上側の各アーム２５ａ　、　２５ｂと共
に、いわばキャリッジの本体を構成する。各アーム２５
ａ　、　２５ｂはそれぞれＳＯヘッド２０及びＳ１ヘツ
ド２１を支持しており、各ヘッド２０．２１が対向する
ようにコイルホルダ４１に取付けられている。上側のア
ーム２５ｂには、下側のアーム２５ａの方向へ押圧する
ための押付は用スプリング４５が設けられている。

さらに、コイルホルダ４１及び各アーム２５ａ　、　２
５ｂからなるキャリッジには、リニアエンコーダ用ホル
ダ４Ｂを介してリニアガイド部材４３が取付けられてい
る。リニアガイド部材４３は、キャリッジの移動方向に
配置されたレール部材４２に対してリニアボールベアリ
ング４４を介して直線的に可動自在に係合している。上
側のアーム２５ｂ１コイルホルダ４１．下側のアーム２
５ａ、リニアエンコーダ用ホルダ４６及びリニアガイド
部材４３はそれぞれ固定用螺子５０ａにより固定されて
おり、また下側のアーム２５ａ１　リニアエンコーダ用
ホルダ４６及びリニアガイド部材４３がそれぞれ固定用
螺子５０ｂにより固定されている。

リニアエンコーダ用ホルダ４６には、キャリッジの移動
距離を測定するためのリニアエンコータ４７が取付けら
れている。リニアエンコーダ４７には例えば距離目盛り
に応じたマークが記録されており、このマークがリニア
エンコーダ用センサ４８ａ。

４８ｂにより検出される。リニアエンコーダ用センサ４
８ａ　、　４８ｂは例えば発光器及び受光器からなる光
電センサである。

同実施例のリニアアクチュエータでは、第９図（平面図
）、第１０図（側面図）及び第１１図（正面図）に示す
ように、ボイスコイルモータを構成するコイル１２に電
流が流れると、マグネット１５ａ　、　１５ｂとヨーク
４０ａ−４０ｄとで構成される磁気回路とコイル１２と
の相互作用により、コイル１２が固定されたコイルホル
ダ４１は電流の流れる方向に応じた方向へ直線運動する
。これにより、コイルホルダ４１に取付けられた各アー
ム２５ａ　、　２５ｂが直線運動し、各ヘッド２０．２
１を記録媒体１６の半径方向へ直線的に移動させること
になる（第１０図を参照）。

ところで、ボイスコイルモータの駆動力により、コイル
ホルダ４１及び各アーム２５ａ　、　２５ｂからなるキ
ャリッジが移動する場合に、リニアガイド部材４３及び
レール部材４２により移動方向がガイドされている。コ
イルホルダ４１にボイスコイルモータの駆動力が伝達さ
れると、コイルホルダ４１に結合されたリニアガイド部
材４３がリニアボールベアリング４４を介してレール部
材４２に沿って記録媒体１６の半径方向へ移動すること
になる。

このようなリニアガイド部材４３及びレール部材４２を
使用した移動機構であれば、前記第１図に示す第１の実
施例の場合と比較して、構造的に安定かつ構成の簡単化
を実現することができる。また、第１の実施例における
ガイドレール１７ａ　、　１７ｂ及び回転ベアリング１
８ａ〜１８ｃを使用する機構は相互に接触する面が比較
的痛み易い構造であるが、第３の実施例における機構の
方が耐久性に優れた構造である。

なお、第３の実施例の変形例として、第１２図（正面図
）に示すように、コイル１２を二つに分割した方式が考
えられる。しかしながら、第１１図に示すように、第３
の実施例におけるコイル１２の有効部分（図の黒い部分
６０）に対する無効部分（図の斜線部）の長さは、第１
２図の変形例の場合の無効部分の長さより小さい。した
がって、第３の実施例の方が、コイル１２の長さに応じ
たボイスコイルモータの駆動力の効率を変形例の場合よ
、り高めることができる。なお、第３の実施例及びその
変形例においても、前記第１の実施例と同様な作用効果
を得ることができる。

なお、前記実施例では互いに各ヘッドが対向した両面型
ヘッド方式について説明したが、当然ながら単一のヘッ
ドしか使用しない方式の構造についても適用することが
できる。

［発明の効果］ 以上詳述したようにに本発明によれば、例えば高密度記
録用のフロッピーディスク装置やハードディスク装置等
の記録再生装置に使用されるリニアアクチュエータにお
いて、キャリッジが駆動する際にいわゆるピッチング運
動による共振点の発生を防止し、良好な振動特性を得る
ことができる。

したがって、例えば高密度記録用のフロッピーディスク
装置やハードディスク装置に使用した場合には、磁気ヘ
ッドのシーク時における磁気ヘッドと記録媒体との接触
状態を安定化することができる。さらに、各ヘッドとボ
イスコイルモータとをほぼ同一の高さの位置に設定でき
るため、キャリッジの高さ方向に対するスペースに余裕
を確保でき、従来より構造全体の薄型化又はコイルの有
効長さの増大によるモータの駆動力の増大化を図ること
が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わるリニアアクチュ
エータの構成を示す分解斜視図、第２図は同実施例に係
わる平面図、第３図は同実施例に係わる正面図、第４図
は同実施例に係わる側面図、第５図は本発明の第２の実
施例に係わる平面図、第６図は第２の実施例に係わる正
面図、第７図は第２の実施例に係わる側面図、第８図は
本発明の第３の実施例に係わる分解斜視図、第９図は第
３の実施例に係わる平面図、第１０図は第３の実施例に
係わる側面図、第１１図は第３の実施例に係わる正面図
、第１２図は第３の実施例の変形例に係わる正面図、第
１３図は従来のリニアアクチュエータの構成を示す平面
図、第１４図は従来の構成に係わる側面図である。 １２・・ニア　イル、１３．３０・・−ｌ−’ｒ　！ｊ
　ッジ、１７ａ　、　　１７ｂ、・・・ガイドレール、
１８ａ−１８ｃ・・・回転ベアリング、２０、２１−　
ヘッド、２５．２５ａ　、　２５ｂ−・・アーム、４２
−・・レール部材、４３・・・リニアガイド部材、４４
・・・リニアボールベアリング。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第８図 １５ｂ 第９図 第１０図 第１２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）中央極片とこの中央極片の左右位置に平行して並
   設された各極片とからなる偏平なヨーク、前記各極片の
   それぞれの側面部に前記中央極片と対向するように配置
   されたマグネット及び前記ヨークの前記中央極片に貫通
   される中空部を有し前記中央極片に沿って直線移動する
   コイルとからなるボイスコイルモータと、 前記コイルを固定し、上側ヘッドが取付けられたアーム
   を支持する上板部材、下側ヘッドを支持する下板部材及
   び前記上板部材と下板部材とを結合する側板部材からな
   り、前記コイルの移動に応じて直線移動する際に重心が
   ほぼ前記コイルの推力ベクトル線上にあるキャリッジと
   、 このキャリッジの両側に配置されて前記キャリッジの移
   動をガイドするためのガイドレール部材とを具備したこ
   とを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. （２）ヘッドを搭載したキャリッジをボイスコイルモー
   タの駆動力により直線運動させるリニアアクチュエータ
   であって、 前記キャリッジの移動方向に配置されるレール部材と、 前記キャリッジに取付けられて前記レール部材に対して
   ベアリングを介して可動自在に係合し、前記ボイスコイ
   ルモータにより駆動する前記キャリッジの移動をガイド
   するリニアガイド部材とを具備したことを特徴とするリ
   ニアアクチュエータ。
3. （３）ヨーク、マグネット及びコイルからなるボイスコ
   イルモータと、 前記コイルを保持するコイルホルダ、相互に対向する各
   ヘッドをそれぞれ支持し前記、コイルホルダに係合した
   ヘッドアーム機構と、 前記ヘッドアーム機構の移動方向に配置されるレール部
   材及び前記ヘッドアーム機構に取付けられて前記レール
   部材に対してベアリングを介して可動自在に係合したリ
   ニアガイド部材からなり、前記ボイスコイルモータの駆
   動力により直線運動、する前記ヘッドアーム機構の移動
   をガイドするリニアガイド機構とを具備したことを特徴
   とするリニアアクチュエータ。