JPH0650594B2 - 揺動形デユアルアクチユエ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２つの揺動形アクチユエータをコンパクトに実
装した，磁気デイスク装置用の揺動形アクチユエータに
関するものである。

〔従来の技術〕

従来の磁気デイスク装置の多くは、１つのデイスクスピ
ンドルに１つのアクチユエータを対応させ，情報の書き
込み、読み出しを行つている。しかし，最近の大容量磁
気ディスク装置にあつては、１つのデイスクスピンドル
に対して２つのアクチユエータを配設し，装置の処理能
力を向上させるようにした形式のもののが提案され、か
つ実用に供されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

１つのデイスクスピンドルに複数のアクチユエータを配
置するデユアルアクチユエータの構成としては、デイス
クスピンドルの周囲に個別のアクチユエータを配設する
形式があるが、この構成ではアクチユエータの専有面積
が大きくなり、装置が大形化するという重大な欠点があ
る。

一方，特開昭５８−２３３６２には、共通の固定軸に対
して独立に回動可能に支持された複数のロータリーキヤ
リツジで構成することにより、複数の揺動アクチユエー
タを高い実装密度で配設した揺動形デユアルアクチユエ
ータの構造が開示されている。この構造を第４図(a)，
(b)に示す。これを簡単に説明すると、１０はサブベー
ス２１に下端が固定された固定軸であり、固定軸１０に
対して，軸受１２，１２′によりそれぞれ独立に揺動可
能に支持されたロータリーキヤリツジ１１，１１′に、
ヘツドアーム１３，１３′及び偏平なコイル１５，１
５′を支持したコイル支持体１４，１４′が結合されて
２組の揺動体を構成している。この形式の揺動形デユア
ルアクチユエータでは軸を共用するため，軸受の使用法
は必然的に内輪固定−外輪回転形となる。軸受には、上
側軸受１２′と下側軸受１２の間のスペーサ２３を介し
てプリロードばね２２により４個の軸受１２，１２′に
均等に予圧が与えられる。１６，１６′は永久磁石，１
７，１７′，１８はヨークでこれらによつて磁気回路を
形成している。１９は磁気回路のハウジングで，このハ
ウジング１９は前記サブベース２１と，固定軸１０の上
端を支持するトツププレート２０と，トツププレート２
０とサブベース２１の間に介在された箱形の部材９とで
構成されている。２５，２６，２５′２６′は各揺動体
の揺動範囲を規定するストツパ機構組立体である。ヘツ
ドアーム１３，１３′はドローボルト２４によつてロー
タリキヤリツジ１１，１１′に結合される。

ところで、磁気デイスク用揺動アクチユエータの動的位
置決め性能を高めるためには、力の作用点であるコイル
部と磁気ヘツドが搭載されるヘツドアームの先端部との
間の伝達関数（機械インピーダンス）が高い周波数まで
一定であることが要求される。言い換えれば，第４図に
示した構造では，コイル支持体１４，１４′とロータリ
キヤリツジ１１，１１′とヘツドアーム１３，１３′の
結合体が結合部も含めて高い剛性を有することが必要で
ある。また，ヘツドアーム１３，１３′は，揺動方向
（第４図(a)の面内方向）および高さ方向（軸方向）に
高い寸法安定性が要求される。ヘツドアーム１３，１
３′のうち各々１本のアームには，磁気デイスク面上に
あらかじめ書き込まれた位置信号を読み取る専用のサー
ボヘツド（図示せず）が搭載され，この位置情報を基準
として各揺動体は移動，位置決めされるが，サーボヘツ
ドが搭載されたアーム（以下サーボアームと記す）に対
して他のヘツドアームが，揺動あるいは熱歪などによつ
て揺動方向に相対的に変位すると情報の書き込み，読み
出しを行う磁気ヘツドは正確な位置に位置決めされなく
なる。また，ヘツドアーム１３，１３′の高さ方向の寸
法精度が不良であると、先端部に搭載され，回転する磁
気デイスク面に対してサブミクロンの浮上すきまで浮上
する浮動形磁気ヘツドの浮上特性を悪化させ、高速回転
するデイスクと磁気ヘツドが接触し記録された情報を破
壊してしまう危険がある。

前述したように第４図に示す揺動形マルチアクチユエー
タではドローボルト２４によつてヘツドアーム１３，１
３′をロータリキヤリツジ１１，１１′に結合している
ため、結合部の剛性が不足し，揺動作の機械インピーダ
ンスを十分高められないという欠点があつた。また，ヘ
ツドアーム１３，１３′はドローボルト２４の張力によ
りロータリキヤリツジ１１，１１′の基準面に押し当て
られるが、結合力を確保するためのドローボルト張力は
ロータリキヤリツジ１１，１１′のそれぞれ揺動方向，
アーム長手方向および高さ方向の各基準面に加わる分力
として作用する。これら分力は，理想的には，各基準面
に垂直方向の力のみ作用すれば良いが，実際は摩擦力を
含む複雑な系となつており，結合面には面に垂直な歪と
摩擦力に起因した剪断歪が生ずる。この結合状態におけ
るヘツドアームに摩擦力を上まわる衝撃力が作用する
と，ヘツドアームが基準位置からずれてしまい，元の位
置にもどらない危険性がある。また、周囲の温度変化に
よつて基準面に生ずる歪が変化，あるいは基準面そのも
のが変形することによつてヘツドアームが正規の位置か
らずれてしまうことがあつた。このようなヘツドアーム
の位置変化は，サーボヘツドアームと定量的に全く同じ
変化をする場合は何ら問題ないが，部品のバラツキ，ド
ローボルト張力のバラツキなどのため微小な相対変位を
生じ，サーボヘツドが正確に位置決めされても，記録・
再生ヘツドが本来の記録トラツクからはずれてしまい記
憶装置としての動作が不良になつてしまうという欠点が
あつた。

さらに，ドローボルト張力の高さ方向分力は，キヤリツ
ジ１１，１１′の高さ方向基準面に加わりヘツドアーム
１３，１３′の高さを規定しているが，言い換えるとヘ
ツドアーム１３，１３′にはドローボルト張力とキヤリ
ツジ基準面からの反力が加わり，釣り合う。さらに詳し
く説明するとドローボルト張力は第４図に示したように
ヘツドアーム１３，１３′の長手方向に対して一定の角
度をもつで加わり，ロータリーキヤリツジ１１，１１′
のほぼ直交する２辺の基準面から反力を受ける。すなわ
ちヘツドアーム１３，１３′の長手方向に対して非対称
の力が加わるため，３〜４mm程度の厚みのヘツドアーム
には、反りあるいは捩れ変形が生じる。このため，ドロ
ーボルト張力はこのヘツドアーム変形が一定の量を越え
ないように厳しく管理されなければならない。ヘツドア
ームの先端に搭載される磁気ヘツドが２つである場合
（デイスク面に１つの磁気ヘツドが対応）先端部の磁気
ヘツド取付面１ケ所の高さのみ管理すれば良いので比較
的容易であるが，第４図に示したようにヘツドアームの
先端に４個の磁気ヘツドが搭載される構造（デイスク面
に２つの磁気ヘツドが対応）の場合は，先端部２ケ所の
高さを同時に管理しなければならず、捩れを伴う変形が
生じるとヘツドアームの高さ方向の寸法管理ができなく
なる。

一方，ドローボルト結合方式を用いない揺動形アクチユ
エータの構成例としては特開昭５５−６７９７５号，実
開昭５６−９５８２号あるいは特願昭５５−５９９６５
号などに開示された構造がある。第５図にその構造図を
示し、第４図と同じ機能の要素には同じ番号を付し、そ
の説明を省略する。これは、固定軸１０に対して回動可
能に支持されたロータリーシリンダ１１に嵌合する円孔
を有する平板状のヘツドアーム１３を，前記ロータリー
シリンダ１１に逐次はめ込むことにより積層固定して揺
動体を構成するもので、ドローボルト結合方式とは異な
りヘツドアーム１３の反りあるいは捩れ変形を生じさせ
る応力が加わらない構造としたものである。また，ヘツ
ドアーム１３に直接コイル支持体１４を結合することが
できるため、揺動体の剛性も向上するという利点があ
る。しかし，この構造を揺動形マルチアクチユエータに
適用した例は、開示されていない。それは、サブベース
２１に圧入もしくは焼ばめなどの手法で固定された固定
軸１０に対して軸受１２，１２′を介して回動可能に支
持されたロータリーシリンダ１１には，ヘツドアーム１
３を積層固定するための受け部３１が必要，すなわち最
下部には積層アームの基準面となるべき段が必要である
ため，単純にこの構造を２段に構成しても，ロータリー
シリンダ１１に嵌合する円孔を有するヘツドアーム１３
を下側ロータリーシリンダにはめ込むことができないか
らである。これを可能とするには，ロータリーシリンダ
１１を容易に着脱可能とし，ロータリーシリンダ１１に
ヘツドアーム１３を積層固定した揺動体を固定軸１０に
セツトすればよいが、高精度な嵌合条件を必要とする軸
受１２，１２′の内輪あるいは外輪をヘツドアーム１３
の着脱ごとに挿入することは極めて困難である。むしろ
軸受１２，１２′の内、外輪は予圧を与えるために必然
的にすきまばめにしなければならない嵌合面（第５図で
は軸受１２′の内輪）を除いて，他は全て圧入，接着な
どの手法によりガタの無い嵌合条件にしなければならな
いためロータリーシリンダ１１を容易に着脱可能な構成
にすることはできない。

なお、第５図において、２７は積層アーム１３をロータ
リーシリンダ１１に固定するためのネジ，２８は各アー
ムを互いに結合固定する連結ピンであり，２９はヘツド
アーム１３の間隔を調整・規定するアームスペーサであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る揺動形デユアルアクチユエータは上述した
ような問題を解決するためになされたもので，中央部に
軸受を位置決めする基準面を構成する段を有する固定軸
に対して独立に回動可能に支持され，かつ該固定軸に直
交する仮想中央面に対して略図対称に配設された２つの
ロータリーシリンダと，各ロータリーシリンダにそれぞ
れ両軸端側からはめ込み積層固定されたヘツドアーム
と，ヘツドアームに駆動力を与える駆動用コイルおよび
コイル支持体と、磁気回路を形成する部材とを備え，前
記固定軸をハウジングに対して着脱可能に構成したもの
である。

また，本発明の別の発明は，中央部に軸受を位置決めす
る基準面を構成する段を有する固定軸に対して回動可能
に支持され，かつ該固定軸に直交する仮想中央面に対し
て略面対称に配設された２つのロータリーシリンダと，
各ロータリーシリンダにそれぞれ両軸端側からはめ込み
積層固定されたヘツドアームと，ヘツドアームに駆動力
を与える駆動用コイルおよびコイル支持体と、磁気回路
を形成する部材とを備え、前記固定軸をハウジングに対
して着脱可能な構成とし，前記ヘツドアームのうち磁気
デイスク面上に書き込まれた位置情報を読み出すサーボ
ヘツドを搭載したサーボアームは前記ヘッイアームと板
厚が異なり、前記固定軸に直交する仮想中央面に対して
面対称の位置に配置したものである。

〔作用〕

本発明においては、固定軸をハウジングに対して着脱可
能に構成したので、嵌合条件の厳しい軸受を着脱するこ
となく，ヘツドアームのアツセンブリを可能にする。固
定軸の段はその軸方向端面を基準面として軸受を位置決
めする。

また、本発明の別の発明においては、２つのロータリー
シリンダと、サーボアームを固定軸に直交する仮想中央
面に対して面対称の位置にそれぞれ配置しているので，
各揺動体のイナーシヤをほぼ同一にすることができる。
したがって，各揺動体の駆動系パラメータがほぼ同一と
なり、デユアルアクチユエータとしての同一性を確保す
る。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る揺動形デユアルアクチユエータの
一実施例を示す一部破断平面図，第２図は同アクチユエ
ータの一部破断側面図である。これらの図において，第
４図および第５図に示した構成要素と同一の機能を有す
るものに対しては同一符号を以つて示す。

１０は部材９と共にハウジング１９を構成するサブベー
ス２１およびトツププレート２０に着脱可能に固定され
た固定軸であり、１１，１１′（但し１１は図示され
ず）は固定軸１０に対して、その中央部に設けられた段
３１を基準面として位置決めされた軸受１２ｂ，１２
ｂ′と軸端側軸受１２ａ，１２ａ′を介して回動自在に
支持され，かつ固定軸１０に直交する仮想中央面Ａ−
Ａ′に面対称に配設されたロータリーシリンダ，１３，
１３′はロータリーシリンダ１１，１１′に嵌合する円
孔を有する平板状のヘツドアームであつて、ロータリー
シリンダ１１，１１′にそれぞれ両軸端側から逐次はめ
込み、アームスペーサ２９，２９′とともに積層固定さ
れる。２７，２７′は積層アーム１３，１３′をロータ
リーシリンダ１１，１１′に固定するためのネジ，２
８，２８′は各ヘツドアーム１３，１３′およびアーム
スペーサ２９，２９′を互い結合・固定する連結ピンで
ある。１５，１５′はコイル支持体１４，１４′に固定
された偏平な駆動用コイルであり，コイル支持体１４，
１４′は揺動体のほぼ中央に位置するスペーサアーム２
９ａ，２９ａ′の磁気回路側に設けられた突出部に結合
固定され，揺動体に駆動力を与える。軸受１２ａ，１２
ｂ，１２′ａ，１２′ｂにはプリロードばね２２，２
２′によりそれぞれ予圧が与えられる。中央部の軸受１
２ｂ，１２′ｂは固定軸１０の中央に設けられた段３１
を基準面として位置決めされ、圧入あるいは接着等によ
り固定され，軸端側軸受１２ａ，１２′ａの内輪は安定
に予圧を与えるためすきまばめの嵌合条件としている。
この内輪のガタは固定軸１０に内蔵したスプリング３
２，３２′によつてラジアル予圧を加えることにより吸
収される。なお，軸中央側の軸受１２ｂ，１２′ｂをも
内輪ルーズにして同様のガタ吸収機構を設けても良い。
１６，１６′は永久磁石，１７，１７′，１８はヨーク
で、これらによつて磁気回路を形成している。３７，３
７′はアーム押えである。

このデユアルアクチユエータの組立は以下の手順で行
う。まず、固定軸１０にロータリーシリンダ１１，１
１′が配設された組立体にヘツドアーム１３，１３′お
よびアームスペーサ２９，２９′をそれぞれ軸端側から
積層し固定した後，コイル支持体１４，１４′を結合し
て揺動体の組立が完了する。この組立体を部材９、サブ
ベース２１およびトツププレート２０からなるハウジン
グ１９に対して、永久磁石１６，１６′のギヤツプにコ
イル１５，１５′が挿入されるよう配設し，固定軸１０
の下端・上端をそれぞれサブベース２１，トツププレー
ト２０に固定してデユアルアクチユエータの組立が完了
する。

なお、３０，３０′は固定軸１０をサブベース２１，ト
ツププレート２０に固定する押え板である。この固定軸
１０の固定方法としては、その実施例に限定するもので
はなく，サブベース２１，トツププレート２０に設けら
れた基準面に対して安定に固定できるものであれば、直
接ネジ止め，あるいはくさび効果を利用した固定方法な
ど各種の手法をとり得る。

本発明は、以上説明したような構造となつているため、
ヘツドアーム１３，１３′の反り、捩れ変形が無く、か
つ揺動体の曲げ振動を生ずる結合部がコイル支持体１
４，１４′とアームスペーサ２９，２９′の結合部１ケ
所となるため揺動体の剛性も高いアーム積層形の揺動形
デユアルアクチユエータを実現できる。なお、第１図お
よび第２図に示した実施例では、各揺動体のヘツドアー
ム１３，１３′が４本の場合を示しているため、揺動体
の重心に駆動力が加わるよう中央のアームスペーサ２９
ａ，２９ａ′にコイル支持体１４，１４′を結合するよ
うに構成しているが、各揺動体のヘツドアーム本数が奇
数である場合には同様に中央に位置するヘツドアームの
磁気回路側にコイル支持体１４，１４′の取付面を設
け、結合する。揺動形アクチユエータに限らず直進形ア
クチユエータにおいても、この可動部の重心と，駆動力
の作用点および可動部支持点のセンタ（第２図では軸受
１２ａ−１２ｂ，１２′ａ−１２′ｂの中央）を一致さ
せることによつて位置決め性能に悪影響を及ぼす連成振
動を抑圧できることはこの分野の技術者の間で周知の事
項である。

さらに，磁気デイスク用アクチユエータの振動に関して
最も重要な特性は、位置決めの基準信号を読み出すサー
ボヘツドの駆動力を与えるコイルを支持したコイル支持
体１４，１４′との間の振動伝達関数であり，これが高
周波領域まで一定であることが必要である。このため、
サーボアームは他のデータアームより振動的に安定であ
ることが要求される。これを実現するため、サーボアー
ムだけは特別に板厚を厚くしたり，フレーム構造を強化
したりして，データアームと別の構造・寸法にすること
が有効である。この場合にも揺動体の重心は駆動力の作
用点および揺動体支持点の中央と一致するよう構成する
ことが重要である。第１図および第２図に示した本発明
実施例は前述したように可動部が仮想中央面Ａ−Ａ′に
対して面対称に配置されているため、両揺動体の重心位
置もＡ−Ａ′面に対して対称な位置にある。第２図では
サーボアームもデータアームと同一の構造・寸法とした
場合を示してあるため、この場合はサーボアームを任意
の位置，例えば各揺動体の下から２番目などに配置して
も良い。

第３図に本発明の他の実施例を示す。ヘツドアーム１
３，１３′のうち１３ａ，１３′ａはサーボアームであ
り、他のヘツドアームより板厚を厚くした場合の構造を
示してある。他の構造要素は上記実施例構造と同様であ
る。上側の揺動体についてはサーボアーム１３ａ′を下
から２番目に、下側の揺動体についてはサーボアーム１
３ａを下から３番目にそれぞれ配置，すなわち仮想中央
面Ａ−Ａ′に対して面対称位置に配置してあり、各揺動
体の重心位置がＡ−Ａ′面に対して対称位置にくるよう
になつている。このため、揺動形デユアルアクチユエー
タの各揺動体の重心を，駆動力作用点および支持点中心
に一致させる場合，上下の各揺動体について全く同一の
操作をすることによつて実現できる。

すなわち，第２図，第３図の各揺動体はそれぞれ軸方向
に対して非対称な構造となつているが、各揺動体の重心
を駆動力作用点および支持点の中央面に一させることは
設計段階で重心位置を算出しておくことにより，あるい
は例えばアーム押え３７，３７′の部分にバランスおも
りを設置することなどによつて容易に実現できる。バラ
ンスおもりを設置する手法をとつた場合，各揺動体の重
心のずれ量が同一でなくてもバランス重り量を変ること
により調整可能であるが，他のアームと厚さ等寸法の異
なる構造のサーボアームの位置を含めて，仮想中央面Ａ
−Ａ′に対して面対称に配置しておくことによつて，ア
ーム押え３７，３７′の部分に設置すべきバランス重り
はほぼ同一の量で良いことになり，各揺動体のイナーシ
ヤをほぼ同一にすることができる。これによつて各揺動
体の駆動系パラメータをほぼ同一にすることができ，デ
ユアルアクチユエータとしての同一性を確保でき，生産
性，位置決め特性の安定性を向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る揺動形デユアルアクチ
ユエータは、中央部に軸受を位置決めする基準面を構成
する段を有する固定軸に対して独立に揺動可能に支持さ
れ，かつ該固定軸に直交する仮想中央面Ａ−Ａ′に対し
面対称に配置された２つのロータリーシリンダに，それ
ぞれ両軸端側からはめ込み積層固定されるヘツドアーム
によつて揺動体を構成し、前記固定軸をハウジングに対
して着脱可能な構造としたので、軸受を着脱することな
くヘツドアームのアセンブリが可能で、ドローボルト結
合方式に起因した揺動体の剛性低下およびヘツドアーム
の反り・捩れ変形のない，アーム積層形の揺動形デユア
ルアクチユエータを実現することができる。ここによ
り，コンパクトな構成で揺動形デユアルアクチユエータ
の位置決め精度を飛躍的に高めることができ，かつ位置
決め速度も高められ，磁気デイスク装置の性能を高めら
れるという利点がある。また，本発明はヘツドアームと
サーボヘッドを搭載したサーボアームの板厚を異なら
せ、サーボアームを固定軸に直交する仮想中央面に対し
て面対称の位置に配置しているので，各揺動体の駆動系
のパラメータをほぼ同一に設定でき，デユアルアクチユ
エータとしての同一性を確保するばかりか，生産性，位
置決め特性の安定性を向上させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る揺動形デュアルアクチユエータの
一実施例を示す一部破断平面図，第２図は同アクチユエ
ータの一部破断側面図，第３図は本発明の他の実施例を
示す一部破断側面図，第４図(a)，(b)は従来の揺動形デ
ユアルアクチユエータを示す一部破断平面図および一部
破断側面図，第５図は従来のアーム積層形シングルアク
チユエータを示す一部破断側面図である。 １０……固定軸、１１，１１′……ロータリーキヤリツ
ジまたはロータリーシリンダ、１２，１２′，１２ａ，
１２ｂ，１２′ａ，１２′ｂ……軸受、１３，１３′…
…ヘツドアーム、１３ａ，１３′ａ……サーボアーム、
１４，１４′……コイル支持体、１５，１５′……駆動
用コイル、１６，１６′……永久磁石、１７，１７′，
１８……ヨーク、１９……ハウジング、２０……トツプ
プレート、２１……サブベース、３１……段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿崎 隆夫 東京都武蔵野市緑町３丁目９番11号 日本 電信電話株式会社電子機構技術研究所内 (72)発明者 大谷 幸司 東京都武蔵野市緑町３丁目９番11号 日本 電信電話株式会社電子機構技術研究所内 (72)発明者 郡山 博 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 梶浦 喬 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気株 式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央部に軸受を位置決めする基準面を構成
   する段を有する固定軸に対して独立に回動可能に支持さ
   れ、かつ該固定軸に直交する仮想中央面に対して略面対
   称に配設された２つのロータリーシリンダと、各ロータ
   リーシリンダにそれぞれ両軸端側からはめ込み積層固定
   されたヘッドアームと、ヘッドアームに駆動力を与える
   駆動用コイルおよびコイル支持体と、磁気回路を形成す
   る部材とを備え、 前記固定軸をハウジングに対して着脱可能に構成したこ
   とを特徴とする揺動形デュアルアクチュエータ。
2. 【請求項２】中央部に軸受を位置決めする基準面を構成
   する段を有する固定軸に対して独立に回動可能に支持さ
   れ、かつ該固定軸に直交する仮想中央面に対して略面対
   称に配設された２つのロータリーシリンダと、各ロータ
   リーシリンダにそれぞれ両軸端側からはめ込み積層固定
   されたヘッドアームと、ヘッドアームに駆動力を与える
   駆動用コイルおよびコイル支持体と、磁気回路を形成す
   る部材とを備え、 前記固定軸をハウジングに対して着脱可能な構成とし、
   前記ヘッドアームのうち磁気ディスク面上に書き込まれ
   た位置情報を読み出すサーボヘッドを搭載したサーボア
   ームは前記ヘッドアームと板厚が異なり、前記固定軸に
   直交する仮想中央面に対して面対称の位置に配置された
   ことを特徴とする揺動形デュアルアクチュエータ。