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JPS6011385B2 - Actuator for magnetic head drive - Google Patents
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JPS6011385B2 - Actuator for magnetic head drive - Google Patents

Actuator for magnetic head drive

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Publication number
JPS6011385B2
JPS6011385B2 JP11199677A JP11199677A JPS6011385B2 JP S6011385 B2 JPS6011385 B2 JP S6011385B2 JP 11199677 A JP11199677 A JP 11199677A JP 11199677 A JP11199677 A JP 11199677A JP S6011385 B2 JPS6011385 B2 JP S6011385B2
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JP
Japan
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magnetic head
actuator
piezoelectric
bimorph
magnetic
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JP11199677A
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英彦 宗広
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧電型磁気ヘッド駆動用アクチュェータの改良
に関するものであるる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a piezoelectric magnetic head drive actuator.

従来可動ヘッド型磁気ディスク装置用磁気ヘッド位置決
め装置においては、高速および高密度化さらに小型かつ
低価格化に大きな努力が払われている。
In conventional magnetic head positioning devices for movable head type magnetic disk drives, great efforts have been made to achieve higher speeds, higher densities, smaller sizes, and lower costs.

一般に前記磁気ヘッド位置決め装置は、複数の磁気ディ
スク記録面に各々対応する浮動型磁気ヘッド組立体をキ
ャリッジと称する直線運動支持体で保持し、前記キャリ
ッジをホィスコィル型アクチユェータでデータを書込み
または謙出しするデータトラックに移動させると同時に
、公知のサーボ技術すなわちトラック追従型サーボによ
って前記データトラックに位置付けするものである。
In general, the magnetic head positioning device holds floating magnetic head assemblies corresponding to each of a plurality of magnetic disk recording surfaces with a linear movement support called a carriage, and writes or moves data on the carriage using a whisk coil type actuator. At the same time as it is moved to the data track, it is positioned on the data track by a known servo technique, that is, a track-following servo.

高速かつ高精度な位置決め精度を確保するために、キャ
リッジは軽量かつ剛性の高いものが要求され、現在その
材質としてマグネシウム合金が用いられるようになった
が、その製造価格は多大なものであった。又軽量化を計
ったとはいえ、キャリツジ重量は磁気ヘッド組立体の3
〜4倍程度にもなり、かつその機械的共振点もかなり低
い周波数に発生した。一方磁気ディスク装置においては
磁気ディスクの回転不釣合による振動、不規則な高次振
動および外部衝撃による振動等によって磁気ヘッドとそ
れに対応したデータトラックは磁気ディスク半径方向に
対して相対的な位鷹ずれが必然的に発生している。
In order to ensure high-speed and high-precision positioning, carriages are required to be lightweight and highly rigid, and magnesium alloy is now being used as the material, but its manufacturing cost is prohibitive. . Also, although we tried to reduce the weight, the weight of the carriage is still the same as the weight of the magnetic head assembly.
The frequency was about 4 times higher, and the mechanical resonance point also occurred at a considerably lower frequency. On the other hand, in a magnetic disk drive, the magnetic head and its corresponding data track may be displaced relative to the radial direction of the magnetic disk due to vibrations due to unbalanced rotation of the magnetic disk, irregular high-order vibrations, vibrations due to external shock, etc. It is happening inevitably.

高密度化した装置においてはこの位置ずれに対する磁気
ヘッドの追従誤差を小さくしなければならず、トラック
追従サーボ系は前記高次振動にも高精度で追従できるよ
うに広帯域化する必要があった。前記ボイスコイル型ア
クチュェータを用いた可動ヘッド型ディスク装置におい
ては、前述した様に可動部重量も比較的大きくかつ機械
的共振点も低周波に発生するため、トラック追従制御系
の広帯域化にも限界が生じ、より高密度の位置決め装置
を実現することが極めて困難であった。
In high-density devices, it is necessary to reduce the tracking error of the magnetic head with respect to this positional deviation, and the track following servo system needs to have a wide band so that it can follow the above-mentioned high-order vibrations with high precision. In the movable head type disk device using the voice coil type actuator, as mentioned above, the weight of the movable part is relatively large and the mechanical resonance point occurs at low frequencies, so there is a limit to widening the band of the track following control system. This has made it extremely difficult to realize a positioning device with higher density.

一方高密度化を可能にした磁気ディスク装置としては、
特開昭51−26505によって開示されている固定ヘ
ッドディスク装置があり第1図にその構成を示す。
On the other hand, as a magnetic disk device that made high density possible,
There is a fixed head disk device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-26505, and its configuration is shown in FIG.

同図において1は磁気ディスク、3は複数の磁気ヘッド
2よりなる磁気ヘッド本体、4は圧電型アクチュェータ
、5は固定アームである。データトラックに−つづつ磁
気ヘッド2を配遣しかつその磁気ヘッド本体3を圧電型
アクチュェータ4に結合し、磁気ヘッド2とデータトラ
ックの位置ずれが零になるように、この圧電型アクチュ
ェータ4で磁気ヘッド2をデータトラックに追従制御し
ている。しかし磁気ヘッドの製造価格はかなり高価であ
り、現在集積回路の製造技術の導入により高精度なマル
チヘッドの製造が可能となりかつ製造価格の低減が計ら
れ一部で実用化されてはいるが、大容量かつ低価格の装
置に対しては上記固定へッド方式の採用はまだ価格的に
困難であり、複数のデータトラックを一つの磁気ヘッド
でアクセスさせるアクチュェー夕機構が必要であった。
この様な可動ヘッド型アクチュェータ機構に第1図に示
す従来の圧電型アクチュヱータを用い、データトラック
のアクセスを行わせると、移動距離に比例して磁気ヘッ
ドの浮上量が大きくなる欠点があった。又圧電素子はそ
れ自体制動係数が小さいため第1図に示す如き構成では
、制御特性は不安定になり発振現象を起しやすかった。
そこで本発明の目的は以上の欠点を除去し、装置価格の
許容される範囲内で集積回路の高精度な製造技術によっ
て得られる高密度化したマルチヘッドを採用し、アクチ
ュェータのストロークを必要最小限に設定した追従制御
特性の良好な4・型、軽量、低価格かつ改良された磁気
ヘッド駆動用圧電型アクチュェータを提供することにあ
る。本発明によれば弾性金属板の中央部を固定または支
持し、両端が自由端でかつ長手方向の中心に対して対称
な位置の片面または両面に同一の方向にボーリングされ
た圧電体をはりつけたバィモルフ型圧電振動子と磁気ヘ
ッドギャップ中が前記/ゞィモルフ型圧電振動子の振動
方向に平行かつ前記振動子の自由端に連接された磁気ヘ
ッド組立体と前記振動子の自由端の近傍に制動素子とを
具備した形式の磁気ヘッド駆動用圧電型ァクチュェータ
が得られる。次に本発明について図面を参照して説明す
る。
In the figure, 1 is a magnetic disk, 3 is a magnetic head body consisting of a plurality of magnetic heads 2, 4 is a piezoelectric actuator, and 5 is a fixed arm. A magnetic head 2 is arranged one after another on the data track, and the magnetic head main body 3 is coupled to a piezoelectric actuator 4. The magnetic head 2 is controlled to follow the data track. However, the manufacturing cost of magnetic heads is quite high, and although the introduction of integrated circuit manufacturing technology has made it possible to manufacture highly accurate multi-heads and reduced manufacturing costs, some of them have been put into practical use. For large-capacity, low-cost devices, it is still difficult to adopt the fixed head method due to cost considerations, and an actuator mechanism is required to access a plurality of data tracks with one magnetic head.
When a conventional piezoelectric actuator shown in FIG. 1 is used in such a movable head actuator mechanism to access a data track, there is a drawback that the flying height of the magnetic head increases in proportion to the moving distance. Furthermore, since the piezoelectric element itself has a small damping coefficient, in the configuration shown in FIG. 1, the control characteristics become unstable and oscillations are likely to occur.
Therefore, the purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, adopt a high-density multi-head that can be obtained through high-precision manufacturing technology of integrated circuits, and reduce the stroke of the actuator to the necessary minimum within an allowable range of device cost. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric actuator for driving a magnetic head that is lightweight, inexpensive, and improved in type 4 and has good follow-up control characteristics. According to the present invention, the central part of an elastic metal plate is fixed or supported, and piezoelectric bodies bored in the same direction are attached to one or both sides of the elastic metal plate, both of which are free ends and located symmetrically with respect to the center in the longitudinal direction. Bimorph type piezoelectric vibrator and magnetic head A magnetic head assembly whose gap is parallel to the vibration direction of the dimorph type piezoelectric vibrator and connected to the free end of the vibrator and the magnetic head near the free end of the vibrator is braked. A piezoelectric actuator for driving a magnetic head, which is equipped with a magnetic head element, is obtained. Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第2図、第3図に高速に回転している多数の磁気ディス
ク1の間に挿入される磁気ヘッド駆動用圧蟹型アクチュ
ェータ群の一つを示す。圧電型アクチュェ−外ま磁気ヘ
ッド組立体6とバィモルフ型圧電振動子14で構成され
ている。磁気ヘッド組立体6は多くの磁気ヘッド素子を
含む集積ヘッド7を保持し磁気ディスク1の対応する面
に浮動するスライダー8、スライダー8を保持するジン
バルスプリング9、スライダー8に生ずる浮力に釣合せ
スライダー8の浮上量を一定に保つためのロードスプリ
ング10、およびジンバルスプリング9を保持するサポ
ートアーム11によって構成されている。第4図はバィ
モルフ型圧電振動子を示す斜視図である。
FIGS. 2 and 3 show one of the pressure crab type actuators for driving a magnetic head inserted between a large number of magnetic disks 1 rotating at high speed. The piezoelectric actuator is composed of an outer magnetic head assembly 6 and a bimorph piezoelectric vibrator 14. The magnetic head assembly 6 holds an integrated head 7 including many magnetic head elements, a slider 8 that floats on the corresponding surface of the magnetic disk 1, a gimbal spring 9 that holds the slider 8, and a slider that balances the buoyancy force generated on the slider 8. It is composed of a load spring 10 for keeping the flying height of the gimbal spring 8 constant, and a support arm 11 for holding the gimbal spring 9. FIG. 4 is a perspective view showing a bimorph type piezoelectric vibrator.

バィモルフ型圧電振動子14は第4図に示す様に、弾性
金属板12の長手方向の中心に対して対称な位置の片面
または両面に両電体13をはり合せ、両端に制動板15
を取り付けている。前記バィモルフ型圧電振動子は長手
方向の中央部を絶縁体のホルダー16,17でスタンド
24に固定される。磁気ヘッド組立体6のサポートアー
ム11の柔軟性を有する側端はバィモルフ型圧電振動子
14の両目由端で制動板15を具備しない面に接着また
は溶接または自在援手等によって連合される。バィモル
フ型圧電振動子14は固定端を中心に回転状で変位する
が、本発明の一実施例としてアクチュェータは最大変位
が300ミクロン前後に設定してあると同時にサポート
アーム11のバィモルフ型圧電振動子14への取付部分
に柔軟性を持たせてあることから、磁気ヘッド組立体6
におよぼす影響はほとんど無視でき、集積ヘッド7の部
分ではヘッドギャップ中に対して平行にして直線変位の
みが得られる。又弾性金属板12にはり付けられている
圧電体13は同一の寸法を有し、圧電体13への電気的
結線(図示せず)は圧電体13に同一の電圧を印加した
時、バィモルフ型圧電振動子14の両端が同一の方向に
等屈曲変位するようにしてある。バィモルフ型圧電振動
子14の両端の屈曲量は圧電体13に印加する電圧に比
例して、この印加電圧の大きさを制御することによって
磁気ヘッドは所定のデータトラックに位置決めされる。
前述した様にバィモルフ型圧電振動子14はそれ自体制
動係数が非常に小さく、制御性が不安定になるために、
本発明においては外部に制動素子20を付加しその特性
の改善を計っている。第2図に示した実施例においては
、制動素子20として過電流による制動を利用し、非透
磁率および抵抗率の低い制動板15を圧電振動子14の
両目由端取り付け、永久磁石18とヨーク19よりなる
磁気回路の空隙部に挿入し制動効果を得ている。又過電
流による制動を利用する代りにェアダンパーを用いても
同機の効果が得られることは明らかである。第5図は本
発明の他の実施例で、バィモルフ型圧電振動子14の長
手方向の中央部を絶縁体のホルダー22,23を介して
二点で支持し、スタンド24に取りつけた場合である。
As shown in FIG. 4, the bimorph piezoelectric vibrator 14 has two electric bodies 13 attached to one or both sides of an elastic metal plate 12 at symmetrical positions with respect to the longitudinal center, and brake plates 15 at both ends.
is installed. The bimorph type piezoelectric vibrator is fixed at its longitudinal center portion to a stand 24 with insulating holders 16 and 17. The flexible side ends of the support arm 11 of the magnetic head assembly 6 are attached to the opposite ends of the bimorph piezoelectric vibrator 14 on the surface not provided with the brake plate 15 by gluing, welding, or a flexible support. The bimorph type piezoelectric vibrator 14 is displaced in a rotational manner around a fixed end, and in one embodiment of the present invention, the maximum displacement of the actuator is set to around 300 microns, and at the same time, the bimorph type piezoelectric vibrator of the support arm 11 Since the attachment part to the magnetic head assembly 6 is made flexible,
The influence on the head gap is almost negligible, and only a linear displacement is obtained in the part of the collecting head 7 parallel to the head gap. Furthermore, the piezoelectric bodies 13 attached to the elastic metal plate 12 have the same dimensions, and the electrical connections (not shown) to the piezoelectric bodies 13 are bimorph type when the same voltage is applied to the piezoelectric bodies 13. Both ends of the piezoelectric vibrator 14 are bent equally in the same direction. The amount of bending at both ends of the bimorph piezoelectric vibrator 14 is proportional to the voltage applied to the piezoelectric body 13, and by controlling the magnitude of this applied voltage, the magnetic head is positioned on a predetermined data track.
As mentioned above, the bimorph piezoelectric vibrator 14 itself has a very small damping coefficient, making controllability unstable.
In the present invention, a braking element 20 is added externally to improve its characteristics. In the embodiment shown in FIG. 2, braking by overcurrent is used as the braking element 20, and a braking plate 15 with non-magnetic permeability and low resistivity is attached to both ends of the piezoelectric vibrator 14, and a permanent magnet 18 and a yoke are attached. It is inserted into the gap of the magnetic circuit consisting of 19 to obtain a braking effect. It is also clear that the same effect can be obtained by using an air damper instead of using overcurrent braking. FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, in which the longitudinal center portion of the bimorph piezoelectric vibrator 14 is supported at two points via insulating holders 22 and 23 and mounted on a stand 24. .

当実施例は同一印加電圧に対して中央部を固定した場合
に比較してより大きい屈曲量を得ることができる。この
様に従来の圧電型アクチュェータの構造およびその制御
特性を改良することによって、本発明による磁気ヘッド
駆動用圧電型ァクチュェータはホィスコィル型アクチュ
ェータに比して構造が簡単、小型かつ可動部重量も極め
て小さく、はるかに良好な周波数特性を有し、データト
ラックの極めて周波数の高い振動に対しても十分追従す
ることができるため、高密度化された可動ヘッド型磁気
ディスク装置用磁気ヘッド位置決め装置を実現すること
ができる。
In this embodiment, a larger amount of bending can be obtained than when the central portion is fixed for the same applied voltage. As described above, by improving the structure and control characteristics of the conventional piezoelectric actuator, the piezoelectric actuator for driving a magnetic head according to the present invention has a simpler structure, smaller size, and extremely small weight of moving parts than a whisk coil type actuator. , has much better frequency characteristics and can sufficiently follow extremely high-frequency vibrations of the data track, making it possible to realize a magnetic head positioning device for a high-density movable head type magnetic disk drive. be able to.

又アクチュェータのストロークが短いため平均アクセス
タイムも短縮され、可動ヘッド型ディスク装置としては
非常に高速である。従って本発明による圧電型アクチュ
ェータを磁気ヘッド駆動用アクチュェータとして使用す
れば小型、軽量、高速、高密度かつ低価格を計った高性
能な可動ヘッド型磁気ディスク装置が実現される。
Furthermore, since the stroke of the actuator is short, the average access time is also shortened, making it extremely fast for a movable head type disk device. Therefore, if the piezoelectric actuator according to the present invention is used as an actuator for driving a magnetic head, a high-performance movable head type magnetic disk device that is small, lightweight, high speed, high density, and low cost can be realized.

以上本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての変形は可
能であり、以上の記述が本発明の範囲を限定するもので
はない。
Modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and the above description does not limit the scope of the present invention.

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

第1図は高密度化を可能とした従来の固定ヘッドディス
ク装置の構成を示す図面、第2図、第3図は本発明の一
実施例を示す平面図および側面図、第4図はバィモルフ
型圧電振動子を示す斜視図、第5図は本発明の他の実施
例を示す図面である。 図において、1は磁気ディスク、2は磁気ヘッド、3は
磁気ヘッド本体、4は庄電型アクチュェータ、5は固定
アーム、6は磁気ヘッド組立体、7は集積ヘッド、8は
スライダー、9はジンバルスプリング、10はロードス
プリング、11はサポートアーム、12は弾性金属板、
13は圧電体、14はバィモルフ型圧電振動子、15は
制動板、16,17はホルダ−、18は永久磁石、19
はヨーク、20は制動素子、21は弾性金属板、22,
23はホルダー、24はスタンドである。 オー図 オ5図 汁2図 オ3図 オ4図
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a conventional fixed head disk device that enables high density, FIGS. 2 and 3 are plan and side views showing an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a bimorph FIG. 5 is a perspective view showing a type piezoelectric vibrator, and FIG. 5 is a drawing showing another embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a magnetic disk, 2 is a magnetic head, 3 is a magnetic head body, 4 is a Shoden type actuator, 5 is a fixed arm, 6 is a magnetic head assembly, 7 is an integrated head, 8 is a slider, and 9 is a gimbal. Spring, 10 is a load spring, 11 is a support arm, 12 is an elastic metal plate,
13 is a piezoelectric body, 14 is a bimorph type piezoelectric vibrator, 15 is a brake plate, 16 and 17 are holders, 18 is a permanent magnet, 19
is a yoke, 20 is a braking element, 21 is an elastic metal plate, 22,
23 is a holder, and 24 is a stand. Figure O, Figure O, Figure 5, Figure 2, Figure O, Figure 3, Figure O, Figure 4.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 弾性金属板の中央部を固定または支持し、両端が自
由端でかつ長手方向の中心に対して対称な位置の片面ま
たは両面に同一の方向にポーリングされた圧電体をはり
つけたバイモルフ型圧電振動子と、磁気ヘツドギヤツプ
巾が前記バイモルフ型圧電振動子の振動方向に対し平行
でありかつ前記バイモルフ型圧電振動子の自由端に連接
配置された磁気ヘツド組立体と、前記バイモルフ型圧電
振動子の自由端の近傍に配置された振動子の振動を制動
する制動手段とを具備したことを特徴とする磁気ヘツド
駆動用アクチユエータ。
1 Bimorph type piezoelectric vibration in which the central part of an elastic metal plate is fixed or supported, both ends are free ends, and piezoelectric bodies poled in the same direction are attached to one or both sides of the plate at symmetrical positions with respect to the center in the longitudinal direction. a magnetic head assembly whose magnetic head gap width is parallel to the vibration direction of the bimorph piezoelectric vibrator and is arranged in conjunction with the free end of the bimorph piezoelectric vibrator; 1. An actuator for driving a magnetic head, comprising a damping means for damping vibration of a vibrator disposed near an end.
JP11199677A 1977-09-17 1977-09-17 Actuator for magnetic head drive Expired JPS6011385B2 (en)

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