JP2001227904A - Magnetic scale unit and device using it - Google Patents

Magnetic scale unit and device using it

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JP2001227904A
JP2001227904A JP2000035234A JP2000035234A JP2001227904A JP 2001227904 A JP2001227904 A JP 2001227904A JP 2000035234 A JP2000035234 A JP 2000035234A JP 2000035234 A JP2000035234 A JP 2000035234A JP 2001227904 A JP2001227904 A JP 2001227904A
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JP
Japan
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magnetic
scale unit
magnetic scale
magnetic poles
poles
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JP2000035234A
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Japanese (ja)
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Atsushi Kawamoto
淳 川本
Yoshihiro Tsuboi
義博 坪井
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic scale unit capable of providing high resolution by doubling the number of pulses of electric signals output from a conversion means, without narrowing magnetization pitches, and devices using it. SOLUTION: The magnetic scale unit 10 has a line of magnetic poles 56 comprising a plurality of magnetic poles 54 aligned in equally spaced relationship on a base 52. The magnetic poles 54 are of the same polarity and the spacing Ls between the magnetic poles 54 is greater than the width Lm of each magnetic pole 54 in their alignment direction but smaller than twice the width Lm. Using the magnetic scale unit 10, a signal generator with increased resolution, a displacement detecting device with increased displacement detecting accuracy, and a motor control device with increased stability for the rpm of a motor can be provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク装置や
磁気ディスク装置等の記録・再生に使用されるピックア
ップや磁気ヘッド等のヘッドの変位量や位置を検出した
り、また光ディスクや磁気ディスク等を回転させるモー
タの回転数を制御する際に用いられる磁気スケールユニ
ットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting a displacement or a position of a head such as a pickup or a magnetic head used for recording / reproduction of an optical disk device or a magnetic disk device, and for detecting an optical disk or a magnetic disk. The present invention relates to a magnetic scale unit used when controlling the number of rotations of a motor to be rotated.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気スケールユニットは、外形が円板状
又は長尺な板状に形成された基体と、この基体に複数の
磁極を等ピッチで互いに隙間を開け、周方向若しくは長
手方向に沿って並べた磁極列とを有している。磁極列と
しては、基体に複数の磁石を配列したもの、又は磁性材
料の基体を着磁して形成したものがある。
2. Description of the Related Art A magnetic scale unit is composed of a substrate having an outer shape formed in a disk shape or a long plate shape, and a plurality of magnetic poles formed on the substrate at equal pitches so as to extend in a circumferential direction or a longitudinal direction. And a pole row arranged side by side. As the magnetic pole array, there is a magnetic pole array in which a plurality of magnets are arranged on a substrate, or a magnetic pole array formed by magnetizing a magnetic material substrate.

【0003】かかる磁気スケールユニットを、図12に
基ずいて具体的に説明する。この磁気スケールユニット
50では、外形が円板状や長尺板状に形成された基体5
2の端部側に、複数の磁石53が等ピッチ(λ)で隙間
を設けて周方向若しくは長手方向に沿って並べて設けて
ある。この各磁石53の基体52の端部側の端面に形成
された各磁極54(N極とS極)が、磁気スケールユニ
ット50の磁極列56を構成する。
[0003] Such a magnetic scale unit will be described in detail with reference to FIG. In the magnetic scale unit 50, the base 5 whose outer shape is formed in a disk shape or a long plate shape is used.
A plurality of magnets 53 are arranged at equal pitches (λ) along the circumferential direction or the longitudinal direction on the side of the end of 2. The magnetic poles 54 (N-pole and S-pole) formed on the end surfaces of the magnets 53 on the end side of the base 52 constitute a magnetic pole row 56 of the magnetic scale unit 50.

【0004】この磁極列56に対向して、MRセンサや
ホール素子を用いた磁気センサ等の変換手段58を設け
ることによって、各磁極54間の磁力線bの変化を変換
手段58で検出し、例えば光ディスク装置や磁気ディス
ク装置等の記録・再生に使用されるピックアップや磁気
ヘッド等のヘッドの変位量や現在位置を検出したり、ま
た光ディスクや磁気ディスク等を回転させるスピンドル
モータの回転数を制御するために使用される。
A conversion means 58 such as an MR sensor or a magnetic sensor using a Hall element is provided opposite to the magnetic pole row 56 so that a change in the magnetic field line b between the magnetic poles 54 is detected by the conversion means 58. Detects the amount of displacement and the current position of a head such as a pickup or a magnetic head used for recording / reproduction of an optical disk device or a magnetic disk device, and controls the rotation speed of a spindle motor for rotating an optical disk or a magnetic disk. Used for

【0005】具体的には、例えばヘッドの変位量や位置
を検出する場合には、光ディスク装置や磁気ディスク装
置等の記録・再生に使用されるヘッドを移送させるキャ
リッジに変換手段58を取り付け、変換手段58の移動
方向に沿って磁気スケールユニット50を、磁気スケー
ルユニット50の磁極列56と変換手段58とが対向す
るように配置する。これにより、ヘッドが移動すると変
換手段58と磁気スケールユニット50とが相対的に変
位するから、変換手段58からは磁極列56の磁界の変
化(各磁極54間の磁力線bのループの波形)に対応し
て変化する電気信号aが、ヘッドと磁気スケールユニッ
ト50の相対速度に比例した周波数で出力される。従っ
て、この電気信号aに含まれるパルス数をカウントする
ことによって、変換手段58と磁気スケールユニット5
0の相対変位量、即ちヘッドと磁気スケールユニット5
0の相対変位量が検出でき、また単位時間当たりに検出
される電気信号aに含まれるパルス数を検出することに
よって、ヘッドと磁気スケールユニット50の相対変位
速度を検出できるのである。
More specifically, for example, when detecting the displacement or position of a head, a conversion means 58 is attached to a carriage for transferring a head used for recording / reproduction such as an optical disk drive or a magnetic disk drive, and the conversion means 58 is provided. The magnetic scale unit 50 is arranged along the moving direction of the means 58 so that the magnetic pole row 56 of the magnetic scale unit 50 and the conversion means 58 face each other. As a result, when the head moves, the conversion means 58 and the magnetic scale unit 50 are relatively displaced. Therefore, the conversion means 58 outputs a change in the magnetic field of the magnetic pole row 56 (the loop waveform of the magnetic field line b between the magnetic poles 54). An electric signal a that changes correspondingly is output at a frequency proportional to the relative speed between the head and the magnetic scale unit 50. Therefore, by counting the number of pulses included in the electric signal a, the conversion means 58 and the magnetic scale unit 5 are counted.
0 relative displacement, ie, the head and the magnetic scale unit 5
A relative displacement amount of 0 can be detected, and the relative displacement speed between the head and the magnetic scale unit 50 can be detected by detecting the number of pulses included in the electric signal a detected per unit time.

【0006】従来の磁気スケールユニット50は、例え
ば特開平2−54481号にも記載され且つ図12に示
すごとく、変換手段58の移動方向に沿って相反するN
極とS極の磁極54が交互に配置される構成であった。
このようにN極とS極の磁極54が交互に配置される磁
気スケールユニット50の場合には、図12に示すよう
に、例えばN極の一つの磁気54から出力された磁力線
bはS極となる隣接する磁極54に入力されるループ波
形となる。
A conventional magnetic scale unit 50 is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-54881, and as shown in FIG.
The configuration is such that the poles and the S poles are arranged alternately.
As described above, in the case of the magnetic scale unit 50 in which the N poles and the S poles are alternately arranged, for example, as shown in FIG. Becomes a loop waveform input to the adjacent magnetic pole 54.

【0007】そのため、変換手段58(一例として矢印
方向の磁束密度を検出するホール素子を使った磁気セン
サ)から出力される電気信号aは各磁極54と対向した
位置に達したときその振幅(一例として電圧振幅)がピ
ークとなり、隣接するN極間で1周期(周期は2λ)と
なる交流信号である。従って、変換手段58がN極から
次のN極に移動すると、変換手段58から出力される電
気信号aには電圧のピーク(正負両方のピークを言う)
が2つ含まれる。つまり、変位量がその半分のN極から
隣のS極に移動する間、即ち各磁極54間では電気信号
aに1つのピークしか含まれない。尚、電気信号aは整
流されることによって、各ピークが1つのパルスとな
る。
Therefore, the electric signal a output from the converting means 58 (for example, a magnetic sensor using a Hall element for detecting the magnetic flux density in the direction of the arrow) has an amplitude (for example, Is an AC signal having a peak in voltage amplitude and having one cycle (the cycle is 2λ) between adjacent N poles. Therefore, when the conversion means 58 moves from the N pole to the next N pole, the electric signal a output from the conversion means 58 has a voltage peak (both positive and negative peaks).
Are included. In other words, only one peak is included in the electric signal a during the time when the displacement amount moves from the half N pole to the adjacent south pole, that is, between the magnetic poles 54. The electric signal a is rectified, so that each peak becomes one pulse.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では光
ディスクや磁気ディスクの小型化、大容量化に伴い、ト
ラックピッチが幅狭になり、光ピックアップや磁気ヘッ
ド等のヘッドはより一層高精度な位置決めが要求される
ようになってきている。また、同様に光ディスクや磁気
ディスクの回転速度の高速化も進み、回転速度自体の安
定度もより高いものが求められていることから、光ディ
スクや磁気ディスクを回転駆動するモータの回転制御に
も一層高い精度が要求されてきている。このため、磁気
スケールユニットについて、より一層の高分解能化が必
要になってきている。
By the way, in recent years, as optical disks and magnetic disks have become smaller and larger in capacity, track pitches have become narrower, and heads such as optical pickups and magnetic heads have been positioned with even higher precision. Is being required. Similarly, the rotation speed of optical disks and magnetic disks has been increasing, and the stability of the rotation speed itself has been required to be higher. High accuracy is required. For this reason, the magnetic scale unit has been required to have higher resolution.

【0009】図12に示す従来の磁気スケールユニット
50の場合には、上記したように隣接する磁極54の間
を磁気センサ等の変換手段58が移動して初めて、変換
手段58から出力される電気信号a中に1つのピーク
(パルスでもある)が含まれる構成となっているから、
分解能を高めるためには各磁極54のピッチλを更に狭
める必要がある。例えば、分解能を2倍に高めるために
は、各磁極54のピッチを0.5λにする必要がある。
[0012] In the case of the conventional magnetic scale unit 50 shown in FIG. 12, the electric power output from the conversion means 58 is not circulated until the conversion means 58 such as a magnetic sensor moves between the adjacent magnetic poles 54 as described above. Since the signal a includes one peak (which is also a pulse),
In order to increase the resolution, it is necessary to further narrow the pitch λ of each magnetic pole 54. For example, in order to double the resolution, the pitch of each magnetic pole 54 needs to be 0.5λ.

【0010】しかしながら、現在においても磁極ピッチ
は磁気スケールユニットの分解能を高めるため相応の間
隔にまで狭められており、更に磁極ピッチを狭めるため
には、一層狭いギャップを持つ着磁ヘッドの使用と、よ
り高精度に着磁ヘッドを位置決めしながら磁極を形成す
る必要があり、高度な技術が必要とされるため、磁気ス
ケールユニットの製造コストが高くなってしまうという
問題があった。また、N極とS極を交互に着磁しなけれ
ばならないから、着磁ヘッドへの電流制御等が複雑とな
り、磁気スケールユニットの製造が面倒で手間がかかる
という問題もあった。
However, even now, the magnetic pole pitch has been narrowed to an appropriate interval in order to increase the resolution of the magnetic scale unit, and in order to further narrow the magnetic pole pitch, the use of a magnetizing head having a narrower gap has been considered. It is necessary to form the magnetic poles while positioning the magnetizing head with higher accuracy, and a high level of technology is required, so that there is a problem that the manufacturing cost of the magnetic scale unit increases. In addition, since the N pole and the S pole must be alternately magnetized, current control to the magnetizing head becomes complicated, and there is a problem that the manufacture of the magnetic scale unit is troublesome and troublesome.

【0011】そして、磁極ピッチを狭めることに伴う最
大の課題は、磁化する体積の減少により、必要とする信
号磁界が減少するので、変換手段から出力される電気信
号のレベルを処理可能なレベル以上に確保するために
は、磁極面と変換手段との距離をより一層狭くしなけれ
ばならないという点である。なぜなら、磁極面と変換手
段との距離を更に狭くしようとすると、従来に比べて更
に高精度な組立てが必要になると共に、高精度に組み立
てても機器内の浮遊塵挨の影響を受けやすくなるため、
安定したレベルの電気信号を変換手段から得られないと
いう問題が生ずるからである。
The biggest problem associated with reducing the magnetic pole pitch is that the required signal magnetic field decreases due to the decrease in the volume to be magnetized, so that the level of the electric signal output from the conversion means is higher than a processable level. In this case, the distance between the pole face and the conversion means must be further reduced. Because, if the distance between the magnetic pole surface and the conversion means is to be further reduced, it is necessary to assemble with higher precision than before, and even if it is assembled with high precision, it will be susceptible to the influence of floating dust in the device. For,
This is because there arises a problem that a stable level electric signal cannot be obtained from the conversion means.

【0012】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
着磁ピッチを従来より狭くしなくても、変換手段から出
力される電気信号に含まれるパルス数を更に増やすこと
ができ、高い分解能が得られる磁気スケールユニットを
提供することを目的とする。また、この磁気スケールユ
ニットを使用して、分解能を高めた信号発生器、変位検
出精度を高めた変位検出装置、及びモータの回転数の安
定度を高めたモータ制御装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of such a conventional situation,
An object of the present invention is to provide a magnetic scale unit that can further increase the number of pulses included in an electric signal output from a conversion unit and obtain high resolution without making the magnetization pitch narrower than before. It is another object of the present invention to provide a signal generator with increased resolution, a displacement detection device with improved displacement detection accuracy, and a motor control device with increased stability of the number of revolutions of a motor, using this magnetic scale unit. I do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する磁気スケールユニットは、基体に
複数の磁極を間隔を開けて等ピッチで配列した磁極列を
有する磁気スケールユニットにおいて、前記磁極が同一
極性であり、各磁極間の前記間隔は磁極の配列方向の幅
より大きく、且つ磁極の配列方向の幅の2倍より小さい
ことを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, a magnetic scale unit provided by the present invention is a magnetic scale unit having a magnetic pole array in which a plurality of magnetic poles are arranged on a substrate at regular intervals at intervals. The magnetic poles have the same polarity, and the interval between the magnetic poles is larger than the width in the arrangement direction of the magnetic poles and smaller than twice the width in the arrangement direction of the magnetic poles.

【0014】本発明の磁気スケールユニットにおいて
は、前記基体が非磁性材であって、前記磁極は該基体内
に配された永久磁石の同一極性の磁極で構成されること
を特徴とするものと、前記基体が磁性材であって、前記
磁極は該基体に着磁により形成された同一極性の磁極で
構成されることを特徴とするものとがある。また、磁気
スケールユニットの基体は円板状でも長尺の板状でもよ
いが、各種ディスク装置の制御用としては基体が円板状
のものが好ましく、該基体の回転軸を中心とした同一円
周上に複数の磁極が配列される。
In the magnetic scale unit according to the present invention, the base is made of a non-magnetic material, and the magnetic poles are constituted by magnetic poles of the same polarity of permanent magnets disposed in the base. The base is a magnetic material, and the magnetic poles are constituted by magnetic poles of the same polarity formed by magnetizing the base. The base of the magnetic scale unit may be a disk or a long plate. However, for control of various disk devices, the base is preferably a disk, and the same circle around the rotation axis of the base is preferable. A plurality of magnetic poles are arranged on the circumference.

【0015】また、本発明は上記した磁気スケールユニ
ットを利用した各種応用装置を提供するものであり、そ
の一つである信号発生器は、上記磁気スケールユニット
と、該磁気スケールユニットの磁極列に対向して設けら
れ、該磁気スケールユニットとの相対変位による磁界の
変化を電気信号に変換する変換手段とを備えることを特
徴とする。また、変位検出装置は、上記の信号発生器
と、該信号発生器からの電気信号により磁気スケールユ
ニットと変換手段との相対変位量及び/又は相対変位速
度を検出する演算手段とを備えることを特徴とする。
Further, the present invention provides various application devices using the above-mentioned magnetic scale unit, and one of them is a signal generator which includes the above-mentioned magnetic scale unit and a magnetic pole array of the magnetic scale unit. And a conversion means for converting a change in a magnetic field due to a relative displacement with the magnetic scale unit into an electric signal. Further, the displacement detection device includes the signal generator described above, and an arithmetic unit that detects a relative displacement amount and / or a relative displacement speed between the magnetic scale unit and the conversion unit based on an electric signal from the signal generator. Features.

【0016】更に、本発明が提供するモータ制御装置
は、上記の磁気スケールユニットのうち、円板状の基体
の回転軸がモータの出力軸に直接又は間接に取り付けら
れ、該出力軸の回転に伴って基体が回転する磁気スケー
ルユニットと、前記モータを駆動する駆動手段と、該磁
気スケールユニットの磁極列に対向して設けられ、前記
出力軸の回転に伴う磁気スケールユニットとの相対変化
による磁界の変化を電気信号に変換する変換手段と、該
変換手段からの電気信号により前記出力軸の回転数を検
出する演算手段と、該演算手段で検出した前記出力軸の
回転数に基づいて前記出力軸の回転数が所望の回転数と
なるように前記モータの駆動手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする。
Further, in the motor control device provided by the present invention, in the above-mentioned magnetic scale unit, the rotating shaft of the disk-shaped base is directly or indirectly attached to the output shaft of the motor, and the rotation of the output shaft is controlled. A magnetic scale unit that rotates the base, a driving unit that drives the motor, and a magnetic field that is provided to face the magnetic pole array of the magnetic scale unit and that is caused by a relative change between the magnetic scale unit and the output shaft that rotates. Converting means for converting the change of the output shaft into an electric signal, calculating means for detecting the rotation speed of the output shaft based on the electric signal from the converting means, and the output based on the rotation speed of the output shaft detected by the calculating means. Control means for controlling the driving means of the motor so that the number of rotations of the shaft becomes a desired number of rotations.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明においては、まず第1に、
図1に示すように、磁気スケールユニット10の磁極列
56を構成している隣合う磁極54同士が同じ極性(図
ではN極)であるから、各磁極54の中間部分にも磁束
密度が高くなる場所が生じる。このため、磁気スケール
ユニット10の磁界の変化を変換手段58で検出した場
合、変換手段58から出力される電気信号aの振幅は、
変換手段58が各磁極54と対向した位置(各磁極54
の正面となる位置)のみならず、各磁極54間の中間部
分でもピークとなる。このため、変換手段58が隣接す
る磁極54間を移動した際に出力する電気信号aには2
つのピークが含まれ、磁気スケールユニット10の分解
能は従来と比べて同じ着磁ピッチでも2倍となる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, first,
As shown in FIG. 1, the adjacent magnetic poles 54 constituting the magnetic pole row 56 of the magnetic scale unit 10 have the same polarity (N pole in the figure). A place arises. For this reason, when the change of the magnetic field of the magnetic scale unit 10 is detected by the conversion means 58, the amplitude of the electric signal a output from the conversion means 58 becomes
A position where the conversion means 58 faces each magnetic pole 54 (each magnetic pole 54
Not only at the front of the magnetic pole 54) but also at the intermediate portion between the magnetic poles 54. Therefore, the electric signal a output when the conversion means 58 moves between the adjacent magnetic poles 54 is 2
One peak is included, and the resolution of the magnetic scale unit 10 is doubled even with the same magnetization pitch as compared with the related art.

【0018】しかしながら、図2に示すように、磁極5
4の配列方向の幅Lmと、各磁極54の間の間隔Lsと
が等しい場合には、変換手段58から出力される電気信
号aは、磁極54と対向した位置での電気信号に比較し
て磁極54の間の中間位置での電気信号の方が相対的に
弱くなるため、検出された信号が正負非対称になった
り、デューティ比が1:1でなくなる。このような信号
を用いて制御を行うと、正確な制御が困難となったり、
制御が不能となる場合さえある。
However, as shown in FIG.
In the case where the width Lm in the arrangement direction and the interval Ls between the magnetic poles 54 are equal to each other, the electric signal a output from the conversion unit 58 is compared with the electric signal at the position facing the magnetic pole 54. Since the electric signal at the intermediate position between the magnetic poles 54 is relatively weaker, the detected signal becomes asymmetric between positive and negative and the duty ratio is not 1: 1. If control is performed using such signals, accurate control becomes difficult,
Control can even be lost.

【0019】そこで、本発明においては、第2の特徴点
として、図1に示すように、各磁極54の間隔Lsを、
磁極54の配列方向の幅Lmより大きく、好ましくは磁
極54の配列方向の幅Lmの1.01倍以上とし且つ磁
極54の配列方向の幅Lmの2倍より小さくする。各磁
極54の間隔Lsと磁極54の幅Lmの関係を上記のご
とく設定することで、図1に示すように、変換手段58
から出力される電気信号aの非対称性を補償して、デュ
ーティ比が1:1の制御に適した電気信号を得ることが
できる。
Therefore, in the present invention, as a second characteristic point, as shown in FIG.
It is larger than the width Lm of the magnetic poles 54 in the arrangement direction, preferably at least 1.01 times the width Lm of the magnetic poles 54 in the arrangement direction, and smaller than twice the width Lm of the magnetic poles 54 in the arrangement direction. By setting the relationship between the interval Ls between the magnetic poles 54 and the width Lm of the magnetic poles 54 as described above, as shown in FIG.
By compensating for the asymmetry of the electric signal a output from the controller, an electric signal suitable for control with a duty ratio of 1: 1 can be obtained.

【0020】更に、磁極54の厚さを配列方向の幅Lm
と同等以上とすることによって、磁極54から出て磁極
54の配列方向と直交する方向に向かう磁力線の割合よ
りも、磁極54の配列方向に向かう磁力線の割合の方が
増える。この磁極54の配列方向に向かう磁力線の割合
が増えるに従って、各磁極54に対向して磁極の配列方
向へ変移する変換手段58で検出する磁力線が増えるの
で、変換手段58から出力される電気信号の振幅が大き
くなり、信号処理が行い易くなる。
Further, the thickness of the magnetic pole 54 is set to the width Lm in the arrangement direction.
By making it equal to or larger than the ratio, the ratio of the magnetic force lines in the direction in which the magnetic poles 54 are arranged is greater than the ratio of the magnetic force lines in the direction perpendicular to the direction in which the magnetic poles 54 are arranged. As the ratio of the lines of magnetic force in the direction in which the magnetic poles 54 are arranged increases, the number of lines of magnetic force detected by the converting means 58 that shifts in the direction in which the magnetic poles are arranged opposing each magnetic pole 54 increases. The amplitude increases and signal processing becomes easier.

【0021】また、本発明では、上記したように磁極列
の各磁極の極性は同じで良いから、従来のようにS極と
N極を交互に着磁させる必要がなく、着磁作業が極めて
簡単となる。尚、基体の外形と磁極の配列方向との関係
は、基体が円板状に形成される場合には、各磁極は基体
の回転軸を中心とした同一円周上に並べられる。基体の
外形が長尺な板状に形成された場合には、各磁極は基体
の長手方向に沿って並べられることになる。
Further, in the present invention, since the polarities of the magnetic poles in the magnetic pole row may be the same as described above, it is not necessary to magnetize the S pole and the N pole alternately as in the prior art, and the magnetizing work is extremely difficult. It's easy. The relationship between the outer shape of the base and the arrangement direction of the magnetic poles is such that, when the base is formed in a disk shape, the magnetic poles are arranged on the same circumference around the rotation axis of the base. When the outer shape of the base is formed in a long plate shape, the magnetic poles are arranged along the longitudinal direction of the base.

【0022】上記した磁気スケールユニットを用いる本
発明の信号発生器は、磁気スケールユニットの分解能が
従来に比べて同じ着磁ピッチで2倍となることから、そ
の分解能も2倍となる。また、本発明の変位検出装置に
おいても、変換手段と磁気スケールユニットとの相対変
位速度が同じであっても、また相対変位量が同じであっ
ても、信号発生器から出力される電気信号に含まれるパ
ルス数は2倍になり、検出できる変位速度や変位量の検
出精度が2倍となる。
In the signal generator of the present invention using the above-described magnetic scale unit, the resolution of the magnetic scale unit is doubled with the same magnetization pitch as compared with the conventional one, so that the resolution is also doubled. Also, in the displacement detection device of the present invention, even if the relative displacement speed between the conversion means and the magnetic scale unit is the same, and even if the relative displacement amount is the same, the electric signal output from the signal generator is The number of included pulses is doubled, and the detection accuracy of the detectable displacement speed and displacement amount is doubled.

【0023】更に、本発明に係るモータ制御装置は、磁
気スケールユニットの分解能が従来に比べて同じ着磁ピ
ッチであっても2倍となるから、変換手段と磁気スケー
ルユニットとの相対変位速度が同じでも、また相対変位
量が同じであっても、信号発生器から出力される電気信
号に含まれるパルス数は2倍になり、検出できる変位速
度や変位量の検出精度が2倍となるから、モータの回転
数制御も2倍の精度で行うことができる。
Further, in the motor control device according to the present invention, the resolution of the magnetic scale unit is doubled even if the magnetizing pitch is the same as before, so that the relative displacement speed between the conversion means and the magnetic scale unit is reduced. Even if the amount of displacement is the same or the amount of relative displacement is the same, the number of pulses contained in the electric signal output from the signal generator is doubled, and the detectable displacement speed and the accuracy of detecting the amount of displacement are doubled. In addition, the control of the number of rotations of the motor can be performed with twice the accuracy.

【0024】以下、本発明に係る磁気スケールユニッ
ト、この磁気スケールユニットを用いた信号発生器、変
位検出装置、及びモータ制御装置の好適な実施例を図面
に基づいて詳細に説明する。最初に、磁気スケールユニ
ットの基本的な構成を説明し、続いて磁気スケールユニ
ットと変換手段を用いた信号発生器の基本動作について
説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of a magnetic scale unit according to the present invention, a signal generator using the magnetic scale unit, a displacement detection device, and a motor control device will be described in detail with reference to the drawings. First, the basic configuration of the magnetic scale unit will be described, and then the basic operation of the signal generator using the magnetic scale unit and the conversion means will be described.

【0025】まず、本発明の磁気スケールユニット10
の基本的な構成は、図1に示すように、非磁性材からな
る基体52と、この基体52の端部側に配列された複数
の磁石12とからなり、各磁石12はホール素子のよう
な変換手段58と対向する磁極54の極性が同じ極性
(図1ではN極)となるように、変換手段58の移動方
向に沿って所定のピッチλで並べられている。尚、各磁
石12は、磁石12の配列方向(変換手段の移動方向で
もある)と直交する方向に自らのN極とS極が並ぶ構成
となっている。
First, the magnetic scale unit 10 of the present invention
As shown in FIG. 1, the basic structure of the device comprises a base 52 made of a non-magnetic material and a plurality of magnets 12 arranged on the end side of the base 52. Each magnet 12 is like a Hall element. The magnetic poles 54 facing the conversion means 58 are arranged at a predetermined pitch λ along the moving direction of the conversion means 58 so that the polarities of the magnetic poles 54 facing each other have the same polarity (N pole in FIG. 1). In addition, each magnet 12 is configured such that its own N pole and S pole are arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction of the magnets 12 (also the moving direction of the conversion means).

【0026】ここで、樹脂等からなる非磁性材の基体5
2内に磁石12を配置するには、例えば図3(a)に示
すように、予め基体52の磁石配置位置に磁石12の外
形寸法に応じた凹部13を所定のピッチλで並べて形成
しておき、この凹部13に磁石12を嵌め込めばよい。
また、図示しないが、凹部13に代えて磁石12の外形
寸法に応じた透孔を形成しておき、この透孔内に磁石1
2を嵌め込む構造もある。尚、これらの場合には、磁石
12の厚みdは基体52の厚みdに拘束されない。ま
た、基体52の変換手段58と対向する端面には各磁石
12のN極は露出せず、各磁石12のN極から出力され
る磁力線は基体52を貫通して変換手段58の移動経路
上に達する。
Here, the nonmagnetic base 5 made of resin or the like is used.
In order to arrange the magnets 12 in the magnet 2, for example, as shown in FIG. 3 (a), recesses 13 corresponding to the outer dimensions of the magnets 12 are formed in advance at the magnet arrangement positions of the base body 52 at a predetermined pitch λ. The magnet 12 may be fitted into the recess 13.
Although not shown, a through hole corresponding to the outer dimensions of the magnet 12 is formed in place of the recess 13, and the magnet 1 is inserted into the through hole.
2 is also available. Incidentally, in these cases, the thickness d of the magnet 12 is not restricted to the thickness d 0 of the substrate 52. Further, the N pole of each magnet 12 is not exposed on the end face of the base 52 facing the conversion means 58, and the lines of magnetic force output from the N pole of each magnet 12 pass through the base 52 on the movement path of the conversion means 58. Reach

【0027】また、他の構造として、図3(b)に示す
ように、予め基体52の磁石配置位置に、変換手段58
と対向する端面に達する切欠部15を所定のピッチλで
並べて形成しておき、この切欠部15内に切欠部15と
同じ長さの磁石12を嵌め込む構造がある。この構造の
場合には、変換手段58と対向する基体52の端面に
は、各磁石12の同じ極性の磁極(図ではN極)54が
露出する。このように非磁性材からなる基体52内に複
数の磁石12を配列する場合、予め磁化された永久磁石
を基体52の凹部13や切欠部15に嵌め込んでも良い
し、又は基体52の凹部13や切欠部15に磁石12を
取り付けた後、一方方向に着磁処理しても良い。また、
磁性材料を基体52の凹部13や切欠部15に充填した
後、着磁処理することでも実現できる。
As another structure, as shown in FIG. 3B, the conversion means 58 is previously placed on the magnet placement position of the base 52.
There is a structure in which notches 15 reaching the end face facing the above are formed side by side at a predetermined pitch λ, and a magnet 12 having the same length as the notch 15 is fitted in the notch 15. In the case of this structure, the magnetic pole (N pole in the figure) 54 of the same polarity of each magnet 12 is exposed on the end face of the base 52 facing the conversion means 58. When arranging a plurality of magnets 12 in the base 52 made of a non-magnetic material in this way, a permanent magnet that has been magnetized in advance may be fitted into the recess 13 or the cutout 15 of the base 52, After attaching the magnet 12 to the notch 15 or the notch 15, the magnetizing process may be performed in one direction. Also,
After filling the concave portion 13 or the cutout portion 15 of the base 52 with the magnetic material, the magnetic material can be realized by performing a magnetizing process.

【0028】また、図3の磁気スケールユニット10は
各磁石12のN極とS極は基体52の厚みd方向と直
交する方向に配置される構成であるが、例えば図4に示
すごとく、基体52の厚みd方向に各磁極12のN極
とS極が並ぶように基体52内に磁石12を配し、基体
52の一方の表面に同一の極性(図4では上表面にN
極)のみが現れる構成としても良い。尚、図4において
は、磁石12を配する場所に予め切欠部15を形成して
あるため、他方の面には他の極性(S極)が現れている
が、切欠部15に代えて凹部に磁石12を嵌め込むこと
で他方の面に他の極性が露出しない構造とすることも可
能である。この図4の場合には、変換手段58は、各磁
石12の一方の磁極(例えばN極)が現れる基体52の
一表面に対向するように配置され、この一方の磁極で構
成される磁極列に沿って移動する構成となる。
Further, although the magnetic scale unit 10 in FIG. 3 is a block N and S poles of each magnet 12 is arranged in the direction perpendicular to the thickness d 0 direction of the base 52, for example, as shown in FIG. 4, arranged magnets 12 in the substrate 52 as N poles and S poles of each pole 12 are arranged in the thickness d 0 direction of the base 52, the same on one surface of the substrate 52 polar (N on the surface in FIG. 4
(Pole) only. In FIG. 4, since the notch 15 is formed in advance at the place where the magnet 12 is arranged, another polarity (S-pole) appears on the other surface. It is also possible to adopt a structure in which the other polarity is not exposed on the other surface by fitting the magnet 12 into the magnet. In the case of FIG. 4, the conversion means 58 is arranged so as to face one surface of the base 52 on which one magnetic pole (for example, N pole) of each magnet 12 appears, and a magnetic pole row composed of this one magnetic pole It moves along.

【0029】以上は非磁性材の基体に複数の磁石を配列
する場合であるが、図5に示すように、磁気スケールユ
ニット10の基体52自体を磁性材で構成し、その磁極
を形成すべき部位にのみ着磁により永久磁石を形成し
て、基体52内に磁石12を配列することも可能であ
る。この場合にも、隣接する同一磁性の磁極(着磁領
域)の間隔は磁極の配列方向の幅より大きく且つその2
倍よりも小さく形成する。また、着磁により形成された
各磁石12の磁極列を構成する各磁極は、同じ極性とな
るように同じ方向に着磁する。
The above is a case where a plurality of magnets are arranged on a non-magnetic substrate. As shown in FIG. 5, the substrate 52 of the magnetic scale unit 10 is made of a magnetic material, and its magnetic poles should be formed. It is also possible to form a permanent magnet by magnetizing only a part and arrange the magnets 12 in the base 52. Also in this case, the distance between adjacent magnetic poles (magnetized regions) of the same magnetism is larger than the width of the magnetic poles in the arrangement direction and the second
It is formed smaller than twice. The magnetic poles forming the magnetic pole row of each magnet 12 formed by magnetization are magnetized in the same direction so as to have the same polarity.

【0030】尚、この磁性材の基材に着磁により磁極を
形成する構成によれば、基体52に磁石を嵌め込む凹部
や切欠部を形成する必要がない。また、着磁により形成
する磁石12の各磁極は、図5のようにN極が露出する
面に対してS極がその背面に露出する場合と、図3に示
す磁気スケールユニット10のように基体52の同一表
面にN極とS極が共に露出する場合とがある。
According to the configuration in which the magnetic poles are formed on the base material of the magnetic material by magnetization, it is not necessary to form a concave portion or a notch portion in which the magnet is fitted in the base member 52. The magnetic poles of the magnets 12 formed by magnetizing have the S pole exposed on the back surface with respect to the surface where the N pole is exposed as shown in FIG. 5, and the magnetic scale unit 10 shown in FIG. In some cases, both the N pole and the S pole are exposed on the same surface of the base 52.

【0031】次に、基体の外形形状であるが、磁気スケ
ールユニットの用途に応じて長尺な板状に形成する場合
もあれば、円板状に形成する場合もある。例えば、直線
的に移動する移動体の変位量や変位速度を検出する場合
には、図6のような長尺な板状の基体52とし、各磁極
54は基体52の長手方向に沿って形成する。また、磁
気スケールユニット10の長手方向が移動体の移動方向
(矢印方向)と平行となるように配置し、変換手段58
を各磁極54の磁極列に対向して配置する。
The outer shape of the substrate may be formed in a long plate shape or a disc shape depending on the use of the magnetic scale unit. For example, when detecting the displacement amount and displacement speed of a moving body that moves linearly, a long plate-like base 52 as shown in FIG. 6 is used, and each magnetic pole 54 is formed along the longitudinal direction of the base 52. I do. Further, the magnetic scale unit 10 is arranged so that the longitudinal direction is parallel to the moving direction (the direction of the arrow) of the moving body, and the converting means 58 is provided.
Are arranged facing the magnetic pole row of each magnetic pole 54.

【0032】また、移動体を駆動するモータの回転数を
検出する場合には、図7に示すように、基体52を円板
状に形成し、機体52の中心をモータの出力軸(図示せ
ず)やモータにより回転される歯車等の回転軸Xに合わ
せて取り付ける。この場合には、各磁極54の磁極列5
6は、図7のAの部分を拡大した図8に示すように、基
体52の回転軸Xを中心とした半径Rの同一円周上に配
列され、各磁極54は基体52の端面に露出していて
も、露出していなくても良い。また、移動体が円弧状に
変位する場合には、図示しないが、磁気スケールユニッ
ト10の外形を円板状又は円弧状に形成し、その必要な
部位にのみ磁石を配置する構成とすることもできる。
When detecting the rotational speed of the motor for driving the moving body, as shown in FIG. 7, the base 52 is formed in a disk shape, and the center of the body 52 is connected to the output shaft of the motor (not shown). ) And a rotating shaft X such as a gear rotated by a motor. In this case, the magnetic pole row 5 of each magnetic pole 54
8 are arranged on the same circumference having a radius R centered on the rotation axis X of the base 52 as shown in FIG. 8 in which the portion A of FIG. 7 is enlarged, and each magnetic pole 54 is exposed on the end face of the base 52. It does not have to be exposed or exposed. In the case where the moving body is displaced in an arc shape, the outer shape of the magnetic scale unit 10 may be formed in a disk shape or an arc shape, and a magnet may be arranged only at a necessary portion, although not shown. it can.

【0033】このように構成した本発明の磁気スケール
ユニット10では、図1に示すように、磁極列56を構
成する各磁極54(一例としてN極)から出力された磁
力線bはループを描きながら同じ磁石12の反対側に形
成された異極(S極)に向かうが、磁極列56を構成す
る各磁極54は同じ極性であるから、隣合う磁極54か
らの磁力線bのループが集まる各磁極54の中間部分に
も磁束密度が高くなる場所が生じる。そのため、隣合う
磁極54の間には、磁力線bのループが2つ形成される
ことになる。
In the magnetic scale unit 10 of the present invention configured as described above, as shown in FIG. 1, the magnetic force lines b output from the magnetic poles 54 (for example, N poles) constituting the magnetic pole row 56 draw a loop. It goes to the opposite pole (S pole) formed on the opposite side of the same magnet 12, but since the magnetic poles 54 constituting the magnetic pole row 56 have the same polarity, each magnetic pole where the loop of the magnetic field lines b from the adjacent magnetic poles 54 gathers A place where the magnetic flux density becomes high also occurs in the middle part of 54. Therefore, two loops of the line of magnetic force b are formed between the adjacent magnetic poles 54.

【0034】次に、上述した磁気スケールユニットを用
いた信号発生器について説明する。まず、信号発生器1
4は、図1〜図7に示すように、磁気スケールユニット
10と、磁気スケールユニット10の磁極列56に対向
して設けられ、磁気スケールユニット10との相対変位
による磁界の変化を電気信号に変換する変換手段58と
を有する。そして、磁気スケールユニット10若しくは
変換手段58のいずれか一方が、ヘッドやヘッドを駆動
するキャリッジ又はモータの出力軸等の移動体に直接若
しくは間接的に取り付けられて変位し、不動に固定され
た他方との間に相対的な位置の変位が発生するようにな
っている。
Next, a signal generator using the above-described magnetic scale unit will be described. First, the signal generator 1
4 is provided opposite the magnetic scale unit 10 and the magnetic pole array 56 of the magnetic scale unit 10 as shown in FIGS. And conversion means 58 for converting. One of the magnetic scale unit 10 and the conversion means 58 is directly or indirectly attached to a moving body such as a head, a carriage for driving the head, or an output shaft of a motor, and is displaced and fixed to the other. And a relative displacement between them is generated.

【0035】かかる信号発生装置14では、磁気スケー
ルユニット10と変換手段58とが相対的に変位する
と、変換手段58は磁気スケールユニット10の各磁極
54の磁力線bとクロスするように変位するが、上述し
たように隣接する磁極54の間には磁力線bのループが
2つ存在し、隣接する磁極54の中間部分でも磁束密度
が高くなる場所が発生するから、変換手段58から出力
される電気信号aは図1のような波形となり、電気信号
aの振幅は各磁極54の正面に対向する位置及び隣接す
る磁極54の中間位置においてピークとなる。つまり、
変換手段58が隣接する磁極54間を移動した際には、
従来例の2倍の2つのピークが電気信号中に含まれるこ
とになる。従って、電気信号aを整流して図1に示すパ
ルス波cとした場合にも、隣接する磁極54間で従来の
2倍の数のパルス(2パルス)が得れるから、従来と各
磁極54間のピッチが同じであっても2倍の分解能が得
られることになる。
In the signal generator 14, when the magnetic scale unit 10 and the converting means 58 are relatively displaced, the converting means 58 is displaced so as to cross the magnetic force lines b of the magnetic poles 54 of the magnetic scale unit 10. As described above, since there are two loops of the magnetic field lines b between the adjacent magnetic poles 54 and a place where the magnetic flux density is high also occurs in the middle part of the adjacent magnetic poles 54, the electric signal output from the conversion means 58 1 has a waveform as shown in FIG. 1, and the amplitude of the electric signal a has a peak at a position facing the front of each magnetic pole 54 and at an intermediate position between the adjacent magnetic poles 54. That is,
When the conversion means 58 moves between the adjacent magnetic poles 54,
Two peaks, twice that of the conventional example, are included in the electric signal. Therefore, even when the electric signal a is rectified into the pulse wave c shown in FIG. 1, twice as many pulses (two pulses) as between the conventional magnetic poles 54 can be obtained between the adjacent magnetic poles 54. Even if the pitch between them is the same, twice the resolution can be obtained.

【0036】また、パルス波cは、通常は更に2値化
(ディジタル化)された後に、波数を検出するために所
定時間内のパルス数をカウントしたり、また変位量を検
出するためにパルス数をカウントする処理が行われるの
であるが、このディジタル化した際の各パルスの間隔が
均等になることが、位置決め等の基準となる変位量を検
出する処理の精度を高めるためには特に望ましい。
The pulse wave c is usually further digitized (digitized), and thereafter, the number of pulses within a predetermined time is counted in order to detect the wave number, and the pulse wave c is detected in order to detect the displacement. Although the process of counting the number is performed, it is particularly desirable that the intervals between the respective pulses when digitized are equalized in order to increase the accuracy of the process of detecting the displacement amount serving as a reference for positioning or the like. .

【0037】そのためには、パルス波cの元となる隣接
する磁極54間に生ずる2つの磁力線bの各ループをそ
れぞれ線対称とし、且つ同じ波形とすることが必要であ
る。各磁力線bのループの波形を線対称な波形とするた
めには、図1に示すように、基体52に配置された各磁
石12の同一極性の磁極54間の間隔Lsを磁極54の
配列方向の幅Lmより大きくすればよい。即ち、一般に
磁極54の対向位置では信号が大きくなるため、上述し
且つ図2に図示した従来のLs=Lmの構成では信号の
対称性が崩れ、デューティ比が1:1からずれてしまう
が、本発明によりLs>Lmとすることで信号の対称性
を確保することができる。各磁極54の間隔Lsは、磁
極54の幅Lmの1.05以上が好ましいが、大き過ぎ
ても信号の対称性が崩れるので、Lmの2倍以下とす
る。
For this purpose, it is necessary that each loop of the two lines of magnetic force b generated between the adjacent magnetic poles 54, which is the source of the pulse wave c, has a line symmetry and the same waveform. In order to make the waveform of the loop of each line of magnetic force b a line-symmetric waveform, as shown in FIG. 1, the interval Ls between the magnetic poles 54 of the same polarity of each magnet 12 arranged on the base 52 is determined by the direction of arrangement of the magnetic poles 54. May be larger than the width Lm. That is, since the signal is generally large at the position facing the magnetic pole 54, the symmetry of the signal is broken in the above-described configuration of Ls = Lm shown in FIG. 2 and the duty ratio is shifted from 1: 1. According to the present invention, symmetry of a signal can be ensured by setting Ls> Lm. The interval Ls between the magnetic poles 54 is preferably equal to or greater than 1.05 of the width Lm of the magnetic poles 54. However, if the width Lm is too large, the symmetry of the signal is lost.

【0038】また、図3(b)に示すように、変換手段
58と対向する各磁石12の磁極54(N極)から出力
される磁力線bは、変換手段58の移動径路方向へ向か
って出力され、カーブを描いて隣接する非着磁領域に戻
る磁力線bと、変換手段58の移動径路方向へ向かっ
て出力されるが、カーブを描いて各磁石12の対応する
異極(S極)へ戻る磁力線bの2つに大別される。そ
して、実際に変換手段58で検出される磁力線は磁力線
であるから、この磁力線bが磁力線bよりも多
いことが望ましい。そのため、磁石12の厚み(=磁極
の厚さ)dを磁極の幅Lm以上とすることにより、異極
に戻る磁力線bよりも磁極54の配列方向、即ち変換
手段58の移動径路方向へ向かう磁力線bの割合を増
やすことができる。
As shown in FIG. 3B, the magnetic force lines b output from the magnetic poles 54 (N poles) of the magnets 12 facing the conversion means 58 are output in the direction of the moving path of the conversion means 58. is, magnetic force lines b 1 to return to the non-magnetized areas adjacent drawing a curve, but is output toward the movement path direction of the converting means 58, the corresponding opposite poles (S pole) of each magnet 12 depicts a curve It is roughly divided into two field lines b 2 Back to. The magnetic field lines that are actually detected by the converting means 58 because it is the magnetic field lines b 1, it is desirable magnetic force lines b 1 is greater than the magnetic force line b 2. Therefore, by setting the thickness d of the magnet 12 (= the thickness of the magnetic pole) to be equal to or more than the width Lm of the magnetic pole, the direction of the arrangement of the magnetic poles 54, that is, the direction of the moving path of the conversion means 58, is closer to the magnetic force line b 2 returning to the opposite pole. it can be increased proportion of magnetic field lines b 1.

【0039】尚、図1の電気信号aの波形は、変換手段
58にホール素子を用いた場合であるが、変換手段58
としてMRセンサを用いた場合の電気信号aの波形を図
9に実線で示す。この電気信号aはMRセンサーのFG
1での出力波形であり、ホール素子を用いた場合に比
べ、もともと2倍多いピークが電気信号中に含まれてい
るため、隣接する磁極54間を変換手段58が移動した
際に出力される電気信号に含まれるピークの数は4つ、
つまりパルス数は4となる。このMRセンサーを用いた
場合にも、従来の信号発生器より2倍のピークが電気信
号中に含まれるようになることは勿論である。
The waveform of the electric signal a in FIG. 1 is a case where a Hall element is used for the conversion means 58.
FIG. 9 shows the waveform of the electric signal a when a MR sensor is used as a solid line. This electric signal a is the FG of the MR sensor.
1, which is output when the conversion means 58 moves between adjacent magnetic poles 54 because the electric signal originally contains twice as many peaks in the electric signal as compared with the case where the Hall element is used. The number of peaks in the electrical signal is four,
That is, the number of pulses is four. Even when this MR sensor is used, it is needless to say that a peak twice as large as that of the conventional signal generator is included in the electric signal.

【0040】次に、上記の信号発生器14を用いた変位
検出装置について説明する。変位検出装置16は、図1
0に示すように、磁気スケールユニット10と変換手段
58からなる信号発生器14に、信号発生器14からの
電気信号aにより磁気スケールユニット10と変換手段
58との相対変位量及び/又は相対変位速度を検出する
演算手段18を備えたものである。図10の具体例で
は、変換手段58は移動体20に取り付けられ、磁気ス
ケールユニット10に形成された磁極列56に対向しつ
つ磁極列56に沿って移動体20と共に矢印方向へ移動
する。
Next, a displacement detecting device using the signal generator 14 will be described. The displacement detection device 16 is shown in FIG.
As shown in FIG. 0, the signal generator 14 including the magnetic scale unit 10 and the conversion unit 58 supplies the relative displacement amount and / or the relative displacement between the magnetic scale unit 10 and the conversion unit 58 by the electric signal a from the signal generator 14. It is provided with a calculating means 18 for detecting the speed. In the specific example of FIG. 10, the conversion unit 58 is attached to the moving body 20 and moves along the magnetic pole row 56 in the direction of the arrow along the magnetic pole row 56 while facing the magnetic pole row 56 formed on the magnetic scale unit 10.

【0041】また、演算手段18は、入力されてくる電
気信号aに含まれるパルス数をカウントするカウンタ
(図示せず)と、カウンタのカウンタ値nに基づいて相
対変位量y及び/又は相対変位速度vを計算するコンピ
ュータとから構成される。例えば、相対変位量yを計算
する場合には、コンピュータには予め1パルスに対する
単位距離データmを記憶させ、カウンタ値nに単位距離
データmを掛けて相対変位量y(=n×m)を計算す
る。また、相対変位速度vを計算する場合には、カウン
タに単位時間当たりの電気信号に含まれるパルス数をカ
ウントして、単位カウンタ値nとして出力させる機能
を持たせ、コンピュータでは単位カウンタ値nに単位
距離データmを掛けて単位時間当たりの相対変位量y
(=n×m)を計算することによって、この相対変位
量yが相対変位速度となり、相対変位速度が求められ
る。
The calculating means 18 includes a counter (not shown) for counting the number of pulses included in the input electric signal a, and a relative displacement y and / or a relative displacement based on the counter value n of the counter. And a computer for calculating the speed v. For example, when calculating the relative displacement y, the computer previously stores the unit distance data m for one pulse, multiplies the counter value n by the unit distance data m, and calculates the relative displacement y (= n × m). calculate. Also, when calculating the relative displacement velocity v counts the number of pulses included in the electric signals per unit time in the counter, have a function to output a unit counter value n s, the unit counter value n is a computer s is multiplied by the unit distance data m and the relative displacement y per unit time
By calculating (= ns × m), the relative displacement amount y becomes the relative displacement speed, and the relative displacement speed is obtained.

【0042】尚、上述した図10の変位検出装置の具体
例では、変換手段58が移動体20に取り付けられて磁
気スケールユニット10に対して相対的に変位する場合
について説明したが、図7のように円板状の基体52を
用いた磁気スケールユニット10の場合には、例えば磁
気スケールユニット10をモータの出力軸等に取り付け
ることによって磁気スケールユニット10自体が変位
(回転)するから、変換手段58は磁気スケールユニッ
ト10の磁極列56に対向する位置に固定して配置すれ
ば良い。
In the specific example of the displacement detecting device shown in FIG. 10 described above, the case where the converting means 58 is attached to the moving body 20 and relatively displaced with respect to the magnetic scale unit 10 has been described. In the case of the magnetic scale unit 10 using the disk-shaped substrate 52 as described above, for example, the magnetic scale unit 10 itself is displaced (rotated) by attaching the magnetic scale unit 10 to an output shaft of a motor. 58 may be fixedly arranged at a position facing the magnetic pole row 56 of the magnetic scale unit 10.

【0043】次に、本発明のモータ制御装置について説
明する。モータ制御装置は、例えば光ディスク装置や磁
気ディスク装置のようなディスク装置に装備され、ディ
スクを回転させるスピンドルモータを制御してディスク
を一定回転数で回転させるCAV制御や、ヘッドでディ
スクから再生するデータの転送速度を一定とするように
ディスクを回転させるCLV制御に主に使用されてい
る。また、上記のディスク装置に限らず、ボール盤やフ
ライス盤等の工作機械、VTRやCDプレーヤ等の音響
機器、上述したディスク装置を含む外部記憶装置等の情
報機器などには、必ずといってよいほどモータが使用さ
れ、通常これらモータは目標とする回転数となるように
回転数制御が行われる。
Next, the motor control device of the present invention will be described. The motor control device is provided in a disk device such as an optical disk device or a magnetic disk device, and controls a spindle motor for rotating the disk to rotate the disk at a constant rotation speed, and CAV control for reproducing data from the disk with a head. It is mainly used for CLV control for rotating a disk so that the transfer speed of the disk is constant. In addition to the above-described disk devices, machine tools such as drilling machines and milling machines, audio equipment such as VTRs and CD players, and information devices such as external storage devices including the above-described disk devices are almost always used. Motors are used, and these motors are usually controlled in rotation speed so as to reach a target rotation speed.

【0044】そして、このモータの回転数制御の精度が
高いほど、工作機械により加工された製品の品質が向上
し、音響機器や情報機器自体の性能が向上するため、モ
ータの回転数制御の高精度化が望まれている。そこで、
これらモータの回転数制御に本発明の磁気スケールユニ
ットを用いれば、上述したように磁極列の各磁極のピッ
チが従来と同じであっても、変換手段から出力される電
気信号に含まれるパルス数が2倍になり、従って分解能
が2倍になるから、2倍の精度で回転数制御が行えると
いう効果がある。
The higher the precision of the motor speed control, the higher the quality of the product processed by the machine tool and the higher the performance of the audio equipment and the information equipment itself. Accuracy is desired. Therefore,
If the magnetic scale unit of the present invention is used for controlling the number of rotations of these motors, as described above, even if the pitch of each magnetic pole of the magnetic pole row is the same as the conventional one, the number of pulses included in the electric signal output from the conversion means Is doubled, and therefore the resolution is doubled, so that there is an effect that the number of rotations can be controlled with twice the accuracy.

【0045】本発明のモータ制御装置の具体例につい
て、図11を用いて説明する。このモータ制御装置42
はディスク装置のスピンドルモータ28の回転数を制御
するものであるから、磁気スケールユニット10は図7
のように円板状の基体52を使用したものを用い、この
磁気スケールユニット10をスピンドルモータ28の出
力軸28aの中心に一体的に回転するように取り付け
る。変換手段58は、磁気スケールユニット10の基体
52の同一円周上に形成された磁極列56に対向する位
置に固定される。尚、磁気スケールユニット10は必ず
しも出力軸28aに直接取り付ける必要はなく、出力軸
28aによって回転されるもの(例えば減速機構の歯車
等)が他にあれば、これに取り付けてもスピンドルモー
タ28の回転数に換算することが可能である。駆動手段
38はスピンドルモータ28を駆動するものである。
A specific example of the motor control device according to the present invention will be described with reference to FIG. This motor control device 42
Controls the number of revolutions of the spindle motor 28 of the disk drive.
The magnetic scale unit 10 is attached to the center of the output shaft 28a of the spindle motor 28 so as to rotate integrally therewith. The conversion means 58 is fixed at a position facing the magnetic pole row 56 formed on the same circumference of the base 52 of the magnetic scale unit 10. Note that the magnetic scale unit 10 does not necessarily need to be directly attached to the output shaft 28a. If another unit (for example, a gear of a reduction mechanism) is rotated by the output shaft 28a, the magnetic It can be converted to a number. The driving means 38 drives the spindle motor 28.

【0046】また、演算手段18は、変換手段58から
の電気信号に含まれるパルス数を検出してカウントする
カウンタと、カウンタのカウンタ値nに基づいて磁気ス
ケールユニット10と変換手段58との間の相対変位速
度vを計算するコンピュータとから構成される。相対変
位速度vは上述したように単位時間あたりの相対変位量
yを検出することによって求められ、更にこの相対変位
速度vが分かれば磁気スケールユニット10の回転速度
も分かり、結果として磁気スケールユニット10の回転
数、即ちスピンドルモータ28の出力軸28aの回転数
も求められる。制御手段40はマイクロコンピュータ等
で構成され、演算手段18で検出した出力軸28aの回
転数に基づいて駆動手段38を制御し、出力軸28aの
回転数を所望の回転数に制御するものである。
The calculating means 18 detects the number of pulses contained in the electric signal from the converting means 58 and counts the number of pulses. The calculating means 18 operates between the magnetic scale unit 10 and the converting means 58 based on the counter value n of the counter. And a computer for calculating the relative displacement speed v of As described above, the relative displacement speed v is obtained by detecting the relative displacement amount y per unit time. Further, if the relative displacement speed v is known, the rotation speed of the magnetic scale unit 10 can be determined. , That is, the rotation speed of the output shaft 28a of the spindle motor 28 is also obtained. The control means 40 is constituted by a microcomputer or the like, controls the drive means 38 based on the rotation speed of the output shaft 28a detected by the calculation means 18, and controls the rotation speed of the output shaft 28a to a desired rotation speed. .

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、磁極列を同一極性の複
数の磁極で構成することにより、着磁ピッチを従来より
狭くしなくても、変換手段から出力される電気信号に含
まれるパルス数を2倍に増やすことができ、磁気スケー
ルユニットの分解能を従来と比べて同じ着磁ピッチでも
2倍に向上させることが可能である。しかも、各磁極間
の間隔を磁極の配列方向の幅よりも大きく且つその2倍
より小さくすることで、対称性に優れた信号を得ること
ができるため、磁気スケールユニットを用いる制御をよ
り一層正確に行うことができる。
According to the present invention, by forming the magnetic pole row with a plurality of magnetic poles having the same polarity, the pulse included in the electric signal output from the conversion means can be obtained without making the magnetization pitch narrower than before. The number can be doubled, and the resolution of the magnetic scale unit can be doubled with the same magnetized pitch as compared with the conventional one. In addition, by setting the interval between the magnetic poles to be larger than the width in the arrangement direction of the magnetic poles and smaller than twice the width, a signal with excellent symmetry can be obtained, so that the control using the magnetic scale unit can be more accurately performed. Can be done.

【0048】特に、モータ制御装置に使用される磁気ス
ケールユニットのように基体が円板状の場合、分解能を
2倍にするには、従来の構成では磁極ピッチを1/2に
する必要があるが、これは着磁作業等の磁極形成作業が
難しくなり、製造コストが増大し、また磁極ピッチを変
えなければ磁極列の基体中心からの距離を2倍にする必
要があるため、磁気スケールユニットの外形を大型化し
なければならないが、本発明によれば磁気スケールユニ
ットの外形や磁極のピッチを変えることなく、分解能を
2倍にすることができる。また、磁極列の各磁極の極性
は同じで良いから、従来のようにS極とN極を交互に着
磁させる必要がなくなり、着磁作業が簡単となる。
In particular, when the substrate is a disk like a magnetic scale unit used in a motor control device, the magnetic pole pitch must be reduced to 1/2 in the conventional configuration in order to double the resolution. However, this makes it difficult to form magnetic poles such as magnetizing work, increasing the manufacturing cost. In addition, unless the magnetic pole pitch is changed, it is necessary to double the distance of the magnetic pole row from the center of the base. According to the present invention, the resolution can be doubled without changing the outer shape of the magnetic scale unit and the pitch of the magnetic poles. Further, since the polarities of the magnetic poles in the magnetic pole row may be the same, it is not necessary to alternately magnetize the S pole and the N pole as in the related art, thereby simplifying the magnetizing operation.

【0049】また、本発明の磁気スケールユニットを用
い、変位量や変位速度を検出する際に使用される信号発
生器や、この信号発生器を備える変位量や変位速度を検
出する変位検出装置を構成することによって、検出でき
る変位速度や変位量の検出精度を従来の2倍に引き上げ
ることが可能となると共に、正確な信号処理を行うこと
ができる。
Further, a signal generator used for detecting the displacement amount and the displacement speed using the magnetic scale unit of the present invention, and a displacement detecting device provided with this signal generator for detecting the displacement amount and the displacement speed are provided. With this configuration, the detection accuracy of the detectable displacement speed and the amount of displacement can be doubled as compared with the related art, and accurate signal processing can be performed.

【0050】更に、本発明の磁気スケールユニットをモ
ータの回転数を制御するモータ制御装置に利用すること
により、モータの回転数制御の精度を磁気スケールユニ
ットの磁極のピッチが従来と同じままで2倍に高めると
共に、より正確な回転数の制御が可能となる。
Further, by using the magnetic scale unit of the present invention in a motor control device for controlling the number of rotations of a motor, the accuracy of the number of rotations of the motor can be reduced while maintaining the same pitch of the magnetic poles of the magnetic scale unit. As a result, the number of rotations can be controlled more accurately.

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

【図1】本発明の磁気スケールユニットの基本構成と、
磁気スケールユニットと変換手段(ホール素子)が相対
的に変位した際に変換手段から出力される電気信号の波
形を示す説明図である。
FIG. 1 shows a basic configuration of a magnetic scale unit according to the present invention;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a waveform of an electric signal output from the conversion unit when the magnetic scale unit and the conversion unit (Hall element) are relatively displaced.

【図2】各磁極の間隔と磁極の幅が等しい磁気スケール
ユニットと、変換手段から出力される電気信号の波形を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a magnetic scale unit in which the interval between magnetic poles is equal to the width of the magnetic poles, and a waveform of an electric signal output from a conversion unit.

【図3】磁気スケールユニットの基体への磁石の取り付
け構造を示す要部の斜視図であり、(a)は基体の凹部
に磁石を嵌め込む場合、(b)は基体の切欠部に磁石を
嵌め込む場合を示す。
3A and 3B are perspective views of main parts showing a structure for mounting a magnet on a base of a magnetic scale unit, wherein FIG. 3A shows a case where a magnet is fitted into a concave portion of the base, and FIG. The case of fitting is shown.

【図4】磁気スケールユニットの基体への磁石の他の取
り付け構造を示す要部の斜視図であり、基体の厚み方向
に磁石の磁極を配置した場合を示す。
FIG. 4 is a perspective view of a main part showing another mounting structure of the magnet on the base of the magnetic scale unit, showing a case where magnetic poles of the magnet are arranged in a thickness direction of the base.

【図5】磁気スケールユニットの基体への磁石の他の取
り付け構造を示す要部の斜視図であり、基体の厚み方向
に磁石の磁極が配置されるように着磁により磁石を形成
する場合を示す。
FIG. 5 is a perspective view of a main part showing another mounting structure of the magnet on the base of the magnetic scale unit, in which the magnet is formed by magnetizing such that the magnetic poles of the magnet are arranged in the thickness direction of the base. Show.

【図6】長尺板状の磁気スケールユニットの具体例を示
す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a specific example of a long plate-shaped magnetic scale unit.

【図7】円板状の磁気スケールユニットの具体例を示す
斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a specific example of a disk-shaped magnetic scale unit.

【図8】図7のA部の拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view of a portion A in FIG. 7;

【図9】磁気スケールユニットと変換手段(MR素子)
とが相対的に変位した際に変換手段から出力される電気
信号の波形を示す説明図である。
FIG. 9 shows a magnetic scale unit and conversion means (MR element).
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a waveform of an electric signal output from the conversion unit when and are relatively displaced.

【図10】本発明の磁気スケールユニットを用いた変位
検出装置の基本構成を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a basic configuration of a displacement detection device using the magnetic scale unit of the present invention.

【図11】本発明の磁気スケールユニットを用いたモー
タ制御装置の基本構成を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a basic configuration of a motor control device using the magnetic scale unit of the present invention.

【図12】従来の磁気スケールユニットの基本構成と、
磁気スケールユニットと変換手段(ホール素子)が相対
的に変位した際に変換手段から出力される電気信号の波
形を示す説明図である。
FIG. 12 shows a basic configuration of a conventional magnetic scale unit,
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a waveform of an electric signal output from the conversion unit when the magnetic scale unit and the conversion unit (Hall element) are relatively displaced.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 磁気スケールユニット 12 磁石 14 信号発生器 16 変位検出装置 20 移動体 42 モータ制御装置 52 基体 54 磁極 56 磁極列 58 変換手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetic scale unit 12 Magnet 14 Signal generator 16 Displacement detection device 20 Moving body 42 Motor control device 52 Base 54 Magnetic pole 56 Magnetic pole row 58 Conversion means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA02 AA35 BA30 BD15 BD16 CA09 DA05 EA02 EA03 GA52 GA64 GA65 GA66 GA67 GA72 KA02 KA04 5D088 BB02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F063 AA02 AA35 BA30 BD15 BD16 CA09 DA05 EA02 EA03 GA52 GA64 GA65 GA66 GA67 GA72 KA02 KA04 5D088 BB02

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体に複数の磁極を間隔を開けて等ピッ
チで配列した磁極列を有する磁気スケールユニットにお
いて、前記磁極が同一極性であり、各磁極間の前記間隔
は磁極の配列方向の幅より大きく、且つ磁極の配列方向
の幅の2倍より小さいことを特徴とする磁気スケールユ
ニット。
1. A magnetic scale unit having a magnetic pole array in which a plurality of magnetic poles are arranged at equal intervals at intervals on a substrate, wherein the magnetic poles have the same polarity, and the interval between the magnetic poles is a width in an arrangement direction of the magnetic poles. A magnetic scale unit, which is larger and smaller than twice the width of the magnetic poles in the arrangement direction.
【請求項2】 前記基体が非磁性材であって、前記磁極
は該基体内に配された永久磁石の同一極性の磁極で構成
されることを特徴とする、請求項1に記載の磁気スケー
ルユニット。
2. The magnetic scale according to claim 1, wherein the base is a non-magnetic material, and the magnetic poles are constituted by magnetic poles of the same polarity of a permanent magnet disposed in the base. unit.
【請求項3】 前記基体が磁性材であって、前記磁極は
該基体に着磁により形成された同一極性の磁極で構成さ
れることを特徴とする、請求項1に記載の磁気スケール
ユニット。
3. The magnetic scale unit according to claim 1, wherein the base is a magnetic material, and the magnetic poles are formed of magnetic poles of the same polarity formed by magnetizing the base.
【請求項4】 前記基体が円板状であり、該基体の回転
軸を中心とした同一円周上に磁極複数の磁極が配列され
ていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記
載の磁気スケールユニット。
4. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the base is a disk, and a plurality of magnetic poles are arranged on the same circumference around a rotation axis of the base. A magnetic scale unit according to any one of the above.
【請求項5】 請求項1〜4に記載の磁気スケールユニ
ットと、該磁気スケールユニットの磁極列に対向して設
けられ、該磁気スケールユニットとの相対変位による磁
界の変化を電気信号に変換する変換手段とを備えること
を特徴とする信号発生器。
5. A magnetic scale unit according to claim 1, wherein the magnetic scale unit is provided so as to face a magnetic pole row of the magnetic scale unit, and converts a change in a magnetic field due to a relative displacement with the magnetic scale unit into an electric signal. A signal generator comprising: a conversion unit.
【請求項6】 請求項5に記載の信号発生器と、該信号
発生器からの電気信号により磁気スケールユニットと変
換手段との相対変位量及び/又は相対変位速度を検出す
る演算手段とを備えることを特徴とする変位検出装置。
6. A signal generator according to claim 5, and a calculation means for detecting a relative displacement amount and / or a relative displacement speed between the magnetic scale unit and the conversion means based on an electric signal from the signal generator. A displacement detection device characterized by the above-mentioned.
【請求項7】 円板状の基体の回転軸がモータの出力軸
に直接又は間接に取り付けられ、該出力軸の回転に伴っ
て円板状の基体が回転する請求項4に記載の磁気スケー
ルユニットと、前記モータを駆動する駆動手段と、該磁
気スケールユニットの磁極列に対向して設けられ、前記
出力軸の回転に伴う磁気スケールユニットとの相対変化
による磁界の変化を電気信号に変換する変換手段と、該
変換手段からの電気信号により前記出力軸の回転数を検
出する演算手段と、該演算手段で検出した前記出力軸の
回転数に基づいて前記出力軸の回転数が所望の回転数と
なるように前記モータの駆動手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
7. The magnetic scale according to claim 4, wherein the rotating shaft of the disk-shaped substrate is directly or indirectly attached to the output shaft of the motor, and the disk-shaped substrate rotates with the rotation of the output shaft. A drive unit for driving the motor, and a magnetic pole unit of the magnetic scale unit, which is provided opposite to the magnetic pole unit, and converts a change in a magnetic field due to a relative change between the magnetic scale unit and the rotation of the output shaft into an electric signal. Converting means; calculating means for detecting the rotational speed of the output shaft based on the electric signal from the converting means; and determining that the rotational speed of the output shaft is a desired rotational speed based on the rotational speed of the output shaft detected by the calculating means. Control means for controlling the driving means of the motor so that the number of the motors becomes equal to the number of motors.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107421432A (en) * 2017-06-16 2017-12-01 上海同驭汽车科技有限公司 A kind of Novel Non-Contact Type Hall Displacement Sensor

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