JP2542693B2 - 位置決め制御機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は位置決め制御機構、特にステッピングモータ
によりそのモータ軸に直結されたスクリューネジを回転
させ、スクリューネジに係合した係合部材の位置を制御
する位置決め制御機構に関するものである。

［従来の技術］ 従来、フロッピーディスクドライブの磁気ヘッドシー
ク機構などにおいて、スクリューネジをステッピングモ
ータで回転させ、このスクリューネジに係合したピンを
移動させる機構が知られている。

また、近年では、磁気ヘッドシーク機構の駆動手段と
して、ボイスコイルモータを利用し、モータから直線的
な駆動力を直接得る構造も知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のステッピングモータを利用したスクリューネジ
方式のシーク機構では、閉ループで微小位置決めを行う
際の応答性が悪いという問題がある。

ボイスコイル方式では、スクリューネジ方式に比べ
て、応答性、シーク速度が優れているが、コスト、スペ
ース、電流などの点でロスが大きいという問題があっ
た。

本発明の課題は、以上の問題に鑑み、基本的に低コス
ト、小型かつ低消費電力なスクリューネジ方式の位置決
め機構において、位置決め応答性を改善することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明においては、ス
テッピングモータによりそのモータ軸に直結されたスク
リューネジを回転させ、スクリューネジに係合した係合
部材の位置を制御する位置決め制御機構において、前記
ステッピングモータ内にそのモータ軸に結合されたロー
タマグネットをモータ軸の軸方向に移動させる励磁手段
を設け、この励磁手段によりスクリューネジに係合した
係合部材の位置を微小量制御する構成を採用した。

［作 用］ 以上の構成によれば、ステッピングモータ内に設けた
励磁手段によりモータ軸すなわちスクリューネジを軸方
向に駆動し、スクリューネジに係合した係合部材の位置
を微小量制御することができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を詳細に説
明する。

第１図は本発明の実施例を示す断面図である。

第１図において符号１はステッピングモータのモータ
軸で、その先端（左側）はスクリューネジ1aとなってお
り、このスクリューネジ1aには不図示の磁気ヘッドなど
の位置決め分解能に応じたピッチで螺旋状の溝1bが形成
されている。溝1bには不図示の磁気ヘッドなどの被駆動
部材と結合されたピンＰが係合する。

モータ軸１は、ステッピングモータＭの両端のすべり
軸受け２、２′により支持されている。すなわち軸受け
２、２′はステッピングモータＭの筺体を兼ねたヨーク
３、３′の両端に固定されている。ここで、後述のピン
Ｐの微小送りを可能とするため、モータ軸１は図の左右
方向に所定量のガタを持ってすべり軸受け２、２′に支
持されているものとする。

ステッピングモータＭの内部において、モータ軸１に
はカラー７を介してロータマグネット６が結合されてい
る。このロータマグネット６は、公知のステッピングモ
ータと同様に、モータ軸１の外周に放射状に異なる磁極
がＮ極、Ｓ極、Ｎ極…のように交互に配置されている。

一方、ヨーク３、３′にはロータマグネット６の外周
位置にロータマグネット６を吸引し、モータ軸１を所定
の回転角度に制御するため、ヨーク５、５′を介して所
定のパターンで多数のコイル４、４′が配置されてい
る。

本実施例の場合、ロータマグネット６は、ハッチング
で示した断面部分全体がＮないしＳ極となるように着磁
されており、図の上または下方向に向かう磁束を発生す
るよう巻装されたコイル４、４′の励磁パターンを制御
することによりモータ軸１の回転数、ないし回転角度を
制御することができる。

これによりモータ軸１先端のスクリューネジ1aを介し
て被駆動部材である磁気ヘッドなどの位置決めを行うこ
とができる。この際、スクリューネジ1aに係合したピン
Ｐが図の左右（Ａ〜Ａ′）方向にスクリューネジ1aの溝
1bに沿って移動される。

さらに、本実施例では、スクリューネジ1aに係合した
ピンを微小送りするために、ステッピングモータＭ内に
コイル８、８′を配置してある。コイル８はモータの前
部側、コイル８′はモータの後部側においてヨーク３、
３′によりそれぞれ支持されている。

コイル８、８′はステッピングモータＭが所定の励磁
相で停止している場合、たとえば図示の断面内において
所定の回転角度の位置に静止しているロータマグネット
６と整合する軸上の回転角度位置に配置される。

また、コイル８、８′は、第２図に示すようにヨーク
３、３′を介して図の左右方向に磁束を発生できるよう
に巻装されている。

次に以上の構成における動作につき説明する。

以上の構成では、前記のようにコイル４、４′を所定
の励磁パターンで駆動することにより、スクリューネジ
1aを回転させ、ピンＰを図の左または右方向に送る（こ
の動作を主送りという）ことができるが、本実施例では
モータ軸１が所定の回転角度にある場合、コイル８、
８′を介してモータ軸１を図の左右方向に微小送りする
ことができる。

ロータマグネット６の外周はＮ、Ｓ、Ｎ、…と分割し
て着磁されており、モータ軸１が所定の回転角度にある
場合には、公知のステッピングモータ制御によればロー
タマグネット６のいずれの磁極がコイル８の回転角度位
置に整合しているかを知ることができる。

そこで、第２図の左側に示すように、コイル８、８′
によりヨーク３、３′中に磁束を発生する。第２図の場
合、各ロータマグネット６はＮ極であり、コイル８、
８′はそれぞれこれに反発するＮ極を対向させるように
駆動する。

このとき、コイル８、８′の駆動電力をそれぞれ独立
して制御することにより、モータ軸１はすべり軸受け
２、２′との間のガタの範囲内でＡまたはＡ′方向に移
動する。つまり、第２図のコイル８の方が磁力が強けれ
ばモータ軸１はＡ方向に、またコイル８′の方が磁力が
強ければモータ軸１はＡ′方向に微小量移動させること
ができる。

以上のようにして、ステッピングモータＭ内に設けた
コイルにより、スクリューネジ1aのスラスト方向にモー
タ軸１を微小量移動でき、またコイル８、８′の駆動電
力を独立に制御することによりその移動量を所望に制御
できる。このとき、微小移動のレスポンスはステッピン
グモータそのものを制御するよりも良好になり、迅速な
位置制御が可能となり、また大きな駆動力を得ることが
できる。

また、ステッピングモータＭにコイル８、８′を追加
するだけで実施できるので、装置全体を簡単安価かつ小
型軽量に構成することができる。

さらに、主送り、ないし微小送りのいずれかのみを行
なう場合はロータマグネット６ないしコイル８、８′の
どちらかの駆動電力を決定すれば全体の消費電流は少な
くて済む。

以上では、ロータマグネット６の前端および後端にそ
れぞれコイル８、および８′を設けたがコイル８、８′
のいずれか、たとえば第３図に示すように後端側のコイ
ル８′は永久磁石９に変更することができる。なお、第
３図に不図示の部分は第１図と同様に構成されているも
のとする。

第３図の構成においては、ステッピングモータ前端側
のコイル８（第３図では不図示）を永久磁石９の押圧力
以上の力でロータマグネット６を押し戻すよう制御すれ
ば、より簡単な構成により上記同様の効果を得ることが
できる。

また、第３図の永久磁石９をさらにバネなどの他の付
勢力発生手段に変更することもできる。

なお、第１図〜第３図の構成において、モータ軸１の
ピンＰのスラスト方向のガタは、必要な微小送り量に応
じて、しかもコイル８、あるいは８′の非駆動時にヨー
ク３、３′のロータマグネット６が接触しないような範
囲内に設定すればよいのはいうまでもない。

以上の構成は、磁気ディスクのヘッドシーク機構のみ
ならず、スクリューネジを利用した種々の位置決めに実
施できるのはもちろんである。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、ステッピ
ングモータによりそのモータに直結されたスクリューネ
ジを回転させ、スクリューネジに係合した係合部材の位
置を制御する位置決め制御機構において、前記ステッピ
ングモータ内にそのモータ軸に結合されたロータマグネ
ットをモータ軸の軸方向に移動させる励磁手段を設け、
この励磁手段によりスクリューネジに係合した係合部材
の位置を微小量制御する構成を採用している。このた
め、基本的に低コスト、小型かつ低消費電力なスクリュ
ーネジ方式の位置決め機構において、ステッピングモー
タ内に設けた励磁手段によりモータ軸すなわちスクリュ
ーネジを軸方向に駆動し、スクリューネジに係合した係
合部材の位置を微小量制御することができ、良好な位置
決め応答性を得ることができるとともに、装置全体を簡
単安価かつ小型軽量に構成できるという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は第１図
の構成における動作を示した説明図、第３図は本発明に
よる他の実施例を示す断面図である。 １……モータ軸、２……すべり軸受け ３……ヨーク、４……コイル ５……モータヨーク、６……ロータマグネット ７……カラー、８……コイル ９……永久磁石、Ｍ……ステッピングモータ Ｐ……ピン

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステッピングモータによりそのモータ軸に
   直結されたスクリューネジを回転させ、スクリューネジ
   に係合した係合部材の位置を制御する位置決め制御機構
   において、前記ステッピングモータ内にそのモータ軸に
   結合されたロータマグネットをモータ軸の軸方向に移動
   させる励磁手段を設け、この励磁手段によりスクリュー
   ネジに係合した係合部材の位置を微小量制御することを
   特徴とする位置決め制御機構。
2. 【請求項２】前記励磁手段をモータ軸方向に関連してロ
   ータマグネットの前後にそれぞれ配置し、ロータマグネ
   ットの前後の各励磁手段の励磁エネルギーを独立して制
   御することによりスクリューネジに係合した係合部材の
   位置を所望の微小量制御することを特徴とする請求項１
   項に記載の位置決め制御機構。
3. 【請求項３】前記励磁手段をモータ軸方向に関連してロ
   ータマグネットの前ないし後のいずれか一方の位置に配
   置し、また、ロータマグネットに関して励磁手段の反対
   側にモータ軸をその軸方向に付勢する付勢手段を設け、
   前記励磁手段を前記付勢手段の付勢力と異なる方向にロ
   ータマグネットを移動するよう励磁するとともに、その
   際の励磁エネルギーを制御することによりスクリューネ
   ジに係合した係合部材の位置を所望の微小量制御するこ
   とを特徴とする請求項１項に記載の位置決め制御機構。