JPH01286791A - 移動体の位置及び速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分計］ 本発明は速度制御装置、さらに詳細には複数の目盛りが
形成されたスケール板と、スケール板の目盛りを検知す
るセンサーを有し、センサーからの出力信号をカウンタ
で計数することによりスケール板とセンサーの相対位置
を検出し、スケール板とセンサーの相対速度を制御する
速度制御装置に関する。

［従来の技術］ このような速度制御装置は例えばコンピュータ等の電子
機器に用いられ、情報の記録及び再生を行なうディスク
装置、例えば磁気ディスク装置等に利用されている。磁
気ディスク装置では現在１メガタイプのディスクが主流
であるが、２メガタイプ、１０メガタイプあるいはそれ
以上の高密度のディスクが用いられ始めている。５〜１
０メガタイプという超高密度の記録再生を行なうには、
それに応じた超精密にヘッド位置を制御する機構が必要
になる。

このようなディスク装置において、最近では安価なこと
からボイスコイルモータがヘッドの駆動源として用いら
れている。ボイスコイルモータをヘッドの駆動源として
用いる場合には、ディスクとヘッドとの相対位置を制御
するために、ボイスコイルモータによって移動されるヘ
ッドキャリッジの移動量を例えば位置検出装置を用いて
検出している。

従来、複数のスリットが形成されたスリット板及び発光
素子と受光素子とからなる光学式エンコーダによって構
成される位置検出装置を使用する場合、メディアとして
のディスクのトラック位置と正確に対応した位置にヘッ
ドを位置決めするために複数、例えば２対の発光、受光
素子からなるフォトインタラプタが使用されている。こ
のフォトインタラプタの２つの受光素子は所定のスリッ
ト周期位相、例えば互いに位相が９０°ずれた信号を出
力するように所定の距離ずらして配置されている。

複数の受光素子からの信号を例えば差動増幅器を用いて
処理し、その位相を判別して可逆カウンタを正逆にカウ
ントし、カウント内容を所定の値にするまでボイスコイ
ルモータを駆動し、ディスクのトラック位置と正確に対
応した位置にヘッドの位置決め制御が行なわれている。

またヘッドの移動は一般的に加速、等速、減速を含む台
形形状の制御が行なわれており、特に減速時には漸次線
形に速度を減少させて速度０にしヘッドを目標位置に移
動させている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来、このような速度制御において別個に設けた速度セ
ンサにより検出されたヘッドの移動速度がメモリ（ＲＯ
Ｍ）等に格納された所定の速度となるようにフィードバ
ック制御を行なって加減速制御を行なっている。従来速
度センナから得られる速度から正確な加減速度を求める
ことはコスト高になり、またエンコーダから求める方法
は１周期に１回しか求められず精度が悪く、従ってヘッ
ドを正確に位置決めできないという問題があった。

本発明は以上のような点に鑑みなされたもので、正確な
加減速制御を行ない被制御物を目標位置に位置決めする
ことが可能な安価な速度制御装置を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するために本発明は、複数の目盛りが
形成されたスケール板と、スケールの目盛りを検知する
センサーを有し、センサーからの出力信号をカウンタで
計数することによりスケール板とセンサーの相対位置を
検出し、相対速度を制御する速度制御装置において、ス
ケールの目盛り検知する第１のセンサーと、この第１の
センサーより所定の周期位相ずらして配置された第２の
センサーと、第１と第２のセンサーからの信号の位相ず
れ方向に従って正逆カウントする可逆カウンタとを設け
、前記第１と第２のセンサーからの信号の立上り端及び
立下り端に同期して目盛り１周期につき４つのカウント
用のクロック信号を形成し、目盛りピッチを４個のクロ
ック信号間の時間で割ることにより速度を求めるように
した構成を採用した。

［作　用］ このような構成では、所定の距離、すなわちスリットピ
ッチに対応する距離をセンサーから得られる出力信号の
１周期につき４個のクロックパルスを作り、その４個分
の時間で割ることにより速度を求めるようにしているの
で、スケール板とキャリッジの相対移動速度を４倍の頻
度で正確に求めることができ、目標速度との差をフィー
ドバックして速度を所定速度に制御することが可能にな
る。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

以下に述べる実施例では速度制御装置は例えばディスク
装置のヘッドの速度制御に利用されている。

第１図及び第２図に示すディスク装置は、駆動源として
ボイルコイルモータ（ＶＣＭ）１０を有し、ボイルコイ
ルモータ１０のヨーク１２内にはマグネット１４とコイ
ル１８ａを有する移動子１６が設けられている。８動子
１６にはへラドキャリッジ１８が一体的に取り付けられ
ており、コイル１６ａに電流が流されるとマグネット１
４の磁界との相互作用によって移動子１６が移動されて
、それと一体にヘッドキャリッジ１８が移動される。ヘ
ッドキャリッジ１８にはへラドアーム２０が一体的に取
り付けられている。ヘッドアーム２０はキャリッジ１８
をキャリッジの移動方向に貫通し、装置に固定されてい
る一対のガイドバー２２．２２に案内されてディスク２
４の中心に接近する方向及びこれから離れる方向ヘシー
クし、ヘッド２６を所定のトラック位置に移動させるこ
とができる。ヘッドアーム２０には一対の記録再生ヘッ
ド２６が設けられており、周知のようにこのヘッド２６
によってディスクの両面に情報が記録され、読み出され
あるいは消去される。

更に、前記ガイドバー２２と平行に位置検出装置、例え
ばエンコーダ２８が設けられており、このエンコーダ２
８はへラドキャリッジ１８に形成された案内用の切欠部
１８ａに押通され、かつ弾性部材を介して装置に固定さ
れている。エンコーダ２８にはスリット２８ａが等間隔
で形成されており、ヘッドキャリッジ１８内に配置され
た後述のフォトインタラプタの発光素子から発射される
光をスリットを介して受光素子で受光し、通過したスリ
ットの数を計数することによって移動子１６及びそれと
一体のへラドキャリッジ１８の移動量、すなわちヘッド
２６の移動量を検出することができる。

本実施例の場合にはエンコーダ２８はへラドキャリッジ
１８のほぼ中央で、ヘッド２６の穆動中心線Ｍ近傍にヘ
ッド移動方向に沿って配置されている。そしてエンコー
ダ２８をまたぐ形でヘッドキャリッジ１８にフォトイン
タラプタ３０が取り付けられている。このフォトインタ
ラプタ３０には第３図に図示したように１個の発光素子
１３０とこれに対応する３個の受光素子１３２゜１３４
．１３６が設けられており、ヘッドキャリッジ１８の移
動に伴なフて通過したエンコーダのスリットを検出する
ことによってヘッドキャリッジの移動量すなわちヘッド
２６の移動量が検出される。ここで一番下の受光素子１
３６はヘッド２６のトラックＯＯ位置を検出するもので
エンコーダ２８に設けられたトラック００用のスリット
２８ａと関連して配置されている。

２つの受光素子１３２，１３４はスリット周期に対し所
定の位相、例えば９０°ずらして配置されており、第６
図に図示したように互いに９０゜位相ずれた信号φＡ、
φＢを発生しコンパレータ５６．５８を介して可逆カウ
ンタ６０に入力される。

この信号処理回路６０の出力信号はヘッドの実際位置を
示す信号となっており、第４図のマイクロコンビエータ
６２に入力され、目標値との偏差信号が差動アンプ５２
並びに位相補償回路６７からの出力とともに加算回路５
４で加算されてパワーアンプ５０を介してボイスコイル
モータ（ＶＣＭ）１０に入力される。

さらにヘッド２６には記録アンプ７５を介して記録が行
なわれ、また再生アンプ７２を介して再生が行なわれる
。トラックにサーボ情報が書かれている場合は、そのサ
ーボ情報が位置誤差検出回路７４に入力され、それがマ
イクロコンピュータ６２に入力され、精密なサーボ位置
制御が行なわれる。

次にこのように構成された装置の動作を説明する。

不図示のホストシステムからのステップ命令を受けるこ
とによりヘッド２６の移動先が決定されて、信号線ａか
ら移動命令が送出され、加算回路５４、パワーアンプ５
０を介してボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１０が駆動さ
れる。ボイスコイルモータ１０が駆動されるとコイル１
６ａに流れる電流とマグネット１４との相互作用によっ
て移動子１６及びこれと一体に固定されたベツドキャリ
ッジ１８がガイドバー２２に沿って移動される。

ヘッドキャリッジ１８が移動されると、このへラドキャ
リッジと一体的に設けられたフォトインタラプタ３０の
発光素子１３０から発射された光線が受光素子１３２，
１３４，１３６で受光される。そして受光素子１３２，
１３４からは第６図に示すようにそれぞれ互いに所定量
位相のずれた信号φＡ、φＢが出力される。これらの信
号φＡ、φＢは後段の差動アンプ５２に入力されて信号
φφＡとφＢの交点、すなわち差ゼロの点が求められる
。この点がヘッド２６をディスク２４上のトラックに位
置決めする点である。

一般的にヘッド２６の移動は第５図に図示されたように
加速特性３１．定速特性Ｓ２．減速特性Ｓ３を含む台形
形状の制御が行なわれている。

今、精密な制御を必要とするヘッドの減速時についての
制御を例にとりて説明する。第６図（Ａ）、（Ｂ）はエ
ンコーダから出力されコンパレータ等で整形された互い
に９０”位相のずれた方形波φ＾、φＢとそのすべての
エツジから作ったカウント用パルスである（第６図（Ｃ
））。

ヘッドは可逆カウンタ６０のカウント値ｎまでは定速で
ｎ＋１から減速している。可逆カウンタ６０の値を参照
すればヘッド２６の現在位置を求めることができる。カ
ウント値ｎのときの速度Ｖｎはｎ−２個目のパルスから
ｎ＋２個目のパルスまでの時間ｔｎでエンコーダピッチ
Ｐを割ることによって得ることができる。このように複
数パルス間の時間を求めるのはφＡ、φＢのデユーティ
ずれや位相精度に影響されないようにするためである。

いまカウント値がｎ＋２だったと考えるとＶｎまでが計
算され、本来必要なＶｎ＋２は推定することになる。推
定値Ｖｎ＋２を求めるひとつの方法はＶｎ−１とＶｎか
ら第７図に図示したように外そうする方法を用いること
である。また３個以上の値から高度な補間アルゴリズム
で求めてもよい、またＶｎの値とそれ以降に加えた加速
度を用いて計算してもよい、＝Ｖｎ＋２が求められれば
マイクロコンピュータ６２のＲＯＭに格納された目標速
度とＶｎ＋２の差を求め、目標速度より小さければ速度
指令ａを増し、大きければａを減らしボイスコイルモー
タ１０の速度を制御する。

このようにヘッドの移動速度を例えば第５図の減速特性
Ｓ３に一致させることが可能になる。

上述した制御は減速度制御であったが、Ｓｔ。

Ｓ２に示した加速特性並びに定速特性に沿ってヘッドの
移動を制御できることは勿論である。

更にヘッド２６自体によってフロッピーディスク２４上
に記録されているトラックのサーボ情報が検出されて後
段のアンプ７２で増幅され、位置誤差検出回路フ４に入
力されてトラック追従の位置誤差信号ｇがマイコン６２
に入力される。

このようにして直接加算回路５４へ入力される粗い位置
信号す並びにマイコン６２へ入力される現在位置信号Ｃ
１及びトラック追従のサーボ信号ｇに従ってヘッドキャ
リッジ１８及びそれと一体に移動されるヘッド２６の正
確な移動制御が行なわれ、例えばマイコン６２内の目標
位置のカウント値と、エンコーダ２８の移動に伴なって
可逆カウンタ６０によって得られたカウント値が一致す
ると、信号ａが「０」となり、差動アンプ５２がｒＱＪ
のとき、すなわち所定のスリット位置に対応したトラッ
ク位置でヘッドが停止することになる。この後トラッキ
ング動作に移り信号ｇを零にするようにＶＣＭを制御す
る。

なお以上の説明においては速度制御装置をディスク装置
に用いる例を示したが、本発明はこれに限定されずにス
ケールから多相の信号をとり出しそれによって位置決め
制御を行なう装置であれば広い範囲に利用できることは
勿論である０着磁されたスケール板とホール素子や磁気
抵抗素子等のセンサーを用いた磁気式エンコーダも使用
できる。またセンサーを３個以上用いても良く、このと
きはさらに１周期中のカウント数を増やすことができる
。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、目盛
り１周期につき複数のクロック信号を形成し、このクロ
ック信号に同期して可逆カウンタを作動させ目盛りピッ
チに対応する距離を複数のクロックパルス間の時間で割
ることにより速度を求めるようにしているので、正確な
速度を高頻度で得ることができ加減速制御性能を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明が用いられるディスク装置の
上面図及び斜視図、第３図はフォトインタラプタの一実
施例の斜視図、第４図はヘッド位置制御回路のブロック
梱妾図、第５図は加減速制御の特性を示した特性図、第
６図（Ａ）〜（Ｃ）は移動速度を求める方法を示した波
形図、第７図はヘッド移動速度を補間する方法を示した
説明図である。 ３０．３０’・・・フォトインタラプタ６０・・・可逆
カウンタ １３０・・・発光素子 １３２．１３４−・・受光素子 特許出願人　キャノン電子株式会社　ｔ、”’、−二代
理人弁理士加藤　卓“□゛′１ シー′ テシスフ舊屓の１１１ｔ１記 第１図 寿トれ７−７デ７の総置め 第３図 く０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の目盛りが形成されたスケール板と、スケール
   の目盛りを検知するセンサーを有し、センサーからの出
   力信号をカウンタで計数することによりスケール板とセ
   ンサーの相対位置を検出し、相対速度を制御する速度制
   御装置において、スケールの目盛り検知する第１のセン
   サーと、この第１のセンサーより所定の周期位相ずらし
   て配置された第２のセンサーと、 第１と第２のセンサーからの信号の位相ずれ方向に従っ
   て正逆カウントする可逆カウンタとを設け、 前記第１と第２のセンサーからの信号の立上り端及び立
   下り端に同期して目盛り１周期につき４つのカウント用
   のクロック信号を形成し、目盛りピッチを４個のクロッ
   ク信号間の時間で割ることにより速度を求めるようにし
   たことを特徴とする速度制御装置。 ２）現在のカウンタ値に対応する速度をそれまでのカウ
   ント値によって計算された速度から補間ないし外そうに
   より求めるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の速度制御装置。