JPS6057086B2 - 情報検索装置における位置決め装置 - Google Patents

情報検索装置における位置決め装置

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JPS6057086B2
JPS6057086B2 JP54129825A JP12982579A JPS6057086B2 JP S6057086 B2 JPS6057086 B2 JP S6057086B2 JP 54129825 A JP54129825 A JP 54129825A JP 12982579 A JP12982579 A JP 12982579A JP S6057086 B2 JPS6057086 B2 JP S6057086B2
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JP54129825A
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JPS5654438A (en
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栄一 塚田
茂樹 小川
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は情報検索装置における位置決め装置に関し、
長ストローク間の微細な間隔で記録がなされている情報
記録媒体からのオプチカルリニアエンコーダによる高速
・高精度の検索を可能にしたものてある。
従来技術に係るこの種の位置決め装置では周期的なア
ナログ信号を制御用の位置信号として用い、その一周期
をポジシヨナの最小移動量とする位置・失めが行なわれ
ている。
ところが数μm周期のアナログ信号を得ようとした場合
、光の回折等の現象により信号のS/Nが著しく劣化し
、またS/Nを良くするためにはオプチカルリニアエン
コーダのメインスケールとインデックススケールとのク
リアランスを極めて小さく且つ一定に保たれねばならな
いという問題があり、微細周期の制御信号としてのアナ
ログ信号を得ることは極めて難力化いという問題がある
。更に周期的なアナログ信号を用いてポジシヨナを駆動
制御する場合において、位置制御に用いるアナログ信号
のリニア領域の幅とポジシヨナの摩擦負荷等の影響によ
りポジシヨナを微小量だけ起動停止させること自体も非
常に難力化い。このためオプチカルリニアエンコーダを
用い、一つの駆動制御機構で長ストロークに亘り微細間
隔ステップの間欠位置決めを行なうことは極めて困難て
ある。 一方、1oolLm程度の短いストロークの間
で0.1μm以下の駆動制御を行なう微細間隔の位置決
め装置として、動電形アクチュエータや電磁形アクチュ
エータを有し、これらアクチユエータヘの電気入力信号
で位置決め制御を行なう装置、及ひ精密なネジ送り機構
を用いパルスモータ若しくはDCサーボモータと組合せ
これらモータの回動角度を制御することによつて位置決
め制御を行なう装置もある。
ところが、これら両装置では何れも長いストローク間を
高速に駆動制御することは極めて難かしい。そこで本発
明は上記従来技術に鑑み長ストローク間の間欠的な高速
・高精度の位置決めを行ない得る情報検索装置における
位置決め装置を提供することを目的とする。
そしてかかる目的を達成すべく本発明は一定間隔周期で
アナログ信号をだすオプチカルリニアエンコーダのメイ
ンスケール自体を短いストロークの間で微細間隔ステッ
プで高精度に位置決め駆動し、それに対してオプチカル
リニアエンコーダのインデックススケールをサーボ追従
させる制御方式を採り乍らそのインデックススケールを
搭載したポジシヨナを長ストローク間にわたつて間欠位
置決めすることにより長ストローク間の間欠的な高速・
高精度の位置決めをメインスケールの微細間隔ステップ
で行なわしめるようにした。以下本発明の実施例を図面
に基づき詳細に説明する。
第1図及び第2図において、1はオプチカルリニアエン
コーダのメ,インスケール、2は同じくオプチカルリニ
アエンコーダのインデックススケール(第1図では図示
せず)である。
このとき特に第2図に示すように、前記メインスケール
1及びインデックススケール2は共にΔXピッチの等間
隔の縞模様からなるリニアスケールである。本実施例で
は40μmピッチで、幅20μmの白縞及び同じ幅20
μmの黒縞が交互に配列された位置検出マークを有して
いる。3は前記メインスケール1を間欠的に位置決め駆
動するエンコーダ位置決め機構で、ストロークM(2M
≧ΔX)の間を、微細間隔ΔYステップて駆動制御し得
るようになつている。
本実施例ではDCモータと精密ネジ送り機構を用い、D
Cモータの回転角度を制御することによつてネジ送り量
を制御し2μmステップで±40μmの間を駆動制御し
ている。そこて情報読み出し位置に対応するアドレスは
、この微細間隔ΔY=2μmステップ毎に番地付けを行
つている。したがつて、このストローク洲内でのアドレ
スは±2拵在し、メインスケール1の1ピツチニ40μ
mは2餌固のアドレスで分割されていることなる。4は
インデックススケール2及び受光素子ホルダ5を搭載し
たポジシヨナ。
6はポジシヨナ4を間欠的に位置決め駆動するポジシヨ
ナ位置決め機構て、ストロークLの間を最小移動量が前
記メインスケール1のピッチΔXと同じΔX以上を駆動
制御でき、サーボ系クローズドループ制御によつてメイ
ンスケール1の一定間隔のピッチΔXの所定の位置に位
置決めし得るようになつている。
本実施例ではベルト・プーリ機構を用いストローク10
0mmの間を最小移動量を40μmとして、それ以上の
移動量を制御し得る。したがつて、ポジシヨナ4の移動
が可能な最小アドレス量ΔAminは、ΔX/ΔYで表
わされる。したがつて本実施例では20である。一方、
ポジシヨナ4のメインスケール1に対する最大の移動量
はスケールピッチに換算するとL/Δxで表わされる。
したがつて本実施例では2500ピッチとなる。続いて
かかる本実施装置による位置決めの態様を説明しておく
第3図は位置信号である。
このように周期性のある位置信号はオプチカルリニアエ
ンコーダにより得る。ポジシヨナ4の位置決め駆動制御
はこの位置信号によりメインスケール1を移動するしな
いの如何にかかわらず次の順序で行なう。先ず目的アド
レスAObj.を設定すると、移動距離に応じた速度指
令値が与えられた速度制御を行なう。その後停止位置の
114ピッチ手前でスイッチを切替え位置決め制御に移
行せしめ目的位置に停止させる。このときの停止位置は
位置信号がO■の位置となる。その後メインスケール1
の微細間隔の駆動制御によりポジシヨナ4をΔY=2μ
mステップで位置決め駆動制御する。
即ち、更に詳言すると、先ず目標位置として目的アドレ
スAObj.が設定されコると現在アドレスA]10W
との差ΔA=AObj.−,AnOwを計算し、ΔA=
0ならばエンコーダ位置決め機構3及びボジシヨナ位置
決め機構6は駆動する必要はない。したがつてメインス
ケールとボジシヨナ4は共に停止したままてある。ΔA
半01ならば、まず、ΔAをメインスケール1の1ピッ
チ間のアドレス数P=ΔX/ΔY(最小アドレス量に同
じ)、本実施例ではP=20で割り、その商をΔC、余
りをΔDとする。すなわち、ΔA=P・ΔC+ΔDとな
る。そして、余りΔD=0な)らば、メインスケール1
をその位置に停止固定させ保持したままポジシヨナ4を
メインスケール1に対してΔCピッチ分、本実施例ては
ΔC−p=20・ΔCアドレス分、即ち40・ΔCpm
駆動制御して位置決めすれはポジシヨナ4は目的アドレ
スAObj.に移動しその位置で情報を読み出すことが
てきる。なお、この楊合の位置信号は第3図bに示すよ
うになる。このときの正負の符号は移動の方向を示して
いる。一方、ΔA≠0で且つ余りΔD:0ならず、先ず
ポジシヨナ4のオプチカルリニアエンコーダに対するサ
ーボ系ロックを解除しメインスケール1をΔDアドレス
分、本実施例てはΔD・ΔY=2ΔDpmだけ駆動制御
して位置決めし、さらにポジシヨナ4をメインスケール
1に対してΔCピッチ分、本実施例てはΔC−P=20
・ΔCアドレス、ΔC・ΔX=40ΔCpm駆動制御し
て位置決めさせれば良い。
この結果第3図cmeに示すように、サーボ系クローズ
ドループ制御によつて、ポジシヨナ4は、実際にはΔC
−P+ΔDアドレス、本実施例で40ΔC+2ΔDpm
の移動量分駆動制御されて、メインスケール1の一定間
隔ピッチΔXの所定の位置、本実施例では位置信号が0
Vの位置て停止するように駆動されることとなり、ポジ
シヨナ4は目的アドレスAObj.に移動して、その位
置で情報を読し出すことができる。なお本実施例の制御
系においては、ポジシヨナ4の移動ピッチ量ΔCをカウ
ント制御するのに目標停止位置の114ピッチ手前の位
置信号のピークを利用するようにしたので、ΔD>P/
4、本実施例でΔD〉5アドレスの場合には制御系でΔ
C+1ピッチをカウントさせた後位置決め制御に移行す
る方式を採用している。位置決めの態様の手順の概略は
上述した通りであるが、メインスケール1の微細間隔ス
テップ駆動の累積、即ちΔDの累積値によつてメインス
ケール1がその駆動可能なストローク2M1本実施例て
±20アドレス、±40pmの外に飛び出してしまう。
このことを防止するためメインスケール1の駆動可能な
ストローク?間での現在アドレスBnOwを常に知るよ
うに構成し、D半即ちメインスケール1の駆動制御が必
要なときにはエンコーダ位置決め機構3及びポジシヨナ
位置決め機構6を駆動させる前に、まずBnOw+ΔD
を計算しその値がストローク2N4間のアドレス±(M
/ΔY)、本実施例ては±20アドレスを越える場合に
は次に述べる修正を行つた後で、駆動動作に移行させる
。第4図はその修正原理を説明する図である。同図に示
すように、メインスケール1をΔDアドレス駆動しても
、(ΔD−P)アドレス、または、(ΔD+P)アドレ
ス、駆動しても、すなわち、ΔDアドレスに対して、さ
らにメインスケール1の1ピッチ分のアドレスP=ΔX
/ΔYを正逆いずれの方向に余分に駆動しても、その後
のオプチカルリニアエンコーダから得る位置信号自体は
変化することはない。したがつて、ΔA〉0で余りΔD
半0の場合で、メインスケール1の現在アドレスBnO
wと余りΔDの和が、M/ΔYを越えたとき、すなわち
BnOw+ΔD>M/ΔYとなつたときには、余りΔD
の代りに、ΔD″=ΔD−Pを計算し、メインスケール
1の微細間隔の駆動制御量をΔD゛アドレスと置きかえ
てからはじめて、ポジシヨナ4のオブチカルリニアエン
コーダに対するサーボ系ロックを解除し、前述と同じ手
順で、まず、メインスケール1をΔD″アドレス分駆動
制御して位置決めし、さらに、ポジシヨナ4をメインス
ケール1に対してΔCピッチ分駆動制御して位置決めす
れば前述と同様にポジシヨナ4は目的アドレスAOb主
に移動してその位置で情報を読み出すことができるとと
もにメインスケール1はその駆動制御の可能なストロー
ク洲の間に常に存在するように制御できる。またΔA=
AObj.−AnOw〉0でΔC=0の場合、即ちポジ
シヨナ4の駆動制御量がメインスケール1の1ピッチΔ
Xに満たないような微小量の駆動制御を必要とする場合
には、メインスケール1を停止固定したままボジシヨナ
4だけを先ずメインスケール1の1ピッチーΔX分、本
実施例で”はポジシヨナ4を駆動制御し得る最小移動量
ΔX=40pmであるため−40μm=ーP=ー20ア
ドレス分駆動制御して位置決めする。
即ち、目的アドレスAObj.に対して、反対方向にP
=20アドレス分移動させたことになり、その時点で現
在アドレ・スA″NOwが、AnOw−P=AnOw−
20と更新されるから、設定された目的アドレスAOb
jに対する差は、ΔA″=AObj−A″NOw=Ac
bj−(AnOw一P)となり、このΔA″をメインス
ケール1の1ピッチ間のアドレス数Pで割つた値は、Δ
A″/P=ΔA/P+1となつて、ΔA/Pの商として
この場合はΔC=0を仮定しているゆえ、ΔA″/Pの
商としてはΔC=1が成り立つ。即ち、ΔA=0・P+
ΔDに対して、ΔA″=1・P+ΔDと成る。したがつ
て、ポジシヨナ4の駆動制御可能な最小移動量ΔXを保
証しつつ、前述の如き位置決め態様にしたがつて、ポジ
シヨナ4の目的アドレスAObj.への位置決めをする
ことが可能となる。なお、このΔA〉0,ΔC=0の場
合、ポジシヨナ位置決め機構6が摩擦負荷等の影響が少
ない機構構成になつていて、ポジシヨナ4の駆動制御可
能な最小移動量が、メインスケール1の微細間隔の駆動
制御量ΔYより小さい場合には、ポジシヨナ4のオプチ
カルリニアエンコーダに対するサーボ系をロック状態保
持のまま、メインスケール1を余りΔDアドレス分駆動
制御して位置決めすれば、ポジシヨナ4はメインスケー
ル1に追従して駆動位置決めさせることが容易に可能と
なる。
なお、A半0についてはA〉0の楊合についてのみ説明
したが、ΔA〈0の場合にも、その符号によつて駆動制
御する方向が逆になるだけでメインスケール1をその駆
動可能なストローク?の外にとびださせず且つポジシヨ
ナ4の駆動制御可能な最小移動量ΔXを保証しつつポジ
シヨナ4を−設定された目的アドレスAObj.に位置
決めしその位置て情報を読み出すことができる。以上実
施例とともに具体的に説明したように、本発明によれば
位置検出用スケールとして用いるオプチカルリニアエン
コーダのメインスケール自体を、短かいストロークの間
で微細間隔ステップで位置決め駆動制御することによつ
て、オプチカルリニアエンコーダのスケール周期間隔を
微細にしたものと等価になるので、分解能の高いエンコ
ーダを得ることとなり、メインスケールとインデックス
スケール間のクリアランス調整も容易になり、長ストロ
ーク間の微細間隔ステップの間欠位置決めを高速・高精
度に行なえ経済的にも安価な位置決め方式となる利点を
有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す構成図、第2図はオプチ
カルリニアエンコーダのメインスケール及びインデック
ススケールを概念的に示す説明図、第3図a−eは位置
信号を示す説明図、第4図a−dはスケール移動量修正
の原理を説明する説明図である。 図面中、1はメインスケール、2はインデックススケー
ル、3はエンコーダ位置決め機構、4はポジシヨナ、6
はポジシヨナ位置決め機構である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 オプチカルリニアエンコーダのメインスケールを位
    置検出スケールとして用い長ストローク間に亘つて記録
    がなされている情報記録媒体に対し間欠的な選択動作に
    よつてポジシヨナを所定の位置に位置決めしその位置で
    情報を読み出す情報検索装置において、オプチカルリニ
    アエンコーダのメインスケールを微細な一定間隔のピッ
    チで間欠的に駆動制御するエンコーダ位置決め機構と、
    長ストロークに亘り移動し得るとともにオプチカルリニ
    アエンコーダのインデックススケールを搭載したポジシ
    ヨナを前記メインスケールの一定間隔のピッチの所定位
    置に位置決めし得るよう間欠的に駆動制御するポジシヨ
    ナ位置決め機構とを有することを特徴とする位置決め装
    置。
JP54129825A 1979-10-11 1979-10-11 情報検索装置における位置決め装置 Expired JPS6057086B2 (ja)

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JPS5654438A JPS5654438A (en) 1981-05-14
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JPS6057417A (ja) * 1983-09-08 1985-04-03 Tohoku Metal Ind Ltd 位置制御方式
JPS61250296A (ja) * 1985-04-26 1986-11-07 瀬谷 実 地中掘進法および地中掘進機
JPH02120594U (ja) * 1989-03-09 1990-09-28

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