JPS62147987A - Positioning device - Google Patents

Positioning device

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JPS62147987A
JPS62147987A JP60288847A JP28884785A JPS62147987A JP S62147987 A JPS62147987 A JP S62147987A JP 60288847 A JP60288847 A JP 60288847A JP 28884785 A JP28884785 A JP 28884785A JP S62147987 A JPS62147987 A JP S62147987A
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JP
Japan
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winding
motor
signal
scale
brushless
Prior art date
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Pending
Application number
JP60288847A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Ueda
利幸 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable the positions of high precision and high reliability to be determined, by changing the direction of the winding current of a motor with winding selection signal obtainable from the winding selection pattern of a scale moving according to the moving section of the motor. CONSTITUTION:To the permanent magnet 51 of the movable section of a brushless DC motor 2, the glass scale 11 of the movable section of an encoder 1 is mechanically connected. A detector assembly 12 is irradiated through an illuminant 36, and light passing the glass scale 11 is detected by light receiving units 31-35. From the light receiving units 31-35, the output of index signal, two phase position signal, and winding selection signal is generated, and with the signal, the scale and the direction of the current of the windings 52, 53 of the motor 2 are controlled.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、位置決め装置に関し、特に磁気ディスク装置
の磁気ヘッドを位置決めする位置決め装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a positioning device, and particularly to a positioning device for positioning a magnetic head of a magnetic disk drive.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、磁気ディスク装置の位置決め装置の駆動源として
は、ボイスコイルモータあるいはステ・ンビシグモータ
あるいはブラシ付直流モータか使われていた。
Conventionally, a voice coil motor, a stainless steel motor, or a brushed DC motor has been used as a drive source for the positioning device of a magnetic disk drive.

〔発明か解決しようとする問題点〕[Problem that the invention attempts to solve]

ボイスコイルモータを使用した位置決め装置は、可動範
囲が制限されるという疋点かあり、ステ・・7ビングモ
ータを使用した位置決め装置は位置精度か不」−分で、
しかも高速動作に限界があるという欠点かあり、ブラシ
付直流モータを使用した位置決め装置は、ブラシの磨耗
による信卸性の低下かあるという欠点かあった。
Positioning devices that use voice coil motors have the drawback of limited range of movement, and positioning devices that use step-by-step motors have poor positioning accuracy.
Moreover, there is a drawback that there is a limit to high-speed operation, and positioning devices using brushed DC motors have the drawback that reliability may be reduced due to wear of the brushes.

本発明は、−β相巻線型フラジレス直流モータを駆動源
として位置検出器であるスケールと組みかわせて可動範
囲に制限のない高速、高信頼性の位置決ぬ装置を提供す
ることを1」的とする。
The object of the present invention is to provide a high-speed, highly reliable positionless device with unlimited movable range by using a -β phase winding type flangeless DC motor as a drive source in combination with a scale which is a position detector. shall be.

1問題点を解決するための手段〕 本発明の位置決め装置は、多相巻線型のブラシしス直流
モータと、このブラシレス直流モータの可動部の位置(
可動部の回転角度も陰む)を示すための位置信号パター
ンと巻線選択パターンが設けられたスケールと、前記可
動部の運動に対応して前記スケールに対し相対的に運動
し前記位置信号パターンの対向する部分に基ずいて位置
信号を出力する位置検出器と、前記可動部の運動に対応
して前記スケールに対し相対的に運動し前記巻線選択パ
ターンの対応する部分に基ずいて巻線選択信号を出力す
る巻線選択検出器と、前記巻線選択信号に応じて前記フ
ラジレス直流モータの巻線の電流の方向を切換える巻線
切換回路と、前記位置信号を処理して誤差信号を前記巻
線切換回路に与えるサーボ回路とを含んで構成される。
Means for Solving Problem 1] The positioning device of the present invention has a multi-phase winding type brushed DC motor, and the position of the movable part of this brushless DC motor (
a scale provided with a position signal pattern and a winding selection pattern for indicating the rotation angle of the movable part (including the rotation angle of the movable part), and a scale that moves relative to the scale in response to the movement of the movable part and the position signal pattern a position detector that outputs a position signal based on opposing portions of the scale; a winding selection detector that outputs a wire selection signal; a winding switching circuit that switches the direction of current in the winding of the flangeless DC motor in accordance with the winding selection signal; and a winding switching circuit that processes the position signal and generates an error signal. The winding switching circuit includes a servo circuit that supplies the winding switching circuit.

r実施例] 次に、本発明について図面を参照して説明する6第1図
は光学的エンコーダをつけた2相ブラシレス直流モータ
を例として用いた位置決め装置の主要部のフロック図で
ある。エンコーダ1は円盤状のガラススクール11と検
出器組立12とがらなり、ガラススクール]1上には、
光を透過する透明部と光の透過を防ぐ黒色部の組み合わ
せにより以下に示す3種類のパターンが同心円周上に設
けられている。1つは始点を示すインデックス信号パタ
ーン21てあり、2っめは90度位相の異なった2層の
インクリメンタル型位置信号パターン22.23であり
、3つめはブラシレス直流モータ2の2相巻線選択用の
アブンリュート型巻線選択信号パターン24.25であ
る。
Embodiment Next, the present invention will be described with reference to the drawings. 6 FIG. 1 is a block diagram of the main parts of a positioning device using, as an example, a two-phase brushless DC motor equipped with an optical encoder. The encoder 1 consists of a disc-shaped glass school 11 and a detector assembly 12, and on the glass school 1,
The following three types of patterns are provided on concentric circles by combining transparent parts that transmit light and black parts that prevent transmission of light. One is an index signal pattern 21 indicating the starting point, the second is an incremental position signal pattern 22, 23 of two layers with a 90 degree phase difference, and the third is a two-phase winding selection of the brushless DC motor 2. This is Abnlute type winding selection signal pattern 24.25 for.

検出器組立12は発光体36とガラススクール11を通
過した光を受光する受光体31〜35がら構成される。
The detector assembly 12 is composed of a light emitter 36 and photoreceptors 31 to 35 that receive the light that has passed through the glass school 11.

受光体31〜35はそれぞれカラススケール11上の各
パターンに対応した信号を発生する。すなわち受光体3
1はインテックス信号パターン21を検出してインデッ
クス信号41を出力し、受光体32.33は2相位置信
号パターン22,23を検出して2相の位置信号42゜
43を出力し、受光体34.35は巻線選択信号パター
ン24.25を検出して巻線選択信号44゜45を出力
する。
The photoreceptors 31 to 35 each generate a signal corresponding to each pattern on the crow scale 11. That is, the photoreceptor 3
1 detects the Intex signal pattern 21 and outputs the index signal 41, and the photoreceptors 32 and 33 detect the two-phase position signal patterns 22 and 23 and output two-phase position signals 42°43. .35 detects the winding selection signal pattern 24.25 and outputs the winding selection signal 44°45.

ブラシレス直流モータ2は4極の永久磁石51と2つの
巻線52.53から構成され、可動部となる永久磁石5
1とエンコーダ1の可動部であるガラススケール11は
機械的に結合されている。
The brushless DC motor 2 is composed of a four-pole permanent magnet 51 and two windings 52 and 53, and the permanent magnet 5 serves as a movable part.
1 and a glass scale 11, which is a movable part of the encoder 1, are mechanically coupled.

巻線52.53はそれぞれ電力増幅器3,4に接続され
ている。各電力増幅器3,4には2相位置信号42.4
3を入力とするサーボアナログ回路6を通して処理され
た誤差信号61をアナロク入力信号とし、巻線選択信号
44.45を論理入力信号として巻線選択、駆動電流極
性及び駆動電流量を決める巻線切換回路5から駆動信号
が入力される。
Windings 52, 53 are connected to power amplifiers 3, 4, respectively. Each power amplifier 3, 4 has a two-phase position signal 42.4
The error signal 61 processed through the servo analog circuit 6 which receives 3 as an input is used as an analog input signal, and the winding selection signal 44, 45 is used as a logic input signal to determine the winding selection, drive current polarity, and drive current amount. A drive signal is input from the circuit 5.

次に、フラジレス直流モータの動作について第2図のタ
イミンク図を参照して説明する。第1図に示した2層4
極のブラシレス直流モータを回転させた時に各巻線52
.53に発生する逆起電力波形は第2図に示す通りであ
る。このような特性をもつ直流モータを駆動するには逆
起電力波形が平坦な領域において駆動電流を流す必要が
ある。
Next, the operation of the flangeless DC motor will be explained with reference to the timing diagram of FIG. Two layers 4 shown in Figure 1
When the pole brushless DC motor is rotated, each winding 52
.. The back electromotive force waveform generated at 53 is as shown in FIG. To drive a DC motor with such characteristics, it is necessary to flow a drive current in a region where the back electromotive force waveform is flat.

このタイミングを発生ずるために第2図に示す巻線選択
信号44.45が使用される。巻線選択信号44が“1
”で巻線選択信号45が“′O°′の時、巻線53に一
方向の電流(−1>を流し、巻線選択信号44が“1°
′で巻線選択信号45も°′1゛′の時、巻線52に他
方向の電流(十I)を流し、巻線選択信号44が゛0パ
で巻線選択信号が“1″“の時巻線53に他方向の電流
(十r〉を流し、巻線選択信号44が“′0°°で、巻
線選択信号45も” o ”の時、巻線52に一方向の
電流(−■)を流すことによってブラシレス直流モータ
に一定方向のトルクを発生させることができる。
Winding selection signals 44, 45 shown in FIG. 2 are used to generate this timing. Winding selection signal 44 is “1”
” and the winding selection signal 45 is “O°”, a unidirectional current (-1> is passed through the winding 53, and the winding selection signal 44 is “1°”).
' When the winding selection signal 45 is also '1', a current (10 I) in the other direction is passed through the winding 52, and the winding selection signal 44 is '0' and the winding selection signal is '1'. When , a current (10r) in the other direction is passed through the winding 53, and when the winding selection signal 44 is "'0°" and the winding selection signal 45 is also "o", a current in one direction is passed through the winding 52. (-■) allows the brushless DC motor to generate torque in a fixed direction.

駆動電流の極性をかえるとブラシレス直流モータに他方
向のトルクを発生させることかできる。
By changing the polarity of the drive current, the brushless DC motor can generate torque in the other direction.

以上説明した論理信号処理は巻線切換回路5によって行
なわれる。論理回路の詳細は当分骨の技術者にとっては
簡単であるので省略する。
The logic signal processing described above is performed by the winding switching circuit 5. The details of the logic circuit will be omitted for the time being as it is easy for a basic engineer.

上記説明したブラシレス直流モータ2を駆動源とする閉
ループサーボ位置決め装置の動作について以下に説明す
る。ブラシレス直流モータ2を回転させた時の受光体3
1の出力である信号41は第3図(a>に示すような波
形であり、受光体32.33の出力である2相の位置信
号42.43は第3図(b)、(c)に示すような正弦
波信号である。磁気ヘッドを位置決めする位置決め装置
では通常、図示するように位置信号42.43の信号振
幅の中央の点PO,PI、P2.・・・を位置決め点ず
なわち磁気ヘッドの磁気ディスク上のトラックに対応す
る位置として使用する。この位置信号42.43はサー
ボアナログ回路6内で信号処理されて誤差信号61とし
て巻線切換回路5に入力され、誤差信号61に応じた電
流値及び極性でブラシレス直流モータを駆動し、閉ルー
プサーボ回路を形成する。
The operation of the closed loop servo positioning device using the brushless DC motor 2 described above as a drive source will be described below. Photoreceptor 3 when rotating brushless DC motor 2
The signal 41 which is the output of the photoreceptor 32.33 has a waveform as shown in FIG. This is a sine wave signal as shown in .In a positioning device that positions a magnetic head, points PO, PI, P2, etc. at the center of the signal amplitude of the position signal 42, 43 are usually set as a positioning point chain as shown in the figure. The position signals 42 and 43 are used as positions corresponding to the tracks on the magnetic disk of the magnetic head.These position signals 42 and 43 are processed in the servo analog circuit 6 and input to the winding switching circuit 5 as an error signal 61. The brushless DC motor is driven with the current value and polarity according to the current value and polarity, forming a closed loop servo circuit.

なお、ガラススケール112発光体36および受光体3
1〜35からなる光学的なエンコーダ1の代わりに磁気
的なエンコーダ等を使用してら本発明は可能である9 さらに、回転式のエンコーダ1の代わりにフラジレス直
l禿モータの可動部の回転運動を山車等により変換した
直線運動が与えられる直線状グ)スケールでもよい。
Note that the glass scale 112, the light emitter 36, and the photoreceptor 3
The present invention is possible by using a magnetic encoder or the like instead of the optical encoder 1 consisting of 1-35. It may also be a linear g) scale that gives linear motion converted by a float or the like.

1゛発明の効果) 以上説明したように本発明は、多相巻線型フラジレス直
流モータの巻線の電流の方向をこのモータの可動部に応
じて運動するスケールの巻線選択パターンにより得られ
る巻線jx択信号で切換えることにより、可動範囲に制
限のない高精度、光信頼性の位置決め装置を実現できる
効果がある。
1゛Effects of the Invention) As explained above, the present invention allows the current direction of the windings of a multiphase winding type flangeless DC motor to be changed by changing the windings obtained by the winding selection pattern of the scale that moves in accordance with the movable parts of the motor. Switching using the line jx selection signal has the effect of realizing a highly accurate and optically reliable positioning device with no limit to the movable range.

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

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は第1
図に示すブラシレス直流モータの駆動方法を示すタイミ
ング図、第3図(a)〜(c)は第1図に示すインデッ
クス信号41および位置信号42.43の波形図である
。 1・・・エンコーダ、2・・・ブラシレス直流モータ、
3.4・・電力増幅器、5・・・巻線切換回路、6・・
・ケールアナログ回路、11・・・ガラススケール、1
2・・・検出器組立、21・・・インデックス信号パタ
ーン、22.23・・・位置信号パターン、24.25
・・・巻線選択信号パターン、31〜35・・・受光体
、36・・・発光体、41・・・インデックス信号、4
2.43・・・位置信号、44.45・・・巻線選択信
号、51・・・永久磁石、52.53・・・巻線。 代理人 弁理士 内 原  昔1 ゛\
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
3A to 3C are waveform diagrams of the index signal 41 and position signals 42 and 43 shown in FIG. 1. FIGS. 1... Encoder, 2... Brushless DC motor,
3.4... Power amplifier, 5... Winding switching circuit, 6...
・Kale analog circuit, 11...Glass scale, 1
2...Detector assembly, 21...Index signal pattern, 22.23...Position signal pattern, 24.25
... Winding selection signal pattern, 31-35 ... Photoreceptor, 36 ... Light emitter, 41 ... Index signal, 4
2.43... Position signal, 44.45... Winding selection signal, 51... Permanent magnet, 52.53... Winding wire. Agent Patent Attorney Uchihara Former 1゛\

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 多相巻線型のブラシレス直流モータと、このブラシレス
直流モータの可動部の位置を示すための位置信号パター
ンと巻線選択パターンが設けられたスケールと、前記可
動部の運動に対応して前記スケールに対し相対的に運動
し前記位置信号パターンの対向する部分に基ずいて位置
信号を出力する位置検出器と、前記可動部の運動に対応
して前記スケールに対し相対的に運動し前記巻線選択パ
ターンの対応する部分に基ずいて巻線選択信号を出力す
る巻線選択検出器と、前記巻線選択信号に応じて前記ブ
ラシレス直流モータの巻線の電流の方向を切換える巻線
切換回路と、前記位置信号を処理して誤差信号を前記巻
線切換回路に与えるサーボ回路とを含むことを特徴とす
る位置決め装置。
A multi-phase winding type brushless DC motor, a scale provided with a position signal pattern and a winding selection pattern for indicating the position of a movable part of the brushless DC motor, and a scale that corresponds to the movement of the movable part. a position detector that moves relative to the scale and outputs a position signal based on opposing portions of the position signal pattern; and a position detector that moves relative to the scale in response to the movement of the movable part and selects the winding. a winding selection detector that outputs a winding selection signal based on a corresponding portion of a pattern; a winding switching circuit that switches the direction of current in the winding of the brushless DC motor in response to the winding selection signal; A positioning device comprising: a servo circuit that processes the position signal and provides an error signal to the winding switching circuit.
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