JPH01145502A

JPH01145502A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH01145502A
Application number: JP30153187A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Ota; 太田　周一
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1987-12-01
Publication date: 1989-06-07

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】［技術分野］本発明は、位置検出装置に関する。

［従来技術］例えば、多数の光ディスクを用いて構成された図書館シ
ステムでは、それらの光ディスクを一定の場所に収納し
ておき、外部からの要求により目的の光ディスクを選択
して光デイスク駆動装置に装置しており、そのために、
光ディスクを収納位置から光デイスク駆動装置にまで移
動する必要がある。

このときに、光ディスクを移動する移動体を能動する能
動機構としては、次のような機構が考えられる。

■モータの回転恥動力をベルト（タイミングベルト）で
直線方向の駆動力に変換して伝達する。

■モータの回転駆動力でボールシャフトを回転し、これ
に係合するボールネジで直線方向の駆動力に変換して伝
達する。

■リニアモータによって直接駆動する。

しかしながら、このような駆動機構には次のような不都
合を生じる。

■のベルトを使用するものは、非常に構成が簡単である
が、移動体が移動軌跡から外れないように案内機構を別
途設ける必要があり、また、ベルトの伸びや張力の変動
に対処するための機構が必要となる。

■のボールシャフトとボールネジを使用するものは、ボ
ールシャフトとボールネジが案内機構を兼ねており、ま
た、外力に対する抵抗力もあるが。

作動音が非常に大きくオフィスなどの比較的静かな環境
に設置される装置には不向きである。

■のリニアモータを使用するものは、非常に駆動効率が
高いが、移動体の移動範囲全域に対して、移動体に付設
した可動部とそれに対向する固定部との間隔を高精度に
保持する必要があり、非常に高価なものとなる。

そこで、これらの問題を解消するために、いわゆる、リ
ニアロータリーシャフトとリニアロータリーベアリング
の組合せによる原動機溝を、光ディスクを移動する移動
体に適用する。

ここで、図書館システムに使用される光デイスクライブ
ラリ装置を第７図および第８図に示す。

図において、光デイスクライブラリ装置１の正面上部に
は、この光デイスクライブラリ装置１を操作するととも
に動作状態を表示するための操作表示パネル２が形成さ
れている。

また、操作表示パネル２の略中央部には、光デイスクカ
ートリッジＣＲを収納／交換するためのカートリッジ孔
３が形成されている。

光デイスクライブラリ装置１の内部には、カートリッジ
孔３より挿入された光デイスクカートリッジＣＲを引き
込むとともに内部に収納されている光デイスクカートリ
ッジＣＲを外部に排出するためのカートリッジローダ機
構４．カートリッジローダ機構４の直下位置に配設され
た２つの光デイスクドライブ５，６、光デイスクカート
リッジＣＲを多数収納するスタッカ機構７、光デイスク
カートリッジＣＲを最上部のカートリッジローダ機構４
からスタッカ機構７の最下段にまで移動するためのエレ
ベータ機構８、エレベータ機構８の２段のカートリッジ
収容部８ａ　、　８ｂに光デイスクカートリッジＣＲを
それぞれ出し入れするためのカートリッジハンドリング
機構９，１０が配設されている。

また、この場合、光デイスクカートリッジＣＲには、両
面にデータが記録されているため、カートリッジハンド
リング機構９，１０は、光デイスクカートリッジＣＲの
面を、光デイスクドライブ５，６に対して反転する機構
も備えている。

エレベータ機構８において、カートリッジ収容部８ａ　
、　８ｂには、リニアロータリシャフト８ｃに圧接係合
するリニアロータリベアリング８ｄが取り付けられてお
り、リニアロータリシャフト８ｃには、プーリ８ｅ、８
ｆおよびタイミングベルト８ｇを介して、ステップモー
タ８ｈの駆動力が伝達されている。

リニアロータリシャフト８ｃとリニアロータリベアリン
グ８ｄによる移動の原理を第９図（ａ）、（ｂ）により
説明する。

リニアロータリベアリング８ｄは、リニアロータリシャ
フト８ｃの周囲に配設された３つのベアリングＲ１，Ｒ
２，Ｒ３からなり、これらのベアリングＲ１，Ｒ２゜Ｒ
３は、その回転軸がリニアロータリシャフト８ｃの延長
方向に対して一定の角度をなすように取り付けられてい
る。また、ベアリングＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、周囲から一
定の圧力でリニアロータリシャフト８ｃを圧接している
。

したがって、リニアロータリシャフト８ｃを上から見て
時計回り方向Ｃｖに回転駆動すると、その回転力のベア
リング旧、Ｒ２，Ｒ３の回転方向成分の力が作用してベ
アリングＲ１，Ｒ２，Ｒ３が回転する。

それによって、ベアリングＲ１，Ｒ２，Ｒ３がリニアロ
ータリシャフト８ｃの上を方向ＵＰに移動するので、カ
ートリッジ収容部８ａ、８ｂが上方向に移動する。

また、リニアロータリシャフト８ｃを上から見て反時計
回り方向ＣＣＷに回転駆動すると、ベアリングＲ１，Ｒ
２，Ｒ３上述とは反対方向に回転力が作用して、ベアリ
ングＲ１，Ｒ２，Ｒ３が上述と反対方向に回転する。

それによって、ベアリングＲ１，Ｒ２，Ｒ３が反対の方
向ＤＮに移動し、カートリッジ収容部８ａ　、　８ｂが
下方向に移動する。

したがって、ステップモータ８ｈを回転鹿動すると、そ
の回転方向に応じてカートリッジ収容部８ａ。

８ｂが上下動する。

さて、リニアロータリシャフト８Ｃとリニアロータリベ
アリング８ｄとの間には滑りがあるので、ステップモー
タ８ｈの駆動ステップ数とカートリッジ収容部８ａ　、
　８ｂの移動距離とは必ずしも一致しない。

そのために、カートリッジ収容部８ａ、８ｂの位置を検
出するための位置検出装置が必要であり、従来では、第
１０図（ａ）、（ｂ）に示すようなものを使用していた
。

図において、カートリッジ収容部８ａ　、　８ｂの本体
にはフォトインタラプタ１１が取り付けられており、リ
ニアロータリシャフト８Ｃに沿って、位置検出用スリッ
ト板１２が配設されている。また、位置検出用スリット
板１２には、カートリッジ収容部８ａ、８ｂの位置決め
単位となる一定間隔でスリットＳＬが多数穿設されてい
る。

そして、このフォトインタラブド１１からのパルス信号
を計数することによって、カートリッジ収容部８ａ　、
　８ｂの位置を検出していた。また、移動方向は、ステ
ップモータ８ｈの廂動方向によって判別していた。

ところが、このような従来の位置検出装置では、次のよ
うな不都合を生じていた。

すなわち、カートリッジ収容部８ａ　、　８ｂを高速に
移動して規定位置で停止するとき、カートリッジ収容部
８ａ　、　８ｂの慣性が作用するので、停止位置で上下
に微動振動（ハンチング）する。

このとき、微動振動の幅がそのスリットＳＬの幅よりも
大きい場合には、フォトインタラブド１１から多数のパ
ルス信号が発生する。

これにより、実際の位置と検出位置とが相違するという
不都合を生じていた。とくに、位置決め精度を高めるた
めにスリットＳＬの幅を狭くしていると、この影響が大
きい。

［目的］本発明は、かかる従来技術の不都合を解消するためにな
されたものであり、正確に位置検出できる位置検出装置
を提供することを目的とする。

［構成］本発明は、移動体の移動軌跡に沿って配設された一定間
隔の位置基準パターンを、極くわずかの位相差をもつ２
つの光学的センサで検出し、これらの光学的センサの検
出信号の排他的論理和に基づいて位置パルスを発生する
とともに、これらの光学的センサの検出信号の出力タイ
ミングに基づいて移動体の移動方向を判別し、その判別
結果に基づいて位置パルスの計数値を更新して位置信号
を算出するようにしている。

以下、添付図面を参照しながら１本発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は１本発明の一実施例にかかる位
置検出装置のセンサ部を示している。なお、この装置は
、第７図〜第９図（ａ）、（ｂ）に示したものと同一装
置に適用されるものである。

図において、カートリッジ収容部８ａ、８ｂの一側端に
は、２つのフォトインタラプタ２０．２１が取り付けら
れており、また、下端部には、ホームポジション検出用
の遮光板２２が取り付けられている。

リニアロータリシャフト８ｃと平行に、位置検出単位に
対応した一定の間隔で、同一寸法の切欠きが設けられて
いる位置基準板２３が、フォトインタラプタ２０．２１
のスリットに挿入される態様に配設されている。

カートリッジ収容部８ａ、８ｂが基準位置に対応したホ
ームポジションに移動している状態で、遮光板２２によ
ってオフされる位置には、フォトインタラブド２４が配
設されている。

また、フォトインタラプタ２０．２１のそれぞれの検出
位置の間隔ＬＬは、位置基準板２３の切欠きの間隔Ｌ２
よりも、カートリッジ収容部８ａ　、　８ｂの位置決め
精度に対応した極わずかな寸法だけ大きく設定されてい
る。

第２図は１位置検出回路の一例を示している。

同図において、フォトインタラブド２０の出力信号Ｓａ
は、プルアップ抵抗Ｒａによってプルアップされた状態
で、波形整形機能付きのインバータ２５を介し、信号Ｓ
ａ’として、モノマルチ回路２６のトリガ入力端Ｔ、フ
リップフロップ２７のデータ入力端Ｄ、および、排他的
論理和回路２８の一入力端に加えられている。

フォトインタラブド２１の出力信号ｓｂは、プルアップ
抵抗Ｒｂによってプルアップされた状態で、波形整形機
能付きのインバータ２９を介し、信号Ｓｂ′とじて、モ
ノマルチ回路３０のトリガ入力端Ｔ、フリップフロップ
２７のクロック入力端（立ち上がりエツジセンス）、お
よび、排他的論理和回路２８の他入力端に加えられてい
る。

モノマルチ回路２６．２７は、それぞれ信号Ｓａ’　、
Ｓｂ’の立ち上がり端および立ち下がり端で一定の短い
パルス幅のパルス信号Ｐａ　、　Ｐｂを発生し、これら
のパルス信号Ｐａ、Ｐｂは、それぞれアンド回路３１．
３２の一入力端に加えられている。

フリップフロップ２７は、信号Ｓｂ′の立ち上がり端に
同期して、信号Ｓａ’の状態を記憶するものであり、そ
の非反転出力Ｑの信号はアンド回路３１の他人力に加え
られており、反転出力Ｃはアンド回路３２の他入力端に
加えられている。

アンド回路３１の出力信号は、アップカウントパルスＰ
Ｕとして４ビツトカウンタ３３のアップカウント入力端
Ｕに加えられており、アンド回路３２の出力信号はダウ
ンカウントパルスＰＤとしてカウンタ３３ノダウンカウ
ント入力端りに加えられている。

この４ビツトカウンタ３３のキャリ出力およびボロー出
力は、それぞれ４ビツトカウンタ３４のアップカウント
入力端Ｕおよびダウンカウント入力端りに入力されてい
る。

すなわち、２つの４ビツトカウンタ３３および４ビツト
カウンタ３４は、カスケード接続されて全体として８ビ
ツトカウンタを構成している。そして、この８ビツトカ
ウンタの計数データは、カートリッジ収容部８ａ、８ｂ
の現在位置をあられす位置信号ＡＤＤとして、カートリ
ッジ収容部８ａ　、　８ｂを含むエレベータ機構８の制
御処理を行なうエレベータ機構制御部（後述）に出力さ
れている。

排他的論理和回路２８の出力信号は、カートリッジ収容
部８ａ、８ｂがいずれかの移動単位に移動していること
をあられすオンポジション信号ＯＰとして、エレベータ
機構制御部に出力されている。

また、フォトインタラプタ２４の出力信号Ｓｃは、プル
アップ抵抗Ｒａによってプルアップされた状態で、波形
整形機能付きのインバータ２５を介し、クリア信号Ｃ８
として、４ビツトカウンタ３３および４ビツトカウンタ
３４のクリア入力端ＣＬＲに加えられている。

以上の構成で、カートリッジ収容部８ａ、８ｂが下降す
るとき、第３図（ａ）〜（ｉ）に示すように、フォトイ
ンタラプタ２１がフォトインタラプタ２０よりも、距離
Ｌ１と距離Ｌ２の差に応じた時間先にオンオフするので
、信号Ｓｂ′は、信号Ｓａ’よりも先にオンオフする。

したがって、信号Ｓｂ′の立ち上がりタイミングでは、
信号Ｓａ’は論理Ｌレベルになっているので、フリップ
フロップ２７に論理Ｌレベルが記憶され、これによって
、アンド回路３２が動作可能な状態となる。

それにより、この場合には、信号Ｓｂ′の立ち上がり端
および立ち下がり端に同期してモノマルチ回路３０より
出力されるパルス信２号ｐｂが、ダウンカウントパルス
ＰＤとして４ビツトカウンタ３３に加えられ、これによ
って、４ビットカウンタ３３，３４の計数値が減少し、
位置信号ＡＤＤが小さくなる方向に変化する。

それとともに、フォトインタラプタ２０およびフォトイ
ンタラプタ２１が、ともに位置基準板２３の切欠きの端
部にかかっているときには、信号Ｓａ’と信号ｓｂ’の
論理レベルが相違するので、排他的論理和回路２８の出
力が立ち上がり、それによって、オンポジション信号Ｏ
Ｐが出力される。

また、カートリッジ収容部８ａ、８ｂが上昇するとき、
第４図（ａ）〜（ｉ）に示すように、上述とは反対に、
フォトインタラプタ２０がフォトインタラプタ２１より
も、距離Ｌｌと距離Ｌ２の差に応じた時間先にオンオフ
するので、信号Ｓａ’は、信号Ｓｂ′よりも先にオンオ
フする。

したがって、信号Ｓｂ′の立ち上がりタイミングでは、
信号Ｓａ’は論理Ｈレベルになっているので、フリップ
フロップ２７に論理Ｈレベルが記憶され、これによって
、アンド回路３１が動作可能な状態となる。

それにより、この場合には、信号Ｓａ’の立ち上がり端
および立ち下がり端に同期してモノマルチ回路２６より
出力されるパルス信号Ｐａが、アップカウントパルスＰ
Ｕとして４ビツトカウンタ３３に加えられ、これによっ
て、４ビットカウンタ３３，３４の計数値が増大し１位
置付号ＡＤＤが大きくなる方向に変化する。

この場合にも、上述と同様にして、オンポジション信号
ＯＰが出力される。

また、カートリッジ収容部８ａ　、　８ｂがホームポジ
ションにまで下降して、遮光板２２がフォトインタラプ
タ２４をオフすると、クリア信号Ｃ５が４ビットカウン
タ３３，３４に出力され、それによって、４ビットカウ
ンタ３３，３４の計数値がＯにクリアされ、位置信号Ａ
ＤＤの値が、ホームポジションをあられす０にリセット
される。

このようにして、カートリッジ収容部８ａ　、　８ｂの
ホームポジションからの距離に対応した値の位置信号Ａ
ＤＤが形成され、次段のエレベータ機構制御部に出力さ
れる。

□また、実際の移動方向を判別してアップカウントパル
スＰＵあるいはダウンカウントパルスＰＤを。

アップカウントあるいはダウンカウントしているので１
例えば、カートリッジ収容部８ａ、８ｂを目標位置で停
止させたときに、カートリッジ収容部８ａ。

８ｂがその慣性で上下に振動したとしても、その上下動
に対応してアップカウントおよびダウンカウントがなさ
れるので、常に正確な位置信号ＡＤＤを出力することが
できる。

第５図は、カートリッジ収容部８ａ　、　８ｂの移動制
御を行なう制御系の一例を示している。

同図において、エレベータ機構制御部４０は、光デイス
クライブラリ装置のシステム制御部と種々のデータをや
りとりして、エレベータ機構８の動作モードや、移動先
位置等を入力するとともに。

位置検出回路より出力される位置信号ＡＤＤに基づいて
カートリッジ収容部８ａ　、　８ｂの現在位置を判定し
、また、オンポジション信号ＯＰに基づいてカートリッ
ジ収容部８ａ　、　８ｂが移動単位の位置上に位置して
いるかどうかを判定する。そして、ステップモータ制御
部４１に、移動方向および移動距離を通知する。

ステップモータ制御部４１は、エレベータ機構制御部４
０より通知された移動方向に、通知された移動距離だけ
移動するように、移動パルス信号Ｐｅｗおよび移動パル
ス信号Ｐｃｃυをステップモータ８ｈを駆動するステッ
プモータ駆動回路４２に出力する。

ステップモータ駆動回路４２は移動パルス信号Ｐｅｗが
加えられると、ステップモータ８ｈを時計回り方向Ｃｖ
に１ステツプ駆動し、それによって、カートリッジ収容
部８ａ　、　８ｂを上昇させ、また、移動パルス信号Ｐ
ｃｃｗが加えられると、ステップモータ８ｈを反時計回
り方向ＣＣｗに１ステップ躊区動し、それによって、カ
ートリッジ収容部８ａ　、　８ｂを下降させる。

また、第６図に示すように、ステップモータ制御部４１
は、位置検出回路から出力されるオンポジション信号Ｏ
ＰのパルスＩＩＩｔの時間内で、６個所にステップモー
タ８ｈを位置決めできる程度の位置決め精度を有してい
る。

したがって、システム制御部より初期化が指令されると
、エレベータ機構制御部４０は、ステップモータ制御部
４１に、カートリッジ収容部８ａ　、　８ｂを下降する
ように指令する。

これにより、ステップモータ制御部４１は、ステップモ
ータ駆動回路４２に、所定のタイミングで移動パルス信
号Ｐｃｃｗを出力する。

これによって、ステップモータ駆動回路４２がその移動
パルス信号Ｐｃｃｖの入力タイミングに同期して、ステ
ップモータ８ｈを反時計回り方向ＣＣｖにステップ駆動
する。

エレベータ機構制御部４０は、位置信号ＡＤＤを監視し
ていて、その値が０になった時点でステップモータ制御
部４１に停止指令を出力する。

これによって、その時点で、ステップモータ制御部４１
が移動パルス信号Ｐｃｃｗの出力を停止し、それによっ
て、ステップモータ８ｈが保持される。

このようにして、初期化時には、カートリッジ収容部８
ａ　、　８ｂがホームポジションに位置決めされ、待機
される。

そして、それ以降、システム制御部より移動指令を入力
すると、エレベータ機構制御部４０は、そのときに指令
された移動先に、位置信号ＡＤＤがあられす現在位置が
一致するように、移動方向および移動距離をステップモ
ータ制御部４１に適宜に指令する。

そして、位置信号ＡＤＤが指令された移動先の位置に一
致すると、その時点で、ステップモータ制御部４１に停
止を指令して、カートリッジ収容部８ａ。

８ｂをその位置に停止させる。

このようにして、カートリッジ収容部８ａ　、　８ｂの
移動、および、位置決めがなされる。

なお、システム制御部は、適宜なタイミングでエレベー
タ機構制御部４０に初期化動作を行なわせて、位置決め
動作をリフレッシュさせる。

ところで、上述した実施例では、位置基準板に切欠きを
形成して、その切欠きをフォトインタラプタで検出する
ようにしているが、検出パターンを反射パターンにして
、反射型フォトセンサを検出素子に用いるようにするこ
ともできる。

また、本発明は、上述した光デイスクライブラリ装置以
外の装置にも、同様にして適用することができる。

［効果］以上説明したように、本発明によれば、移動体の移動軌
跡に沿って配設された一定間隔の位置基準パターンを、
極くわずかの位相差をもつ２つの光学的センサで検出し
、これらの光学的センサの検出信号の排他的論理和に基
づいて位置パルスを発生するとともに、これらの光学的
センサの検出信号の出力タイミングに基づいて移動体の
移動方向を判別し、その判別結果に基づいて位置パルス
の計数値を更新して位置信号を算出するようにしている
ので、正確に位置検出できるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例にかかる装置のセンサ
部の機構を示す概略側面図、同図（ｂ）は同概略正面図
、第２図は位置検出回路の一例を示す回路図、第３図は
下降時の作用を説明するためのタイミングチャート、第
４図は上昇時の作用を説明するためのタイミングチャー
ト、第５図は移動制御系の一例を示したブロック図、第
６図は制御例を示す波形図、第７図は光デイスクライブ
ラリ装置の外観を示す斜視図、第８図は光デイスクライ
ブラリ装置の機構例を示す概略構成図、第９図（ａ）。（ｂ）はカートリッジ収容部の廓動機構を例示する概略
図、第１０図（ａ）は位置検出機構の従来例を示す概略
側面図、同図（ｂ）は同概略正面図である。２０．２１，２４・・・フォトインタラプタ、２３・・
・位置基準板、２５，２９．３５・・・インバータ、２
６．３０・・・モノマルチ回路、２７・・・フリップフ
ロップ、２８・・・排他的論理和回路、３１．３２・・
・アンド回路、３３．３４・・・４ビ第１図第３図第４図（ｉ）ＯＰＪｌｊｌ　　“°°゛第５図第７図第８図ノー第９図（ａ）　　　　　（ｂ）第１０図（ａ）　　　　　　（ｂ）ａＢｂ

Claims

【特許請求の範囲】

　ステップモータによって回転駆動される軸に圧接係合
する軸受によって支持されて、上記軸方向に往復移動さ
れる移動体の位置を検出する位置検出装置において、上
記移動体の移動軌跡に沿って配設された一定間隔の位置
基準パターンと、上記移動体に取り付けられて上記位置
基準パターンを検出する第１の光学的センサと、上記移
動体に取り付けられて上記第１の光学的センサとは位置
決め精度に対応する位相差をもつ検出信号を発生する第
２の光学的センサと、上記第１の光学的センサの検出信
号および上記第２の光学的センサの検出信号の排他的論
理和に基づいて位置パルスを発生する位置パルス発生手
段と、上記第１の光学的センサと上記第２の光学的セン
サの検出信号の出力タイミングに基づいて上記移動体の
移動方向を判別する方向判別手段と、この方向判別手段
の判別結果に基づいて上記位置パルス発生手段が発生す
る位置パルスの計数値を更新して位置信号を算出する位
置信号演算手段を備えたことを特徴とする位置検出装置
。