JP2002543752A - 運動制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、モータ駆動装置を短時間で精確に所定の位置に駆動するための運動制御システムに関する。より詳細には、本発明は、次の情報媒体に精確で短いアクセスを有するＣＤカルーセル・ローダに関する。本発明の目的は、コストをあまり必要とせずに、高い位置決め精度、短い動作所要時間、セルフロッキングに関する要件を満足する、ＣＤカルーセルのプラッタ用の運動制御システムを提供することである。本発明によれば、この目的は、モータ駆動装置の所定の位置の手前に減速時間中にパルス信号に応答する共通入力端子を有するモータ駆動回路および制動回路を備える駆動システムによって達成される。本発明の適用分野は、ＣＤカルーセル・ドライブのプラッタによってスキャン・システムまたは記録システムに情報媒体を提供する装置を備える、情報の記録または再生装置に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、一般にモータ駆動装置を駆動して短時間で精確に所定の位置にする
ための運動制御システムに関する。より詳細には、本発明は次の情報媒体への精
確な短時間のアクセスを達成するＣＤカルーセル・ローダに関する。例えばＣＤ
、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ、消去可能ＣＤまたはＤＶＤ等の記録媒体の、１本
または複数のトラック内で情報またはデータを読み取りまたは記憶するためにス
キャン装置を使用する記録装置または情報再生装置用のプラッタ・ドライブ・シ
ステムが提供されている。

【０００２】 （発明の背景） 記録媒体の１本または複数のトラック内の情報またはデータを記録または再生
するためのＣＤカルーセル・ローダ装置が、一般に知られている。短い動作時間
で、高速および高精度でＣＤカルーセルの所望の記録媒体にアクセスできるよう
にするためには、カルーセルを記録媒体上のスキャンや書き込みができる位置内
に制御しなければならない。カルーセルは、電動モータにより歯車機構を介して
駆動され、モータは、いわゆるプラッタ・モータ・ドライバＩＣを介してオン・
オフされる。カルーセル・ローダ用の駆動システムに対する位置決めの精確さ、
速度およびセルフロッキングに関する要件に従ってピニオンによって駆動され、
高い伝動比を有する歯車機構が使用される。機械的および電気的な構造および要
素の組み合わせが複雑であるので、プラッタがその慣性のために精確にその位置
で停止できないことがよくある。装置をより精確に所望の位置へ制御するために
、装置を減速させることが、当業者によく知られている。しかし、このような方
法は、目標位置に到達するのにより長い時間が必要であるという欠点があり、そ
のうえ、装置を所望の位置に制御するためには、機械的、電気的ブレーキ手段に
かかる膨大なコストが必要である。

【０００３】 （発明の概要） コストをあまり必要とせずに、高い位置決め精度、短い動作時間、セルフロッ
キングに関する要件を満足する、プラッタを所定の位置に駆動する運動制御シス
テムを提供することが、本発明の目的である。

【０００４】 この目的は、独立請求項で指定する本発明の特徴によって達成される。本発明
の有利な開発形態は、従属請求項で指定する。

【０００５】 本発明の一態様は、コストをあまり必要とせずに、記録媒体へのアクセス中の
高い位置決め精度と高速度、ならびに駆動システムのセルフロッキングが保証さ
れるような形で、ＣＤカルーセル・ローダ用の駆動システムを構成することであ
る。

【０００６】 モータをオン・オフするのと同じ端子で制御されるスイッチ手段と共に形成で
きる制動回路（ｂｒａｋｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ）を備える運動制御システムに
よって、これらの要件は満たされる。セルフロッキングは、駆動モータとカルー
セルのプラッタの間に伝動装置を使用することによって達成される。

【０００７】 ＣＤカルーセル・ローダ用の運動制御システムは、制動回路がプラッタ・モー
タ・ドライバＩＣに追加され、モータおよび制動回路に電力供給する回路がプラ
ッタの目標位置の手前で短時間に、パルス信号によって制御されるような形で構
築される。制動回路を備え、プラッタの目標位置の手前で短時間にパルス信号に
よってモータを制御する運動制御システムは、一定のスイッチオン信号をパルス
信号に変換することによって、急速にモータの回転数が減少し、それによってプ
ラッタの速度も急速に減少することになり、目標位置が極めて精確になり、停止
信号を受信したときに素早く目標位置に達することになるという利点がある。最
後に、制動で使用する減速距離をより短くできるが、行き過ぎがなくなる。この
ことは、所望の位置に精確に到達するのにかかる総時間が短縮することを意味し
ている。機械的制動を使用することなく機械的動作システムが短時間で精確に停
止する。

【０００８】 好ましい実施形態では、プラッタの減速を開始させ、停止させるべき位置を検
出するために光断続器（ｐｈｏｔｏ−ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒ）が使用される。
減速時間中にモータを制御するパルスは、記録または再生装置の中央処理ユニッ
トによって、停止点を感知するまで連続的に生成される。

【０００９】 制動回路は、極めて単純であり、トランジスタ、レジスタ、ダイオードのみを
備える。したがって、この結果コスト面で有利な制動を達成する。

【００１０】 例示の実施形態を用いて図面を参照して本発明を以下でより詳細に説明する。

【００１１】 （好ましい実施形態の詳細な説明） 参照番号は、図面全体を通じて一致するように使用する。

【００１２】 図１に示すプラッタ・モータ・ドライバＩＣの回路の概略図は、従来技術で知
られており、４つの端子１〜４を備えるＡＮ６６５１等のドライバ回路ＩＣ１を
示す。第１レジスタＲ１および第２レジスタＲ２は、前記ドライバ回路ＩＣ１の
ゲインおよび出力電圧Ｖｏｕｔを調整するものであり、ｎｐｎ−トランジスタＱ
１は、モータＭの運転や停止を制御する電気スイッチである。ｎｐｎ−トランジ
スタＱ１のエミッタは、アースＧＮＤに接続され、ｎｐｎ−トランジスタＱ１の
ベースは、第３レジスタＲ３を介して入力端子Ｉｎに接続され、ｎｐｎ−トラン
ジスタＱ１のコレクタは、ドライバ回路ＩＣ１の端子３に接続される。ドライバ
回路ＩＣ１の端子１は、ドライバ回路ＩＣ１の入力端子を形成し、それが、電源
電圧Ｕに印加され、それに第１レジスタＲ１の第１端子およびモータＭの第１端
子も印加される。第１レジスタＲ１の第２端子および第２レジスタＲ２の第１端
子は、ドライバ回路ＩＣ１の第２端子２と接続され、最後に第２レジスタＲ２の
第２端子およびモータＭの第２端子は、ドライバ回路ＩＣ１の出力端子４と接続
される。通常の電源電圧Ｕは９Ｖであり、モータＭを運転、停止するための入力
端子Ｉｎに使用する電圧は、高信号レベルでは５．３Ｖ、低信号レベルでは０Ｖ
である。このようなプラッタ・モータ・ドライバ回路は、機械的および電気的な
構造および要素の組み合わせが複雑であるため、プラッタがその慣性のために精
確にその位置で停止できないことがよくあるという欠点を有する。装置をより精
確に所望の位置に制御するために、装置を減速させることが当業者によく知られ
ている。しかし、このような方法は、目標位置に到達するのにより長い時間が必
要であるという欠点を有し、そのうえ、装置を所望の位置に制御するためには、
機械的、電気的ブレーキ手段にかかる膨大なコストが必要である。したがって、
従来技術の欠点を克服する方法および配置を提供することが本発明の目的である
。

【００１３】 図２および図６に好ましい実施形態として示すような運動制御システムによっ
て、問題が解決される。

【００１４】 この本運動制御システムは、制動回路を備え、かつ目標位置の手前で短時間に
パルス信号によって制御されるモータ・ドライバ回路によって形成される。目標
位置の手前で短時間に、モータＭ用のドライバ回路ＩＣ１と前記モータＭ用の制
動回路ＢＣを同時にパルス制御することには、モータの電機子の電圧を下げ、そ
れによってカルーセルのプラッタの速度も極めて迅速に低下させて、より短時間
で目標位置に精確に到達できるという利点がある。以下に示すように、このこと
は、手前での減速にもかかわらず、より短時間で、そのうえより高い精度で目標
位置に到達できることを意味する。この驚くべき効果は、運動制御システムによ
って、減速距離をより短くできるが、目標位置を行き過ぎることなく、目標位置
に高い精度で到達することによるものである。図４に例として示すように、選ば
れたカルーセルのプラッタは、図１による回路によって制御され、入力端子Ｉｎ
の信号を高レベルから低レベルへ変化することによって減速位置Ａで停止され、
目標位置Ｂを通り過ぎて、目標位置を距離ＯＤ０．００２ｒａｄ超える位置Ｃで
停止する。停止信号が図１の入力端子Ｉｎに印加された後、プラッタが実際に停
止するまでの所要時間は、５００ｍｓと計測されている。この結果は減速距離Ｂ
−Ａ０．０２１７ｒａｄで達成されている。

【００１５】 図２の運動制御システムを使用することによって、図４の目標位置Ｂに図５に
示すように精確に到達することができる。しかし、プラッタの速度Ｖが低下する
ので、同じ減速位置Ａから減速が開始するという条件のもとでは、この例では目
標位置に達する時間は１２００ｍｓに増加する。すなわち、これは図４における
減速開始位置Ａが図５における減速位置ＡＲと等しいケースに関するものである
。

【００１６】 このような場合、短いまたはより短い時間で目標位置に到達するという要件は
満たされない。

【００１７】 しかし、図２および図６による運動制御システムを使用することによって、図
２による入力端子Ｉｎに図６のパルス形減速信号が図４に比べて遅く印加されれ
ば、図４と同じ精度で目標位置Ｂに到達することができる。すなわち、減速距離
Ｂ−Ａを減速距離ＤＤに短縮しても、同じ精度が達成されることになる。試験し
た例では、減速距離ＤＤは０．０２１７ｒａｄから０．００６ｒａｄに短縮でき
た。したがって、新しい減速位置ＡＲからプラッタが停止するまでの所要時間も
より短くなり、８０ｍｓであると計測された。すなわち、減速時間が５００ｍｓ
から８０ｍｓに短縮したため、目標位置により高い精度でより短時間に到達でき
ることになる。次の情報媒体へのアクセス速度が増加する。

【００１８】 図２に示すような制動回路ＢＣが、図１による既知の回路に追加されるが、こ
れはスイッチ手段として使用されるｐｎｐ−トランジスタＱ２、第４のレジスタ
Ｒ４、およびダイオードＤを備える。ダイオードＤおよびｐｎｐ−トランジスタ
Ｑ２のコレクタ−エミッタ・パスは、モータＭの端子と並列に配置され、ｐｎｐ
−トランジスタＱ２のベースはレジスタＲ４を介して入力端子Ｉｎに接続される
。このようにして、モータ・ドライバ回路と制動回路ＢＣが同じ入力端子Ｉｎに
よって制御される。ダイオードＤの役割は、モータの電機子のインダクタンスに
よる高い電圧を避けることである。図２による制動回路ＢＣは低いコストしか必
要とせず、したがって、コスト上有利な制動結果を達成する。

【００１９】 ｎｐｎ−トランジスタＱ１は、モータの運転、停止を制御する電気スイッチで
ある。入力端子Ｉｎでの論理レベルが高の場合は、ｎｐｎ−トランジスタＱ１の
コレクタ−エミッタ・パスが導通状態であり、モータＭは運転している。入力端
子Ｉｎでの論理レベルが低の場合は、ｎｐｎ−トランジスタＱ１のコレクタ−エ
ミッタ・パスの状態はオフであり、モータＭは停止している。ｎｐｎ−トランジ
スタＱ１の状態がオンからオフへ変わった後、通常モータは機械的慣性のためし
ばらくの間まだ回転している。

【００２０】 モータＭを短時間で停止させるために、制動回路が追加される。ｎｐｎ−トラ
ンジスタＱ１の状態がオンからオフへ変わった後、ｐｎｐ−トランジスタＱ２の
状態がオフからオンへ変わり、したがってｐｎｐ−トランジスタＱ２が導通状態
であるため電機子が短絡された。モータがまだ回転している場合は、制動電流Ｉ
ａが発生し、電機子内でモータＭが回転するのを妨げるトルクが発生する。

【００２１】 図示されていない光断続器が、プラッタの減速を開始および停止すべき位置を
検出するのに使用され、減速時間中にモータＭを制御するためのパルスは、やは
り図示されていない記録装置または再生装置の中央処理ユニットによって連続的
に生成される。

【００２２】 モータＭを制御するためにドライバ回路ＩＣ１が使用されるが、０Ｖの制動信
号が入力端子Ｉｎに印加された場合、図３に示すように、モータ電機子の電圧Ｖ
ｏ１はすぐには下がらない。電圧Ｖｏ１は制動信号を入力端子Ｉｎに与えた後に
モータの慣性によって生成され、０Ｖの制動信号が入力端子Ｉｎに印加された場
合にモータ電機子の電圧Ｖｏ１がすぐには下がらない結果、少なくとも第１のレ
ジスタＲ１および第２のレジスタＲ２を通る電流Ｉａを生じさせる。図３に示す
ように、モータ電機子の電圧Ｖｏ２がゼロに落ちるまでの所要時間は、図２によ
る制動回路を使用することによって約２０ｍｓ減少した。しかし、制動回路ＢＣ
を制動時間中のパルス制御と組み合わせた前記運動制御システムによって、アク
セス時間が約４２０ｍｓ減少すると同時に精度が向上するという効果が達成され
た。上で言及した実施形態では、３２ｍｓのパルス距離Ｔ１、８ｍｓのパルス幅
Ｗで１対４のパルス・ポーズ比を使用した。

【００２３】 目標位置の手前でプラッタを減速させることによって、高い位置決め精度が保
証され、目標位置の通り過ぎが回避される。

【００２４】 例示の実施形態は、本発明の有利な１つの構成を指定する。しかし、本発明は
この例示の実施形態のみに限定されるものではなく、当業者に周知の変更形態も
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術から知られているプラッタ・モータ・ドライバＩＣの概略回路図であ
る。

【図２】 本発明による運動制御システムの実施形態の概略回路図である。

【図３】 図１および図２の回路によるモータ電機子電圧に対応する時系列を示す図であ
る。

【図４】 運動制御システムのない場合のプラッタの速度およびプラッタの位置を示す概
略図である。

【図５】 運動制御システムのある場合のプラッタの速度およびプラッタの位置を示す概
略図である。

【図６】 運動制御システムに印加する入力信号を示す概略図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年３月２７日（２００１．３．２７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図４】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図５】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＵ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＭ，ＥＥ，Ｇ Ｄ，ＧＥ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＡ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｒ Ｏ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ (72)発明者 ロン ナン 中華人民共和国， ナンニン グアンシン 530012， ゴウヘ ロード 209番地， ルーム 601 イースト ビルド Ｆターム(参考） 5D072 CC14 EB11 5H530 AA12 BB12 CC02 CC09 CD12 CE15 CF03 DD13 5H571 AA12 BB06 BB09 CC02 DD00 EE01 FF02 FF06 HA08 HB01 HC02 HD02 JJ03 KK06 LL08 LL33

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短時間で所定の位置にモータ駆動装置を駆動するための運動
   制御システムであって、駆動装置の前記所定の位置（Ｂ）の手前で減速時間（Ｄ
   Ｄ）の間のパルス信号に応答する共通入力端子（Ｉｎ）を有する、モータ駆動回
   路および制動回路（ＢＣ）を備えるシステム。
2. 【請求項２】 前記減速時間（ＤＤ）が、光断続器によって検出される前記
   駆動装置の減速位置（ＡＲ）および目標位置（Ｂ）によって定義される請求項１
   に記載のシステム。
3. 【請求項３】 前記制動回路（ＢＣ）が、パルス信号の一時停止の間モータ
   （Ｍ）の端子を短絡するスイッチ手段を備える請求項１に記載のシステム。
4. 【請求項４】 前記モータ（Ｍ）の端子を短絡するスイッチ手段が、レジス
   タＲ４を介して前記共通入力端子（Ｉｎ）に接続されたベース端子を備えるトラ
   ンジスタ（Ｑ２）のコレクタ−エミッタ・パスによって形成される、請求項３に
   記載のシステム。
5. 【請求項５】 前記スイッチ手段がｐｎｐ−トランジスタ（Ｑ２）である請
   求項３に記載のシステム。
6. 【請求項６】 前記駆動装置がＣＤカルーセルのプラッタである、請求項１
   に記載のシステム。
7. 【請求項７】 モータ駆動装置を駆動して短時間で所定の位置にするための
   運動制御システム用の配置であって、前記駆動装置の所定の位置（Ｂ）の手前で
   減速時間（ＤＤ）の間にパルス信号に応答する共通入力端子（Ｉｎ）を有する、
   モータ駆動回路および制動回路（ＢＣ）を備える装置。
8. 【請求項８】 運動制御装置によってモータ駆動装置を短時間で所定の位置
   に駆動する方法であって、運動制御システムを形成するモータ駆動回路および制
   動回路（ＢＣ）の共通入力端子（Ｉｎ）に印加される入力信号が、前記駆動装置
   の所定の位置（Ｂ）の手前で減速時間（ＤＤ）の間にパルス信号に変えられる方
   法。