JP2004192693A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のモータ制御装置では、モータ端子電圧が電源電圧の制限を受けリールモータを安定にかつ高速に回転させることが難しいという問題があった。
【解決手段】１はテープ９を供給する供給側リールモータ（以下ではＳリールモータと記す）、２はテープ９を巻き取る巻き取り側リールモータ（以下ではＴリールモータと記す）、３はＳリールモータを回転駆動させるＳリールモータ駆動部、４はＴリールモータを回転駆動させるＴリールモータ駆動部、６はＳリールモータ及びＴリールモータに回転させるための電力を供給するモータ電源、５はＳリールモータ及びＴリールモータから出力される電圧とモータ電源６から出力される電圧との電位差に基づいてＳリールモータ及びＴリールモータの回転を制御するリールモータ制御部である。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テープを巻き取るあるいは供給する２つのリールモータを制御するモータ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気テープを用いたテープドライブなどにおいて、記録トラック幅の狭トラック化や記録波長の短波長化、ロングテープ長化などにより、磁気テープの記録容量が増加している。このような中、特にロングテープ長化に伴ってサーチの高速化や巻き戻し時間の高速化がリールモータ制御における課題となっている。
【０００３】
以下、従来のモータ制御装置について、その一例を挙げて説明する。
【０００４】
図７は従来のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図７において、１はテープ９を供給する供給側リールモータ（以下ではＳリールモータと記す）、２はテープ９を巻き取る巻き取り側リールモータ（以下ではＴリールモータと記す）、３はＳリールモータを回転駆動させるＳリールモータ駆動部、４はＴリールモータを回転駆動させるＴリールモータ駆動部、６はＳリールモータ及びＴリールモータに回転させるための電力をＳリールモータ駆動部３及びＴリールモータ駆動部４を通じて供給するモータ電源、７はＳリールモータの回転周波数に応じたＦＧ信号を検出するＳリールモータＦＧ検出器、８はＴリールモータの回転周波数に応じたＦＧ信号を検出するＴリールモータＦＧ検出器、４５はＳリールモータＦＧ検出器７とＴリールモータＦＧ検出器８から出力されるそれぞれのＦＧ信号とモータ電源６から出力される電圧に基づいてＳリールモータ及びＴリールモータの回転を制御するリールモータ制御部である。また、同図のＳリールモータ駆動部３、Ｔリールモータ駆動部４、リールモータ制御部４５、モータ電源６を合わせてモータ制御部１００で表す。
【０００５】
以上のように構成されたモータ制御装置について、その動作を以下に説明する。まず、テープ９を走行させる場合の基本動作原理について説明する。
【０００６】
Ｓリールモータのリール巻半径ｒｓ［ｍｍ］、Ｔリールモータのリール巻半径ｒｔ［ｍｍ］、それぞれのリールモータのリール巻半径最小値ｒ０［ｍｍ］（これはリールハブ半径と等しい）、それぞれのリール巻半径最大値ｒｍａｘ［ｍｍ］とすると、これらの関係は次式で表すことができる。
【０００７】
【数１】

【０００８】
数１を解いてｒｓとｒｔとの関係を表すと次式のようになる。
【０００９】
【数２】

【００１０】
また、Ｔリールモータの回転数Ｎｔ［ｒｐｍ］としてテープ速度ｖｔ［ｍｍ／ｓ］は、
【００１１】
【数３】

【００１２】
で表すことができるので、数２と数３からＳリールモータの回転数Ｎｓ［ｒｐｍ］は次式で表される。
【００１３】
【数４】

【００１４】
これはＴリールモータの回転数をＮｔ［ｒｐｍ］としたときＳリールモータの回転数を数４で表される回転数にすることによって、テープ９を弛ませることなくＴリールモータとＳリールモータを回転制御させることができる。なお、図示していないがリールモータの物理的なばらつきやリール巻半径の誤差は一般にテンションアームを用いてテープのテンションを検出して、この検出値に基づいてテンション制御を行うことで補正される。
【００１５】
次に、リールモータの回転に伴ってリール巻径が変化するので、この変化量について説明する。ある時点のテープ速度ｖｔとして、微少変化時間Δｔ、テープ厚δとするとＴリールモータのリール巻半径の微少増加量Δｒｔは次式で表すことができる。
【００１６】
【数５】

【００１７】
例えば、ｒ０＝７．５［ｍｍ］、ｒｍａｘ＝２９．４［ｍｍ］、δ＝５．３［μｍ］として、リールモータ制御部４５をマイコンで構成して１０［ｍｓ］のタイマー処理毎にΔｒｔを演算してＴリールモータ及びＳリールモータの回転制御の方法について説明する。微少変化時間Δｔ＝１０［ｍｓ］、Ｎｔ＝４６００［ｒｐｍ］、ｒｔ＝１０［ｍｍ］、ｖｔ＝４８１７［ｍｍ／ｓ］とすると、このときのＮｓは数４から求めると、Ｎｓ＝１６０６［ｒｐｍ］となる。タイマー処理の１回目の演算では数５からΔｒｔ＝４．０６［μｍ］となり、Ｎｔを一定とすると２回目の演算ではｒｔ＝１０．００４０６［ｍｍ］を用いてｖｔ＝４８１９［ｍｍ／ｓ］として、数４からＮｓ＝１６０７［ｒｐｍ］となる。以上のようにしてＴリールモータとＳリールモータの回転数をタイマー処理毎に求めてリールモータ制御部４５は各リールモータの回転制御を行う。なお、テープ厚δにはテープ間のエア巻き込み率を考慮することでリール巻半径の検出精度を向上させることができる。
【００１８】
次に、図７における各部の具体的な動作について説明する。リールモータ制御部４５では、ＦＧ検出器８から出力されるＴリールモータのＦＧ信号からＴリールモータの回転数を検出する。またＦＧ検出器７から出力されるＳリールモータのＦＧ信号からＳリールモータの回転数を検出する。Ｔリールモータの目標回転数をＮｔとして、数３からＴリールモータのリール巻半径ｒｔにおけるテープ速度ｖｔを求め、数４からＳリールモータの目標回転数Ｎｓを求める。それぞれのリールモータについて目標回転数とＦＧ信号から検出された回転数とのずれをリールモータ制御部４５で求めてＴリールモータ駆動部４とＳリールモータ駆動部３へそれぞれのずれに相当する駆動信号を出力する。このようにして、ＴリールモータとＳリールモータを駆動制御する。
【００１９】
特開平１０−３０８０４４号公報などで開示されている従来例では、２つのリールモータに係合されるテープのテンションやリールモータ固有の軸負荷や駆動損失による発生する電圧およびリールモータの発電電圧を考慮していないために、テンションや軸負荷などのばらつきによってリールモータの出力電圧がモータ電源電圧に到達してしまいリールモータの出力電圧のクリップが生じる。その場合においてリールモータの回転変動が生じるとリールモータの回転変動を抑えられない。そこで、テンションセンサの出力電圧が目標電圧からずれていることを検出してリールモータの回転数を制限するようにしているが、制限する直前ではリールモータの回転変動が抑えられないことに変わりはない。
【００２０】
【特許文献１】
特開平１０−３０８０４４号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来方式では、限られたリールモータの駆動電圧（Ｖｄｄ）に対して、リールモータを安定にかつ高速に回転させることが難しいという問題があった。
【００２２】
本発明はこれらの問題点を解決するもので、２つのリールモータに係合されるテープのテンションやリールモータ固有の軸負荷などに伴って発生する電圧とリールモータが回転することによって発生する電圧を合わせた電圧がリールモータの駆動電圧に対して余裕をもつようにそれぞれのリールモータを回転制御することで、高速にかつ安定にテープを送ることを可能にするモータ制御装置を提供する。
【００２３】
【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、第１の発明であるモータ制御装置は、テープを巻き取るあるいは供給するリールモータと、前記リールモータを制御するモータ制御手段を備えるテープドライブまたはモータ制御装置であって、前記モータ制御手段は、前記リールモータを駆動する電圧から所定値の電圧を差し引いた電圧によって前記リールモータを制御することを特徴を特徴とするものである。この構成によって、リールモータ固有の軸負荷や駆動損失などに伴って発生する電圧とリールモータが回転することによって発生する電圧とを合わせた電圧をリールモータの駆動電圧に対して余裕をもってリールモータの回転速度を制御することができるので、リールモータをできるだけ高速にかつ回転変動を抑制しながら回転させることができる。
【００２４】
第２の発明のモータ制御装置は、テープを巻き取る第１のリールモータと、テープを供給する第２のリールモータと、前記第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差および前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差に基づいて、前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータを制御するモータ制御手段を備えることを特徴とするものである。
【００２５】
この構成によって、２つのリールモータに係合されるテープテンションやリールモータ固有の軸負荷などに伴って発生する電圧とリールモータが回転することによって発生する電圧とを合わせた電圧をリールモータの駆動電圧に対して余裕をもってリールモータの回転速度を制御することができるので、リールモータをできるだけ高速にかつ回転変動を抑制しながら回転させることができる。
【００２６】
第３の発明のモータ制御装置は、前記モータ制御手段が、前記第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差を第１の電位差とし、前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差を第２の電位差として、前記第１の電位差および前記第２の電位差に基づいてどちらか一方の電位差を選択し、選択された電位差に基づいて前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータを制御することを特徴とする。
【００２７】
この構成によって、２つのリールモータに係合されるテープのテンションやリールモータ固有の軸負荷に伴って発生する電圧とリールモータが回転することによって発生する電圧とを合わせた電圧とリールモータの駆動電圧との差が小さい方のリールモータの回転速度に合わせることで、テープを高速にかつ安定に送ることができる。
【００２８】
第４の発明のモータ制御装置は、前記モータ制御手段は、前記第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差を第１の電位差とし、前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差を第２の電位差として、前記第１の電位差は所定値と略等しいかつ前記第２の電位差は前記所定値以上、または、前記第２の電位差は前記所定値と略等しいかつ前記第１の電位差は前記所定値以上を満たすように前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータを制御することを特徴とする。
【００２９】
この構成によって、２つのリールモータに係合されるテープのテンションやリールモータ固有の軸負荷に伴って発生する電圧とリールモータが回転することによって発生する電圧とを合わせた電圧とリールモータの駆動電圧との差が小さい方のリールモータの上限回転速度に合わせることで、テープを最高速でかつ安定に送ることができる。
【００３０】
第５の発明のモータ制御装置は、テープを巻き取る第１のリールモータと、テープを供給する第２のリールモータと、前記第１のリールモータおよび前記第２のリールモータのリール径と速度との関係をあらかじめ決めた速度プロフィールに従って前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータを制御するモータ制御手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
この構成によって、リールモータの巻径に応じてテープテンションによるトルクの変化で電圧が変化することも考慮して、リール巻径とリールモータの回転速度の関係をあらかじめ決定することで、テープを高速にかつ安定に送るためのリールモータの制御系を簡単に構成することができる。また、あらかじめ速度プロフィールを決めることでテープドライブ毎のサーチ時のアクセス時間をスペック上ほぼ同じにすることができる。
【００３２】
第６の発明のモータ制御装置は、前記速度プロフィールが、前記第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差を第１の電位差とし、前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差を第２の電位差として、前記第１の電位差および前記第２の電位差が所定の条件を満たすようにあらかじめ生成されたことを特徴とする。
【００３３】
この構成によって、２つのリールモータに係合されるテープのテンションやリールモータ固有の軸負荷に伴って発生する電圧とリールモータが回転することによって発生する電圧とを合わせた電圧とリールモータの駆動電圧との差が小さい方のリールモータの回転速度に合わせて、リール巻径とリールモータの回転速度の関係をあらかじめ決定することで、テープを高速にかつ安定に送るためのリールモータの制御系を簡単に構成することができる。また、あらかじめ速度プロフィールを決めることでテープドライブ毎のサーチ時のアクセス時間をスペック上ほぼ同じにすることができる。
【００３４】
第７の発明モータ制御装置は、前記速度プロフィールは、前記第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差を第１の電位差とし、前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差を第２の電位差として、前記第１の電位差は所定値と略等しいかつ前記第２の電位差は前記所定値以上、または、前記第２の電位差は前記所定値と略等しいかつ前記第１の電位差は前記所定値以上を満たすようにあらかじめ生成されたことを特徴とする。
【００３５】
この構成によって、２つのリールモータに係合されるテープのテンションやリールモータ固有の軸負荷に伴って発生する電圧とリールモータが回転することによって発生する電圧とを合わせた電圧とリールモータの駆動電圧との差が小さい方のリールモータの上限回転速度に合わせて、リール巻径とリールモータの回転速度の関係をあらかじめ決定することで、テープを最高速にかつ安定に送るためのリールモータの制御系を簡単に構成することができる。また、テープドライブ毎のサーチ時のアクセスを高速にしてかつアクセス時間をスペック上ほぼ同じにすることができる。
【００３６】
第８の発明モータ制御装置は、テープを巻き取る第１のリールモータと、テープを供給する第２のリールモータと、前記第１のリールモータおよび前記第２のリールモータのリール径と速度との関係をあらかじめ決めた速度プロフィールに従って前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータの制御を行い、第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差を第１の電位差とし、前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差を第２の電位差として、前記第１の電位差と前記第２の電位差の少なくとも一方の電位差が所定値未満になった場合には、前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータの速度を速度プロフィールに従った速度より落とす、あるいは、前記第１の電位差は前記所定値と略等しいかつ前記第２の電位差は前記所定値以上、または、前記第２の電位差は前記所定値と略等しいかつ前記第１の電位差は前記所定値以上を満たすように前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータを制御するモータ制御手段を備えることを特徴とする。
【００３７】
この構成によって、リールモータの駆動電圧変化やテンション変化、その他負荷の変化によりリールモータから出力される電圧が上昇した場合において、駆動電圧とリールモータの出力電圧に余裕がなくなる前に、リールモータの回転速度を制限する、または、駆動電圧とリールモータの出力電圧の差を用いてリールモータを制御することで、負荷状態が変化した場合においても安定にテープを送ることができる。
【００３８】
また、第９の発明のモータ制御装置は、第１，４，７または８の発明において、前記所定値が、第１及び第２のリールモータ駆動部におけるリールモータに電力を供給するトランジスタ等が飽和する電圧（Ｖｃｅ）であることを特徴とする。
【００３９】
第１０の発明であるテープドライブは、テープを巻き取るあるいは供給するリールモータと、前記リールモータを制御するモータ制御手段を備えるテープドライブまたはモータ制御装置であって、前記モータ制御手段は、前記リールモータを駆動する電圧から所定値の電圧を差し引いた電圧によって前記リールモータを制御することを特徴とする
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる実施の形態を示すモータ制御装置について、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
最初に、本発明に係わる第１の実施の形態を示すモータ制御装置について説明する。図１は第１の実施の形態におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図１において、１はテープ９を供給するＳリールモータ（請求項では第２のリールモータに相当）、２はテープ９を巻き取るＴリールモータ（請求項では第１のリールモータに相当）、３はＳリールモータを回転駆動させるＳリールモータ駆動部、４はＴリールモータを回転駆動させるＴリールモータ駆動部、６はＳリールモータ及びＴリールモータに回転させるための電力を供給するモータ電源、７はＳリールモータの回転周波数に応じたＦＧ信号を検出するＳリールモータＦＧ検出器、８はＴリールモータの回転周波数に応じたＦＧ信号を検出するＴリールモータＦＧ検出器、５はＳリールモータＦＧ検出器とＴリールモータＦＧ検出器から出力されるそれぞれのＦＧ信号、Ｓリールモータ及びＴリールモータから出力される電圧、モータ電源６から出力される電圧に基づいてＳリールモータ及びＴリールモータの回転を制御するリールモータ制御部である。また、同図のＳリールモータ駆動部３、Ｔリールモータ駆動部４、リールモータ制御部５、モータ電源６を合わせてモータ制御部１０（請求項ではモータ制御手段に相当）で表す。
【００４２】
図２は第１の実施の形態におけるモータ制御装置のＴリールモータとＴリールモータ駆動部４の詳細なブロック図である。なお、ＳリールモータとＳリールモータ駆動部３についても同様の構成であるので説明は省略する。２５，２６，２７はＴリールモータのステータ側のコイルを表し、３相モータであることを示す。２２，２３はモータ電源６からの電力をＴリールモータの各コイルに供給するためのトランジスタ、２１はリールモータ制御部５からの駆動信号に基づいてトランジスタ２２及びトランジスタ２３の駆動電流を制御するモータ電流分配回路、２４はＴリールモータに流れる電流を検出する電流検出抵抗で、この検出電圧値はモータ電流分配回路２１に入力されモータ電流分配回路２１の入出力ゲインを決める。
【００４３】
図３は第１の実施の形態におけるリールモータ制御部５の詳細なブロック図である。４３はＳリールモータからの端子電圧とモータ電源６からの出力電圧との差をトランジスタ３３，ダイオード３４，抵抗３５，抵抗３６を用いて検出するＳリールモータ電位差検出部、４４はＴリールモータからの端子電圧とモータ電源６からの出力電圧との差をトランジスタ３７，ダイオード３８，抵抗３９，抵抗４０を用いて検出するＴリールモータ電位差検出部、４１はＦＧ検出器７及びＦＧ検出器８からのＦＧ信号とＳリールモータ電位差検出部４３とＴリールモータ電位差検出部４４からの電位差検出値に基づいてＳリールモータとＴリールモータの目標回転速度情報を出力する目標速度演算部、３１は目標速度演算部４１からの目標回転速度情報とＦＧ検出器７からのＦＧ信号に基づいてＳリールモータ駆動部３へ駆動信号を出力するＳリールモータ速度制御部、３２は目標速度演算部４１からの目標回転速度情報とＦＧ検出器８からのＦＧ信号に基づいてＴリールモータ駆動部４へ駆動信号を出力するＴリールモータ速度制御部である。
【００４４】
図４は第１の実施の形態における目標速度演算部４１の詳細なブロック図である。５３はＳリールモータ電位差検出部４３からの検出電位差と目標電位差（Ｓリールモータ側）とを引き算する引き算器、５４はＴリールモータ電位差検出部４４からの検出電位差と目標電位差（Ｔリールモータ側）とを引き算する引き算器、５２は引き算器５３と引き算器５４の出力値に基づいて電位差余裕及び目標電位差からのずれを検出する電位差余裕及びずれ検出部、５１はＦＧ検出器７及びＦＧ検出器８からのＦＧ信号と電位差余裕及びずれ検出部５２からの検出情報に基づいてＳリールモータ速度制御部３１とＴリールモータ速度制御部３２へ目標速度情報を出力するリールモータ目標速度演算部である。なお、目標電位差は電位差の検出ばらつきを考慮して図２におけるトランジスタ２２が飽和してしまう電圧（Ｖｃｅ）よりも少し大きめに設定する。
【００４５】
なお、トランジスタに代えて、ＦＥＴ等の場合にも同様に設定すればよい。
【００４６】
以上のように構成されたモータ制御装置について、その動作を以下に説明する。なお、テープ９を走行させる場合のＴリールモータとＳリールモータの回転制御の基本動作については従来例において説明したので省略する。
【００４７】
まず、図１における各部の動作について説明する。リールモータ制御部５では、ＦＧ検出器８から出力されるＴリールモータのＦＧ信号からＴリールモータの回転数を検出する。またＦＧ検出器７から出力されるＳリールモータのＦＧ信号からＳリールモータの回転数を検出する。Ｔリールモータの目標回転数をＮｔとして、数３からＴリールモータのリール巻半径ｒｔにおけるテープ速度ｖｔを求め、数４からＳリールモータの目標回転数Ｎｓを求める。それぞれのリールモータについて目標回転数とＦＧ信号から検出された回転数とのずれをリールモータ制御部５で求めてＴリールモータ駆動部４とＳリールモータ駆動部３へそれぞれのずれに相当する駆動信号を出力する。このようにして、ＴリールモータとＳリールモータを駆動制御する。
【００４８】
次に、であるＴリールモータ及びＳリールモータからの端子電圧とモータ電源からの出力電圧との電位差を用いて駆動制御する方法について説明する。図４におけるＴリールモータ側目標電位差とＳリールモータ側目標電位差をいずれもＶ０［Ｖ］、Ｔリールモータ電位差検出部４４からの検出電位差をＶ１［Ｖ］、Ｓリールモータ電位差検出部４３からの検出電位差をＶ２［Ｖ］、モータ電源６からの出力電圧Ｖｄｄ［Ｖ］、リールモータのトルク定数Ｋｔ［Ｎ・ｃｍ／Ａ］、モータ定数μ［ｒｐｍ／Ｎ／ｃｍ］、リールモータの軸ロスＴｌｏｓｓ［Ｎ・ｃｍ］、Ｔリールモータ側のテンションＴｔ［Ｎ］、Ｓリールモータ側のテンションＴｓ［Ｎ］として、Ｔリールモータのリール巻半径ｒｔ［ｍｍ］、Ｓリールモータのリール巻半径ｒｓ［ｍｍ］をパラメータとして、Ｔリールモータの目標回転数Ｎｔｍａｘ（上限回転数に等しい）を求めると次式のようになる。
【００４９】
【数６】

【００５０】
ここで、Ｖ０の微少変化量に対するＮｔｍａｘの微少変化量を求めると、
【００５１】
【数７】

【００５２】
で表される。電位差Ｖ１のＶ０からのずれ量ΔＶ０に応じて目標回転数ＮｔｍａｘをΔＮｔｍａｘ分補正して、Ｎｔｍａｘ＋ΔＮｔｍａｘで表される目標回転数を新たに設定することで、Ｔリールモータ駆動部４におけるＴリールモータに電力を供給する上側トランジスタ２２を飽和させることなく安定に駆動させかつできるだけ上限の回転数でＴリールモータを回転させることができる。このとき、図示していないが電位差Ｖ１の検出には例えば１［Ｈｚ］程度の低域通過フィルタを透過して行うことで、本来のＴリールモータの速度制御特性に影響を与えることなく安定な系を構成することができる。
【００５３】
次に、Ｓリールモータの目標回転数について説明する。ここで、Ｓリールモータの目標回転数Ｎｓｍａｘ（上限回転数に等しい）を求めると次式のようになる。
【００５４】
【数８】

【００５５】
ここで、Ｖ０の微少変化量に対するＮｓｍａｘの微少変化量を求めると、
【００５６】
【数９】

【００５７】
で表される。電位差Ｖ２のＶ０からのずれ量ΔＶ０に応じて目標回転数ＮｓｍａｘをΔＮｓｍａｘ分補正して、Ｎｓｍａｘ＋ΔＮｓｍａｘで表される目標回転数を新たに設定することで、Ｓリールモータ駆動部３におけるＳリールモータに電力を供給する上側トランジスタ（図示せず、図２の２２に相当）を飽和させることなく安定に駆動させかつできるだけ上限の回転数でＳリールモータを回転させることができる。このとき、図示していないが電位差Ｖ２の検出には例えば１［Ｈｚ］程度の低域通過フィルタを透過して行うことで、本来のＳリールモータの速度制御特性に影響を与えることなく安定な系を構成することができる。
【００５８】
ここまでで、ＴリールモータとＳリールモータの上限回転数の求め方について説明したが、テープを安定にかつ高速に送るためには、それぞれのリールモータの端子電圧とモータ電源の出力電圧との検出電位差が所定の電位差（Ｖｃｅ）以上でなければならない。そこで、ＴリールモータとＳリールモータそれぞれについて求めた上限回転数からこの条件を満たす目標回転数の求め方について以下に説明する。
【００５９】
数３にてＴリールモータのリール巻半径ｒｔ，回転数Ｎｔからテープ速度ｖｔを求め、さらに数４にてＳリールモータの回転数Ｎｓを求める。ここで求めたＮｓをＮｓｍａｘ１（Ｔリールモータの上限回転数で決まるＳリールモータの回転数）として、数８で求めたＮｓｍａｘあるいは数９で補正されたＮｓｍａｘ＋ΔＮｓｍａｘをＮｓｍａｘ２（Ｓリールモータ単体で考えた場合の上限回転数）とすると、Ｎｓｍａｘ１≦Ｎｓｍａｘ２が成り立つ場合にはＴリールモータの回転数ＮｔｍａｘあるいはＮｔｍａｘ＋ΔＮｔｍａｘに従って、Ｔリールモータ及びＳリールモータの回転制御を行う。一方、Ｎｓｍａｘ１＞Ｎｓｍａｘ２が成り立つ場合にはＳリールモータの回転数ＮｓｍａｘあるいはＮｓｍａｘ＋ΔＮｓｍａｘに従って、Ｔリールモータ及びＳリールモータの回転制御を行う。この場合には、Ｓリールモータの回転数Ｎｓｍａｘ１から次式を用いてＴリールモータの目標回転数Ｎｔを求める。
【００６０】
【数１０】

【００６１】
以上で説明したように、Ｎｓｍａｘ１≦Ｎｓｍａｘ２の場合にはＴリールモータの上限回転数に従うのでＶ１≒Ｖ０かつＶ２≧Ｖ０が成り立つ。また、Ｎｓｍａｘ１＞Ｎｓｍａｘ２の場合にはＳリールモータの上限回転数に従うのでＶ２≒Ｖ０かつＶ１≧Ｖ０が成り立つ。このように電位差Ｖ１及びＶ２を検出することでＴリールモータとＳリールモータそれぞれの上限回転数を演算して、それぞれのリールモータがリールモータ駆動部の上側トランジスタを飽和させることなく安定に駆動させかつできるだけ上限の回転数でそれぞれのリールモータの目標回転速度を設定することができるので、テープを安定にかつできるだけ高速に送る速度制御の実現が可能になる。
【００６２】
（第２の実施の形態）
本発明に係わる第２の実施の形態を示すモータ制御装置について説明する。第２の実施の形態におけるモータ制御装置の構成は、第１の実施の形態におけるモータ制御装置の構成と同じ図１に示すブロック図で表される。また、ＴリールモータとＴリールモータ駆動部４の詳細なブロック図も図２と同様である。なお、ＳリールモータとＳリールモータ駆動部３の詳細なブロック図は図示していないが、図２の構成と同様である。また、リールモータ制御部５の詳細なブロック図も図３と同様である。また、目標速度演算部４１の詳細なブロック図も図４と同様である。また、図１、図２、図３、図４における各ブロックの説明ならびに基本動作については第１の実施の形態あるいは従来例において先述したので省略する。
【００６３】
第２の実施の形態におけるモータ制御装置において、本発明の特徴であるＴリールモータ及びＳリールモータからの端子電圧とモータ電源からの出力電圧との電位差を用いて駆動制御する方法について説明する。本実施の形態では、それぞれのリールモータについてその電位差とリール巻半径からあらかじめ目標回転速度を決める方法と電位差が目標値に満たない場合に回転速度を制御する方法について説明する。
【００６４】
図４におけるＴリールモータ側目標電位差とＳリールモータ側目標電位差をいずれもＶ０＝２．５［Ｖ］、Ｔリールモータ電位差検出部４４からの検出電位差をＶ１［Ｖ］、Ｓリールモータ電位差検出部４３からの検出電位差をＶ２［Ｖ］、モータ電源６からの出力電圧Ｖｄｄ＝１２［Ｖ］、リールモータのトルク定数Ｋｔ＝１．１０８［Ｎ・ｃｍ／Ａ］、モータ定数μ＝９８７８［ｒｐｍ／Ｎ／ｃｍ］、リールモータの軸ロスＴｌｏｓｓ＝０．１５［Ｎ・ｃｍ］、Ｔリールモータ側のテンションＴｔ＝０．１０［Ｎ］、Ｓリールモータ側のテンションＴｓ＝０．０５［Ｎ］として、Ｔリールモータのリール巻半径ｒｔ［ｍｍ］、Ｓリールモータのリール巻半径ｒｓ［ｍｍ］をパラメータとして、Ｔリールモータの回転数Ｎｔを求めると次式のようになる。
【００６５】
【数１１】

【００６６】
具体的な数値を入力して数３に数１１を代入してテープ速度を求めたグラフを図５における速度１で示す。なお、ｒｔが７．５［ｍｍ］から２６．６［ｍｍ］までは速度１は速度３と重なっている。次に、Ｓリールモータの回転数Ｎｓを求めると次式のようになる。
【００６７】
【数１２】

【００６８】
ここで、ｒｓは数２からｒｔを用いて求める。同様に具体的な数値を数１２に入力して、
【００６９】
【数１３】

【００７０】
を用いて、テープ速度を求めたグラフを図５における速度２で示す。なお、ｒｔが２６．６［ｍｍ］から２９．４［ｍｍ］までは速度２は速度３と重なっている。ｒｔが７．５［ｍｍ］から２６．６［ｍｍ］までは第１の実施の形態で説明した場合と同様にＮｓｍａｘ１≦Ｎｓｍａｘ２（ただし、Ｎｓｍａｘ１はＴリールモータの上限回転数で決まるＳリールモータの回転数、Ｎｓｍａｘ２はＳリールモータ単体で考えた場合の上限回転数）の条件ではＶ１≒Ｖ０かつＶ２≧Ｖ０が成り立つ。また、ｒｔが２６．６［ｍｍ］から２９．４［ｍｍ］までは第１の実施の形態で説明した場合と同様にＮｓｍａｘ１＞Ｎｓｍａｘ２の条件ではＶ２≒Ｖ０かつＶ１≧Ｖ０が成り立つ。
【００７１】
以上のようにあらかじめ決められた速度３で示す速度プロフィール（リール巻径と目標テープ送り速度との関係）にしたがってＴリールモータとＳリールモータの目標回転速度を制御する構成にすることによって、それぞれのリールモータがリールモータ駆動部の上側トランジスタを飽和させることなく安定に駆動させかつできるだけ上限の回転数でそれぞれのリールモータの回転制御することができるので、簡単なリールモータ制御系でテープを安定にかつできるだけ高速に送ることが可能になる。また、あらかじめ速度プロフィールを決めることでテープドライブ毎のサーチ時のアクセス時間をスペック上ほぼ同じにすることができる。
【００７２】
しかしながら、リールモータのトルク定数や軸ロス、リールモータにかかるテンションに大きなばらつきがあることを想定すると、あらかじめ決めた速度プロフィールではリールモータ駆動部の上側トランジスタを安定に駆動できない場合が考えられる。そこで、速度プロフィールにしたがってそれぞれのリールモータを回転制御中に、電位差Ｖ１がＶ０未満になることを検出した場合にはＶ０からのずれ電圧ΔＶ０に基づいて数７からΔＮｔｍａｘを演算して、速度プロフィールで決められている目標テープ速度ｖｔから次式で表されるΔｖｔの絶対値以上減速させる。
【００７３】
【数１４】

【００７４】
また、電位差Ｖ２がＶ０未満になることを検出した場合にはＶ０からのずれ電圧ΔＶ０に基づいて数９からΔＮｓｍａｘを演算して、速度プロフィールで決められている目標テープ速度ｖｔから次式で表されるΔｖｔの絶対値以上減速させる。
【００７５】
【数１５】

【００７６】
このようにして、リールモータのトルク定数や軸ロス、リールモータにかかるテンションに大きなばらつきがあることを想定した場合においても、速度プロフィールで決められた目標速度を減速させることで物理的なばらつきがある中で安定にかつできるだけ速くテープを送ることが可能になる。図６はテンションが増加した場合のリール巻径とテープ送り速度との関係を示すグラフである。図６において、例えばＴリールモータにかかるテンションＴｔが０．１０［Ｎ］から０．１５［Ｎ］に増加した場合に、Ｔリールモータ側の電位差Ｖ１あるいはＳリールモータ側の電位差Ｖ２のいずれか一方がＶ０になるように、あらかじめ決められた速度プロフィール（速度３）が制限されたテープ速度（速度４）の様子を示す。
【００７７】
なお、第２の実施の形態において、あらかじめ決められた速度プロフィールではモータ電源電圧とリールモータ端子電圧との検出電位差が目標電位差未満になった場合には第１の実施の形態と同様にして、検出電位差の目標電位差のずれ電圧を利用してリールモータの回転速度を制御してもよい。
【００７８】
また、本発明の実施の形態においては、リールモータ駆動部に電流駆動方式の駆動回路を想定して説明したが、電圧駆動方式でも同様の実施効果がある。
【００７９】
また、リールモータは３相モータで記載したが、あらゆるＤＣモータに応用が可能である。
【００８０】
また、モータ電源はスイッチングレギュレータで構成して、モータ電源の出力電圧の代わりにスイッチングレギュレータの出力電圧を用いてもよい。さらに、モータ電源の出力電圧とスイッチングレギュレータの出力電圧との電位差を検出してリールモータの上限回転数あるいは目標回転数を求めてもよい。
【００８１】
また、本発明の実施の形態においては、テープドライブでの例として説明したが、ビデオテープレコーダでも同様の実施効果がある。
【００８２】
【発明の効果】
以上のように、本発明におけるモータ制御装置は、リールモータを駆動するための電源電圧と２つのリールモータに係合されるテープのテンションやリールモータ固有の軸負荷に伴って発生する電圧とリールモータが回転することによって発生する電圧を合わせた電圧がリールモータの電源電圧に対して余裕をもつようにそれぞれのリールモータを回転制御することで、高速にかつ安定にテープを送るができる。
【００８３】
本発明は特に、テープダメージに弱い薄手テープを用いた場合に効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる第１の実施の形態におけるモータ制御装置のブロック図
【図２】同実施の形態におけるＴリールモータとＴリールモータ駆動部の詳細なブロック図
【図３】同実施の形態におけるリールモータ制御部の詳細なブロック図
【図４】同実施の形態における目標速度演算部の詳細なブロック図
【図５】同実施の形態におけるリール巻径とテープ送り速度との関係を示すグラフ
【図６】同実施の形態におけるテンションが増加した場合のリール巻径とテープ送り速度との関係を示すグラフ
【図７】従来のモータ制御装置のブロック図
【符号の説明】
１ Ｓ（供給側）リールモータ
２ Ｔ（巻き取り側）リールモータ
３ Ｓリールモータ駆動部
４ Ｔリールモータ駆動部
５ リールモータ制御部
６ モータ電源
７ ＳリールモータＦＧ検出器
８ ＴリールモータＦＧ検出器
９ テープ

Claims (10)

1. テープを巻き取るあるいは供給するリールモータと、前記リールモータを制御するモータ制御手段を備えるテープドライブまたはモータ制御装置であって、前記モータ制御手段は、前記リールモータを駆動する電圧から所定値の電圧を差し引いた電圧によって前記リールモータを制御することを特徴とするモータ制御装置。
2. テープを巻き取る第１のリールモータと、テープを供給する第２のリールモータと、前記第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差および前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差に基づいて、前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータを制御するモータ制御手段を備えることを特徴とするモータ制御装置。
3. 前記モータ制御手段は、前記第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差を第１の電位差とし、前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差を第２の電位差として、前記第１の電位差および前記第２の電位差に基づいてどちらか一方の電位差を選択し、選択された電位差に基づいて前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータを制御することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記モータ制御手段は、前記第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差を第１の電位差とし、前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差を第２の電位差として、前記第１の電位差は所定値と略等しい、かつ前記第２の電位差は前記所定値以上、または、前記第２の電位差は前記所定値と略等しい、かつ前記第１の電位差は前記所定値以上を満たすように前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータを制御することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
5. テープを巻き取る第１のリールモータと、テープを供給する第２のリールモータと、前記第１のリールモータおよび前記第２のリールモータのリール径と速度との関係をあらかじめ決めた速度プロフィールに従って前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータを制御するモータ制御手段を備えることを特徴とするモータ制御装置。
6. 前記速度プロフィールは、前記第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差を第１の電位差とし、前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差を第２の電位差として、前記第１の電位差および前記第２の電位差が所定値以上であることを満たすようにあらかじめ生成されたことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記速度プロフィールは、前記第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差を第１の電位差とし、前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差を第２の電位差として、前記第１の電位差は所定値と略等しいかつ前記第２の電位差は前記所定値以上、または、前記第２の電位差は前記所定値と略等しいかつ前記第１の電位差は前記所定値以上を満たすようにあらかじめ生成されたことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
8. テープを巻き取る第１のリールモータと、テープを供給する第２のリールモータと、前記第１のリールモータおよび前記第２のリールモータのリール径と速度との関係をあらかじめ決めた速度プロフィールに従って前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータの制御を行い、第１のリールモータから出力される電圧と前記第１のリールモータを駆動する電圧との差を第１の電位差とし、前記第２のリールモータから出力される電圧と前記第２のリールモータを駆動する電圧との差を第２の電位差として、前記第１の電位差と前記第２の電位差の少なくとも一方の電位差が所定値未満になった場合には、前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータの速度を速度プロフィールに従った速度より落とす、あるいは、前記第１の電位差は前記所定値と略等しいかつ前記第２の電位差は前記所定値以上、または、前記第２の電位差は前記所定値と略等しいかつ前記第１の電位差は前記所定値以上を満たすように前記第１のリールモータ及び前記第２のリールモータを制御するモータ制御手段を備えることを特徴とするモータ制御装置。
9. 前記所定値は、第１及び第２のリールモータ駆動部におけるリールモータに電力を供給するトランジスタ等が飽和する電圧（Ｖｃｅ）であることを特徴とする請求項１，４，７または８に記載のモータ制御装置。
10. テープを巻き取るあるいは供給するリールモータと、前記リールモータを制御するモータ制御手段を備えるテープドライブまたはモータ制御装置であって、前記モータ制御手段は、前記リールモータを駆動する電圧から所定値の電圧を差し引いた電圧によって前記リールモータを制御することを特徴とするテープドライブ。

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