JP2008146730A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣブラシ付モータのショートを確実に検出するモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】
ＤＶＤプレーヤ１は、ＤＣブラシ付モータのスピンドルモータ１０、ＰＵヘッド１２、記録／再生回路１３、サーボ回路１４、ドライバ１５、制御部１６などを備える。スピンドルモータ１０はＤＶＤ１００を回転させる。ドライバ１５は、スピンドルモータ１０に電圧を供給する。サーボ回路１４は、ＰＵヘッド１２からのトラッキング情報に基づいて、ドライバ１５が供給する電圧を調整する。制御部１６は、スピンドルモータ１０のショート検出時には、サーボ回路１４の制御を停止させ、ドライバ１５が一定電圧を供給するようサーボ回路１４に指示する。この状態でモータの入力端電圧を測定して、その波形のパターンを観測するか、または所定の閾値と比較することによりショートを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＤＣブラシ付モータに電圧を供給し、制御するモータ駆動装置に関し、特にＤＣブラシ付モータの入力端のショートを検出する手段に関する。

従来より、光ディスクをＣＬＶ（線速度一定）で回転させる制御が行われており、その回転に用いるスピンドルモータのショートを検出することがなされていた。この方法では、ＣＬＶの制御中にモータの両端電圧を検出して、長時間の計測を行い統計処理をして、所定の閾値と比較してこのショートを検出していた。

一方、従来、モータの両端をショートさせて減速させる手段が開示されている（特許文献１〜３等）。
特開平７−２５０４９４号公報 特開平１１−２３５０６６号公報 特開２００１−１５５４１７号公報

しかしながら、ＣＬＶの制御中は、モータの入力端の電圧波形が非常に乱れており、容易に閾値と比較することが困難であった。そのため、前述のとおり、長時間の計測を行って統計処理をする必要があった。また、統計処理を行っても、誤判別の虞があった。

そこで、本発明は、ＤＣブラシ付モータのショートを確実に検出するモータ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。

（１）ＤＣブラシ付きのモータに電圧を供給する駆動回路と、
所定のセンサからの入力に基づいて前記駆動回路が供給する電圧を制御する駆動制御部と、を備えたモータ駆動装置において、
前記モータの入力端電圧を測定する電圧測定手段と、
所定のタイミングで、前記駆動制御部の制御を一時的に停止させ、前記モータに一定電圧を供給するよう指示し、この一定電圧の下で、前記モータの入力端電圧を測定し、これに基づいてモータのショートを検出する検出手段と、を備えた。

この構成では、前記駆動制御部の制御を一時的に停止させ、前記モータに一定電圧の供給した状態で、前記モータの入力端電圧を測定しているので、モータへの制御入力による測定外乱を受けずに、モータの入力端電圧を測定することができる。したがって、モータの入力端電圧の波形が安定しており、確実にショートしているかを判別できる。したがって、長時間の計測を行って統計処理をするなどの必要もない。
なお、本発明の所定のタイミングとは、例えば装置の起動時、アイドリング時をいう。また、所定のセンサは、例えば、光ディスク装置であれば、光ディスクの反射光を検出するピックアップの受光素子等をいう。また、「所定のセンサからの入力に基づいて」とは、このセンサ入力そのままでなくてもよく、ＡＤ変換したものや、所定の演算をしたものでもよい。

（２）前記検出手段は、前記一定電圧の下で、電圧が周期的に閾値以下となるタイミングがあるかどうかを検出することにより前記モータのショートを検出する。

通常、ＤＣブラシ付のモータがショートした場合には、例えば３極モータであれば、３つのコイルのうちすべてが同時にショートするのではなく、そのうちの１つがショート状態になる。この構成では、前記一定電圧の下で、電圧が周期的に閾値以下となるタイミングがあるかどうかを検出するので、より確実にショートしているかを検出できる。

この発明によれば、ＤＣブラシ付モータのショートを確実に検出できる。

図１を用いて、本実施形態の光ディスク装置について説明する。スピンドルモータ１０のショートの検出動作に特徴がある。図１は、本実施形態の光ディスク装置の概略構成図であり、このトラックオン動作に関係する構成を表している。図示しない部分の構成については、公知の技術を用いることができる。

光ディスク装置１は、ＤＶＤ１００に対し記録されているデータの読取を行うピックアップヘッド２（以下、ＰＵヘッド１２という。）と、ＤＶＤ１００を回転させるスピンドルモータ１０と、スピンドルモータ１０の入力端電圧をデジタルデータに変換するＡＤ変換器１１と、ＲＦアンプなどの記録再生回路１３と、駆動信号を生成するサーボ回路１４と、サーボ制御を行うドライバ１５と、ＰＵヘッド１２をシークさせるスレッドモータ１２１と、これらの構成を含む装置本体１を制御する制御部１６を備えている。

スピンドルモータ１０は、ＤＣブラシ付のモータで構成する。
スピンドルモータ１０は、ＤＶＤ１００を回転させる。スレッドモータ１２１は、ＰＵヘッド１２をＤＶＤ１００の半径方向に移動（シーク）させ、このＤＶＤ１００に対するレーザ光の照射位置を変化させる。

ＡＤ変換器１１は、スピンドルモータ１０の入力端電圧、即ちドライバ１５の出力端電圧をデジタルデータに変換して制御部１６に出力する。ＤＶＤプレーヤ１は、スピンドルモータ１０の電圧をＡＤ変換器１１のみから取得するから、以下では、ＡＤ変換器１１の出力も単に電圧ということにする。
ＰＵヘッド１２は、レーザダイオード（ＬＤ）、コリメータレンズ、ビームスプリッタ、対物レンズ、受光素子、２軸のアクチュエータを備えている。

ＬＤは、レーザ光を出力する光源である。受光素子は、少なくとも半径方向に複数に区分して形成し、ＤＶＤ１００からの反射光を検出する。例えば、受光素子を円周方向にも分割して、ほぼ均等に４分割して構成し、４つの受光領域を形成してもよい。コリメータレンズは、ＬＤの出力光を平行光に屈折させる。例えば受光領域がその他の構成であるコリメータレンズ、ビームスプリッタ、対物レンズは周知であり、従来の構成を用いればよいので説明を省略する。

これらの構成により、レーザダイオードが出力した光はコリメータレンズで平行光に調整され、ビームスプリッタ、対物レンズを介してＤＶＤ１００に照射される。受光素子は、ディスクで反射した反射光を対物レンズ、ビームスプリッタを介して検出する。

また、ＰＵヘッド１２は、ＤＶＤ１００の半径方向に延びる軸に移動自在に取り付けられている。スレッドモータ１２１は、ＰＵヘッド１２の支持部に貫通するねじを回転させて、ＤＶＤ１００の半径方向に移動させる。スレッドモータ１２１の代替手段としては、ＰＵヘッド１２を半径方向に移動させることができれば良く、例えば、リニア駆動によりＰＵヘッド１２を移動させても良い。

記録再生回路１３は、ＰＵヘッド１２の複数の受光素子の出力を全加算してＲＦ信号を生成してこれを増幅し、該ＲＦ信号を処理してＡＶ（Ａudio Ｖisual）データを取り出す。また、記録／再生回路１３は、トラッキングエラー信号等の誤差信号をサーボ回路１４に出力する。

サーボ回路１４は、記録再生回路１３から与えられるトラッキングエラー信号、およびフォーカスエラー信号に基づいて、それぞれトラッキング調整を行うためのトラッキングサーボ信号および、フォーカス調整を行うためのフォーカスサーボ信号を生成する。

また、サーボ回路１４は、制御部１６から入力されるシーク制御信号に基づいて、スレッドモータ１２１を駆動するスレッドモータ駆動信号を生成し、ドライバ１５に出力する。
ドライバ１５は、電圧を供給するドライバＩＣで構成し、トラッキングサーボ信号、フォーカスサーボ信号、およびスレッドモータ駆動信号、に基づいて、それぞれＰＵヘッド１２内の２軸のアクチュエータ、スレッドモータ１２１を駆動する。これらサーボ回路１４、ドライバ１５、アクチュエータにより、トラッキングサーボ信号、フォーカスサーボ信号に基づいて、この２軸のアクチュエータを制御してサーボをかけることができる。

制御部１６は、例えばマイクロコンピュータで構成され、各部を制御する。制御部１６の内部の図示しないＲＯＭには、ショート検出プログラム１６１を記憶している。このプログラムは、スピンドルモータ１０のショートを検出するものである。制御部１６は、ＤＶＤ１００の起動時、アイドリング時などのいずれかにおいてこのプログラムを呼び出して、実行する。

図２を用いて、スピンドルモータ１０の内部の構成について説明する。図２は、マブチモーター株式会社のホームページの図を参考にした。スピンドルモータ１０は、ＤＣブラシ付２極３相モータであり、ケース２と、ケース２に回転可能に軸支された軸２０と、軸２０に固定された磁極３０１〜３０３と、磁極３０１に巻かれたコイル３１１〜３１３と、コミテータ３３１〜３３３と、ケース２に固定され、コミテータ３３１〜３３３へ付勢されたブラシ４１、４２とを備える。図２に示すように、コイル３１１〜３１３は、各磁極３０１〜３０３に、実線に示す巻き線方向に巻かれている（実際には、磁束密度を高めるため２点鎖線のように分厚く何重にも巻かれている）。このコイル３１１〜３１３は、コミテータ３３１〜３３３で互いに接続されており、図２の回転位置では、磁極３０１から３０２にかけて、磁極３０１がＮ極、磁極３０２がＳ極となるよう磁場が形成されると共に、磁極３０１から３０３にかけて、磁極３０１がＮ極、磁極３０３がＳ極となるよう磁場が形成される。これにより、磁極３０１は、磁石２１のＳ極に引かれると同時に、磁極３０３は、磁石２１のＳ極と反発して、時計回りに回転するトルクが発生する。この状態から、回転を続けると、コミテータ３３１とコミテータ３３２が同時にブラシ４１に接し、コイル３１２はショートするが、磁極３０１から３０３にかけて、磁極３０１がＮ極、磁極３０３がＳ極となるよう磁場は維持され、回転が継続する。さらに回転して、磁極３０２磁極３０１の位置に来るとコイル３１１の両端電圧が反転して、磁極３０１のＳ極はＮ極に切り換わり、回転が継続する。

このスピンドルモータ１０について、コイル３１１〜３１３のいずれかがスピンドルモータ１０の故障によりショートした場合について説明する。まず、コイルがショートしたときは、コイル３１１〜３１３が同時にショートするよりも、３つのコイルのうち１つがショートすることが多い。図２の回転位置で、コイル３１１〜３１３のいずれかの両端がショートした場合について説明する。

＜図２の回転位置でコイル３１１がショートした場合＞
この場合には、スピンドルモータ１０の入力端の＋−両極はショートした状態となる。したがって、スピンドルモータ１０の入力端電圧はほぼ０となる。

＜図２の回転位置でコイル３１２がショートした場合＞
この場合には、スピンドルモータ１０の入力端の＋−両極は接触せず、コイル３１１、３１３に電圧が供給されるので、スピンドルモータ１０の入力端電圧は０とならない。コイル３１１、３１３のみに電圧が供給されるので、スピンドルモータ１０の抵抗は２／３になる。

＜図２の回転位置でコイル３１３がショートした場合＞
この場合には、スピンドルモータ１０の入力端の＋−両極は接触せず、コイル３１１、３１２に電圧が供給されるので、スピンドルモータ１０の入力端電圧は０とならない。コイル３１１、３１２のみに電圧が供給されるので、スピンドルモータ１０の抵抗は２／３になる。

なお、サーボ回路１４によりＣＬＶ制御している間は、ショートしていない場合でも、両端電圧がほぼ０になることがあり、サーボ回路１４によりＣＬＶ制御している間にスピンドルモータ１０のショートを検出することは容易ではない。そこで、本実施形態のＤＶＤプレーヤ１は、以下のようにして、スピンドルモータ１０のショートを検出する。

図３を用いて、このショートを検出する方法を説明する。図３（Ａ）〜（Ｄ）は、縦軸Ｖがスピンドルモータ１０の両端電圧を表し、横軸ｔが時間を表している。（Ａ）、（Ｂ）はＣＬＶ（線速度一定）で回転制御させたときのグラフを表し、（Ａ）が正常時、（Ｂ）がショートした状態を表している。コイルがショートしたときは、コイル３１１〜３１３が同時にショートするよりも、３つのコイルのうち１つがショートすることが多いので、概念的には（Ｂ）のようになる。実際には、回転制御中の電圧波形はもっと乱れていることが多く、検出が困難な場合が多い。

図３（Ｃ）、（Ｄ）は、スピンドルモータ１０に一定の電圧を与えたときの両端電圧を表しており、（Ｃ）が正常時、（Ｄ）がショートした状態を表している。本実施形態のＤＶＤプレーヤ１は、制御部１６は、スピンドルモータ１０のショート検出時には、サーボ回路１４の制御を停止させると共に、サーボ回路１４がドライバ１５に一定電圧を供給するよう、サーボ回路１４にドライバ１５のゲートへ所定の一定電圧を入力するよう指示する。この状態でモータの入力端電圧を測定して、その波形のパターンを観測するか、または所定の閾値と比較することによりショートを検出する。前述で説明したように、ショートしているコイルがスピンドルモータ１０の入力端の＋−を直接接続する状態になる回転位置（図２では、コイル３１１の回転位置、図３ではｔ１の時間帯）では、スピンドルモータ１０の入力端は、ほぼ０になる。また、ショートしている時間は、全時間の１/３であり、図３のｔ１、ｔ２、ｔ３は、ｔ１＝ｔ２＝ｔ３となる。

本実施形態のＤＶＤプレーヤ１は、一定の電圧を与えたときの入力端の両端電圧を測定するので、閾値と比較することにより、確実にショートを検出できる。コイルがショートしたときは、コイル３１１〜３１３が同時にショートするよりも、３つのコイルのうち１つのみがショートすることが多いので、この両端電圧が周期的に閾値より小さくなっていることを検出することにより、このショートを検出できる。

図４を用いて、制御部１６がショート検出プログラム１６１を起動したときの動作フローについて説明する。ＳＴ１で、制御部１６は、サーボの停止をサーボ回路１４に指示する。これにより、サーボ回路１４は、サーボを停止する。
ＳＴ２で、ドライバ１５の出力電圧を一定電圧にするように、サーボ回路１４に指示する。これにより、サーボ回路１４は、一定電圧をドライバ１５のゲートに入力し、ドライバ１５から一定電圧がスピンドルモータ１０に出力される。
ＳＴ３で、一定時間について、ＡＤ変換器１１からの入力（スピンドルモータ１０の入力端電圧のデジタル値）を測定する。ＳＴ４で、その測定した電圧に周期性があるかどうか判断する。ＡＤ変換器１１からの入力に周期性がある場合には（ＳＴ４のＹＥＳ）、ＳＴ５で、その周期のうち、電圧が小さい谷間部分（図３のｔ１）の値を取得する。ＡＤ変換器１１からの入力に周期性がない場合には（ＳＴ４のＮＯ）、ＳＴ６でその一定電圧（または平均電圧）を取得する。

ＳＴ７で、ＳＴ５またはＳＴ６で測定した電圧が予め定めた閾値より小さいかどうか判断する。ＳＴ５またはＳＴ６で測定した電圧が予め定めた閾値より小さい場合には（ＳＴ７のＹＥＳ）、ＳＴ８で、ショートしていると判断できる。ＳＴ５またはＳＴ６で測定した電圧が予め定めた閾値以上の場合には（ＳＴ７のＮＯ）、ＳＴ９で、ショートしていないと判断できる。

その後、ＳＴ１０でＳＴ８、ＳＴ９で行ったショートしているか否かの判断結果を出力する。ＳＴ１０では、ＤＶＤプレーヤ１の本体に警告表示をしてもよい。また、ＳＴ９のショートしていない場合には、ＳＴ１０で何もしないという処理も可能である。ＳＴ１０の後、図４のフローは終了する。その後、サーボ回路１４は、ＤＶＤ１００にトラックオンさせるために再度サーボをかけてもよい。

また、制御部１６がモータのショートを検出する動作は、本発明の検出手段に相当する。以上ではＤＶＤプレーヤ１を用いて説明したが、モータのショートを検出するためには、必ずしもピックアップヘッド（ＰＵ）ヘッド２などは必要なく、ドライバ１５、サーボ回路１４、制御部１６がある装置であれば、本発明の実施例として応用できる。例えば、スレッドモータ１２１にも適用できる。
また、スピンドルモータ１０は、図２で示したような２極３相モータでなくてもよく、それ以上の極、コイル数を有するモータにも応用できる。
また、本実施形態のモータのショートの検出動作は、ＤＶＤプレーヤ１の起動時やアイドリング時に行うことができる。

本実施形態のＤＶＤプレーヤの構成図 本実施形態のモータ内部の構成図 モータのショートを検出する方法を説明する図 モータのショート検出のフロー図

符号の説明

１−ＤＶＤプレーヤ、 １２−ピックアップヘッド（ＰＵ）ヘッド、
１０−スピンドルモータ、１１−ＡＤ変換器（電圧測定手段）、
１２１−スレッドモータ、
１３−記録／再生回路、
１４−サーボ回路（モータ駆動装置）、
１５−ドライバ（駆動回路）、
１６−制御部、 １６１−ショート検出プログラム
２−ケース、 ２０−軸、 ２１，２２−磁石、
３０１〜３０３−磁極、 ３１１〜３１３−コイル、
３３１〜３３３−コミテータ、 ４１，４２−ブラシ、 １００−ＤＶＤ

Claims (3)

1. 光ディスク回転用のＤＣブラシ付きのスピンドルモータに電圧を供給する駆動回路と、
   所定のセンサからの入力に基づいて前記駆動回路が供給する電圧を制御する駆動制御部と、を備えたモータ駆動装置において、
   前記スピンドルモータの入力端電圧を測定する電圧測定手段と、
   所定のタイミングで、前記駆動制御部の制御を一時的に停止させ、前記スピンドルモータに一定電圧を供給するよう指示し、この一定電圧の下で、前記スピンドルモータの入力端電圧を測定し、電圧が周期的に閾値以下となるタイミングがあるかどうかを検出することにより前記スピンドルモータのショートを検出する検出手段と、を備えたモータ駆動装置。
2. ＤＣブラシ付きのモータに電圧を供給する駆動回路と、
   所定のセンサからの入力に基づいて前記駆動回路が供給する電圧を制御する駆動制御部と、を備えたモータ駆動装置において、
   前記モータの入力端電圧を測定する電圧測定手段と、
   所定のタイミングで、前記駆動制御部の制御を一時的に停止させ、前記モータに一定電圧を供給するよう指示し、この一定電圧の下で、前記モータの入力端電圧を測定し、これに基づいてモータのショートを検出する検出手段と、を備えたモータ駆動装置。
3. 前記検出手段は、前記一定電圧の下で、電圧が周期的に閾値以下となるタイミングがあるかどうかを検出することにより前記モータのショートを検出する請求項２に記載のモータ駆動装置。

Images