JP2552283B2 - ステツピングモ−タの駆動制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はステッピングモータの駆動制御方式に関し、
特にステップ信号の１周期の間にステッピングモータの
励磁相を複数回切り換えてステッピングモータを駆動す
るステッピングモータの駆動制御方式に関するものであ
る。

［従来の技術］ ステッピングモータは種々の高精度のサーボ機構の駆
動源として広く用いられており、例えば磁気記録媒体の
フロッピーディスクに情報の磁気記録ないし再生を行な
うフロッピーディスクドライブ装置において記録再生ヘ
ッドをフロッピーディスクのトラックに交差する径方向
に移動するヘッドシーク機構の駆動源に用いられてい
る。

このヘッドシーク機構ではステッピングモータの駆動
制御方式として上記した種類の方式が用いられており、
ステップ信号の１周期の間に励磁相を２回切り換えてス
テッピングモータを所定角度回転駆動させて記録再生ヘ
ッドを１トラック分移動させる、いわゆる２フェーズ１
トラック送り方式が広く採用されている。以下にその従
来構成の詳細を説明する。

第５図は従来のヘッドシーク機構におけるステッピン
グモータの駆動制御回路の構成を示している。

第５図において符号３はステッピングモータであり、
このステッピングモータ３の駆動により記録再生ヘッド
５がフロッピーディスク４上で記録トラックに交差して
フロッピーディスク４の径方向に移動されるようになっ
ている。

ステッピングモータ３の駆動はマイクロコンピュータ
ないし論理回路から構成されたステッピングモータコン
トロール部（以下コントロール部と略す）１の制御によ
り、パワートランジスタ等から構成されたドライバ２を
介して行なわれる。

コントロール部１とドライバ２には不図示の電源回路
から電源ライン11を介して電源電圧が印加される。また
コントロール部１には不図示のホストシステムから信号
ライン７〜９を介して、図の制御回路の属するディスク
ドライブを選択するためのドライブセレクト信号、ステ
ッピングモータ３を１トラックずつ駆動させるためのパ
ルス信号であるステップ信号、及び記録再生ヘッド５の
移動方向（ステッピングモータ３の回転方向）をイン方
向かアウト方向（ディスク４の内周方向から外周方向）
に指定するディレクションイン信号が入力される。

これらの制御信号に応じてコントロール部１は、ここ
ではステッピングモータ３が４相で、これを２相励磁方
式で駆動するものとして４本の出力信号ライン10を介し
てドライバ２に各相の励磁信号φＡ〜φＤのそれぞれを
出力し、ステッピングモータ３を駆動させる。

第６図はこの際の各信号を示すタイミングチャート図
であり、この図に示すようにステップ信号の立ち上がり
に動機する時点T0,T2とその中間の時点T1において励磁
信号φＡ〜φＤのレベル切り換え、即ち励磁相の切り換
えが行なわれ、ディレクションイン信号のレベルに応じ
て励磁順序が変更される。

ところで、中間の励磁相切り換え時点T1のタイミング
は従来では予め１種類に固定されているか、または複数
種類の内から選択して設定するようになっている。

選択する場合には例えば第５図に符号６で示すように
そのための選択入力端子がコントロール部１に設けられ
る。そして装置の起動時等に例えばジャンパースイッチ
等を介して選択入力端子６の入力信号レベルをハイレベ
ルかローレベルに設定することにより、その信号レベル
に応じてコントロール部１が上記タイミングを２種類の
内で一方に設定するように構成されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところでステッピングモータ３の駆動時のダンピング
（減衰振動）の大きさは上記の中間の励時相切り換え時
点T1のタイミングにより異なる。そしてこのダンピング
が最小となる切り換え時点T1のタイミングはステップ信
号の周期、いわゆるステップレートにより異なる。

ところが上記の切り換え時点T1のタイミングが複数種
類の内から選択するにせよ予め所定に設定される構成で
はステップレートの変化に応じて上記の切り換え時点T1
をダンピングが最小となる時点に可変に設定することは
できない。

このため従来の方式ではステップレートの変化に応じ
てモータのダンピングとそれによる騒音をうまく抑える
ことができないという問題があった。

［問題点を解決するための手段］ このような問題点を解決するため本発明によれば、ス
テップ信号の１周期の間にステッピングモータの励磁相
を複数回切り換えてステッピングモータを駆動するステ
ッピングモータの駆動制御方式において、 設定される時間データにより前記ステップ信号の１周
期の間の励磁相切り換え時点を決定する第１のタイマー
手段と、 前記ステップ信号の周期を計時する第２のタイマー手
段と、 前記ステップ信号の周期により異なるステッピングモ
ータのダンピングが最小となる励磁相切り換え時点の時
間データテーブルを格納する記憶手段とを備え、 前記第２のタイマー手段により計時されたステップ信
号の周期の時間データに応じた前記記憶手段の時間デー
タテーブル中の励磁相切り換え時点の時間データが前記
第１のタイマー手段に設定される方式を採用した。

［作用］ このような方式によれば、第２のタイマー手段により
ステップ信号の周期が計時され、その時間データに応じ
た記憶手段の時間データテーブル中の励磁相切り換え時
点の時間データ、つまりステッピングモータのダンピン
グが最小となる励磁相切り換え時点の時間データが第１
のタイマー手段に設定され、その時間データにより励磁
相切り換え時点が決定される。こうしてステップ信号の
周期の変化に応じて励磁相切り換え時点が可変に制御さ
れ、ステッピングモータのダンピングが最小となる時点
に設定される。従ってステップ信号の周期の変化に拘わ
らずモータのダンピングとそれによる騒音を最小に抑え
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例の詳細を説明する。

第１図は前述したフロッピーディスクドライブ装置の
ヘッドシーク機構において本発明方式によりステッピン
グモータの駆動制御を行なう制御回路の構成を説明する
ものであり、同図において従来例の第５図と同一もしく
は相当する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は
省略する。

第１の構成においてステッピングモータ３は第５図の
従来例の場合と同様に４相であるものとし、ステッピン
グモータコントロール部（以下もコントロール部と略
す）１はドライブセレクト信号、ステップ信号、ディレ
クションイン信号に応じて２相励磁方式で先述した２フ
ェーズ１トラック送り方式で励磁信号φＡ〜φＤを出力
し、ドライバ２を介してステッピングモータ３を駆動す
るものとする。

そして第１図の構成ではコントロール部１の構成が第
５図の従来例のものと異なり、コントロール部１はステ
ップ信号の周期に応じて前述した中間の励磁相切り換え
時点T1をステッピングモータ３のダンピングが最小とな
る最適な時点に可変に制御するものとする。このために
コントロール部１はマイクロコンピュータから構成さ
れ、その中に上記切り換え時点T1のタイミング制御を行
なうタイマコントロール部12が設けられる。

タイマコントロール部12はコントロール部１を構成す
るマイクロコンピュータのハードウェアと、そのコンピ
ュータがプログラムを実行することによるソフトウェア
により実現される。そしてタイマコントロール部12には
上記のタイミング制御を行なうために第１と第２のタイ
マ12a,12b,ROM14およびカウンタ12cが設けられる。以下
これらのそれぞれにつき説明する。

第１のタイマ12aは上述した中間の励磁相切り換え時
点を決定するためのものであり、ステップ信号の立ち上
がりから前記切り換え時間までの時間データ（後述する
時間データａまたはｃ）がセットされる。そして第１の
タイマ12aがセットされた時間をカウントアップした時
の出力信号に応じてコントロール部１で励磁相の切り換
えが行なわれるものとする。

また第２のタイマ12bはステップ信号の周期の計時を
行なう。また同タイマ12bは１つのステップ信号の入力
時点から所定の制御時間ｄが経過してそのステップ信号
が１回のシーク動作の最終のステップ信号であるか否
か、すなわち１回のシーク動作が終了したか否かの判定
にも用いられ、上記制御時間ｄの計時にも用いられる。

なお第１と第２のタイマ12a,12bはハードウェアとし
て設けられるか、あるいはソフトウェアにより実現され
る。同タイマ12a,12bとして単一のタイマを兼用しても
良い。

次にROM14はコントロール部１を構成するマイクロコ
ンピュータを構成するものであり、タイマコントロール
部12を含めたコントロール部１の制御プログラムが格納
されるとともに、特にタイマコントロール部12のタイミ
ング制御のために時間データテーブル12dが格納され
る。そしてこの時間データテーブル12dは第２図に示す
ようにステップ信号の周期12b₁〜12bn（第２のタイマ12
bにより計時される）により異なるステッピングモータ
のダンピングが最小となる中間の励磁相切り換え時点の
ステップ信号立ち上がりからの時間データ（以下最適時
間データｃと呼ぶ）C₁〜Cnを周期12b₁〜12bnに一対一に
対応して記憶したものとする。なお最適時間データC₁〜
Cnは実験などにより求められる。

次にカウンタ12cの機能としては、ステッピングモー
タ３の駆動時において入力されステップ信号が１回のシ
ーク動作の最初のステップであるが、２回目かあるいは
それ以上かを判別するために入力ステップ信号数をカウ
ントする。

さらにタイマコントロール部12には１回のシーク動作
におけるステッピングモータ３の最初のステップの駆動
部だけとりあえず上記中間の励磁切り換え時点を設定す
るための時間データａを複数種類の内から選択して設定
しておくためのイニシャルデータ設定端子13が設けられ
ている。そして例えばジャンパースイッチを介してこの
端子13の入力信号レベルを設定することにより複数種類
のイニシャルデータの内からその信号レベルに応じたイ
ニシャルデータが設定されるように構成されている。

このような構成のもとにシーク動作時にコントロール
部１は各ステップ信号の立ち上がり時点と、その中間で
上述したタイマコントロール部12の第１のタイマ12aが
セットされた時間をカウントアップした時点で励磁相を
切り換えてステッピングモータ３を駆動する。

第３図はこの間のタイマコントロール部12の処理手順
を示し、第４図はこの間の第１図中の各信号のタイミン
グを示している。この両図を参照して以下にタイマコン
トロール部12の処理動作の詳細を説明する。

タイマコントロール部12は、まず第３図の最初のステ
ップS1においてカウンタ12cのクリア等イニシャルセッ
トを行なう。またこの時点でイニシャルデータ設定端子
13を介して前述した時間データａの選択が行なわれる。

次にタイマコントロール部12はステップS2,S3のルー
プでステップ信号の入力を待ちながら第２のタイマ12b
を見て、その前のステップ信号の入力時から前述の制限
時間ｄが経過し、前のステップ信号が１回のシーク動作
の最終ステップであり、（第４図中で時点TZ′）１回の
シーク動作が終了したか否かを調べる。

制限時間ｄが経過した場合（第４図中で時点T3）には
次に入力されるステップ信号が新たなシーク動作の最初
のステップであることを示すためにステップS4でカウン
タ12cをクリアしておく。

次にステップS3でステップ信号の入力があった場合に
はステップS5でディレクションイン信号のレベルがその
前のステップ信号入力時から変化したか否かを調べ、変
化している場合（第４図中で時点T0′）には、今入力さ
れたステップ信号が新たなシーク動作の最初のステップ
信号であることを示すためステップS6でカウンタ12cを
クリアしておく。

次にステップS7ではカウンタ12cのカウントが「０」
か否か、即ち先のステップS3の入力されたステップ信号
が新たなシーク動作の最初のステップ信号か否かを調べ
る。

「０」であった場合には（第４図中で時点T0またはT
0′）には、ステップS8でイニシャルデータ設定端子13
により設定されている先述の時間データａを第１のタイ
マ12aにセットし、同タイマ12aを直ちにスタートさせ
る。

次にステップS9でカウンタ12cをインクリメントした
後、ステップS10で第２のタイマ12bをスタートさせ、ス
テップ信号の周期ないしは上述の制限時間ｄの計時を開
始させる。

なおここで第１と第２のタイマ12a,12bを兼用する場
合はタイマ12aが時間ａまたはｃをカウントアップした
時点（第４中で時点T1またはT1′,T1″）でタイマ12aを
直ちに再スタートさせ、第４図に符号ｅで示す時間を計
時させ、ａ＋ｅで周期ｂを求める。またステップ信号が
入力されない場合、タイマ12aはそのカウント動作を繰
り返すため第４図に示す符号ｄ′の時間を計時すること
でａまたはｃ＋ｄ′で制限時間ｄを計時することができ
る。

ステップS10の後はステップS2へ戻り、上述の処理を
繰り返す。

一方、ステップS7の判定が否定された場合、即ちその
前のステップS3で入力されたステップ信号が１回のシー
ク動作の２ステップ以後のステップ信号であった場合に
はステップS11へ移り、カウンタ12cのカウントが「１」
か否かを調べる。

カウントが「１」の場合、即ち２ステップ目の場合は
ステップS12に進み、第２のタイマ12bの出力によりステ
ップ信号の周期を求め、さらにこの周期に応じた先述の
励磁切り換えの最適時間データｃを時間データテーブル
12dの検索により求める。

次にステップS13で最適時間データｃをタイマ12aをセ
ットし、直ちに同タイマ12aをスタートさせ、ステップS
9,S10でカウンタ12cのインクリメントおよびタイマ12b
のスタートを行ない、しかる後にステップS2へ戻り、以
下の処理を繰り返す。

またステップS11の判定が否定された場合、即ち３ス
テップ目以後にはステップS14へ移り、それ以前に求め
られている最適時間データｃをタイマ12aにセットし、
直ちにこれをスタートさせ、ステップS10でタイマ12bを
スタートさせた後にステップS2に戻る。

以上のようなタイマコントロール部12の処理により、
第４図の時点T0またはT0′に開始されるシーク動作時の
それぞれにおいて２ステップ目以後の励磁相の切り換え
は各ステップ信号の立ち上がりに同期する時点T2,T2″
とそれから上述したステップ信号の周期ｂに応じた最適
時間ｃを経過した時点T1″に行なわれる。

すなわち本実施例によれば各シーク動作時のそれぞれ
において２ステップ目以後の中間の励磁相の切り換えは
ステップ信号の周期ｂに応じてステッピッグモータのダ
ンピングが最小になる最適な時点で行なわれ、ダンピン
グとそれによる騒音を最小に抑えることができる。各シ
ーク動作でステップ信号の周期が異なってもそれに応じ
て中間の励磁相切り換え時点が可変に設定され、ダンピ
ングと騒音を最小に抑えることができる。

なお上記実施例では各シーク動作の２ステップ目で設
定される最適時間ｃが３ステップ目以後は変更されない
が、１回のシーク動作の途中で周期ｂが変更されること
はないので問題はない。即ちフロッピーディスクドライ
ブ装置においてステップレートはホストシステムの制御
コマンドにより設定され、１回のシーク動作の途中で変
更されることはない。

なお以上のような技術はフロッピーディスクドライブ
装置以外の各種機器におけるステッピングモータの駆動
制御にも適用できるのは勿論であり、その場合にステッ
プレートが連続的に変化されるものであれば適当なタイ
ミングで間欠的にステップ信号の周期を計時し、中間の
励磁切り換え時点を制御すれば良い。

なお以上ではステップ信号の１周期について励磁相切
り換えを２回行なう場合を例示したが、１周期に３回以
上切り換えを行なう方式の場合にも上述のような技術を
適用できるのは勿論である。

［効 果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ス
テップ信号の１周期の間にステッピングモータの励磁相
を複数回切り換えてステッピングモータを駆動するステ
ッピングモータ駆動制御方式において、ステップ信号の
周期をタイマー手段により計時し、その時間データに基
づき、記録手段に記憶されたステップ信号の周期により
異なるステッピングモータのダンピングが最小となる励
磁相切り換え時点の時間データテーブルを用いて、励磁
相切り換え時点をステッピングモータのダンピングが最
小となる時点に可変に制御する構成を採用したので、ス
テップ信号の周期の変化に拘わらずステッピングモータ
のダンピングとそれによる騒音を最小に抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の実施例を説明するもので、
第１図はフロッピーディスクドライブ装置におけるステ
ッピングモータ駆動制御回路の構成を示すブロック図、
第２図は第１図中の時間データテーブルの内容の説明
図、第３図は第１図中のタイマコントロール部の処理手
順を示す流れ図、第４図は第１図の回路動作を説明する
各信号のタイミングチャート図、第５図は従来のドライ
ブ装置におけるステッピングモータ駆動制御回路のブロ
ック図、第６図は第５図の回路動作を説明する各信号の
タイミングチャート図である。 １……ステッピングモータコントロール部 ２……ドライバ、３……ステッピングモータ ４……ディスク、５……記録再生ヘッド 12……タイマコントロール部 12a,12b……タイマ 12c……カウンタ 12d……時間データテーブル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステップ信号の１周期の間にステッピング
   モータの励磁相を複数回切り換えてステッピングモータ
   を駆動するステッピングモータの駆動制御方式におい
   て、 設定される時間データにより前記ステップ信号の１周期
   の間の励磁相切り換え時点を決定する第１のタイマー手
   段と、 前記ステップ信号の周期を計時する第２のタイマー手段
   と、 前記ステップ信号の周期により異なるステッピングモー
   タのダンピングが最小となる励磁相切り換え時点の時間
   データテーブルを格納する記憶手段とを備え、 前記第２のタイマー手段により計時されたステップ信号
   の周期の時間データに応じた前記記憶手段の時間データ
   テーブル中の励磁相切り換え時点の時間データが前記第
   １のタイマー手段に設定されることを特徴とするステッ
   ピングモータの駆動制御方式。