JP2572378B2 - 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励磁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４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４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
ないしは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。

コントローラ部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層励磁方
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５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
に同期する時点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４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の設定される構成で
は次のような問題が発生する。

即ち第５図の場合のように、たまたま切り換え時点T1
が切り換え時点T0,T2の丁度中間であれば、 T1−T0＝T2−T1 が成立し、ステップ信号の１周期における、即ち１トラ
ックの移動における各相の励磁時間が等しくなる。

ところが、ステップ信号のパルスレート（周波数）に
対応する周期が第６図に示すように大きくなると、 T1−T0＜T2−T1 となり、ステップ信号の１周期における各相の励磁時間
に差が生じ、アンバランスが生じる。このアンバランス
によりステッピングモータ３のダンピング（源衰振動）
が大きくなり、騒音が大きくなるという問題があった。

［問題点を解決するための手段］ 上述した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、 前記ステップ信号の１周期の中間での励磁相切り換え
時点を設定するための第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
段が備えられるとともに、 予め決められた時間データを前記第１のタイマー手段
に設定するためのデータ設定手段を備え、 更に、前記第２のタイマー手段により求められた１周
期のデータから演算して得られる時間データと前記デー
タ設定手段からの時間データとを前記ステッピングモー
タのディレクション信号の変化の有無に応じて前記第１
のタイマー手段に選択的に設定する制御手段を備え、 前記ディレクション信号の変化時のステップを含む１
回の駆動動作の最初のステップでは励磁相切り換え時点
を前記データ設定手段により設定された時間データによ
る所定時点とし、２ステップ目以降では励磁相切り換え
時点を前記演算して得られた時間データにより前記周期
を等時分割する時点に制御するようにした構成を採用し
た。

［作用］ このような構成によれば、１回の駆動動作の２ステッ
プ目以降ではステップ信号の１周期における各励磁相の
励磁時間が等しくされ、バランスがとられるため、ステ
ッピングモータのダンピングとそれによる騒音が小さく
抑えられる。

また、ディレクション信号の変化、すなわちステッピ
ングモータの駆動方向の転換に応じて、励磁相切り換え
時点の制御をやり直すことができ、方向転換前と後のス
テップ信号の周期の変更、すなわちステップレートの変
更に対応することができる。

［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４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図の構成においてステッピングモータ３は第４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励
磁１トラック送り方式で励磁信号φＡ〜φＤを出力して
ステッピングモータ３を駆動するものとする。

第１図の構成で第４図の従来例と異なる点としてはコ
ントロール部１内にタイマーコントロール部12が設けら
れる。このタイマーコントロール部12はステッピングモ
ータ３の駆動時においてコントロール部１が各ステップ
信号の立ち上がりに同期する時点とその中間の時点で励
磁相を切り換える場合に前記の中間の励磁切り換え時点
をステップ信号の１周期を２等分する丁度中間の時点に
制御するものである。タイマーコントロール部12はマイ
クロコンピュータから構成したコントロール部１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。

タイマーコントロール部12内には上記の中間の励磁切
り換え時点を設定するための第１のタイマー12aと、ス
テップ信号の周期を計時するための第２のタイマー12b
が設けられる。この第１と第２のタイマーはハードウェ
アにより設けられるか、あるいはソフトウェアにより実
現され、同一のタイマーを第１と第２のタイマーとして
使い分けてもよい。

またタイマーコントロール部12にはステッピングモー
タ３の駆動時において入力されるステップ信号が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
ウントするカウンタ12cが設けられる。

さらにタイマーコントロール部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
動時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
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
上述したタイマーコントロール部12の第１のタイマー12
a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２図はこの間のタイマーコントロール部12の処理手
順を示し、第３図はこの間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ーコントロー
ル部12の処理動作の詳細を説明する。

タイマーコントロール部12は、まず第２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。

次にタイマーコントロール部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その前のステッ
プ信号の入力時から第３図に符号ｄで示す所定の制限時
間が経過したか否かを調べる。制限時間ｄはその前のス
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（第３図中で時点T2′）こと、即ち１回のシーク動
作が終了したことを判定するための制限時間である。な
お制限時間ｄは第２のタイマー12bにより、あるいは第
３のタイマーを設けて計時する。

制限時間ｄが経過した場合（第３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３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で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（第３図中で時点T0またはT0′）
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のタイマー12
aにセットし、同タイマーを直ちにスタートさせる。ま
た同時にステップS9において第３図中に符号ｂで示すス
テップ信号の周期を計時する第２のタイマー12bをスタ
ートさせる。なお第１と第２のタイマー12a,12bを兼用
する場合には同タイマーが時間ａをカウントアップした
時点（第３図中で時点T1またはT1′）でこれを直ちに再
スタートさせて第３図に符号ｅで示す時間を計時させて
ａ＋ｅでｂを求める。

次にステップS10でカウンタ12cをインクリメントした
後ステップ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で第２のタイマー12bにより求められた周期
の時間データｂを２等分した時間データｃを演算して求
め、ステップS13で第１のタイマー12aに時間データｃを
セットし、直ちにこれをスタートさせる。しかる後にス
テップS10でカウンタ12cをインクリメントし、ステップ
S2へ戻る。

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
られている時間データｃをタイマー12aにセットし、直
ちにこれをスタートさせ、ステップS2に戻る。

以上のようなタイマーコントロール部12の処理によ
り、第３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とそ
れからステップ信号の周期ｂの２分の１の時間ｃが経過
した丁度中間の時点で行なわれる。

従ってステップ信号の１周期即ち１ステップにおける
ステッピングモータ３の各相の励磁時間はステップレー
トに拘らず等しくなり、バランスが取れ、ステッピング
モータ３のダンピングとこれにより発生する騒音を小さ
く抑えることができる。

なお上述の説明では、各シーク動作の１ステップ目に
しかステップ信号の周期ｂを計時していないが、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。

また以上ではステップ信号の１周期について励磁相の
切り換えを２回行なう場合で励磁相切り換え時点を前記
周期を２等分する時点に制御するものとしたが、他の励
磁方式で例えば１周期に３回切り換えを行なう場合には
１周期を３等分する時点、４回切り換えを行なう場合に
は４等分する時点というように、切り換え回数に応じて
１周期を等時分割する時点に切り換え時点を制御すれば
良い。

［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
ッピングモータの駆動制御方式において、１回の駆動動
作の２ステップ以降では励磁相切り換え時点をステップ
信号の１周期を等時分割する時点に制御するようにした
ので、ステップレートの変化にかかわらずステップ信号
の１周期におけるステッピングモータの各相の励磁時間
のバランスをとってステッピングモータのダンピングと
騒音を小さく抑えることができる。また、ディレクショ
ン信号の変化、すなわちステッピングモータの駆動方向
の転換に応じて、励磁相切り換え時点の制御をやり直す
ことができ、方向転換前と後のステップ信号の周期の変
更、すなわちステップレートの変更に対応することがで
きるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３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図中のタイマーコントロール部の処理手順
を示す流れ図、第３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４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５図及び第６図は第４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……タイマーコントロール部 13……イニシャルデータ設定端子

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、 前記ステップ信号の１周期の中間での励磁相切り換え時
   点を設定するための第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
   が備えられるとともに、 予め決められた時間データを前記第１のタイマー手段に
   設定するためのデータ設定手段を備え、 更に、前記第２のタイマー手段により求められた１周期
   のデータから演算して得られる時間データと前記データ
   設定手段からの時間データとを前記ステッピングモータ
   のディレクション信号の変化の有無に応じて前記第１の
   タイマー手段に選択的に設定する制御手段を備え、 前記ディレクション信号の変化時のステップを含む１回
   の駆動動作の最初のステップでは励磁相切り換え時点を
   前記データ設定手段により設定された時間データによる
   所定時点とし、２ステップ目以降では励磁相切り換え時
   点を前記演算して得られた時間データにより前記周期を
   等時分割する時点に制御するようにしたことを特徴とす
   るステッピングモータの駆動制御方式。