JP2646643B2 - Head positioning device for disk drive - Google Patents

Head positioning device for disk drive

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JP2646643B2
JP2646643B2 JP63085680A JP8568088A JP2646643B2 JP 2646643 B2 JP2646643 B2 JP 2646643B2 JP 63085680 A JP63085680 A JP 63085680A JP 8568088 A JP8568088 A JP 8568088A JP 2646643 B2 JP2646643 B2 JP 2646643B2
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豊 長田
敬一 金子
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばフロッピィーディスク,ハードディ
スク等のディスク駆動装置に適用されるヘッド位置決め
装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a head positioning device applied to a disk drive device such as a floppy disk and a hard disk.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のディスク駆動装置のヘッド位置決め装
置は、第15図,第16図に示すものがある。これは、デー
タ記録用のディスク1に対し、ヘッド2によってデータ
の書込み,読出しを行なっている。ディスク1はディス
ク駆動用モータ3によって回転されるようになってい
る。ヘッド2はディスク1の径方向に移動可能なキャリ
ッジ4に取付けられている。そして、キャリッジ4は、
キャリッジ駆動用モータ5によって駆動されるようにな
っている。ここで、ヘッド2は、ディスク1のアクセス
すべきトラックの中心に正確に位置させるために、サー
ボ用ディスク1′をディスク1と同軸上に設け、このサ
ーボ用ディスク1′のサーボ信号を読出すためのヘッド
2′をキャリッジ4に取付けた構成の面サーボ方式によ
って制御されるようになっている。
Conventionally, a head positioning device for a disk drive of this type is shown in FIGS. 15 and 16. FIG. In this method, data is written to and read from a data recording disk 1 by a head 2. The disk 1 is rotated by a disk drive motor 3. The head 2 is mounted on a carriage 4 movable in the radial direction of the disk 1. And the carriage 4
It is driven by a carriage driving motor 5. Here, the head 2 is provided with a servo disk 1 'coaxially with the disk 1 so as to be accurately positioned at the center of a track to be accessed on the disk 1, and reads a servo signal from the servo disk 1'. Is controlled by a surface servo system having a configuration in which a head 2 'is mounted on the carriage 4.

サーボ用ディスク1′のサーボ信号Sは、第16図
(A)で示すようにサーボ面に周波数fP1,fP2の如く異
なる周波数を交互に記録することによって形成されてい
る。このサーボ信号Sの記録状態は、第16図(C)で示
すようにディスク1の記録面に形成されたn,n+1,n+2
…のデータトラックTの中心にサーボ信号Sのトラック
中心が対応するような関係になっている。従って、ヘッ
ド2′から再生されたサーボ信号SはfP2−fP1をもって
ヘッド1の位置誤差信号(P.E.S)として得られる。即
ちfP2−fP1が零のところがデータトラックTの中心位置
に対応する。
The servo signal S of the servo disk 1 'is formed by alternately recording different frequencies such as frequencies f P1 and f P2 on the servo surface as shown in FIG. 16 (A). The recording state of the servo signal S is represented by n, n + 1, n + 2 formed on the recording surface of the disk 1 as shown in FIG.
.. Correspond to the center of the data track T of the servo signal S. Therefore, the servo signal S reproduced from the head 2 ′ is obtained as the position error signal (PES) of the head 1 with f P2 −f P1 . That is, the point where f P2 −f P1 is zero corresponds to the center position of the data track T.

そして、ヘッド1は離れたトラックから目的トラック
まで移動してアクセスを行なうために、高速移動(シー
クモード)と目的トラック上に正確に位置決めする制御
(フォローイングモード)の2種のモードをとっている
ことが一般的である。
In order to move the head 1 from a distant track to a target track for access, the head 1 adopts two modes of high-speed movement (seek mode) and control for accurately positioning on the target track (following mode). Is common.

シークモードは、第17図に示す制御系によって達成さ
れる。Kはゲイン定数,Aはキャリッジ駆動用モータ5,キ
ャリッジ4,ヘッド2のアクチェータ部であり、予め設定
された基準速度SR(Track/ms)を基準としたフィードバ
ック系路6からなる。従って、ヘッド2の速度SV(Trac
k/ms)は、第19図に示すようにキャリッジ駆動用モータ
5によって基準速度SRに至るまで加速され、至った後は
基準速度SRで目的トラックに接近し、その近辺に至った
ときは減速される。この減速動作の開始位置は、ヘッド
2がトラック通過数をカウントすることによって管理さ
れている。フォローイングモードは第18図に示す制御系
によって達成されている。7はP.I.D補償回路(比例積
分微分補償回路)であり、アクチェータ部Aの出力を位
置誤差信号から得られたトラックTの中心位置を基準と
したフィードバック系路8からなっている。従って、ヘ
ッド2は、シークモードによって目的トラックに至ると
ヘッド2′から得られた中心位置に対する再生信号によ
ってヘッド2′の変位が零になるように制御されて目的
トラックの中心に位置される。ここで、P.I.D補償回路
7は、制御系の比例動作に積分動作と微分動作を付け加
えたもので、積分動作によって外乱による残留偏差(オ
フセット)をなくし、積分動作にともなう不安定性を微
分動作を付け加えることで安定化させるものである。
The seek mode is achieved by the control system shown in FIG. K is a gain constant, A is an actuator section of the carriage driving motor 5, the carriage 4, and the head 2, and is composed of a feedback system 6 based on a preset reference speed S R (Track / ms). Therefore, the speed S V of the head 2 (Trac
k / ms) is accelerated by the carriage driving motor 5 to the reference speed S R as shown in FIG. 19, and after reaching the target speed at the reference speed S R , the vehicle approaches the target track. Is decelerated. The start position of this deceleration operation is managed by counting the number of tracks passed by the head 2. The following mode is achieved by the control system shown in FIG. Reference numeral 7 denotes a PID compensating circuit (proportional-integral-differential compensating circuit). The PID compensating circuit 7 comprises a feedback path 8 based on the center position of the track T obtained from the position error signal. Therefore, when the head 2 reaches the target track in the seek mode, the displacement of the head 2 'is controlled to be zero by the reproduction signal with respect to the center position obtained from the head 2', and is located at the center of the target track. Here, the PID compensation circuit 7 is obtained by adding an integral operation and a differential operation to the proportional operation of the control system, eliminates a residual deviation (offset) due to disturbance by the integral operation, and adds a differential operation to the instability due to the integral operation. This is to stabilize.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、従来は、ヘッド位置決めのフォローイ
ングモードでは、サーボループ中にキャリッジ4,ヘッド
2をキャリッジ4に取付けるためのジンバルシート(図
示せず)を含んでいる。そのため、共振現象が発生する
ことによりサーボ帯域を制限していた。従って、必要な
サーボのスティフネスが得られず外乱からの振動衝撃に
弱いという問題点があった。又、共振の問題が解決され
てスティフネスが得られるまでサーボ帯域を上げた場合
には、サーボ系が位置誤差信号のノイズの影響を受け、
位置決め精度の劣化を招くという問題があった。
However, conventionally, in a head positioning following mode, a gimbal sheet (not shown) for attaching the carriage 4 and the head 2 to the carriage 4 during a servo loop is included. Therefore, the servo band is limited by the occurrence of the resonance phenomenon. Accordingly, there is a problem that necessary servo stiffness cannot be obtained and the servo is susceptible to vibration and shock from disturbance. Also, if the servo band is increased until the resonance problem is solved and stiffness is obtained, the servo system is affected by the noise of the position error signal,
There is a problem that the positioning accuracy is deteriorated.

本発明は、特に、ヘッド位置決め精度が要求されるフ
ォローイングモードにおいて、上記問題点に鑑みなされ
たものであり、振動衝撃に対して強くし、ノイズの影響
を受けにくく、しかも、正確にヘッドをトラック中心に
位置させるディスク駆動装置のヘッド位置決め装置を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described problems, particularly in a following mode in which head positioning accuracy is required. An object of the present invention is to provide a head positioning device for a disk drive device positioned at the center of a track.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明のディスク駆動装置のヘッド位置決め装置は、 回転されるディスクの径方向にヘッドを移動させるた
めのキャリッジと、該キャリッジを駆動するためのキャ
リッジ駆動用モータと、該キャリッジ駆動用モータの回
転角変位あるいは角速度を検出するためのエンコーダと
を有して、該ヘッドを離れたトラックから目的のトラッ
クへ高速移動させるシーク制御と、該目的のトラック位
置に達したヘッドをトラック上の所定の位置に位置決め
するフォローイング制御とを行うディスク駆動装置にお
いて、 該エンコーダを該キャリッジ駆動用モータに直結し、
該ヘッドの所定位置への位置決め時に回転される該キャ
リッジ駆動用モータの出力信号に基づき該ヘッドのトラ
ック幅方向への絶対値速度を演算する第1の演算手段
と、該ヘッドと該トラック上の所定の位置との位置誤差
信号を得るための誤差信号検出手段と、該誤差信号検出
手段の出力信号に基づいて該ヘッドと該トラック上の所
定の位置との位置誤差を演算するための第2の演算手段
と、該絶対速度と該位置誤差との差を求めるための第3
の演算手段とを設け、 該フォローイング制御時に、該第3の演算手段の演算
結果に差が生じている場合には、該差がゼロになるよう
に該キャリッジ駆動用モータの回転を制御するようにし
たことを特徴とするものである。
A head positioning device for a disk drive device according to the present invention includes a carriage for moving a head in a radial direction of a disk to be rotated, a carriage drive motor for driving the carriage, and a rotation angle of the carriage drive motor. An encoder for detecting displacement or angular velocity, seek control for moving the head at a high speed from a distant track to a target track, and moving the head reaching the target track position to a predetermined position on the track. In a disk drive device that performs following control for positioning, the encoder is directly connected to the carriage drive motor,
First calculating means for calculating an absolute value speed in the track width direction of the head based on an output signal of the carriage driving motor rotated at the time of positioning the head at a predetermined position; Error signal detecting means for obtaining a position error signal with respect to a predetermined position; and second means for calculating a position error between the head and the predetermined position on the track based on an output signal of the error signal detecting means. And a third means for calculating the difference between the absolute velocity and the position error.
If there is a difference in the calculation result of the third calculation means during the following control, the rotation of the carriage driving motor is controlled so that the difference becomes zero. It is characterized by doing so.

〔作用〕[Action]

上記構成において、キャリッジ駆動用モータに直結さ
れたエンコーダの出力信号に基づき該キャリッジ駆動用
モータの駆動軸の角速度を検出し、この検出さた検出出
力をヘッドのフォローイングのための制御ループを有せ
しめたことにより、フォローイングモードにおいて振動
衝撃に強い、即ち、高いスティフネスのサーボ系が実現
でき、また、サーボ系が高い周波数に対してゲインが低
くなる閉ループ特性を有するため、高い周波数のノイズ
の影響を受けない。また、ヘッドのトラック幅方向に対
する絶対値速度とヘッドの目的トラックの所定位置に対
する位置誤差との差を演算して正確なフォローイング制
御を行うようにしている。
In the above configuration, there is provided a control loop for detecting the angular velocity of the drive shaft of the carriage drive motor based on the output signal of the encoder directly connected to the carriage drive motor, and using the detected output as a head follow-up. In the following mode, a servo system having a high resistance to vibrations and shocks, that is, a high stiffness servo system can be realized, and the servo system has a closed loop characteristic in which the gain is reduced with respect to a high frequency. Not affected. Further, a precise following control is performed by calculating a difference between an absolute value speed of the head in the track width direction and a position error of the head relative to a predetermined position of the target track.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はフォローイングモード用サーボ回路である。
10はヘッド2,キャリッジ4等の被駆動部であり、キャリ
ッジ駆動用モータ5によって駆動されるものである。11
はキャリッジ駆動用モータ5に連結されたモータ5の角
変位あるいは角速度を検出するためのエンコーダであ
り、アンプを有し出力側に検出電圧を送出するようにな
っている。12は磁気ヘッドと一体に形成され、トラック
中心に対する位置誤差を検出するためのモアレセンサー
であり、アンプを有し出力側に検出電圧を送出するよう
になっている。13はアナログ信号・ディジタル信号用コ
ンバータ(以下、A・Dコンバータと記載する)であっ
て、エンコーダ11,モアレセンサー12の出力側に得られ
た検出電圧をディジタル信号に変換するものである。14
はエンコーダ11,モアレセンサー12の出力側とA・Dコ
ンバータ13との間に接続されたスイッチであり、エンコ
ーダ11の出力側とモアレセンサー12の出力側とを選択的
にA・Dコンバータ13の入力側に接続するものである。
15はディジタル信号プロセッサー,16はディジタル信号
・アナログ信号用コンバータ(以下D・Aコンバータと
記載する)であって、ディジタル信号プロセッサー15の
入力側には、A・Dコンバータ13が接続され、出力側に
はD・Aコンバータ16が接続されている。17はD・Aコ
ンバータ16の出力側に接続されたモータ5を駆動するた
めの駆動回路である。この構成によってエンコーダ11,
モアレセンサー12の検出電圧はディジタル信号に変換し
てディジタル信号プロセッサー15で処理され再びアナロ
グ信号に変換して制御電流としてモータ5に供給されて
フォローイングモードの制御がなされるようになってい
る。
FIG. 1 shows a servo circuit for the following mode.
Reference numeral 10 denotes a driven portion such as the head 2, the carriage 4, and the like, which is driven by the carriage driving motor 5. 11
Is an encoder for detecting the angular displacement or angular velocity of the motor 5 connected to the carriage driving motor 5 and having an amplifier for sending a detection voltage to the output side. Reference numeral 12 denotes a moiré sensor which is formed integrally with the magnetic head and detects a position error with respect to the center of the track, has an amplifier, and sends out a detection voltage to an output side. Reference numeral 13 denotes an analog / digital signal converter (hereinafter, referred to as an A / D converter), which converts a detection voltage obtained at the output side of the encoder 11 and the moiré sensor 12 into a digital signal. 14
Is a switch connected between the output side of the encoder 11 and the moiré sensor 12 and the A / D converter 13, and selectively connects the output side of the encoder 11 and the output side of the moiré sensor 12 to the A / D converter 13. Connect to the input side.
Reference numeral 15 denotes a digital signal processor, 16 denotes a digital / analog signal converter (hereinafter referred to as a D / A converter), and an A / D converter 13 is connected to the input side of the digital signal processor 15 and the output side Is connected to a DA converter 16. Reference numeral 17 denotes a drive circuit for driving the motor 5 connected to the output side of the DA converter 16. With this configuration, the encoder 11,
The detection voltage of the moiré sensor 12 is converted into a digital signal, processed by the digital signal processor 15, converted into an analog signal again, supplied to the motor 5 as a control current, and controlled in the following mode.

フォローイングサーボ用ディジタル信号プロセッサー
15は、エンコーダ11側から得られたディジタル信号に基
づく絶対値速度を算出するための演算回路18と、モアレ
センサー12がわから得られたディジタル信号に基づき位
置誤差信号の演算を行なう演算回路19と、帯域増幅フィ
ルタ20と、加算回路21とからなる。そして、演算回路18
の出力は加算回路21の負入力側に供給され、演算回路19
の出力は帯域増幅フィルタ20を介して加算回路21の正入
力側に供給されるようになっている。22はモアレセンサ
ー12の入力側に接続された加算回路であり、負入力側に
は被駆動部10から得られたヘッドの現在位置信号Yが供
給され、正入力側にはトラックの中央位置信号Rが供給
されるようになっている。
Digital signal processor for following servo
An arithmetic circuit 18 for calculating an absolute value speed based on a digital signal obtained from the encoder 11 side, an arithmetic circuit 19 for performing a calculation of a position error signal based on the digital signal obtained from the moire sensor 12 and , A band amplification filter 20 and an addition circuit 21. Then, the arithmetic circuit 18
Is supplied to the negative input side of the adder circuit 21 and the arithmetic circuit 19
Is supplied to the positive input side of the adder circuit 21 via the band amplification filter 20. Reference numeral 22 denotes an addition circuit connected to the input side of the moiré sensor 12. The current input signal Y of the head obtained from the driven unit 10 is supplied to the negative input side, and the center position signal of the track is supplied to the positive input side. R is supplied.

第2図はシークモード用サーボ回路である。被駆動部
10はモータ5によって駆動されるようになっている。エ
ンコーダ11はモータ5に連結されている。モアレセンサ
ー12は被駆動部10に連結されている。これらエンコーダ
11,モアレセンサー12の出力側にはA・Dコンバータ13
が接続されている。A・Dコンバータ13の出力側にはデ
ィジタル信号プロセッサー15が接続されている。ディジ
タル信号プロセッサー15の出力側には、D・Aコンバー
タ16が接続されている。D・Aコンバータ16の出力側に
は駆動回路17を介してモータ5が接続されている。
FIG. 2 shows a seek mode servo circuit. Driven part
10 is driven by a motor 5. The encoder 11 is connected to the motor 5. The moiré sensor 12 is connected to the driven part 10. These encoders
11, A / D converter 13 is provided on the output side of moire sensor 12.
Is connected. A digital signal processor 15 is connected to the output side of the A / D converter 13. A D / A converter 16 is connected to the output side of the digital signal processor 15. The motor 5 is connected to the output side of the D / A converter 16 via a drive circuit 17.

シークモードにおいてディジタル信号プロセッサー15
内の演算ブロックはエンコーダ11側から得られたディジ
タル信号に基づきモータの現在速度を演算検出するため
の演算回路26と、モアレセンサー12側から得られたディ
ジタル信号に基づきヘッド2の現在位置を演算検出する
ための演算回路27と、基準速度信号発生回路28と、加算
回路29と、ゲイン定数Kの定数回路30とからなる。そし
て、演算回路26の出力は加算回路29の負入力側に供給さ
れ、演算回路27の出力は基準速度信号発生回路28に供給
され、基準速度信号発生回路28の出力は加算回路29の正
入力側に供給され、加算回路29の出力は定数回路30に供
給されるようになっている。
Digital signal processor 15 in seek mode
An arithmetic block in the arithmetic circuit 26 for calculating and detecting the current speed of the motor based on the digital signal obtained from the encoder 11 side, and calculates the current position of the head 2 based on the digital signal obtained from the moire sensor 12 side It comprises an arithmetic circuit 27 for detection, a reference speed signal generating circuit 28, an adding circuit 29, and a constant circuit 30 for a gain constant K. The output of the operation circuit 26 is supplied to the negative input side of the addition circuit 29, the output of the operation circuit 27 is supplied to the reference speed signal generation circuit 28, and the output of the reference speed signal generation circuit 28 is , And the output of the adder circuit 29 is supplied to a constant circuit 30.

第3図(A),(B),(C)は本発明の一実施例に
適用されるフロッピーディスク装置を示す。40は基体で
あり、そこにはキャリッジ4が摺動自在に取付けられて
いる。41はキャリッジ駆動用モータ5に連結された駆動
軸である。駆動軸41の回転力はスチールベルト42を介し
てキャリッジ4を直線運動させるように変換されてい
る。キャリッジ4には、アッパーアーム43が設けられ、
キャリッジ4とアッパーアーム43とにヘッド2がジンバ
ルシート44を介して取付けられている。45はフロッピー
ディスク用カートリッジであり、その中にフロッピーデ
ィスク46が装着され、ヘッド2によりデータの記録再生
がなされるようになっている。キャリッジ駆動用モータ
5内には、モータ軸に直結して設けられたロータリ型の
エンコーダ11が配されている。このエンコーダ11の出力
は第4図に示すようにA相,B相の90度位相差を有する2
相の出力波形を送出するものである。そして、その周期
は一回転につき420周期である。
FIGS. 3A, 3B and 3C show a floppy disk drive applied to an embodiment of the present invention. Reference numeral 40 denotes a base on which the carriage 4 is slidably mounted. Reference numeral 41 denotes a drive shaft connected to the carriage drive motor 5. The rotational force of the drive shaft 41 is converted via the steel belt 42 so that the carriage 4 moves linearly. The carriage 4 is provided with an upper arm 43,
The head 2 is mounted on the carriage 4 and the upper arm 43 via a gimbal sheet 44. Numeral 45 denotes a floppy disk cartridge, in which a floppy disk 46 is mounted, and data is recorded and reproduced by the head 2. In the carriage driving motor 5, a rotary encoder 11 provided directly connected to the motor shaft is arranged. As shown in FIG. 4, the output of the encoder 11 has a 90-degree phase difference between the A phase and the B phase.
The output waveform of the phase is transmitted. The cycle is 420 cycles per rotation.

次に、本発明の一実施例におけるサーボ系のスティフ
ネスを解析する。
Next, the stiffness of the servo system in one embodiment of the present invention will be analyzed.

アクチュエータの微分方程式は下記の(1)式の通り
である。
The differential equation of the actuator is as the following equation (1).

Jθ+Td=Kti………(1) ここで、J:モータ5,キャリッジ4の慣性モーメント
(g cm sec2) Td:外乱トルク(g cm) Kt:トルク定数(g cm/A) i:駆動電流(A) である。
Jθ + Td = Kti (1) where J: moment of inertia of motor 5 and carriage 4 (g cm sec 2 ) Td: disturbance torque (g cm) Kt: torque constant (g cm / A) i: drive current (A).

(1)式をラプラス変換すると下記の(2)式が得ら
れる。
When the equation (1) is Laplace transformed, the following equation (2) is obtained.

JS2+Td=KtI (但し、はθをラプラス変換したもの) 上記(2)式をブロック線図で表わすと第5図に示す
ようになる。この第5図を等価変換すると第6図が得ら
れる。第6図を用いて本発明のフォローイングサーボ系
を示したものが第7図となる。
JS 2 + Td = KtI (where, is the Laplace transform of θ) FIG. 5 shows the above equation (2) in a block diagram. FIG. 6 is obtained by equivalently converting FIG. FIG. 7 shows the following servo system of the present invention with reference to FIG.

ここで、R:トラック中央位置信号 E:オフ,トラック Y;ヘッドの変位 Y1:モータ5の角変位 D:サーボ系の補償回路 Kb:エンコーダを用いた速度フィードバック系のゲイン P:モータ5の回転角の変位からヘッド2の変位までの伝
達関数 である。
Here, R: track center position signal E: off, track Y; head displacement Y 1 : angular displacement of motor 5 D: compensation circuit of servo system Kb: gain of speed feedback system using encoder P: gain of motor 5 This is a transfer function from the displacement of the rotation angle to the displacement of the head 2.

次に、下式が得られる。 Next, the following equation is obtained.

E=R−Y=R−Y1 P………(3) Y1 Kbs=U………(4) (3)式より (4),(5)式より 第7図と(6)式より第8図を得る。E = R−Y = R−Y 1 P (3) Y 1 Kbs = U (4) From equation (3) From equations (4) and (5) FIG. 8 is obtained from FIG. 7 and equation (6).

次に第8図を等価変換して第9図を得る。ここで、問
題としているスティフネスが高いということは、外乱ト
ルクTdに対するオフトラックEの大きさが小さいという
ことである。従って、E/Tdの伝達関数を問題にすればよ
い。そこで、外乱トルクTdに対するオフトラックEの挙
動を見るのであるからトラック中央位置信号R=0とす
る。
Next, FIG. 9 is equivalently transformed to obtain FIG. Here, the high stiffness in question means that the magnitude of the off-track E with respect to the disturbance torque Td is small. Therefore, the transfer function of E / Td may be considered. Therefore, since the behavior of the off-track E with respect to the disturbance torque Td is observed, the track center position signal R is set to 0.

その結果、第10図が得られる。第10図を等価交換する
と第11図が得られる。ここで、C,Gを1ブロックとする
と第12図が得られる。第7図,第11図におけるループα
はエンコーダ11を用いた速度フィードバックのループで
あり、ループβはモータ5の回転角の変位からヘッド2
の変位までの伝達関数であるPをを含んだループであ
る。
As a result, FIG. 10 is obtained. When FIG. 10 is equivalently exchanged, FIG. 11 is obtained. Here, if C and G are one block, FIG. 12 is obtained. Loop α in FIGS. 7 and 11
Is a speed feedback loop using the encoder 11, and the loop β is a head 2 based on the displacement of the rotation angle of the motor 5.
Is a loop including P, which is a transfer function up to the displacement of.

一方、第12図より となる。On the other hand, from FIG. Becomes

(7)式において (i)C・G=一巡伝達関数》1のとき (ii)C・G《1のとき となる。In equation (7), when (i) CG = circular transfer function >> 1 (Ii) When CG <1 Becomes

ここで、ブロックGのゲインは与えられているため、
スティフネスの向上のためには、(8)式からブロック
Cの伝達関数のゲインを上げればよいことが判明する。
Here, since the gain of the block G is given,
From the equation (8), it can be seen that the gain of the transfer function of the block C should be increased in order to improve the stiffness.

一方、ブロックCの伝達関数と第7図で示したループ
αとループβの関係は、第11図に示すものである。又、
従来の第18図で示すP.I.Dサーボ系のブロック図も第11
図と同じ形態をとるが、共振周波数の低いキャリッジ4
をループ内にもつもので、ループゲインが本発明の場合
よりも低いところに制限されてしまう。従って、第12図
のブロックCのゲインが低くなってしまう。
On the other hand, the relationship between the transfer function of the block C and the loop α and the loop β shown in FIG. 7 is as shown in FIG. or,
The block diagram of the conventional PID servo system shown in FIG. 18 is also shown in FIG.
Takes the same form as the figure, but with a carriage 4 having a low resonance frequency.
In the loop, and the loop gain is limited to a lower level than in the case of the present invention. Therefore, the gain of the block C in FIG. 12 is low.

それに対して、本発明においては、ループαはモータ
5の回転角の変位からヘッド2の変位までの伝達関数で
あるPを含まないためゲインを高く設定でき、それに応
じてループβのゲインも高く設定できる。そのためステ
ィフネスの向上が図れ高スティフネスのサーボ系を得る
ことができる。ここで、ループαはループβを安定化す
る役割を有している。ループαのループゲインを高く設
定するとサーボ系の性質からループβのループゲインを
高くできる。
On the other hand, in the present invention, since the loop α does not include P, which is a transfer function from the displacement of the rotation angle of the motor 5 to the displacement of the head 2, the gain can be set high, and the gain of the loop β accordingly increases. Can be set. Therefore, the stiffness can be improved and a servo system with high stiffness can be obtained. Here, the loop α has a role of stabilizing the loop β. When the loop gain of the loop α is set high, the loop gain of the loop β can be increased due to the nature of the servo system.

ディスク上の位置誤差信号のノイズの影響の低減につ
いて、第13図,第14図に基づいて説明する。サーボ帯域
(閉ループ伝達関数において周波数を上げていったとき
にゲインが−3dBになる周波数fc)を同一とした時の従
来のP・I・Dサーボ系の閉ループ伝達特性を第13図に
示し、本発明の閉ループ伝達特性を第14図に示す。第13
図,第14図の特性を比較すると、サーボ帯域を超える高
い周波数でのゲインの減衰は、本発明の第14図の方が早
い。このことは、高い周波数のノイズには応答しないこ
とを意味する。即ち、本発明によると高い周波数のノイ
ズに対しては、サーボ系は応答せず、ノイズの影響を受
けにくい。
Reduction of the influence of noise on the position error signal on the disk will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 13 shows the closed-loop transfer characteristic of the conventional PID servo system when the servo band (frequency fc at which the gain becomes −3 dB when the frequency is increased in the closed-loop transfer function) is the same. FIG. 14 shows the closed-loop transfer characteristics of the present invention. Thirteenth
Comparing the characteristics of FIG. 14 and FIG. 14, the attenuation of the gain at a high frequency exceeding the servo band is faster in FIG. 14 of the present invention. This means that it does not respond to high frequency noise. That is, according to the present invention, the servo system does not respond to high-frequency noise and is not easily affected by the noise.

シークモードでの基準速度追従性にあっては、第2図
における速度接続ループ(ループγ)は、共振周波数の
低いキャリッジ4の周辺機構を含まない。従って、ルー
プゲインを高く設定することができる。よって、基準速
度に対するサーボ系の追従性を向上させることができ、
シークモードからフォローイングモードに切替わる時の
速度のバラツキを押えることができ安定したセットリン
グを実現することができる。
In the reference speed followability in the seek mode, the speed connection loop (loop γ) in FIG. 2 does not include the peripheral mechanism of the carriage 4 having a low resonance frequency. Therefore, the loop gain can be set high. Therefore, the ability of the servo system to follow the reference speed can be improved,
Variations in speed when switching from the seek mode to the following mode can be suppressed, and stable settling can be realized.

なお、上記の本発明の一実施例では、ディスク駆動装
置は、フロッピーディスク用であったが、ハードディス
ク等のディスク用であってもよいことは勿論である。
In the above-described embodiment of the present invention, the disk drive device is used for a floppy disk, but it goes without saying that the disk drive device may be used for a disk such as a hard disk.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明によれば、キャリッジ駆動用モー
タに直結したエンコーダの出力信号に基づいてキャリッ
ジ駆動用モータの回転角変位あるいは角速度を検出し、
この検出された信号に基づいてフォローイング制御を行
わせているので、振動衝撃に強い、即ち、高スティフネ
スのサーボ系が実現できる。また、サーボ系が高い周波
数に対してゲインが低くなる閉ループ特性を有するた
め、高い周波数のノイズの影響を受けない。また、ヘッ
ドのトラック幅方向に対する絶対値速度とヘッドのトラ
ックに対する誤差位置との差信号を利用してフォローイ
ング制御を行うようにしており、この差信号は位相に関
わりのない信号より生成しているので、この点からもノ
イズに強いサーボ系を実現できる等の効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the rotational angular displacement or angular velocity of the carriage driving motor is detected based on the output signal of the encoder directly connected to the carriage driving motor,
Since the following control is performed based on the detected signal, a servo system that is resistant to vibration and impact, that is, has high stiffness can be realized. In addition, since the servo system has a closed loop characteristic in which the gain decreases with respect to a high frequency, the servo system is not affected by high frequency noise. In addition, following control is performed using a difference signal between the absolute value speed of the head in the track width direction and the error position of the head with respect to the track, and this difference signal is generated from a signal irrelevant to the phase. Therefore, from this point, an effect such as realization of a servo system resistant to noise is achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例におけるフォローイングモー
ド用サーボ回路を示すブロック図、第2図は本発明の一
実施例におけるシークモード用サーボ回路を示すブロッ
ク図、第3図(A),(B),(C)は本発明の一実施
例に適用されるフロッピーディスク装置の平面図,側面
図および正面図、第4図は本発明の一実施例におけるエ
ンコーダから得られた出力を示す波形図、第5図〜第12
図は本発明の一実施例においてサーボ系のスティフネス
を解析するために供されたブロック線図、第13図は従来
のサーボ系の閉ループ伝達特性図、第14図は本発明の一
実施例におけるサーボ系の閉ループ伝達特性図、第15図
は従来のディスク装置の断面図、第16図(A),
(B),(C)第15図における面サーボを示す説明図、
第17図は従来のシークモードにおける制御系のブロック
線図,第18図は従来のフォローイングモードにおける制
御系のブロック線図、第19図はシークモードにおける基
準速度とヘッドの速度の関係を示すグラフである。 1……ディスク、2……ヘッド、3……ディスク駆動用
モータ、4……キャリッジ、5……キャリッジ駆動用モ
ータ、6,8……フィードバック系路、10……被駆動部、1
1……エンコーダ、12……モアレセンサー、15……ディ
ジタル信号プロセッサー、41……駆動軸、45……フロッ
ピーディスク用カートリッジ。
FIG. 1 is a block diagram showing a servo circuit for a following mode in one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a servo circuit for a seek mode in one embodiment of the present invention, and FIGS. 4 (B) and (C) are a plan view, a side view and a front view of a floppy disk drive applied to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows an output obtained from an encoder according to an embodiment of the present invention. Waveform diagrams, Figs. 5 to 12
FIG. 1 is a block diagram provided for analyzing the stiffness of a servo system in one embodiment of the present invention, FIG. 13 is a closed loop transfer characteristic diagram of a conventional servo system, and FIG. FIG. 15 is a sectional view of a conventional disk drive, and FIG.
(B), (C) Explanatory drawing which shows the surface servo in FIG. 15,
FIG. 17 is a block diagram of a control system in a conventional seek mode, FIG. 18 is a block diagram of a control system in a conventional following mode, and FIG. 19 shows a relationship between a reference speed and a head speed in a seek mode. It is a graph. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Disc 2 ... Head 3 ... Disk driving motor 4 ... Carriage 5 ... Carriage driving motor 6,8 ... Feedback path 10, 10 Driven part 1,
1 ... Encoder, 12 ... Moire sensor, 15 ... Digital signal processor, 41 ... Drive shaft, 45 ... Floppy disk cartridge.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】回転されるディスクの径方向にヘッドを移
動させるためのキャリッジと、該キャリッジを駆動する
ためのキャリッジ駆動用モータと、該キャリッジ駆動用
モータの回転角変位あるいは角速度を検出するためのエ
ンコーダとを有して、該ヘッドを離れたトラックから目
的のトラックへ高速移動させるシーク制御と、該目的の
トラック位置に達したヘッドをトラック上の所定の位置
に位置決めするフォローイング制御とを行うディスク駆
動装置において、 該エンコーダを該キャリッジ駆動用モータに直結し、該
ヘッドの所定位置への位置決め時に回転される該キャリ
ッジ駆動用モータの出力信号に基づき該ヘッドのトラッ
ク幅方向への絶対値速度を演算する第1の演算手段と、
該ヘッドと該トラック上の所定の位置との位置誤差信号
を得るための誤差信号検出手段と、該誤差信号検出手段
の出力信号に基づいて該ヘッドと該トラック上の所定の
位置との位置誤差を演算するための第2の演算手段と、
該絶対速度と該位置誤差との差を求めるための第3の演
算手段とを設け、 該フォローイング制御時に、該第3の演算手段の演算結
果に差が生じている場合には、該差がゼロになるように
該キャリッジ駆動用モータの回転を制御するようにした
ことを特徴とするディスク駆動装置のヘッド位置決め装
置。
1. A carriage for moving a head in a radial direction of a disk to be rotated, a carriage driving motor for driving the carriage, and detecting a rotational angular displacement or angular velocity of the carriage driving motor. And a seek control for moving the head at high speed from a distant track to a target track, and a following control for positioning the head that has reached the target track position at a predetermined position on the track. In the disk drive device, the encoder is directly connected to the carriage driving motor, and the absolute value of the head in the track width direction based on the output signal of the carriage driving motor rotated when the head is positioned at a predetermined position. First calculating means for calculating a speed;
Error signal detection means for obtaining a position error signal between the head and a predetermined position on the track; and a position error between the head and a predetermined position on the track based on an output signal of the error signal detection means. Second calculating means for calculating
A third calculating means for calculating a difference between the absolute speed and the position error; and, if a difference occurs in the calculation result of the third calculating means during the following control, the difference is calculated. Wherein the rotation of the motor for driving the carriage is controlled so as to be zero.
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