JPH01220261A - フロッピディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は消費電力を低減させる対策を施したフロッピデ
ィスク駆動装置に関する。

［従来の技術］ 従来、磁気記録媒体として可撓性を有するフロッピディ
スクを使用し、情報の読み書きを行なうフロッピディス
ク駆動装置（以下ＦＤＤ装置と称す）がある。これはＦ
ＤＤ装置にフロッピディスクが挿入されると、フロッピ
ディスクは、スピンドルモータに固定され、回転駆動さ
れる。そして、ＦＤＤ装置に有する磁気ヘッドによりフ
ロッピディスクに対して情報が読み書きが可能となる。

このようなＦＤＤ装置の中には、フロッピディスクを例
えば３００　ｒｐｍ等の一定速度で回転させるスピンド
ルモータとしてステッピングモータを用いたものがある
。このように、スピンドルモータとしてステッピングモ
ータを使用することによって装置全体の製造費が低減で
きるとともに、フロッピディスクの回転速度を規定速度
に正しく制御できるという利点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した従来のＦＤＤ装置は、複数の励磁相コイルを有
しており、これらの励磁相コイルは、起動開始時、定速
回転（連続回転）時共に例えば２相励磁でロータの駆動
を続けていた。このため、次のような問題点がある。

一般に、ＦＤＤ装置の駆動開始時の立上がり時は、加速
を行なうため、大きな回転トルクを必要とするのに対し
、定速回転時は前記起動時に比べ小さな回転トルクです
む。それにもかかわらず、従来のＦＤＤ装置では、起動
時と定速回転時のいずれにおいてもすべて励磁相コイル
に等しい電流を流して励磁し、これによりロータを駆動
するようにしていたので、消費電力が大きくなる。そこ
で、ステッピングモータの消費電力を単に小さくするだ
けでは、ロータの立上がり時間が長くなるばかりでなく
、ロータの回転中になんらかの原因（例えばロータとフ
ロッピディスクと接触する位置の摩擦力の大きさの大小
、フロッピディスクの外周と内周ではトルクが異なるこ
と）から、所定のトルクマージンが確保できず、場合に
よっては脱調することが考えられる。また、ロータの立
上がり時間を短く素早く立ち上げると定速回転時の消費
電力が増すという相反する問題点がある。

本発明は、このようなことから、起動（加速）時は素早
く駆動でき、定速時はできるだけ少ない消費電力で駆動
でき、しかも消費電力が減少してもトルクマージンを確
保できて税調が事前に阻止できるフロッピディスク駆動
装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記目的を達成するため、フロッピディスク
を駆動するためにモータ駆動回路を介して運転されるス
テッピングモータと、このステッピングモータの加速時
は最大回転トルクで、定速回転時は最小回転トルクとな
るように制御信号を前記モータ駆動回路に出力する運転
制御手段と、前記ステッピングモータの駆動パルスと、
前記フロッピディスクに対して情報の読み書きを行なう
だめのインデックス信号のタイミングから、前記モータ
のロータ位置が理想位置に対する進み量または遅れ量を
演算するための演算手段と、この演算手段で演算された
ロータの進み量または遅れ量を補償するための制御信号
を、前記モータ駆動回路にフィードバックする制御手段
とを具備したものである。

［作用コ 本発明は、前記のようにすることにより、ステッピング
モータの加速時は最大回転トルクで運転され、ステッピ
ングモータの定速回転時は最小回転トルクで運転される
ので、起動（加速）時は素早く駆動でき、定速時はでき
るだけ少ない消費電力で駆動でき、さらに、ロータの進
み量または遅れ量を補償するための制御信号を、ステッ
ピングモータの駆動回路にフィードバックするようにし
たので、トルクマージンを確保できて税調が事前に阻止
できる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明によるＦＤＤ装置の一実施例を示すブ
ロック図であり、これは後述するマイクロプロセッサ１
、このマイクロプロセッサ１の入力端子ＣＰに所定のタ
イミング信号ＣＬＫを出力するクロック発振器２と、駆
動コイル（励磁相コイル）４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有
するステッピングモータ（パルスモータ）３と、コイル
４ａ〜４ｄに流れる電流を制御するスイッチング素子５
ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、前記マイクロプロセッサ１の
出力端子ＰＬ、Ｐ２．Ｐ３゜Ｐ４からの制御信号を入力
して前記モータ３のコイル４ａ〜４ｄに駆動信号を与え
るモータ駆動回路６と、前記マイクロプロセッサ１の出
力端子ｓｌ、ｓ２からの制御信号を入力し、スイッチン
グ素子５ａ〜５ｄの動作により前記コイル４ａ〜４ｄに
電圧ＶＤを印加するモータ電源回路７と、ロータの回転
速度を検出して前記マイクロプロセッサ１の入力端子Ｓ
Ｐに人力する速度検出器９と、発光ダイオード８ａとホ
トトランジスタ８ｂからなり、ロータが１回転するごと
にパルスをマイクロプロセッサ１の入力端子ＩＮに入力
するホトカプラ８と、マイクロプロセッサ１および書込
読出回路１２に対してインデックス信号を入出力するホ
ストコンピュータ１０と、前記マイクロプロセッサ１の
出力端子Ｒ／Ｗからの信号を入力し、磁気ヘッド１１を
制御する書込読出回路１２と、前記マイクロプロセッサ
の出力端子ＳＴからの信号を入力し、ヘッド移動モータ
１３を制御するモータ駆動回路１４とからなっている。

前記マイクロプロセッサ１の内部には、ステッピングモ
ータ３の運転状態に応じて消費電力を減少させるため、
加速時は最大回転トルクで、定速回転時は最小回転トル
クとなるようにステッピングモータ３を運転制御する運
転制御信号を前記モータ駆動回路６に与える運転制御手
段と、ステッピングモータ３のコイル４ａ〜４ｄにモー
タ駆動回路６から与えられる駆動パルスと、前記フロッ
ピディスクに対して情報の読み書きを行なうためのイン
デックス信号のタイミングから、前記モータのロータ位
置が理想位置に対する進み量または遅れ量を演算するた
めの演算手段と、この演算手段で演算されたロータの進
み量または遅れ量を補償するための制御信号を、前記モ
ータ駆動回路にフィードバックする制御手段とを具備し
ている。

前記運転制御手段の第１の例としては、第３図のように
モータ３の起動時（低速時）はこのコイル４ａ〜４ｄを
２相励磁を行ない、定速回転が開始されたら徐々に励磁
デユーティを少なくし、はぼ１相励磁とし、必要に応じ
てデユーティ−の幅を自在に変化できるような機能を有
するものである。

前記運転制御手段の第２の例としては、第４図のように
モータ３の起動時に２相励磁起動し、定速回転を開始し
たら必要最小限の実励磁相数を変化できるような機能を
有する。

前記演算手段は、モータ３のロータ位置が理想位置に対
する進み量または遅れ量を演算する機能を有している。

これについて、第２図の原理図を参照して説明する。第
２図はロータが理想位置にあるときのコイル４ａ〜４ｄ
にモータ駆動回路７から与えられる駆動パルスとインデ
ックス信号（ＩＮＤＥＸ）との関係を示すタイミングチ
ャートであり、駆動パルスΦＡ、ΦＢ、ΦＡ、ΦＢはそ
れぞれコイル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに対応しており、
駆動パルスΦＡとΦＡまたはΦＢとΦＢはそれぞれ１８
０度の位相差があるようになっている。図のように駆動
パルスΦＡの励磁安定位置にインデックス信号の立上が
り位置がある。ステッピングモータ３は、２ステツプ例
えば２ｍｓ以上遅れると、脱調してしまうので、理想位
置に対するロータの進み遅れは、最大２ステツプ例えば
２ｆｆｉｓになる。理想位置にロータがある時、インデ
ックス信号の立ち上がりから０．５ｍｓ後、駆動パルス
ΦＢは立上がる。

このようなから、いま仮に、ロータが１ステップ進むと
、インデックス信号の立上がり後１、’ｚａｓで駆動パ
ルスΦＢが立上がる。同様に、仮にロータの理想位置に
対して２ｍｓだけロータが進むと、インデックス信号は
２ｍｓ分早く立上がるので、インデックス信号の立上が
り後、２．５ｍｓで駆動パルスΦＢが立上がる。

また、逆にロータが仮にロータの理想位置に対して１ス
テツプ遅れたとき、インデックス信号は１ｍｓ分遅く立
上がるので、インデックス信号の立上がり後、３．５ｍ
ｓで駆動パルスΦＢが立上がる。同様に、ロータが仮に
ロータの理想位置に対して２ステツプ遅れたとき、イン
デックス信号は２ｍｓ分遅く立上がるので、インデック
ス信号の立上がり後、２．　５１１１ｓで駆動パルスΦ
Ｂが立上がる。

このような原理により、駆動パルスΦＡ、ΦＢの立上が
りタイミングのズレの時間からロータがどの程度進んで
いるか、またはどの程度遅れているかを演算できるよう
になっている。

前記制御手段は、前記演算手段で演算されたロータの進
み量または遅れ量を補償するための制御信号を前記モー
タ駆動回路６に対してフィードバックするようになって
いる。従って、いま仮にロータが遅れていれば、ロータ
を加速する必要があるので、モータ３の消費電力が大き
くなるようにフィードバック制御され、逆にロータが進
んでいれば、ロータを減速する必要があるので、モータ
３の消費電力が小さくなるようにフィードバック制御さ
れる。前記制御手段は、ロータが２ステツプの遅れまた
は進みがないようにフィードバック制御を行なっている
が、２ステツプズレでしまった場合は、その２ステツプ
分のシーケンスを飛ばしてしまい、回転を滑らかに制御
する機能をももっている。

以上のように構成された本発明のＦＤＤ装置の動作につ
いて、第３図または第４図のタイミングチャートおよび
第５図のフローチャートを参照して説明する。モータ３
には、４相のコイル４ａ〜４ｄがあるが、予め例えばコ
イル４ａのみを励磁したときのインデックス信号が、ロ
ー（ＬＯＷ）−ハイ（ＨＩ　ＧＨ）に変るように調整す
る。つまり、ロータが回転中に、コイル４ａの励磁安定
位置にロータが来た瞬間インデックス信号がＬＯＷ→Ｈ
ＩＧＨとなる。

第５図（ａ）の６１でステッピングモータ３に対する起
動指令がマイクロプロセッサ１に入力されると、Ｓ２で
フラグが初期化され、Ｓ３でモータ３が回転数を上昇す
るようにマイクロプロセッサ１の運転制御手段からモー
タ駆動回路７に対して相信号が出力されるとともに、Ｓ
４で規定速度で回転させる相信号が出力される。そして
、Ｓ５でマイクロプロセッサ１においてインチ・ソクス
信号を検出し、Ｓ６でこれが検出されるかどうかが判断
され、若し検出された場合にはＳ８で運転制御手段から
モータ駆動回路６に規定速度で回転させる相信号が出力
され、Ｓ９で速度検出器９の検出値から回転速度が算出
され、ｓｌＯで税調なしに回転しているかどうかが判断
され、脱調があると判断されると、Ｓ２に再び戻る。一
方、ｓｌｏで、税調なしに回転していると判断された場
合には、第５図（ｂ）のｓｌｌで演算手段において第２
図の原理に基いてロータの位置が演算され、ｓ１２でロ
ータが遅れているかどうかが判断され、もし遅れている
場合には、この遅れている量が制御手段に与えられて、
ｓ１３のように消費電力を増すような、フィードバック
制御が行なわれｓ４に戻り、ｓ１２でロータが進んでい
る場合には、ｓ１４のように消費電力を減すようなフィ
ードバック制御が行なわれ、Ｓ４に戻る。前記Ｓ６で、
インデックス信号が検出されないときは、ｓ７で許容時
間内かどうかが判断され、許容時間内の場合にはｓ４に
戻り、許容時間内でなければｓ２に戻る。

ここで、モータ３の起動時に、まず、第３図（１）のよ
うに２相励磁で運転され、第３図（２）のように規定回
転数までスルーアップされ、第３図（３）のように規定
回転数に達したら、第３図（４）、（５）のように徐々
にデユーティが減らされる。この時点で、第３図（５）
のように２相励磁−１−２相励磁に切替えられ、さらに
第３図（５）のように１相励磁が行なわれ、次に第３図
（６）のよう１相励磁が行なわれ、最後に第３図（７）
のように１相励磁でデユーティが減らされる。

このようにステッピングモータ３が運転されることから
、定速回転時の消費電力を最小にできる。

このように、消費電力が減少した時点で、第２図のよう
にロータの位置が理想位置に対してロータが遅れを生じ
た場合には、これが前述した原理により演算装置ではそ
の遅れ量が演算され、この演算された遅れ量は制御手段
に入力されるとともに、モータ駆動回路６に対して前記
演算された遅れ量を補償するための制御信号がフィード
バックされることから、トルクが大きくなるように制御
される。このような制御が完了した後に、ロータの位置
が理想位置に対してロータが進みを生じた場合には、こ
れが前述した原理により演算装置ではその進み量が演算
され、この演算された進み量は制御手段に入力されると
ともに、モータ駆動回路６に対して前記演算された進み
量を補償するための制御信号がフィードバックされるこ
とから、トルクが小さくなるように制御される。このよ
うに制御されることから、消費電力をできるだけ減少さ
せることができるばかりでなく、トルクマージンを確保
できるので、税調の恐れもない。

以上述べた動作は、第３図のように励磁デユーティを変
化させて消費電力を減少させる場合であるが、第４図の
ように実励磁相を減少させていく場合も同様である。第
４図（１）は４相励磁状態を示すタイムチャートであり
、第４図（２）は３相励磁状態を示すタイムチャートで
あり、第４図（３）は２相励磁状態を示すタイムチャー
トであり、第４図（４）は１相励磁状態を示すタイムチ
ャートである。この場合も、消費電力が減少し、かつロ
ータの位置が理想位置に対してロータが遅れまたは進み
が生じた場合には、演算手段によりその遅れ量または進
み量が演算され、この結果が制御手段に出力されるで、
前記のようなトルクが制御される。

なお、本発明は前述の実施例に限定されず、次のように
変形してもよい。例えば、前述の実施例では、インデッ
クス信号がＬＯＷ→ＨＩＧＨとなる時点を基準とした場
合について説明したが、その逆のＨＩＧＨ−４ＬＯＷで
あっても同様である。

［発明の効果］ 以上述べた本発明によれば、起動（加速）時は素早く駆
動でき、定速時はできるだけ少ない消費電力で駆動でき
、しかも消費電力が減少してもトルクマージンを確保で
きて脱調が事前に阻止できるフロッピディスク駆動装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるフロッピディスク駆動装置の一実
施例を示すブロック図、第２図は第１図のフロッピディ
スク駆動装置におけるロータの進みまたは遅れを演算す
る演算手段の原理を説明するためのタイミングチャート
、第３図および第４図は第１図におけるステッピングモ
ータの消費電力を減少させるためのそれぞれ異なる具体
例を説明するための図、第５図は第１図の動作を説明す
るためのフローチャートである。 １・・・マイクロプロセッサ、２・・・クロック発振器
、３・・・コイル４ａ〜４ｄを有するステッピングモー
タ、５ａ〜５ｄ・・・スイッチング素子、６・・・モー
タ駆動回路、９・・・速度検出器、１１・・・磁気ヘッ
ド、１２・・・書込読出回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フロッピディスクを駆動するためにモータ駆動回路を介
   して運転されるステッピングモータと、このステッピン
   グモータの加速時は最大回転トルクで、定速回転時は最
   小回転トルクとなるように制御信号を前記モータ駆動回
   路に出力する運転制御手段と、 前記ステッピングモータの駆動パルスと、前記フロッピ
   ディスクに対して情報の読み書きを行なうためのインデ
   ックス信号のタイミングから、前記モータのロータ位置
   が理想位置に対する進み量または遅れ量を演算するため
   の演算手段と、この演算手段で演算されたロータの進み
   量または遅れ量を補償するための制御信号を、前記モー
   タ駆動回路にフィードバックする制御手段と、を具備し
   たフロッピディスク駆動装置。