JPH01259780A - サーボ装置 - 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〕 この発明は、ＶＴＲの回転ヘッドドラム等のように高精
度の回転をする回転体の回転制御用として好適なサーボ
装置に関する。

〔発明の概要〕

この発明は回転体の回転速度に比例する周波数の回転検
出信号の精度が機械的要因によって悪化している場合で
あっても、その機械的要因による誤差分を回転体の１周
分について記憶する記憶手段を設け、この記憶手段から
回転位相に同期して読み出した誤差分に基づいてサーボ
エラー信号を補正することにより、高精度の回転速度サ
ーボ又は回転位相サーボを行えるようにしたものである
。

〔従来の技術〕

ＶＴＲの回転ヘッドドラムやディスク装置のディスク回
転駆動部のような回転体の回転精度は高精度なものが必
要とされる。また、その回転位相は外部基準信号に同期
するようにされることが多い。

そこで、ドラト駆動モータやディスク回転駆動用モータ
に対しては速度サーボ及び位相サーボがかけられている
。速度サーボは、回転検出装置からのモータの回転速度
に応じた周波数の回転検出信号ＦＧの周波数を制御する
ことにより行なわれ、回転検出装置は高精度のものが必
要とされる。

位相サーボは、モータの１回転につき１個の回転位相の
基準位置信号ＰＧと基準の位相を示す信号ＲＥＦＰとの
位相関係が所定のものとなるようにすることにより行な
われる。１回転に１回の位相データで位相サーボを行な
うのは、位相サーボループの構成を簡略化するためであ
る。この場合の１回転内の微少誤差は回転体の慣性によ
り抑えている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来、回転検出装置として一般に使用される
ものは、モータの回転軸と同軸に、外周面にＮ極、Ｓ極
の磁極を一定のピッチで複数回くり返して着磁した回転
体を取り付け、この回転体の外周面に対し磁気感応素子
を配した構成のものである。

しかし、この回転検出装置は構造が簡単であるが、精度
的に高精度のものを得ることは、着磁パターンの誤差や
回転体の偏心等の機械的な要因のため困難であった。こ
のため、２個の磁気感応素子を着磁パターンに対し位相
的にずれた位置に配してより高精度にする方法（特開昭
５８−１８６８１２号参照）を採る等の必要があった。

また、位相サーボは１回転につき１回の位相データであ
るため、１回転内での細かい位相制御はできなかった。

この発明は回転検出装置の精度が着磁パターンの誤差や
回転中心の偏心等の機械的要因によって悪化しているこ
とに着目して、これらの機械的要因による誤差を補正す
ることによって高精度の回転体の速度、位相情報を得る
ことができるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

この発明のサーボ装置は、回転体の回転速度に応じた周
波数の回転検出信号ＦＧを得る回転検出手段（１１）と
、上記回転体の回転位相の基準位置信号ＰＧを発生ずる
基準位置信号発生手段（１２）と、基準位置信号ＰＧと
回転検出信号ＦＧとから回転体の１回転について上記回
転位相の基準位置に対し、定まった複数の回転位相位置
８０〜Ｓ、を求める手段（２２）と、上記複数の回転位
相位置Ｓ。〜Ｓ、の隣り合う回転位相位置間を回転体が
回転移動するときの時間を計測する周期計測手段（１５
）（１６）　（２１）と、上記複数の回転位相位置Ｓ。

−８５の隣り合う回転位相位置間を回転体が回転移動す
るときの機械的要因による時間誤差を各隣り合う回転位
相位置間に対応して記憶している記憶手段（２４）と、
この記憶手段（２４）からの上記時間誤差に基づいて、
周期計測手段（１５）　（１６）　（２１）からの上記
時間計測値と基準値との比較値を補正する補正手段（２
３）　（２６）とを具備し、この補正手段（２３）　（
２６）の出力に基づいて上記回転体の速度又は回転位相
を制御するようにしたものである。

〔作用〕

回転体の１回転について回転位相の基準位置に対し定ま
った複数の回転位相位置が求められ、その各隣り合う回
転位相位置間を回転体が回転移動するとき機械的要因に
よる誤差が記憶手段（２４）に記憶されている。そして
、その記憶手段（２４）からの誤差データによってサー
ボエラーが補正される。

したがって、ラフな精度の回転検出装置を用いても高精
度のサーボがなされる。

〔実施例〕

第１図はこの発明によるサーボ装置の一例で、（１０）
は例えばＶＴＲのドラムモータ（直流モータ）である。

このドラムモータ（１０）はこの例では１／３フレーノ
・で１回転するようにされる。

このモータ（ｌＯ）には回転検出装置（１１）と、回転
位相の基準位置信号を発生するパルス発生器（１２）と
が取り付けられている。回転検出装置（１１）からはモ
ータ（１０）の回転速度に応じた周波数の回転検出信号
ＦＧが得られる。この例の場合、回転検出信号ＦＧは、
モータ（１０）の１回転につき４８サイクルの信号であ
る。この回転検出信号ＦＧは分周回路（１３）に供給さ
れて、この例では、１７８に分周される。したがって、
この分周回路（１３）からはモータ（１０）の１回転に
つき、６サイクルの信号ｄｇが得られる。分周回路（１
３）には、また、パルス発生器（１２）からの基準位置
信号である、モータ（１０）の１回転につき１発の回転
基準位置パルスＰＧ（第２図Ａ）が供給されて、この分
周回路（１３）がリセットされる。したがって、分周回
路（１３）の出力信号ｄｇ　は第２図Ｂに示すようにパ
ルスＰＧに位相同期している。

分周回路（１３）の出力信号ｄｇ及びパルスＰＧは回転
位相位置検出回路（２２）に供給される。この検出回路
（２２）は例えばカウンタで構成され、このカウンタの
リセット端子にパルスＰＣが、クロック端子に信号ｄｇ
が供給される。したがって、この検出回路（２２）から
は、パルスＰＧの発生位置を基準位置として、３６０７
６　＝６０°の回転角毎の６個の回転位相位置ＳＯｒ　
Ｓｌ　ｔ　Ｓ　２ｍ・・・・Ｓ５を示す番号「０」「１
」「２」「３」「４」「５」（第２図Ｃ参照）が得られ
る。

（１４）は回転検出信号ＦＧよりも十分周波数の高いク
ロック信号を発生するクロック発生器である。

このクロック発生器（１４）からのクロック信号は、量
子化カウンタ（１５）のクロック端子に供給される。

一方、映像信号のフレーム周期の外部基準信号ＦＲ（第
２図Ｈ）が端子（１７）を通じてこの量子化カウンタ（
１５）のリセット端子に供給される。したがって、この
量子化カウンタ（１５）のカウント値出力はフレーム周
期の外部基準信号ＦＲの位相情報を含んでいる。

この量子化カウンタ（１５）の出力カウント値はラッチ
回路（１６）のデータ入力端子に供給される。このラッ
チ回路（１６）には、また、分周回路（１３）からの信
号ｄｇがラッチパルスとして供給される。したがって、
このラッチ回路（１６）には、第２図ｐに示すように、
外部基準信号ＦＲによるリセット時点を基準として、６
０°毎の回転角位置毎の各回転位相位置８０〜Ｓ、にお
ける量子化カウンタ（１５）のカウント値Ｃ８＋　ＣＩ
＋　Ｃ２＊・・・・Ｃ７が順次ラッチされる。このラッ
チ回路（１６）のラッチ出力は周期データ演算回路（２
１）に供給される。この周期データ演算回路（２１）で
は回転位相位置Ｓｏ　　Ｓｌ　間、Ｓ、−３２間、Ｓ−
３３間、Ｓ３　　Ｓ４間、３４−３ｓ　間を移動するに
要する時間ｔＯｒ　ｔＩｓ　ｔ２＋　ｔ３＋ｔ、、ｔｓ
　を量子化カウンタ（１５）のカウント値として求める
。

すなわち、 ｔ　ＯＦ　Ｃ＋　　Ｃ。

ｔ＋＝ｃａ　　Ｃｒ ｔ　２　＝　Ｃａ　　Ｃ２ ｔ３＝Ｃ４−ｃｓ ｔ　４　＝　Ｃｓ　　　Ｃ４ ｔ　ｓ　＝　Ｃｓ　　　Ｃ５ ｔＯ＝ＣクーＣａ ｔ　Ｉ＝　Ｃｓ　　　Ｃｔ となる。こうして得られた周期データｔｓ（ｍ＝０〜５
）は演算比較回路（２６）に供給される。

一方、端子（１７）からのフレーム周期の基準信号ＦＲ
が周期基準演算回路（１８）に供給され、信号ＦＲの１
周期をＴＦＲとするとき、 Ｔ　Ｆ　ＲＸＩ／３　Ｘ８／４８　＝　ｔ　。

なる演算を行なって６０’回転角分の回転時間の基準周
期ｔｒが求められる。この基準周期１．は演算比較回路
（２６）に供給される。

また、（２４）は不揮発性メモリからなる精度誤差デー
タの記憶回路で、この記憶回路（２４）には後述するよ
うに、回転位相位置Ｓｏ　　Ｓｌ、Ｓｌ　　Ｓａ、・・
・・Ｓｌ　　３５間の回転時間に対する機械的要因によ
る時間誤差Ｃ１゜ｓ　　Ｃａｌ・・・・Ｃ□（第２図Ｃ
参照）に関する精度誤差データｅ。−ｅｓ（第２図Ｃ参
照）が記憶されている。この記１α回路（２４）には回
転位相位置検出回路（２２）からの回転位相位置Ｓ。−
８゜についての位置情報「０」　「１」・・・・「５」
が読み出しアドレス信号として供給されて、記憶回路（
２４）より精度誤差データｅ０〜ｅ、が読み出され、時
間誤差補正口１ｉ！８（２５）に供給される。また、こ
の補正回路（２５）には回転位相検出回路（２２）から
の位置情報が供給され、これよりＳ。−８，〜３４　　
ＳＳ間のそれぞれに対する機械的要因による時間誤差Ｃ
１゜〜Ｃａｓが得られる。この時間誤差Ｃい。−Ｃ＋ａ
Ｓは演算比較回路（２６）に供給される。

演算比較回路（２６）では、各隣接回転位相位置５０−
８．〜Ｓ、−ｓ、間の基準周期ｔ、がこの時間誤差Ｃ１
゜〜Ｃ１５により補正されて補正基準周期ｒ。

〜ｒｓ　　とされる。

ｒ　ｏ　’＝　ｔ　ｒ　＋　Ｃｍ。

ｒ　Ｉ＝　ｔ　ｒ　＋　Ｃａｔ ｒ　２　＝　ｔ　ｒ　＋　Ｃｍ２ ｒ　３　＝　ｔ　ｒ　＋　Ｃｍ３ ｒ　４　＝　ｔ　ｒ　＋　Ｃ１１４ ｒ　ｓ−１ｒ　＋　Ｃ＋ａＳ そして、演算比較回路（２６）ではこの補正基準周期ｒ
０〜ｒ、と計測周期データｔ。−ｔｓ　とが比較されて
速度サーボエラーが形成される。そして後述する位相サ
ーボエラーと加算され、サーボゲイン調整回路（２７）
を介してモータ（ｌＯ）に供給されて速度サーボがなさ
れる。

以上の例では基準周期ｔ、を時間誤差で補正したが、周
期データｔ、を時間誤差で補正して基準周期ｔｒ　と比
較するようにしてもよい。

なお信号ＦＲでリセットした直後の周期データｔ、は使
わない。

次に位相サーボについて説明する。

すなわち、ラッチ回路（１６）の出力データＣ７と、回
転位相位置検出回路（２２）からの回転位相位置信号と
、周期データ演算回路（２１）からの周期データｔ１　
と、時間誤差形成回路（２５）からの時間誤差Ｃ１゜〜
Ｃ０とが、位相データ演算回路（２３）に供給される。

また、周期基準演算回路（１８）からの基準周期ｔｒ　
　もこの位相データ演算回路（２３）に供給される。

この位相データ演算回路（２３）では、量子化カウンタ
（１５）が外部基準信号ＦＲによってリセットされた直
後の最初のパルスＰＧの発生時点におけるラッチ出力Ｃ
，，が取り込まれる。このラッチ出力をｄｄとする（第
２図参照）。位相サーボはこの値（ｌｄが位相基準ＲＥ
Ｆ　（外部同期信号ＦＲとパルスＰＧとのロック位相差
に相当）となるように制御するものである。

次にこの例の位相サーボエラーについて説明する前、位
相データ演算回路＜２３）でパルスＰＧ周期、すなわち
１回転に１回の位相サーボエラーを得る場合を先ず考え
る。この場合は、パルスＰＧ周期でラッチ回路（１６）
の出力を取り込む。このラッチ出力をｑ。＋　Ｑ　Ｉｎ
　Ｑ　２＋・・・・とする。ただしｑｏ＝ｄｄである。

そして、パルスＰＧ周期を量子化カウンタ（１５）のカ
ウント値として求める。これをｅｅ、とすると、 ｅｅｎ＝ｑ、−ｑｌｌ−、（ｎ＝１．２．−・・−）と
なる。そして、パルスＰＧ周期の位相情報ＨＤＰｌ、と
しては、 ＨＤＰ、＝ｄｄ ＨＤ　Ｐ　１＝　Ｉ（Ｄ　Ｐ　ｏ　＋（ｅｅ＋　　ＰＧ
ＲＢＦ）ＨＤ　Ｐｌ、＝　ＨＤ　Ｐｈ−＋−１−（ｅｅ
ｎＰＧＲＢＦ）となる。ここで、ＰＧＲＥＦ　は正しい
パルスＰＧの周期、つまり、この例では１／３フレ一ム
周期に相当する量子化カウンタ（１５）のカウント値で
ある。

以上説明した位相情報ＨＤＰＩ、（ｎ＝０．１．２゜３
・・・・）を位相基準ＲＥＦと位相比較することにより
１回転に１回の位相サーボエラーが得られる。

しかし、この例では１回転中に１回ではなく、１回転中
の６個の回転位相位置Ｓ　ｏ　””　Ｓ　ｓ　において
それぞれ位相サーボエラーが得られるようにされている
。

この例においては、周期データｔ、と時間誤差Ｃ１゜〜
Ｃａ　Ｓにより補正された基準周期ｒｌＩ　とが用いら
れる。すなわち、各回転位相位置Ｓ。−８゜における位
相データＰＨ，は、 ＰＨｏ＝ｄｄ＋（ｔｏ　　（ｔｒ＋Ｃ−ｏ））＝ｄｄ＋
（ｔｏ　　　ｒｏ） ＰＨ＋＝ＰＨｏ＋（ｔ、−ｒ、） ＰＨ２＝−ＰＨ１＋（ｔ２　　ｒ２） ＰＨｒ＋＝ＰＨｎ−＋　　＋　（ｔｎ　　−ｒｎ）とな
る。位相データ演算回路（２３）からは、この１回転に
ついて６個の位相データＰＨｈが得られ、これが位相比
較器（２８）に供給される。そして、この位相比較器（
２８）に位相基準発生回路（２９）からの位相基準ＲＥ
Ｆが供給されて、位相データＰＨｈと比較され、これよ
り１回転に６個の位相サーボエラーが得られる。この位
相サーボエラーは演算比較回路（２６）に供給され、速
度サーボエラーと加算される。

この位相サーボについても信号ＦＲでリセットされた直
後の周期データはバイパスして使用しないようにする。

次に、記憶回路（２４）への精度誤差情報の書き込みに
ついて説明する。

精度誤差情報を求めるに当たって、まず、ドラムモータ
（１０）をドラムの持つ慣性で定速回転させる。

すなわち、■モータ（ｌＯ）単独で回転させ、テープ等
の負荷変動要因を除く。■位相サーボをやめる。■速度
サーボループのサーボゲインを下げる。

■ドラム慣性による定速回転の滑らかさが十分でないと
きは、回転速度を上げる。この場合には、目的サーボ周
期をＴｏ　としたとき、この精度誤差情報の計測周期が
Ｔ１　であるならば、求めた精度誤差情報は、第１図の
時間誤差補正回路（２５）においてＴｏ／Ｔ＋　を掛算
して精度誤差データｅ　ｏ　””　ｅ　４を補正する。

もっとも、補正したものを記憶回路（２４）に記憶する
ようにしてもよい。

なお、■、■の要件は必ずしも必要ではなくサーボゲイ
ンが無限大でないことを前提として、サーボエラーが零
になるようにしておけば、位相サーボをかけておいても
よいし、また速度サーボゲインを下げなくてもよい。

以上のようなドラムモータの定速回転状態において、１
回転について前述した周期データｔ、（ｍ＝０〜５）を
求める。次に、この周期データｔ。

と周期データｔ０　との精度誤差データｅ、−ｅ４を求
める。

ｅ、＝ｔ、−ｔ。

ｅ、＝ｉ２　　ｔ。

ｅ２＝ｔ３−ｔｏ ｅ３＝ｔ、−ｔ。

ｅ４＝ｔｓ　　ｉ。

周期データｔっと基準周期ｔ、との差を求めずに、ｔｏ
　との誤差を求めたのは、記憶回路（２４）への記憶す
るデータ数をｔ。の分だけ減らすためである。

こうして求めた誤差データｅｏ−％ｌ　Ｑ　４　を、モ
ータの複数回転にわたって求めてそれぞれ平均値をとり
、十分の精度が得られるようになったら、記憶回路（２
４）に書き込む。

前述したように誤差データｅ　ｏ　”””　ｅ　ａ　は
基準周期１．　と周期データｔ、との誤差ではないので
、時間誤差補正回路（２５）において、周期データｔ。

と基準周期ｔｒとの誤差である時間誤差Ｃ１゜〜Ｃ＋ａ
ｓを形成する。その演算式は次のようになる。

ＣＩＩｏ＝　Ｏ＋に＝　ｔｏ　　ｔ。

Ｃｓ＋　＝ｅｏ十Ｋ　＝　ｔ　ｒ　　ｔｒＣＩ１２＝　
ｅ＋＋　Ｋ＝　ｔ２ｔｒ Ｃｓ　ｓ　＝　ｅ　２　＋　Ｋ　＝　ｔ　３−　ｔ　。

Ｃ＊４＝　ｅａ＋に＝　ｔ４−　ｔｒ Ｃｐｓ　＝　ｅ　４　＋　Ｋ　＝　ｔ　ｓ　　ｔ　ｒな
お、モータの１転についてＣｌｌ０　＋　ｃ＋ａ＋＋・
・・・Ｃ０＝０である。

また、この誤差データｅ０〜ｅ、の書き込み時ｔｏ＋　
ｔ＋＋”＋　ｔｓ＝６　ｔｒである。

以上の例では、記憶回路（２４）として不揮発性のメモ
リを用いたが、ＶＴＲにおいては、ドラムに負荷がかか
らない状態（テープが巻回されていない状態）があるの
で、記憶回路（２４）としてＲＡＭを用意し、ドラムに
負荷がかかっていない状態において、そのつど精度誤差
データｅｏ％ｅ４をこのＲＡＭに書き込んで精度誤差デ
ータを更新することにより、２１４度特性や経年変化等
に常に追従させるようにすることもできる。

なお、この発明は、ＶＴＲのドラムモータのサーボに限
らず、高精度の回転を必要とする回転体のサーボに適用
できるものである。

なお、第１図において、点線（２０）で囲んだサーボエ
ラーの形成回路は、マイクロコンピユータを用いてソフ
トウェアにより構成ができる。第３図にそのときのサー
ボループのアルゴリズムの一例のフローチャートを示す
。

なお、分周回路（１３）は回転体の１回転にいくつの回
転位相位置を設けるかを定めるためのもので、その分周
比は任意であり、また、この分周回路（１３）を設けな
くてもよい。また、記憶回路（２４）には、時間誤差情
報Ｃ１゜〜Ｃ，ｓをそのまま記憶しておいてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明においては、記憶回路に書き込
んである回転体の１回転中の複数の回転位相位置に対す
る精度誤差情報を用いて、１回転に機械的な要因による
固定的な歪があっても、正確に速度制御ができる。この
ため、サーボゲインを大きくすることができるので、強
力な外乱特性を得ることができる。

また、回転基準位相位置は１回転に１つでも、から、１
回転中に複数個の位相データを得ることができ、位相サ
ーボの性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるサーボ装置の一例のブロック図
、第２図はその説明のためのタイミングチャート、第３
図はサーボ装置にマイクロコンビエータを用いたときの
一例のフローチャートである。 （工０）はモータ、（１１）は回転検出装置、（１２）
はパルス発生器、（１５）は量子化カウンタ、（１６）
はラッチ回路、（２１）は隣り合う回転位相位置間の移
動時間を求める周期データ演算回路、（２２）は回転位
相位貯検出回路、（２４）は青変誤差データの記憶回路
である。 代　　理　　人　　　　　伊　　藤　　　　　頁間　　
　　　　　　松　　隈　　秀　　盛す−ズ’　ｔｈ＋）
イ酊偽７０−子ヤード第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転体の回転速度に応じた周波数の回転検出信号を得る
   回転検出手段と、 上記回転体の回転位相の基準位置信号を発生する基準位
   置信号発生手段と、 上記基準位置信号と上記回転検出信号とから回転体の１
   回転について、上記回転位相の基準位置に対し定まった
   複数の回転位相位置を求める手段と、 上記複数の回転位相位置の隣り合う回転位相位置間を回
   転体が回転移動するときの時間を計測する周期計測手段
   と、 上記複数の回転位相位置の隣り合う回転位相位置間を回
   転体が回転移動するときの機械的要因による時間誤差を
   各隣り合う回転位相位置間に対応して記憶している記憶
   手段と、 この記憶手段からの上記時間誤差に基づいて、上記周期
   計測手段からの上記時間計測値と基準値との比較値を補
   正する補正手段とを具備し、この補正手段の出力に基づ
   いて上記回転体の速度又は回転位相を制御するようにし
   たサーボ装置。