JPH02151299A - ステッピングモータ回転駆動停止制御方法 - 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、マイクロステップ制御方式とＰＷＭ制御方式
との組合せによる励磁制御によって、回転駆動停止時に
ステッピングモータに生じる振動がより早く収束される
ようにしたステッピングモータ回転駆動停止制御方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

例えばコンピュータ端末には種々の形でステッピングモ
ータが応用されているが、磁気ディスク装置では装置の
小型化に伴いメカダンバネ要にしてヘッドを磁気ディス
ク上の所定位置に位置決めするのに用いられるようにな
っている。第５図は磁気ディスク装置の概要構成をヘッ
ド駆動系を中心にして示したものであるが、これにより
ヘッドの駆動が如何に行なわれるかについて説明すれば
以下のようである。

即ち、磁気ディスク（本例では表、裏面に記録媒体が塗
付された磁気ディスクが２枚）はスピンドルモータｌＯ
の回転軸に取付されており、スピンドルドライバ９を介
しスピンドルモータ１０が回転駆動されることによって
、磁気ディスクｌは例えば３６００ｒｐｍの速度で回転
されるものとなっている。

さて、磁気ディスク１が回転されている状態で、６（ｉ
気ディスク１上の所定位置をアクセスする必要が生じた
場合には、ヘッド（本例では４個）２がその位置に移動
、停止される必要があるが、その移動停止はステッピン
グモータ１６を回転駆動制御することによって行なわれ
るものとなっている。

磁気ディスクｌ上の所定位置からはステッピングモータ
１６の回転量、したがって、ステッピングモータ１６に
与えられるパルス数（移動ステップ数）が求められるわ
けであり、インターフェース回路４を介するコントロー
ラ３からの制御下に、マイクロプロセッサ８からはその
パルス数に応じた数の励磁データ対が順次出力されるも
のとなっている。マイクロプロセッサ８からの励磁デー
タ対はＤ／Ａコンバータ１１．１２でアナログ信号に変
換されたうえ、相切換回路１３により電流方向が決定さ
れた後ドライバ１４．１５を介しステッピングモータ１
６に与えられることによって、ステッピングモータ１６
はパルス数分だけ回転駆動されるようになっているもの
である。この場合ステッピングモータ１６の回転軸に取
付されたブー１月７にはスチールベルト１８が係合され
ていることから、ステッピングモータ１６が回転駆動さ
れれば、回転軸１９を中心としてキャリッジ２０がその
分回転されることになり、この結果としてキャリッジ２
０に取付されているヘッド２は、磁気ディスク１上をほ
ぼ半径方向に移動されたうえ所定位置にて停止せしめら
れるものである。なお、ＡＧＣ５やデータ復調回路６、
ヘッドセレクト回路７、ヘッドアンプ２１などはデータ
の凹込や続出のためのものであり、これらについては特
に説明は要しない。

以上のようにヘッドの位置決めはステッピングモータに
よって決定されることから、ステッピングモータに対す
る制御の良否がそのままヘッド位置決めの良否につなが
ることになる。

第６図（ａ）、　（ｂ）は２相バイポーラ励磁の８相ス
テツピングモータについての励磁相と８相各々との関係
、８相各々に対する２相励磁出力との関係を示したもの
である。励磁相Φ１．Φ２の励磁電流の最大値をＩ　ｔ
ａａｘとして、Ａ＝　Ｉｍａｘ　　・ｃｏｓ　２２．５
＠Ｂ　＝　Ｉｍａｘ　　−５ｉｎ　２２．５°とＡ、Ｂ
を定義すれば、０相の位置ではＤ／Ａコンバータからは
Φ１励磁出力、Φ２励磁出力としてそれぞれＡ、　Ｂが
同時に出力されていることになる。よって、ステッピン
グモータはその停止位置がΦ１励磁出力とΦ２励磁出力
とを第６図０））に示すように順次切替することによっ
て、０→１→２→３→４→５→６→７→０、といった具
合に変化するところとなるものである。

ところで、励磁ディスク装置では、全体としてのアクセ
スタイム（ヘッド移動指令を受けた時点から、ヘッドの
目標位置への位置決めが完了するまでの時間）を短縮す
べく、ステッピングモータに対するスローアップ・スロ
ーダウン制御によってヘッドは逸早く目標位置に移動停
止せしめたられた後は、ステッピングモータに生じる振
動は逸早く収束されなければならないものとなっている
。

第７図に示すように、励磁指令に対するステッピングモ
ータの追従性を考慮してその回転速度はヘッドがより早
く目標位置に達するまで制御されているわけである。し
かしながら、ヘッドを目標位置に位置決めしようとして
も、回転停止時にステッピングモータに生じる振動によ
ってヘッドが目標位置に確実に位置決めされるまでには
ある程度の時間（目標位置の励磁出力が出力された時点
から、ステッピングモータに生じる振動が収束しヘッド
の位置決めが完了するまでの時間は七トリングタイムと
称される）が要されるというものである。この七トリン
グタイムはある程度ステッピングモータに対するスロー
ダウン制御によって短縮することが可能であるが、その
分ヘッドの目標位置までの移動に時間が多く要されるな
ど、その短縮には限界があるものとなっている。

以上のように回転停止時にステッピングモータに生じる
振動はアクセスタイムを短縮する上で障害となっている
が、その振動をより早く収束せしめることもこれまでに
考えられていないわけでなく、励磁指令出力をステップ
状に制御する方式（マイクロステップ制御方式）や、励
磁指令出力のパルス幅を制御する方式（ＰＷＭ制御方式
）が考えられている。なお、ＰＷＭ制御方式に関するも
のとしては、特開昭６１−２４０８９４号公報が挙げら
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ステッピングモータに生じる振動をより早く低減、ある
いは収束せしめるものとしてマイクロステップ制御方式
やＰ　Ｗ　Ｍ　ｆｔ＋制御方式が考えられているわけで
あるが、何れによるにしてもまだ十分な低減あるいは収
束は図られていないものとなっている。というのは、マ
イクロステップ制御方式による場合は、一般に制御に要
される時間がＰＷＭ制御方式に比し長く、したがって、
振動が収束するまでの時間はＰＷＭ制御方式による場合
よりも長くなるというものである。また、ＰＷＭ制御方
式による場合は、目標励磁相の励磁指令出力に切換され
るまでは、その励磁指令出力はパルス的に、しかもその
パルス幅がしだいに大となるべく与えられることから、
トルク発生のため電流波形は鋸歯状となり、目標励磁相
の励磁指令出力に切換される前に徒らに大きな振動が発
生することもあり得るからである。

本発明の目的は、回転停止時でのステッピングモータに
生じる振動をより早く低減、収束せしめることが可とさ
れたステッピングモータ回転駆動停止制御方法を供する
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ステッピングモータを回転停止せしめる際
、目標励磁相の励磁指令出力に切換するまでは、ステッ
ピングモータへの励磁指令出力は、マイクロステップ制
御方式とＰＷＭ制御方式との組合せによるものとするこ
とで達成される。

〔作用〕

ステッピングモータを回転停止せしめるには、回転停止
位置対応の励磁相の励磁指令出力を継続的にステッピン
グモータに与える必要があるが、その励磁相直前の励磁
相の励磁指令出力が出力し終った時点から、回転停止位
置対応の励磁相の励磁指令出力が出力開始されるまでの
間における励磁指令出力としては、マイクロステップ制
御方式とＰＷＭ制御方式との組合せによるものをステッ
ピングモータに与えればよいというものである。

回転停止直前に以上の組合せによる励磁指令出力がステ
ッピングモータに与えられる場合は、ＰＷＭ制御方式単
独による場合に比し、マイクロステップ制御方式との（
ＪＦ用によってトルク発生のための電流の波形はより緩
やかなものとなり、結果的にステッピングモータに生じ
る振動は単独の方式による場合よりもより早く低減、収
束され得るものである。

〔実施例〕

以下、本発明を具体的に第１図、第３図、第４図により
説明するが、その前に本発明の概要を第２図によって説
明すれば以下のようである。

即ち、第２図（ａ）〜（ｄ）は何れも回転停止に際して
の励磁指令出力（実線表示）とそれに対する実際の電流
波形（破線表示）を通常制御、ＰＷＭ制御、マイクロス
テップ制御、本発明制御についてそれぞれ示したもので
ある６図示のように通常制御以外の場合は、回転停止位
置対応の励磁相の励磁指令出力が継続的に出力されるま
での間は、その励磁指令出力がパルス的に与えられたり
（第２図（ｂ）参照）、直前励磁相の励磁指令出力レベ
ルがステップ状に徐々に変化せしめられたり（第２図（
Ｃ）参照）、あるいはそれらが組合せされた励磁指令出
力カスチッピングモータに与えられるものとなっている
（第２図（ロ）参照）、ここで、第２図（ｂ）、　（ｄ
）に示すものを比較すれば、第２図（ロ）に示すもので
はマイクロステップ制御方式が併用されていることから
、励磁指令出力に対する実際の電流波形は緩やかになっ
ていることが判る。この電流波形の緩やかさによってス
テッピングモータに生じる振動はより早（低、減、収束
され得るものである。

さて、本発明について具体的に説明すれば、第３図、第
４図はそれぞれ本発明に係るスローダウン制御時、１ス
テップ歩進制御時での励磁指令出力に対するステッピン
グモータの回転位置の変化を示したものである。

先ず第３図の場合について説明すれば、本例では５の励
磁相で回転を停止せしめる場合が想定されたものとなっ
ている。したがって、４の励磁相までしだいに周期大と
して励磁指令出力は所定に更新されるが、４の励磁相に
対する励磁指令出力が終了した後は直ちに５のそれに対
する励磁指令出力が出力されることはなく、マイクロス
テップ制御とＰＷＭ制御との組合せによる励磁指示出力
が先ず出力されるようになっている。この組合せにおい
てはマイクロステップ制御をベースとして先ず５の励磁
相の励磁指令出力が短時間出力された後は、直前励磁相
、即ち、４の励磁相の励磁指令出力が比較的表時間に亘
って出力され、それ以降は図示のように励磁指令出力は
変化するものとなっている。４の励磁相の励磁指令出力
は最初大きなブレーキ力として作用するが、その後はブ
レーキ力は減じられるようにして最終的には５の励磁指
令出力が継続的に出力されるものとなっている。

次に第４図の場合について説明すれば、この場合にはそ
れまで停止状態にあったステッピングモータが１パルス
分、あるいは１ステップ分だけ回転されるのであるから
、最初に出力される５の励磁相の励磁指令出力の出力時
間は、始動トルクを大きくすべくスローダウン制御時で
のものに比し相当大きいことを除けば事情は先の場合に
同様となっている。

最初に磁気ディスク上の所定位置をアクセスする場合で
の本発明に係るステッピングモータ回転駆動制御につい
て説明すれば、第１図はその一例での制御フローを示し
たものである。これによる場合先ずアクセス位置からは
移動ステップ数が求められた後は、スローアップ・スロ
ーダウン制御を行なうための励磁指令出力が得られるべ
く励磁データが更新されつつ順次出力されるものとなっ
ている０次の励磁データが出力されるまでの待時間が適
当に更新される場合は、ステッピングモータは当初は加
速されるも、やがては一定速度で回転するようになるも
のである。一定速度での回転がある時間に亘って続いた
後は減速されるところとなるが、この減速は回転停止位
置対応の励磁相の直前励磁相まて行なわれるものとなっ
ている。

その直前励磁相の励磁指令出力が出力し終った時点で、
始めてマイクロステップ制御とｐＷＭｆｌ、ｌＪ？ｉｌ
ｌとの組合せによる励磁指令出力が第３図に示す如くに
所定区間に亘って出力されるものである。この区間にお
いては回転停止位置対応の励磁相の励磁指令出力と、そ
の直前の励磁相の励磁指令出力とが交互に出力されるが
、より詳細に説明すれば以下のようである。

即ち、前者のものは周期が徐々に小さく、しかもそのパ
ルス幅は徐々に大きくなるべく制御される一方では、後
者のものは周期、パルス幅がともに徐々に小さく、しか
もその大きさは徐々に前者のそれに近づくぺ（制御され
るようになっている。

結局、ＰＷＭ制御とマイクロステップ制御とが時分割的
に交互に行なわれるものである。これによって最終的に
は励磁指令出力は回転停止位置対応の励磁相の励磁指令
出力に移行されるところとなるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、回転停止時にステ
ッピングモータに生じる振動はより早く低減、収束され
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るステッピングモータ回転駆動制
御の一例での制御フローを示す図、第２図（ａ）〜（ｄ
）は、従来技術に関連させつつ本発明による制御の概要
を説明するための励磁指令出力の波形を示す図、第３図
、第４図は、それぞれ本発明に係るスローダウン制御時
、ｌステップ歩進制御時での励磁指令出力波形と、それ
に対するステッピングモータの回転位置の変化を示す図
、第５回は、ヘッドのアクチュエータとしてステッピン
グモータを採用してなる磁気ディスク装置の概要構成を
示す図、第６図（ａ）、　（ｂ）は、２相バイポーラ励
磁の８相ステツピングモータについての励磁相と８相各
々との関係、８相各々に対する２相励磁出力との関係を
示す図、第７図は、ステッピングモータについてのスロ
ーアップ・スローダウン制御を説明するための図である
。 代理人　弁理士　秋　本　正　実 第 図 （ａ） 第 図 （ｂ） 第 図 第 図 加ｉ！庸域 之速傾戚 減速７？ＩＮ減 １宗１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　回転駆動状態にあるステッピングモータを回転停
   止せしめる際でのステッピングモータ回転駆動停止制御
   方法であって、回転停止のための励磁指令出力を継続的
   にステッピングモータに与えるに先立って、該励磁指令
   出力がパルス的に与えられるＰＷＭ制御と、直前励磁指
   令出力から回転停止のための励磁指令出力方向に、指令
   出力の大きさがステップ状に徐々に更新された励磁指令
   出力が与えられるマイクロステップ制御とが時分割的に
   交互に行なわれるようにしたステッピングモータ回転駆
   動停止制御方法。