JPH0330155A - 磁気デイスク装置の位置制御装置 - 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〕 本発明はセクタサーボ方式によって磁気ヘッドを目標ト
ラックに高精度で追従位置するのに好適な位置制御装置
に関する． 〔従来の技術〕 従来の磁気ディスク装置の位置制御装置は、特開昭６２
　−　２６６７７９号公報に記載のように、位置決め制
御装置を記録再生用ヘッドを駆動すると共に、記録用の
磁気記録媒体上の所定位置に保持する駆動機構と、上記
記録再生用ヘッドの位置を検出する位置検出部と、この
位置検出部よりの位置信号を入力し、上記記録再生ヘッ
ドの位置ずれ補正量を算出するマイクロプロセッサと、
このマイクロプロセッサよりの位置ずれ補正量をアナロ
グ出力するＤ／Ａ変換部と、上記マイクロプロセッサに
接続され、上記Ｄ／Ａ変換部が出力する最大補正アナロ
グレベルと同等のデジタル信号を出力するディジタル信
号アンプ部と、このディジタル信号アンプ部および上記
Ｄ／Ａ変換部から出力されたレベルにより上記記記再生
用ヘッドを目標位置に移動させる位置補正制御部とで構
成したので、従来と同一ビット数のマイクロプロセッサ
で、Ｄ／Ａ変換出力を従来の２倍の高精度変化させるこ
とができ、位置補正精度の高い、しかも安価な装置が得
られる効果がある とされていた。

さらに特開昭６１−１４７３０２号記載のように、被制
御体の被制御量に対応する誤差信号としてのアナログサ
ーボ信号をアナログ・ディジタル変換部によりディジタ
ル信号に変換し、該ディジタル信号に対してディジタル
処理を施した後、ディジタル・アナログ変換部によりア
ナログ信号に変換し、該アナログ信号に基づいて前記被
制御体を制御するに際し、前記アナログサーボ信号の大
きさを検知し、該検知結果に基づいて前記アナログ・デ
ィジタル変換部及びディジタル・アナログ変換部のゲイ
ンを選択することにより、アナログ量のディジタル分解
能を可変し得るようにしたので，入力値及び出力値に応
じてＡ／ＤＣ，Ｄ／ＡＣのゲインが段階的に調節され、
移動動作のときは分解能を低く、固定動作のときは分解
能を高く制御することが可能となる。これにより位置変
動量の大きい移動動作において変換速度が低下すること
がなく、一方固定動作のように位置変動量が小さいとき
には高い分解能を得ることが出来る。しかもディジタル
処理部のＣＰＵＩの処理ビット数の制約を受けることも
ない とされていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし磁気ディスク装置においては、位置制御で必要と
するＤＡ変換器の精度の倍率は２倍にとどまらない。例
えば、トラック幅を２０μｍとし、実際にデータを読み
書きするときに必要なフオロイング精度を２μｍとする
と、位置にして１０倍のひらきがある。これを位置制御
でカバーしようとすると，ＤＡ変換器の精度の倍率は１
０倍程度必要になる．これに前述の方式を適用しても、
ＤＡ変換器の出力をフオロイング精度にみあうだけ高精
度にすることができないという問題があった。

さらに磁気ディスク装置においてはアナログサーボ信号
はトラック毎に同じ大きさで繰り返して記録されている
ものであり、目標トラックまでの移動距離とアナログサ
ーボ信号の大きさには対応関係がない。したがって、ア
ナログディジタル変換器のゲインはトラックに合せて同
じ大きさにしておけばよいのであって、移動距離に応じ
て変える必要はない．また、あるアナログサーボ信号に
対して位置制御のディジタル演算を行ったとしても、ア
ナログサーボ信号の大きさとＤＡ変換器のアナログ出力
の大きさには対応関係がない。したがってアナログサー
ボ信号の大きさにもとづいてＤＡ変換器のゲインを適切
に選択することはできないという問題があった。

また本来位置制御のディジタル演算における精度がＤＡ
変換器の精度を決めるのに対して重要なファクタである
にもかかわらず、ＤＡ変換器のディジタル入力の精度に
ついて何ら処置していない．このためいくらＤＡ変換器
のゲインを変化させたとしてもＤＡ変換器へのディジタ
ル入力の精度以上には精度は向上しないという問題があ
った．本発明は、セクタサーボ方式によって磁気ヘッド
を目標トラックに位置決めする磁気ディスク装置の位置
制御装置におけるＤＡ変換器のアナログ出力を従来より
も広い範囲にわたって高精度に変化させることにより、
目標トラックへ追従するフオロイング精度を高くして、
データの読み書きの信頼性を向上させることを目的とす
るものである。

〔￥Ｓ題を解決するための手段〕

上記目的を達或するために、セクタサーボ方式によって
磁気ヘッドを目標トラックに位置決めするためのディジ
タル制御を行うディジタルコンピュータとＤＡ変換器を
有する磁気ディスク装置の位置制御装置において、ディ
ジタルコンピュータからＤＡ変換器へのディジタル入力
がＤＡ変換器の最大値の１７２ｎ（ｎは整数）より低下
した状態が所定時間継続するときはＤＡ変換器において
アナログ出力のゲインを１／２″倍し、ディジタルコン
トローラにおいてＤＡ変換器へのディジタル入力を２１
倍とし、アナログコントローラからＤＡ変換器へのディ
ジタル入力がＤＡ変換器の最大値になったときはディジ
タルコンピュータにおいてＤＡ変換器へのディジタル入
力を１／２ｒ′倍しＤＡ変換器においてアナログ出力の
ゲインを２ｎ倍とするようにしたものである。

〔作用〕

本発明の磁気ディスク装置の位置制御装置のＤＡ変換器
のディジタル入力が最大値の１／２ｎ（ｎは整数）より
低下して値が小さくなりアナログ出力の精度が悪い状態
が継続するときはＤＡ変換器のディジタル入力を２ｎ倍
として大きくしこれに対してアナログ出力のゲインを１
７２ｎ倍として小さくすることにより同じアナログ出力
であってもその精度を高くする．また、ＤＡ変換器のデ
ィジタル入力が最大値となってアナログ出力が飽和して
精度が悪い状態のときはＤＡ変換器のディジタル入力を
１／２１倍として小さくしアナログ出力のゲインを２１
倍として大きくすることにより同じアナログ出力であっ
てもその精度を高くする。これによって、ＤＡ変換器の
アナログ出カを広い範囲にわたって精度よく変化させる
ことができる． 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面を引用して説明する。

第１図は，本発明の磁気ディスク装置の位置制御装置の
全体構成を示すブロック線図である。１は磁気記録する
ためのディスク円板であり、各面はデータ信号を記録す
るため複数個の扇状のセクタ２に等間隔に分割してある
。セクタの境界にはトラック番号とポジションエラー信
号から成り、ディスクの半径方向の特定の位置に磁気ヘ
ッド４を位置決めするためのセクタサーボ信号をあらか
じめ記録したセクタサーボ信号部３を設けてある。

この日板１はスピンドルモータ（図示せず）によって、
一定回転数で回転される．この円板１に対向して浮上す
る磁気ヘッド４が設けられている。

このうちヘッドが対応するディスクの所定のトラツクに
追従位置決めされ、データ信号とセクタサーボ信号を読
み取る。このセクタサーボ信号は、円板ｌ上に数百μｓ
おきに離散的に記録されているので、磁気ヘッド４で読
み取られるとサンプル時点毎にのみ存在する離散時間信
号となる。この信号はサーボ信号復調回路５によって復
調されて、目標トラックに対する現サンプル時点の位置
情報が求められる．この位置情報はＡＤ変換器６によっ
てディジタル化され，位置制御回路７によって目標トラ
ックに追従位置決めするための操作量を求める．位置情
報は離散時間信号であるから、位置制御回路も離散時間
信号を処理するディジタルコントローラとするのが有利
である。離散時間のディジタル信号の操作量はＤＡ変換
器によって、連続時間のアナログ信号に変換され、パワ
アンプ９によって増幅され、ボイスコイルモータ１０を
駆動制御する．これによってキャリジ１１が移動し、特
定のヘッド４を対応するディスクの目標トラックに追従
位置決めすることができる。

このとき、トラック幅を例えば２０μｍとし、実際にデ
ータを読み書きするときに必要な精度を２μｍとすると
位置にして１０倍のひらきがある．これを同じ位置制御
装Ｉ７でカバーしようとすると、ＤＡ変銀器の精度の倍
率も１０倍程度必要になる。本発明においてはこのよう
な広い範囲でＤＡ変換器の精度の倍率を変化させるため
、ＤＡ変換器へのディジタル入力の倍率をソフトウエア
によって変化させ、これに関連させてＤＡ変換器からの
アナログ出力の倍率をハードウエアによって変化させる
。このため．ＤＡ変換器の後にアナログ出力のゲインを
変化させるためのオペアンプ１３を用いたゲイン切替回
路１２をおく．この回路のゲインは次式で決まる。

ＲＯ ここで、Ｒｏはオペアンプ１３の入力抵抗、Ｒ１はオペ
アンプ１３のフィードバック抵抗でありこれを位置制御
回路７からのゲイン切替え信号によって選ぶことによっ
て、ゲインを任意に選択することができる。ここでは説
明のために・・・（２） とし、それぞれに対応するスイッチＳ　１，　Ｓ　２，
　Ｓ　ａをゲイン切替信号によってＯＮすることによっ
てることかできるものとする。また、本発明の動作の説
明においては、整数ｎ　＝　２の場合について説明する
が、他の場合についても同様である。

第２図によって、本発明の位置制御装置の動作のひとつ
を具体的に説明する。ＤＡ変換器のディジタル入力が最
大値Ｍカウントの１／２、すなわちＭ／２カウントより
も低下してこの状ＭＡ　（ａ）が継続しているとする。

このとき位置制御装置はスイッチＳ１をＯＮＬてアナロ
グ出力のゲイン１倍を選択しているの。ＤＡ変換器のア
ナログ出力は、ＤＡ変換器本来の変換ゲインＫボルト／
カウントによってＭＫ／２ボルトよりも小さい値が出力
される。この状態ではＤＡ変換器の最高の変換精度を生
かしておらず、たかだか半分の精度になってしまってい
る。このため、本発明の位置制御装置においてはＤＡ変
換器へのディジタル入力を２倍し、状態（ｂ）とする。

これはディジタル入力のために切り捨てられていたけた
のうちのひとけた生かす処理をソフトウェアによって行
うことであるから、有効なげた数が増えてそれだけ精度
が上る。

そしてスイッチＳ２をＯＮＬてＤＡ変換器のアナログ出
力のゲイン１／２倍を選択する。これによってＤＡ変換
器の変換ゲインはＫ／２ボルト／カウントとなり、先の
ディジタル出力に対し同じアナログ出力が得られる．し
かし、ディジタル入力の精度は向上しているにもかかわ
らず、アナログ出力の変換ゲインの精度にはほとんで低
下していないのであるから、アナログ出力の精度が２倍
向上する． さらにこの状態においてＤＡ変換器のディジタル入力が
最大値Ｍカウントの１／２すなわちＭ／２カウントより
も低下して継続しているとする．このときもＤＡ変換器
へのディジタル入力をソフトウエア処理によって２倍す
る。そして、スイッチＳ３をＯＮＬ，てＤＡ変換器のア
ナログ出力のゲイン１／４倍を選択する．これによって
、ＤＡ変換器の変換ゲインはＫ／４ボルト／カウントと
なり、先のディジタル入力に対して同じアナログ出力が
得られる。そして，このアナログ出力の精度は、本来の
精度に比べて４倍になっている．以下同様に，ソフトウ
エア処理とハードウエア回路の許す限りＤＡ変換器のア
ナログ出力の精度を向上させることができる． 次に第３図によって、本発明の位置制御装置の他の動作
を具体的に説明する。ここで第２図の説明における後の
状態、すなわち変換ゲインがＫ／４ボルト／カウントに
なっているものと仮定する。

この状態（ａ）において、ＤＡ変換器のディジタル入力
が最大値Ｍに達したとすると，これ以上のディジタル入
力が入ったとしても変換できない。

そこでＤＡ変換器のディジタル入力を１７２倍し状態（
ｂ）にする．これは、ディジタル入力のために切り捨て
られていたげたをもう一桁切り捨てる処理をソフトウエ
アによって行うことである。

そして、スイッチＳ２をＯＮしてＤＡ変換器のアナログ
出力のゲイン１／２倍を選択する。これによってＤＡ変
換器の変換ゲインはＫ／２ボルト／カウントとなり、先
のディジタル出力に対し同じアナログ出力が得られる．
この状態になれば、ＤＡ変換器に大きなディジタル入力
が入ったとしても、それに対応するアナログ出力を出す
ことができる。ただし、アナログ出力の精度は、ディジ
タル入力の有効けた数が減っていることから半分になっ
ていることに注意しなければならない。

さらにこの状態においてもＤＡ変換器のディジタル入力
が最大値Ｍに達したとすると、やはりこれ以上のディジ
タル入力が入ったとしても変換できない。そこでＤＡ変
換器のディジタル入力をさらに１／２倍する処理をソフ
トウエア処理によって行なう．そして、スイッチＳ１を
ＯＮｔ，てＤＡ変換器のアナログ出力のゲイン１倍を選
択する。

これによってＤＡ変換器の変換ゲインはＫボルト／カウ
ントとなり、先のディジタル入力に対して同じアナログ
出力が得られる．この状態になれば、ＤＡ変換器に大き
なディジタル入力が入ったとしても、それに対応するア
ナログ出力を出すことができる．本来、この状態をもと
にしてＤＡ変換器の変換ゲインを決めているので、これ
以上の大きなディジタル入力がくることはないはずであ
る。

第４図は、磁気ディスク装置において目標トラックに追
従位置決めする動作を行う位置制御装置のソフトウエア
処理を示すブロックダイヤグラムである．ＡＤ変換器か
らのディジタル出力が、あるレジスタのけたに割りつけ
られる．これをもとにして、補償用のディジタルフィル
タの演算を行なうと、あるレジスタにこの結果が求めら
れる．ここから、あるげた数を切り出してＤＡ変換器の
ディジタル入力とする．したがって、このげた数を切り
出すときの長さに応じてディジタル入力の倍率を任意に
選択できる．一般にディジタル入力は２進数で表現され
ているから、このげたを増減させることによって、２″
あるいは１／２ｎ（ｎは整数）倍が容易にできる。同様
のことが、ＡＤ変換器からのディジタル入力をあるレジ
スタに割り付けるときにもできる．ディジタル入力をレ
ジスタに割りつける位置に応じて倍率を任意に選択でき
る．さらに、補償用のディジタルフィルタの内部の演算
において、入力から出力までの全体のゲインを調節する
ように数値演算のけた数を増滅することによっても倍率
を任意に選択できる。

第５図は，磁気ディスク装置においてヘッドを目標トラ
ックに移動位置決めする動作を行なう位置制御装置のソ
フトウエア処理を示すブロックダイヤグラムである。Ａ
Ｄ変換器からのディジタル入力があるレジスタのけたに
割つけられる。これをもとにして検出速度の演算を行な
う。この検出速度と目標速度との速度偏差をとり、これ
に偏差ゲインの乗算を行うと、あるレジスタにこの結果
が求められる．ここからあるたけ数を切り出して，ＤＡ
変換器のディジタル入力とする。したがって、このげた
数を切り出すときの長さに応じてディジタル入力の倍率
を任意に選択できる．同様のことがＡＤ変換器のディジ
タル出力を割りつけるときにもできる．ＤＡ変換器のデ
ィジタル入力のけた数がもともと少なくなってしまい、
ここで倍率を調節しても精度が向上しない場合がある。

このような場合には，速度演算のゲイン，目標速度のゲ
イン及び偏差ゲイン全体を調節することによって数値演
算のけた数を増減することによって，倍率を任意に選択
できる． 〔発明の効果〕 本発明によれば、位置制御のためにＤＡ変換器に入力さ
れるディジタル入力に応じて、アナログ出力を精度良く
変化させることができる。このため，１組のＡＤ変換器
位置制御装置，ＤＡ変換器を用いるだけで、数ｍから数
μｍまでの幅広い動作範囲にわたって必要とされるアナ
ログ出力を精度良く出すことができる．この結果、アク
セス時間の短縮や位置決め精度の向上が可能となる．

【図面の簡単な説明】

第１１！Ｉは本発明の一実施例の全体構或を示すブロッ
ク線図、第２図，第３図は本発明の制御動作を説明する
ための図、第４図，第５図は本発明の制御動作を説明す
るブロック線図である。 ｌ・・・ディスク円板、２・・・セクタ，３・・・セク
タサーボ信号部，４・・・磁気ヘッド、５・・・サーボ
信号復調回路，６・・・ＡＤ変換器、７・・・位置制御
回路、８・・・ＤＡ変換器、９・・・バワアンプ、１０
・・・ボイスコイルモータ、１１・・・キャリジ、１２
・・・ゲイン切替回６２　区 め ３ 喝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、セクタサーボ方式によつて磁気ヘッドを目標トラッ
   クに位置決めするためのディジタル制御を行うディジタ
   ルコンピュータとＤＡ変換器とを含む磁気ディスク装置
   の位置制御装置において、ディジタルコンピュータから
   ＤＡ変換器へのディジタル入力がＤＡ変換器の最大値の
   １／２＾ｎ（ｎは整数）より低下した状態が所定時間継
   続するときはＤＡ変換器においてアナログ出力のゲイン
   を１／２＾ｎ倍しディジタルコンピュータにおいてＤＡ
   変換器へのディジタル入力を２＾ｎ倍とし、ディジタル
   コンピュータからＤＡ変換器へのディジタル入力がＤＡ
   変換器の最大値になつたときはディジタルコンピュータ
   においてＤＡ変換器へのディジタル入力を１／２＾ｎ倍
   しＤＡ変換器においてアナログ出力のゲインを２＾ｎ倍
   とすることを特徴とする磁気ディスク装置の位置制御装
   置。