JPH0446579A - スピンドルモータ用サーボ制御装置 - 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、スピンドルモータ用サーボ制御装置に関する 〈従来の技術〉 例えば、スチルビデオシステム等において記録媒体とし
て磁気ディスクを使用する場合、磁気ディスクを回転さ
せるスピンドルモータの駅動装置としてサーボ制御装置
が用いられている。

従来の代表的なこの種のサーボ制御装置を第５図〜第７
図面の簡単な説明する。

第５図に示すものは位相サーボ系のみのものである。

このものは、通常、周波数が３．５７９５４５Ｍ　Ｈ，
の基準信号ｆ　ａｃを使用し、該基準信号ｆ　ｊｅを分
周回路２でスピンドルモータｌの目標回転速度相当の周
波数に分周して位相比較回路３に入力する。分周回路２
の分周比は、スピンドルモータｌに内蔵されている周波
数発生器４の１回転に生ずるパルス数に関連し、例えば
、スピンドルモータｌの目標回転速度をＮ　（ｒ、ｐ、
ｓ、）とし、周波数発生器４が１回転当たり２０パルス
出力するとすれば、２０×Ｎ　（Ｈｚ　’）に分周する
。一方、スピンドルモータｌの回転速度に応じた周波数
を有する回転検出信号ＦＧか前記周波数発生器４から発
生し、これを電圧増幅回路５及び波形整形回路６を介し
て前記位相比較回路３に入力する。そして、スピンドル
モータ１の回転速度か略Ｎに近くなると、基準信号ｆ　
ａｃの分周信号と回転検出信号ＦＣとの位相を比較し、
両者の偏差に応じた出力を低域フィルタ７、電圧増幅回
路８及び電力増幅回路９を介してスピンドルモータｌの
駆動出力としてスピンドルモータｌに帰還している。ま
た、両者の偏差出力を比較回路ｌＯに入力し、ここで予
め設定された所定レベルと比較し、偏差が所定レベル以
下、即ち偏差か所定範囲内になった時には、比較器１０
からサーボロック信号ＳＲを発生させる。低域フィルタ
の位相遅れ、電圧及び電力増幅のゲインを適切に設定す
ることにより、制御の安定性、ジッター等の最適化を図
ることができる。

また、第６図に示すものは、位相ザーボと速度サーボと
を加算して帰還をかける方式である。

位相サーボ制御系に関しては、第５図のものと同様の構
成であるが、位相比較回路３に入力する基準位相信号と
して外部映像入力の垂直同期信号Ｖ　３ＹＮＣを使用し
ている。これは、スピンドルモータｌの回転位相検出信
号としてモータ１回転毎に１パルスが出力されるＰＧヨ
ーク１１の出力に位相ロックさせるためである。尚、第
５図と同様に周波数発生器４の出力信号ＦＧに位相ロッ
クさせるのであれば、第５図と同様に基準位相信号とし
て基準信号ｆ　ｓｃの分周信号を使用することになる。

速度サーボ制御系に関しては、半固定抵抗ＶＲで設定し
た基準電圧信号を速度比較回路１２に入力し、周波数発
生器４の回転検出信号ＦＧを、電圧増幅回路５及び波形
整形回路６を通過させた後、図示しない周波数−電圧変
換回路で電圧値に変化して速度比較回路１２に入力させ
ている。そして、両者の偏差を電圧増幅回路８て増幅さ
せた後に、位相サーボ制御系の偏差出力と混合し、低域
フィルタ７、電力増幅回路９を介してスピンドルモータ
１の駆動出力としてスピンドルモータｌに帰還している
。

この方式では、目標回転速度とスピンドルモータ回転速
度に大きな差かある立ち上げ時では、速度サーボ制御系
の偏差出力か大きく、目標回転速度に近くなると速度サ
ーボ制御系の偏差出力か小さくなり、代わって位相サー
ボ制御系の偏差出力の割合か大きくなる。従って、立ち
上げ時は主に速度サーボ制御系で、回転安定時は主に位
相サーボ制御系で割部動作か行われている。このため、
この方式では、位相サーボ制御系からのサーボロック信
号ＳＲの発生時かサーボロックとなる。

また、第７図に示すものは一般的にディジタルサーボ方
式と呼ばれる構成の例である。基本的には第６図に示す
方式と同じであるか、第６図のものでは、位相比較、速
度比較をアナログ的に処理しているのに対し、このもの
では、基準信号ｆ　ｍｃからのクロックを使用しディジ
タル的に処理している点か異なる。つまり、偏差電圧か
ディジタル化されており、通常、ある周波数でのデユー
ティ比を変化させパルス幅変調（ＰＷＭ）出力で偏差を
示すことにしている。尚、この例では各制御系にそれぞ
れ低域フィルタ７と電圧増幅回路８を設す、その後に混
合するように構成しである。

このものでは、位相及び速度サーボ制御系共、周波数発
生器４からの回転検出信号ＦＧを使用する場合か多く、
両サーボ制御系は同一基準信号を使用するので、第６図
のように速度サーボ制御系の基糸信号を半固定抵抗ＶＲ
で調整する必要かない。いずれにしろ、位相サーボと速
度サーボの制御系はそれぞれ別々にビットを割当て独立
に制御を行う。使用ピット数を増やせばそれだけ制御範
囲（サーボ引込み範囲）が広くなるし、また、量子化に
よる偏差電圧も少なくすることができるか、回路規模か
大きくなってしまう。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、第５図に示す位相サーボ制御系のみのも
のでは、スピンドルモータ１の回転速度が略目標回転速
度に達していないとサーボの安定域に引き込み難く、ま
た、引き込み範囲が狭いため第８図に示すように目標回
転速度付近でのオーバーシュート及びアンダーシュート
が大きく、なかなかサーボロックしないという問題かあ
る。即ち、立ち上かり時に時間が掛り易く、スチルビデ
オカメラのような立ち上かり時間を短縮すべきシステム
に使用するには使用するのか難しい。

また、第６図及び第７図に示す位相サーボと速度サーボ
の混合方式では、第９図に示すようにスピンドルモータ
ｌが目標回転速度に達するまでは速度サーボが優勢に作
用して回転速度を早く上昇させ、それ以後は位相サーボ
か優勢となって位相同期を早めるので、立ち上かり時間
は第５図のもの比べて比較的早くなるか、両サーボ制御
系は互いに独立に動作し両者の偏差出力を混合するため
、速度サーボ制御系か優勢な回転立ち上げ時には、速度
サーボ制御系に対して位相サーボ制光の出力か悪影響を
与え、位相サーボ制御系が優勢な目標回転速度付近では
、位相サーボ制御系に対して速度サーボ制御系の出力が
悪影響を与える虞れがあり、それぞれの制御系の能力が
最大に発揮させることができないという問題かある。

本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、制御目的に
応じて最適なサーボ制御系が選択できるようにしたスピ
ンドルモータ用サーボ制御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〉 このため本発明は、スピンドルモータの回転を検出し、
該検出値と予め設定した目標値とを比較し、その偏差に
基づいてスピンドルモータの回転を目標値に一致させる
べくスピンドルモータを駆動制御するスピンドルモータ
用サーボ制御装置において、スピンドルモータの回転速
度を検出し、該検出回転速度と予め設定した目標回転速
度とを比較し、その偏差に基づいてスピンドルモータの
回転速度を目標回転速度に一致させるべくスピンドルモ
ータを駆動制御し、前記偏差か所定範囲内になった時に
速度サーボロック出力を発生する速度サーボ制御系と、
スピンドルモータの回転位相を検出し、該検出回転位相
と基準回転位相とを比較し、その偏差に基ついてスピン
ドルモータの回転位相を基準回転位相に一致させるべ（
スピンドルモータを駆動制御し、前記偏差か所定範囲内
になった時に位相サーボロック出力を発生する位相サー
ボ制御系とを備え、前記速度サーボ制御系と位相サーボ
制御系とを選択的に切替え駆動する制御系切替え手段を
設けて構成した。

〈作用〉 上記の構成によれば、スチルビデオシステムにおいて、
例えば記録時のようにスピンドルモータを素早（立ち上
げて記録待機状懇にすることか要求される場合には、制
御系切替え手段で速度サーボ制御系を選択し、また、高
速の立ち上げは必要ないか、高い周波数の外乱等に対し
て高い追従性か要求される再生時等では、位相サーボ制
御系を選択することにより、制御要求に対して最適なサ
ーボ制御系で制御か行えるようになる。

〈実施例〉 以下、本発明をスチルビデオカメラに適用した実施例に
ついて図面に基づいて説明する。尚、本実施例はディジ
タルサーボ装置に適用したものであり、位相サーボ制御
系及び速度サーボ制御系の構成は、第７図に示す従来の
ディジタルサーボ装置と略同様に構成されており、同一
要素には同一符号を付して説明を省略し、ここでは、異
なる構成部分についてのみ説明する。

本実施例を示す第１図において、本実施例では、速度サ
ーボ制御系にも、サーボロック信号発生用の比較器１３
を設け、速度比較回路１２からの偏差出力と基準レベル
とを比較し、偏差出力か基準レベル以下、即ち、目標回
転速度に対して検出回転速度か所定範囲内になった時に
はサーボロック信号ＳＲを出力するようになっている。

そして、位相サーボ制御系及び速度サーボ制御系の各偏
差出力を増幅する各電圧増幅回路８の出力は、切替えス
イッチＳＷ１を介して電力増幅回路９に入力する。また
、位相サーボ制御系及び速度サーボ制御系の各比較器１
０．１３からのサーボロック信号は、切替えスイッチＳ
Ｗ２を介して前記切替えスイッチｓｗ、、ｓｗ２を切替
え制御するシステムコントローラ１４に入力している。

該システムコントローラ１４には、記録モード及び再生
モード等のモード切替え信号か入力している。

尚、図中、点線で囲まれた部分はゲートアレイで構成さ
れている。

次に第２図のフローチャートに従って本実施例装置の動
作を説明する。

レリーズスイッチのＯＮ信号の入力により制御が開始さ
れる。

ステップｌ　（図中８１する、下回様）では、速度サー
ボ制御系の選択を行う。即ち、両切替えスイッチＳ　Ｗ
ｌ、　３　Ｗ２を端子す側に接続させる。

ステップ２では、速度サーボ制御系の比較器１３からの
サーボロック信号か入力したか否かを判定し、速度サー
ボ制御系かサーボロックしたらステップ３に進む。

ステップ３ては、記録モードか再生モードかの判定を行
い、記録モードのときにはステップ４に進み、そのまま
記録処理を実行する。また、再生モードのときにはステ
ップ５に進み、位相サーボ制御に移行すべく両切替えス
イッチｓｗ、、ｓｗ２を端子ａ側に接続させる。

ステップ６では、位相サーボ制御系の比較器ＩＯからの
サーボロック信号か出力されたか否かを判定し、サーボ
ロック信号か出力さたときに、ステップ７に進み、再生
処理を実行する。

かかる実施例の回転立ち上げ時の状態を第３図に示す。

このように、早い立ち上げが要求される記録時は、速度
サーボ制御系を選択して位相サーボ制御系を切離し、ま
た、高い周波数の外乱にも追従できるような位相サーボ
制御系が望まれる再生時には、位相サーボ制御系を選択
し速度サーボ制御系を切り離すことにより、両制御系の
混合出力により制御する従来装置に比べて、他方の制御
系か邪魔となる心配がなく、制御要求に最適なサーボ制
御を行うことかできるようになる。

ところで、選択されなかったサーボ制御系は動作してい
る必要かないことから、両制御系において共通部分を共
有化することか存利であり、その−例を第４図に示す。

図において、位相比較回路３と速度比較回路１２を除い
て共通化しである。従って、位相比較回路３と速度比較
回路１２の出力を切替えスイッチＳＷ３で切替えてラッ
チ回路１５に人力させるたけてよい。

ここで、図中破線で囲んだ部分をゲートアレイで構成し
である。

かかる装置のサーボ制御動作を簡単に説明すると、目標
回転信号と回転検出信号との比較結果をラッチ回路１５
でラッチし、このラッチデータに基づいてパルス幅変調
回路１６を介してデユーティ比で偏差を表すパルス幅変
調出力を発生させ、これを低域フィルタフに掛けてアナ
ログ値にして電力増幅回路９に入力させスピンドルモー
タｌの制御出力を発生させる。

かかる構成によれば、１つのゲートアレイを形成するこ
とで、種々の制御要求に対応することかでき、その都度
サーボ制御系の構成を変更する必要かなくなるので、量
産か可能となり低コスト化を図る上で極めて有効である
。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、速度サーボか有効
な制御要求に対しては速度サーボ制御系を選択し、位相
サーボ制御系か有効な制御要求に対しては位相サーボ制
御系を選択することかできるので、それぞれの状況に応
じて適切なサーボ制御系を選択でき、従来の混合方式の
ように互いのサーボ制御系か影響し合うことかなく、ス
ピンドルモータのサーボ制御性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
同上実施例の制御フローチャート、第３図は同上実施例
のモータ回転立ち上がり状態を示すグラフ、第４図は本
発明の別の実施例を示すブロック図、第５図〜第７図は
それぞれ従来例を示すブロック図、第８図は第５図に示
す従来例のモータ回転立ち上かり状態を示すグラフ、第
９図は第６図及び第７図に示す従来例のモータ回転立ち
上がり状態を示すグラフである。 １・・・ステップモータ　　２・・・分周回路　　３・
・・位相比較回路　　４・・・周波数発生器　　５・・
・電圧増幅回路　　６・・・波形整形回路　　７・・・
低域フィルタ　　８・・・電圧増幅回路　　９・・・電
力増幅回路１０、１３・・・比較器　　１２・・・速度
比較回路　　１４・・・システムコントローラ　　ｓｗ
、、ｓｗ、・・・切替えスイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スピンドルモータの回転を検出し、該検出値と予め設定
   した目標値とを比較し、その偏差に基づいてスピンドル
   モータの回転を目標値に一致させるべくスピンドルモー
   タを駆動制御するスピンドルモータ用サーボ制御装置に
   おいて、スピンドルモータの回転速度を検出し、該検出
   回転速度と予め設定した目標回転速度とを比較し、その
   偏差に基づいてスピンドルモータの回転速度を目標回転
   速度に一致させるべくスピンドルモータを駆動制御し、
   前記偏差が所定範囲内になった時に速度サーボロック出
   力を発生する速度サーボ制御系と、スピンドルモータの
   回転位相を検出し、該検出回転位相と基準回転位相とを
   比較し、その偏差に基づいてスピンドルモータの回転位
   相を基準回転位相に一致させるべくスピンドルモータを
   駆動制御し、前記偏差が所定範囲内になった時に位相サ
   ーボロック出力を発生する位相サーボ制御系とを備え、
   前記速度サーボ制御系と位相サーボ制御系とを選択的に
   切替え駆動する制御系切替え手段を設けたことを特徴と
   するスピンドルモータ用サーボ制御装置。