JPH0727413B2 - アクチユエ−タアクセス制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光デイスクや磁気デイスク等の各種機械装置
に用いられるアクチユエータのアクセス制御装置に関
し、特にある位置に停止しているアクチユエータを、任
意の距離離れた位置に高速に移動させるアクセス制御装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

アクチユエータは、光デイスクや磁気デイスク、工作機
械、ロヨボツト等多くの機械装置に用いられており、意
の停止位置から他の任意の位置に高速に移動停止するこ
とが要求される。たとえば、電子計算機のフアイルメモ
リとして用いられる光デイスク、磁気デイスクにおいて
は、光ヘツドあるいは磁気ヘツドをアクチユエータで駆
動し、複数のトラツクにランダムに移動位置決めするの
であるが、この位置決め時間をいかに短くするかが電子
計算機の処理能力をも決める大きな課題となつている。

従来の光デイスク，磁気デイスクにおいては、上位装置
から与えられた目標トラツクまでの残差距離の平方根に
比例する第５図に示すような速度規準カーブ（実線）を
閉ループ制御の目標値Vrefとして速度誤差検出回路32に
与え、速度検出器31にて検出されるアクチユエータ34の
速度Ｖとの差をフイードバツクして、速度を規純速度に
追従させる制御を行つて、ヘツドを目標トラツクに移動
させている。従つて、移動を速くするには速度規準に急
峻にする、即ち減速度を大きくする必要があるがその場
合、速度規準は高周波成分が多くなつて、閉ループの帯
域が数KHzに存在するアクチユエータ機械共振で制限さ
れる状況にあつては速度の追従誤差が大きくなり、目標
トラツクで停止しようとしてもオーバシユートして停止
できないという欠点があつた。そのため、このような閉
ループ制御によるものに代えて、閉ループ制御を用いる
方法も考えられる。例えば、バング・バング（Bang−Ba
ng）制御のように、アクチユエータが許容する最大電圧
もしくは電流を加えて加速し、指定された移動距離の半
分の位置に到達した時点で極性を反転して減速する方法
がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このバング・バング制御は、アクチユエータに
軸受摩擦がなく、外力が作用せず、かつ発生力が位置に
よつて変化しないなど理想的な動作をする場合に限つて
所定の動作が期待できるのである。これは、非現実的で
あり、実際上は摩擦、外力などを補正する方法を適用す
る例も見受けられるが、このような補正手段を用いて
も、アクチユエータごとに摩擦，外力が変動する実際的
な場合には、正確な補正は困難であり、バング・バング
制御単独では目標位置に移動できないという問題点があ
つた。

本発明は上記のようなバング・バング制御の問題点に鑑
みてなされたものであり、閉ループでアクチユエータを
駆動することにより、目標位置に正確に移動できかつア
クセス時間を速くできるアクチユエータアクセス制御装
置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のアクチユエータアクセス制御装置は、アクチユ
エータの位置を検出する位置検出手段と、外部装置から
のアクチユエータ移動指令に応じてアクチユエータの駆
動を管理する管理装置と、前記管理装置の指示する区間
だけアクチユエータに一定の加速電圧もしくは加速電
流，あるいは一定の減速電圧もしくは減速電流を加える
加減速駆動装置と、前記管理装置の指示するレベルの電
圧もしくは電流をアクチユエータに加える補正駆動装置
とを少なくとも備え、前記管理装置はアクチユエータの
各移動距離に対して望ましい加速，減速区間および前記
補正駆動装置の電圧もしくは電流レベルを求めて制御テ
ーブルとして記憶保存し、外部装置からのアクチユエー
タ移動指令に基づき前記制御テーブル値を読出してアク
チユエータを駆動するようにしたことを特徴とするもの
である。

〔作 用〕

したがつて、本発明においてはアクチユエータ個々のば
らつきに対し、バング・バング制御の駆動電圧もしくは
電流の切替点および、摩擦，外力などに対する補正電圧
もしくは電流を自動的に最適化することが可能となり、
最大駆動パワーの限られた条件のもとにアクチユエータ
の移動時間を一層短かくすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は本発明によるアクチユエータアクセル制御装置
の一実施例を示す概略ブロツク図である。第１図におい
ては、１は一定の加速電圧もしくは電流が加えられる入
力線、２はこの入力線１に加わる加速電圧もしくは電流
とは極姓が逆の一定の減速電圧もしくは電流が加えられ
る入力線、３はこれら入力線１もしくは２の入力のいづ
れかを出力するスイツチ、４はスイツチ３の出力線、５
はデイジタル量をアナログ量に変換するD/A変換器、６
はD/A変換器５の出力線、７はスイツチ３よりの出力とD
/A変換器５の出力の和を出力するパワーアンプ、８はパ
ワーアンプ７の出力線、９は制御対象としてのアクチユ
エータ、10はそのアクチユエータ９のコイルである。ま
た、11はアクチユエータ９の位置を検知する位置セン
サ、12は位置センサ11の出力線、13は位置センサ11の出
力からアクチユエータ９の移動距離を検出する位置検出
回路、14は位置検出回路13の出力線、15は後述する管理
装置、16はその管理装置15のメモリ、17はアクチユエー
タ９の速度を検出する速度検出回路、18は速度検出回路
17の出力線、19は一定の電圧を入力する信号線、20は速
度検出回路17の出力と信号線19の定電圧のレベルを比較
する比較回路、21は比較回路20の出力線、22は管理装置
15のコントロール信号線としての一方の出力信号線で、
スイツチ３に入力される信号の入力線１に対するゲート
をオン，オフするゲート信号が与えられる。23は同じく
管理装置15のコントロール信号線としてのもう一方の出
力信号線で、スイツチ３に入力される信号の入力線２に
対するゲートをオン，オフするゲート信号が与えられ
る。また、24は管理15のデイジタルデータ出力線であつ
て、D/A変換器５に所定のデイジタル量のデータ信号が
与えられる。なお、25は外部装置としての上位位置（図
示せず）からのアクセス指令を管理装置15に入力するア
クセス指令信号線である。

上記構成の装置を動作するには、加速電圧あるいは減速
電圧に相当する＋Ｖ_Ｂ，−Ｖ_Ｂなる電圧が入力線１およ
び２にそれぞれ加えられるスイツチ３に入力される。す
ると、このスイツチ３は管理装置15が出力信号線22,23
に出力するオン／オフ信号のオン／オフ指令に基づいて
オンの区間だけ＋Ｖ_Ｂ，−Ｖ_Ｂを出力し、その出力がパ
ワーアンプ７に加えられる。そして、D/A変換器５は、
管理装置15がデータ出力線24に出力するデイジタルデー
タをアナログ電圧に変換し、その出力をパワーアンプ７
に入力する。これにより、パワーアンプ７は、前記スイ
ツチ３のオンにある出力とD/A変換器５の出力の和をと
つた電圧に比例した電流を信号線８を通してアクチユエ
ータ９のコイル10に流す。したがつて、アクチユエータ
９はコイル10と磁気回路を有しており、前記パワーアン
プ７からそのコイル10に電流を流すことにより、磁気回
路の発生する磁場と電流の関係で発生する電磁気力によ
つてアクチユエータ９は移動することになる。このと
き、アクチユエータ９の位置は位置センサ11で検知す
る。この位置センサ11は、アクチユエータ９の固定部側
に対向して、発光および受光素子を配置し、アクチユエ
ータ９の可動部側に周期的に明暗のパターンを配置した
スリツトを取り付けて構成する光スケールや、磁気デイ
スクのように位置決め用磁化パターンを用いて構成する
サーボ面スケールなど、公知の技術によつて容易に構成
できるものである。位置センサ11の一例として、光スケ
ールを用いた場合の出力12aの信号波形を第２図（ａ）
に示す。この出力12aは、上記明暗のパターンのピツチ
Ｗで零となり、正負に変化する三角波状の信号であり、
零点を中心として、変位ｘに対し±W/2の範囲で、ｘに
比例する信号となつている。

また、信号検出回路13は、第２図に示した位置センサ11
の出力12aの零点を検出し、第２図（ｂ）のごときパル
スを作つて信号線14を通して、管理装置15に送出するも
のとなつている。一方、速度検出回路17は、位置センサ
11の出力である第２図（ａ）の信号波形を微分し、その
位置センサ11の出力が負の勾配の中間は極性を変えて同
極性としてつなぎ合わせることにより、速度を検出す
る。このように微分操作で速度を検出する方法は公知の
技術で容易に実現できる。そして、速度検出回路17で検
出した速度信号は、比較回路20に送られ、定電圧入力信
号線19を通して該比較回路20に加えられる一定電圧と比
較される。比較回路20は、速度検出回路17の速度信号が
入力信号線19に加えられる一定電圧以下になつている
間、ハイレベルとなる信号を信号線21を通して管理装置
15に送るようになつている。また、管理装置15は後に詳
述するプログラムを実行する機能を有するコンピユータ
からなり、１チツプマイクロコンピユータで実現でき
る。すなわち、この管理装置15は、アクセス指令信号線
25を通して与えられる上位装置からのアクセス指令を解
読して各コントロール信号線22,23,24にコントロール信
号をそれぞれ発生するとともに、自身でアクセス指令を
発生して、試験アクセスを実行することにより、アクチ
ユエータ個別にアクセス距離に対応して最適な前記各コ
ントロール信号を決定する機能を有するものであり、以
下、この機能について第３図に示すフローチヤートを用
いて説明する。

先ず、スタートルーチン100で試験アクセスモードを指
定する。次いで、101〜108までのルーチンでD/A変換器
５の出力を決定する。ここで、D/A変換器５の出力は、
アクチユエータ９の可動部に定用する外力を打消す電流
を流すために用いられる。この外力としては、各種信号
線が発生する外デイスク回転空気流による力，アクチユ
エータを傾けて置いた場合の重力などが相当する。しか
して、ルーチン101で、アクチユエータを移動させるべ
き例えば最大距離をアクセス距離としてセツトし、アク
セス距離の1/2の位置まで加速信号1aを入力線１に出力
し、その後、減速信号2aを入力線２に出力するようにセ
ツトする。そして、ルーチン102で管理装置15はD/A変換
器５に小さいアナログ電圧を出力するようなデイジダル
量をセツトする。管理装置15は、ルーチン103で、コン
トロール信号線22をオン（ON）、コントロール信号線23
をオフ（OFF）として位置検出回路13の出力であるパル
ス14aをカウントアツプし、アクセス距離の1/2の位置に
到達するまで加速信号1aを出力するようにコントロール
信号線22をオンにし続ける。そして、1/2の位置に到達
したかどうかをルーチン104で検出した時点で、コント
ロール信号線22をオフし、コントロール信号線23をオン
にする。さらにルーチン105,106で、上記出力パルス14
をカウントアツプするとともに、速度が０となつたこと
を示し、比較回路20の出力線21つまり出力がオンになつ
たかどうかを判断し続ける。このとき、出力線21の出力
がオンになつたことを検出すると、ルーチン107で、そ
の時の上記出力パルス14aのカウントアツプ値がルーチ
ン101でセツトしたアクセス距離と等しいかどうか判断
する。アクセス距離と等しくなくカウントアツプ値が大
きい場合は、D/A変換器５の出力を減ずるあるいは極性
を変えるようなデイジタル量をセツトし、上記と同様ル
ーチン102〜107までを実行する。このようにして、カウ
ントアツプ値がアクセス距離と等しくなつた時、ルーチ
ン108でコントロールデータ信号線24に出力していたデ
イジタル量をメモリ16の所定の位置に格納する。

次に、このように求めたデイジタル量を定常的にセツト
し、ルーチン109〜119で、コントロール信号線22,23の
オン／オフ区間を、アクセス距離を変化させながら、ア
クセス距離ごとに決定する。先ずルーチン109で、アク
セス距離を設定する。この設定値は１トラツクづゝ増加
しても良いし、Ｍ（Ｍ＞１）トラツクづつ増加させても
良く、要はアクチユエータの特性変化が無視できる程度
の大きい増加分を用いるのが試験アクセス時間短縮の面
から良い。ルーチン110で、コントロール信号線22をオ
ンにして加速する区間をセツトする。初期セツト値はア
クセス距離の1/2トラツクからＮ（N:加速区間パラメー
タ）差し引いた値とし、ルーチン111〜115を実行する。
ルーチン111〜115の動作は、先に説明したルーチン103
〜107までの動作と全く同一である。ルーチン115で、ア
クチユエータが指定されたアクセス距離移動していない
と判断した場合はルーチン116でＮをＮ−１に再セツト
し、ルーチン115で指定されたアクセス距離よりも多く
移動したと判断した場合はルーチン116でＮをＮ＋１に
再セツトし、カウントアツプ値が指定されたアクセス距
離に等しくなるまで、ルーチン110〜116を複数回実行す
る。カウントアツプ値が指定されたアクセス距離に等し
くなつた時点で、ルーチン116でその時用いたＮの値を
メモリの所定の位置に格納する。次に、ルーチン118で
それまでに実行したアクセス距離が最大アクセス距離に
達したかどうか判断し、達していない場合は、ルーチン
119でアクセス距離を任意のトラツクＭ増加させて、ル
ーチン109〜118まで実行する。最大アクセス距離に達し
ている場合は、ルーチン120を実行し試験アクセスを終
了する。なお、アクチユエータがアクセス方向によつて
特性が異なる場合は、反対方向についてもルーチン109
〜120を実行する。

次に、上位位置からアクセス指令信号線25を通してアク
セス指令が与えられ、アクセス距離と方向が指定された
場合の動作について説明する。外力打消し電流を決める
デイジタルデータに対応したメモリ番地にアクセスし、
読出すとともにアクセス距離と方向に対応したメモリ番
地にアクセスし、加速区間パラメータＮを読出す。この
データをもとに、管理装置15は信号線24を通してD/A変
換器５に上記デイジタルデータをセツトする。次に、管
理装置15はアクセス方向に応じて信号線22（もしくは2
3）をオンにする。そして位置検出回路13の出力パルス1
4aをカウントアツプし、カウントアツプ値が上記Ｎに等
しくなつた時点で信号線22（もしくは23）をオフにし、
信号線23（もしくは22）をオンにする。その後も上記出
力パルス14aのカウントアツプを続け、カウントアツプ
値が指定されたアクセス距離に等しくなつた時点で信号
線23（もしくは22）をオフにし、アクセスを終了する。

上記動作時の位置センサ11の出力12aおよびアクチユエ
ータ９を駆動するアクチユエータ駆動電流8a,信号線22
および23の各出力22a,23aの波形を第４図に示す。

なお、上記実施例においては速度が０となつたことを判
断条件としている場合について説明したが、これを一定
速度以下となつたことを判断条件としても同じであるこ
とはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、アクチユエータに
作用する外力を打消す補正電圧もしくは電流と加速減速
切替位置を、アクチユエータ個別に、かつアクセス距離
に対応して自動的に最適化する機能を備えた制御装置を
提供できるので、アクチユエータが許容する最大パワー
を用いて開ループでアクチユエータを駆動することが可
能となり、アクセス時間を速くできるなど各種アクチユ
エータのアクセス制御においてすぐれた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示すブロツク図、第２
図（ａ），（ｂ）は第１図の位置センサの出力および位
置検出回路の出力を示す波形図、第３図は上記実施例の
動作を示すフローチヤート、第４図は同じく上記実施例
の動作波形を示す図、第５図は従来の閉ループアクセス
制御法の概念図である。 １……加速電圧もしくは電流入力線、２……減速電圧も
しくは電流入力線、３……スイツチ、４……スイツチの
出力線、５……D/A変換器、６……D/A変換器の出力線、
７……パワーアンプ、８……パワーアンプの出力線、９
……アクチユエータ、10……アクチユエータのコイル、
11……位置センサ、12……位置センサの出力線、13……
位置検出回路、14……位置検出回路の出力線、15……管
理装置、16……メモリ、17……加速検出回路、18……速
度検出回路の出力線、19……定電圧入力信号線、20……
比較回路、21……比較回路の出力線、22,23……コント
ロール信号線、24……デイジタルデータ出力線、25……
アクセス指令信号線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクチユエータの位置を検出する位置検出
   手段と、外部装置からのアクチユエータ移動指令に応じ
   てアクチユエータの駆動を管理する管理装置と、前記管
   理装置の指示する区間だけアクチユエータに一定の加速
   電圧もしくは加速電流，あるいは一定の減速電圧もしく
   は減速電流を加える加減速駆動装置と、前記管理装置の
   指示するレベルの電圧もしくは電流をアクチユエータに
   加える補正駆動装置とを少くとも備え、前記管理装置は
   アクチユエータの各移動距離に対して望ましい加速，減
   速区間および前記補正駆動装置の電圧もしくは電流レベ
   ルを求めて制御テーブルとして記憶保存し、外部装置か
   らのアクチユエータ移動指令に基づき前記制御テーブル
   値を読出してアクチユエータを駆動するようにしたこと
   を特徴とするアクチユエータアクセス制御装置。