JPS61240894A - ステツピングモ−タ制御方式 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ステッピングモータを用いた駆動位置決めに
係り、特に位置決め停止時間が短かくて済むようにした
ステッピングモータの制御方式に関する。

〔発明の背景〕

例えば、小形のディスク装置のヘッド位置決め駆動など
においては、従来からステッピングモータが広く用いら
れている。

そこで、このようなディスク装置におけるヘッド位置決
め駆動のためのステッピングモータの制御方式の従来例
について説明すると、第２図において、コントローラ１
は回転方向信号ａと駆動ステップ数信号すをマイコン（
マイクロコンピュータ）２に入力し、これに応じてマイ
コン２は、ステップ数に応じて最適パルスレートパター
ンを決定し、相励磁切換え信号ｃ、ｄをドライバ３に入
力する。

ドライバ３は信号Ｃが′Ｈ！のときには、ステッピング
モータ４のφ１　相コイルに対してφ１→鶴の方向に電
流を流し、信号Ｃが１Ｌ′のときには、反対にＪ、→φ
１の方向に電流を流す。また、信号ｄに対しても同様で
、それが″Ｈ’のときにはステッピングモータ４のφ２
相のコイルにφ２→φ２の方向に電流を流し　％Ｉ、″
のときには；２→φ２の方向に電流を流す。

この結果、パルスモータ４はコントローラ１．から与え
られたステップ数だけ所定の方向に回転し、ディスク装
置のヘッドを駆動して所定位置に位置決めする。なお、
このときのヘッドの駆動位置決めをシークという。

第３図は上記したパルスレートパターンを示したもので
、まず、始動時での加速領域では、ステッピングモータ
４の脱調を避けるため、低速から所定の速度に達するま
で等加速度となるようにパルスレートを上げてゆく。

次に、全シークステップ数から減速に必要なステップ数
を引いたステップに達するまでの定速領域では、パルス
レートを所定の一定値に保ち、ヘッドを等速シークさせ
てゆく。

そして、減速領域では、パルスレートを所定の割合で低
下させ、等減速度でシークさせて目標位置に停止させ、
位置決めする。

このとき、シークステップ数の大小、つまシヘッドを移
動させる距離の大小に対しては、定速領域でのステップ
数を変化させることによシ対応させ、加減速カーブは変
らないようにしているが、しかし、シークステップ数が
加速領域でのステップ数と減速領域でのステップ数の和
よシも小さくなったときには、第４図の１〜４の破線で
示すように、加速領域から直ちに減速領域に移行する、
いわゆる三角シークによる制御が行なわれるようになっ
ている。

従って、このときのマイコン２による制御手順は第５図
に示すようになる。

ここで、減速領域にあるときでの、時間に対するステッ
ピングモータ４の回転角の変化を第６図に示す。周知の
ように、ステッピングモータは、その構成上、相励磁を
切換えるごとに、つまシステップごとに停止安定角がと
びとびの値を取りながら順次回転してゆく。従って、従
来は、第６図のＡで示すようにステップ指令は階段状に
与えられ、これに応じてＢで示すようにステッピングモ
ータの回転が追従してゆくように制御していた。

しかしながら、この結果、第６図から明らかなように、
この従来の制御方式では、ステッピングモータ４が目標
回転角位置に達してステップ動作を停止させたあと、つ
まシ相励磁状態を固定きせたあと、ステッピングモータ
の回転角特性Ｂの期間Ｃで示すように、モータの回転角
は振動的になり、目標角位置に収斂して停止するまでの
時間、いわゆるセトリングタイムが長く掛っていた。

しかして、このとき、ディスク装置などにおいては、ヘ
ッドのシーク終了時でのセトリングタイムは、極力短か
いことが望ましい。

このため、従来から、駆１部にメカニカルダンパを付加
する方法が広く用いられていた。

しかしながら、このメカニカルダンパを用いると装置が
大型化し易く、そのため、システムの小型化に際しては
、このメカニカルダンパを取除くのが望ましい。

ところが、このメカニカルダンパを取除くと、非常に長
い七トリングを生じ、アクセスタイムが長くなってし゛
まう。

従って、従来のステッピングモータを用いた小形のディ
スク装置では、アクセスタイムを短かくするのが困難で
あるという問題点があった。

なお、このようなディスク装置については、例えば特開
昭５５−１２２２７０号公報に開示がある０ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を除き、メ
カニカルダンパなどの手段を用いることなく、充分にセ
トリングタイムの抑圧ができ、高速でのアクセスを可能
にしたステッピングモータの制御方式を提供するにある
。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、ステッピングモー
タを目標停止位置に停止させる際、その数ステップ前か
ら、各ステップ間での駆動電流の移行が順次行なわれて
ゆくようにした点を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明によるステッピングモータ制御方式につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。

以下に説明する本発明の一実施例では、そのハード的な
構成は第２図の従来例と同じで、異なる点はステッピン
グモータ４が減速領域に入ったときのモータ４に対する
相励磁のステップ間での切換制御の一部が第７図に示す
ように、ＰＷＭ（パルス嘱変ｐｌ）方式によって交互に
反復して切換えられてゆくようになっている点だけであ
り、この結果、この実施例では、マイコン２による制御
手順が第１図に示すように変更されている。

ｔｇ１図において、処理１０，２０がこの実施例におい
て変更（追加）された部分で、まず、処理１０は、ステ
ッピングモータ４が目標回転角位置から所定ステップ数
、例えば３ステツプだけ前のステップに達したあとか否
かを判断する処理で、つぎの処理２０は、ステッピング
モータ４が成るステップ、例えば（ｎ−１）ステップＩ
ｃあり、これを次のｎステップに移行させる際、（ｎ−
１）ステップにおける（ｍ−１）相での励磁状態から次
のｎステップに対応したｍ相の励磁状態に直ちに切換え
てしまうのではなく、第８図に示すように、パルスレー
トの間で（ｍ−１）相の励磁とｍ相の励磁を、パルスレ
ートよりも充分に短かい周期（１０τ）で交互に反復し
て切換え、かつ、このとき、順次、（ｍ−１）相の励磁
期間に対するｍ相の励磁期間を増加させてゆき、最終的
に、つ″！シパルスレート期間が経過したときに（ｍ−
１）相からｍ相への励磁状態の移行が完了するようにす
る、いわゆるＰＷＭによる相励磁の交互切換えを行なう
処理である。

な・お、処理１０での判断は、どのような方法によって
もよいが、例えば、ステッピングモータ４のステップ数
をカウントし、そのカウント値が目標値までのステップ
数に対して所定数（例えば３）だけ少ない値になったこ
とで判断するようにしてやればよい。

そこで、この実施例によれば、ステッピングモータ４が
第３図のようにして駆動され、目標値から３ステツプ前
の状態に到ると、この時点から第１図の処理１０での結
果がＹ（ＹＥＳ）になり、処理２０が実行されるように
なる。そして、この結果、第７図のＡで示すように、期
間りの間ではステップ間での相励磁の状態が第８図のヨ
ウナＰＷＭとなり、ステッピングモータ４のコイルを含
む回路の時定数によシ、（ｎ−１）相の励磁電流の平均
値は第８図の破線Ｅのように順次減少してゆき、反対に
、これと同じ割合でｎ相の励磁電流の平均値は順次増加
され、パルスレート期間が過ぎて始めてｎ相励磁状態に
移る制御が得られることになる。

従って、この実施例によれば、ステッピングモータ４が
駆動され、その回転角が目標値に近づいたときには、ス
テップ間での回転子の回動は充分に滑らかな状態になり
、第７図に示すように、目標値に達すると同時にほとん
ど振動を生じることなく、極めて短かい期間Ｃ′で停止
させることができ、ディスク装置のヘッドのシークに適
用した場合、充分にアクセスタイムを短縮させることが
できる。

なお、以上の実施例では、第７図の期間りを減速領域中
の最後の３ステツプとしたが、これは減速領域の停止側
での最終ごステップを含む限り、任意のステップ数に定
めることができ、例えば減速領域の全てのステップに定
めてもよいのはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ステッピングモ
ータに対する電気的な制御だけで停止位置決め時でのモ
ータの振動を充分に小さく抑えることができるから、従
来技術の欠点を除き、メカニカルダンパを用いることな
く七トリングタイムを充分に短縮させることができ、デ
ィスク装置の小形化、高性能化を充分に得ることができ
る。

また、本発明によれば、主としてソフトウェアによる対
応で済み、はとんどハードウェアの変更を必要としない
から、極めて高い経済性を保つことができる。

さらに、本発明は、上記したディスク装置に限らず、マ
イコン制御のステッピングモータを用いたどのような装
置にでも適用でき、かつ、ノアトウエアの変更だけで対
応できるから、本発明によれば、稼動中のシステムへの
適用も容易で、高い汎用性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるステッピングモータ制御方式の一
実施例における制御手順を示すフローチャート、第２図
はマイコンを用いたステッピングモータの制御システム
の一例を示すブロック図、第３図及び第４図はステッピ
ングモータ制御のためのパルスレートの説明図、第５図
は従来例における制御手順を示すフローチャート、第６
図は従来例における位置決め時での動作を示す説明図、
第７図は本発明の一実施例の動作を示す説明図、第８図
は本発明の一実施例におけるパルス幅変調制御の説明図
である。 １・・・・・・コントローラ、２・・・・・・マイコン
（マイクロコンピュータ）、３・・・・・・ドライバ、
４・・・・・・ステッピングモータ。 第１図 第２図 目Ｍ 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．駆動源としてステツピングモータを用いた位置決め
   機構において、上記ステツピングモータの相励磁ステツ
   プが目標停止位置での相励磁ステツプに対して所定のス
   テツプだけ手前の相励磁ステツプに達したことを検出す
   る手段と、相励磁ステツプ間での励磁状態の移行を一方
   の相励磁電流の順次減少制御と他方の相励磁電流の順次
   増加制御によつて行なう制御手段とを設け、上記ステツ
   ピングモータの相励磁ステツプが目標停止位置から所定
   ステツプだけ手前の相励磁ステツプに達したとき、上記
   制御手段を動作させるように構成したことを特徴とする
   ステツピングモータ制御方式。
2. ２．特許請求の範囲第１項において、上記制御手段を、
   相励磁ステツプ間での励磁状態の移行を時分割で交互に
   反復して切換えてゆくパルス幅変調制御手段で構成した
   ことを特徴とするステツピングモータ制御方式。