JPS63274395A - 磁気ヘッド位置決め制御方式 - 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】 〔概要〕 ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）駆動方式により磁気ヘッ
ドを搭載せるキャリッジに設けられた駆動コイル、を駆
動して位置決めを行う磁気ディスク装置において、駆動
コイルの移動に伴いディスクのシーク範囲の両端領域で
はＶＣＭの力定数が中心位置の数値よりずれ、安定なる
アクセス動作が損なわれる。本発明では駆動コイルの位
置変化による力定数のずれを、制御定数に補正を加えて
補償し、見掛は上の力定数を一定として全シーク範囲に
おいて安定なる磁気ヘッドのアクセスを可能とした。

〔産業上の利用分野〕

本発明は磁気ディスク装置の磁気ヘッド位置決め制御方
式に係わり、特にＶＣＭ駆動方式により閉ループ制御方
式で、駆動コイルを搭載せるキャリッジを移動させるヘ
ッド位置決め制御方式に関する。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置でＶＣＭを用いた従来方式の閉ループ
制御方式によるヘッド位置決め制御系を第３図に示す。

サーボディスク面に記録された位置情報は、位置信号復
調器ｌにより位置信号が得られる。他方目標の位置情報
を与える目標位置制御部２よりの信号と比較することに
より、位置ずれ与える信号として制御部８に人力される
。

サーボ制御方式には、ＰｒＤ制御と呼ばれる比例（Ｐｒ
ｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）演算部、積分（Ｉｎｔｅｇｒａ
ｌ）演算部、微分（Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）演算部を備
えた、或いはその一部を備えた制御方式が多く採用され
る。

上記位置ずれ信号は、それぞれ比例演算部３、積分演算
部４、微分演算部５によりなる制御部８によって処理さ
れた後加算され、増幅器６を経てＶＣＭの駆動コイルを
流れる電流を制御する駆動部７に送られる。

磁気ヘッドの移動は駆動コイル電流により制御され、そ
のヘッドの位置情報はフィードバック回路によって入力
側に帰還される。

上記に述べたｐｒＤｆ＃Ｊ？１１は公知の理論となって
いるので詳細の説明は省略するが、制御部８の比例演算
部３、積分演算部４、微分演算部５では最適制御理論に
基づいてそれぞれＫｐ　ＳＫｆ、、、Ｋｖなる各制御定
数が選択され、これらの綜合特性としてのサーボ系の伝
達関数が決まる。

通常上記のＫｐ　％　Ｋｆ　ｓ　Ｋｖ等の制御定数の決
定には、ＶＣＭの特性を示す力定数は一定と考えて設計
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第４図は磁気ヘッドの駆動機構の模式図を示す。

複数の磁気ヘッド１１を備えた、同じく複数のアーム１
２（図では２本のアームのみを示す）がキャリッジ１３
に固定され、キャリッジ１３は駆動コイル１４を備え、
磁極１５ａ　、　１５ｂ間の磁界と駆動コイル１４を流
れる電流との相互作用とにより図の矢印Ｘ−Ｘ方向、即
ち回転中の磁気ディスクＩＯの半径方向に移動する。

ＶＣＭモータの力定数は磁束密度Ｂと、駆動コイルの長
さｅを含んだ定数ｆｌとして表現される、即ち駆動コイ
ル１４を備え、磁極１５ａ　、　１５ｂ間の磁界Ｂと駆
動コイル１４を流れる電流ｉとの相互作用で、Ｆ＝Ｂｊ
！ｉなる力を受ける。磁界Ｂは一定ではなく、駆動コイ
ルの位置により変化する。そのため駆動コイルの受ける
駆動力も同一電流値でも変わって来る。

第４図の如くマグネット磁極の中心位置（一点鎖線部）
に駆動コイルがある場合と、第５図（ａ）、及び山）に
示す如く駆動コイルがシーク範囲の両端部に近い位置に
来た場合とでは力定数Ｂｐは変化する。

第６図に駆動コイルの位置の変化に対するＢｅの変化を
示す。第４図に示す中央部位置をＣ位置とすると、Ｃ位
置の前後ではほぼＢｉｏと一定値を示すが、第５図ｔａ
）のＡ位置、及び第５図（ｂ）のＢ位置では共に大きく
数値は低下する。

この為同−の駆動電流ｉでもシーク領域の端部領域では
キャリッジの駆動力が低下して、位置決め動作が不安定
となり、オーバシュート、あるいはアンダシュート等の
非安定動作を発生する。極端なる場合、ヘッドクラッシ
ュ等の事故を発生する。

力定数Ｂ１を駆動コイルの移動範囲内で一定とする如く
マグネットの機械的設計が可能であれば良いが、これは
マグネット自体の寸法を大きくして無駄が多い。そのた
め所望の駆動範囲内でＢＪの変化に影響を受けない制御
方式が要求されている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、駆動コイルの位置の移動に
伴うボイスコイルモータの力定数の変化分を、該駆動コ
イルの駆動を制御する制御定数を駆動コイルの位置に移
動に対応して変化させ、見掛は上ボイスコイルモータの
力定数を一定とする本発明の磁気ヘッド位置決め制御方
式によって解決される。

〔作用〕

本発明の位置決め制御方式により駆動コイルに加わる駆
動力Ｆ＝Ｂｊ！ｉは、Ｂｌの変動分はｉの増加によって
補償され、制御系としては見掛は上恰もＢ１が一定の条
件で制御されたのと同等の結果が得られる。

〔実施例〕

本発明の一実施例、を第１図のブロック図で示す。

本実施例と第３図の従来方式との相違点は、力定数の補
正係数乗算部２０を制御部８と増幅器６との間に挿入し
て、駆動コイルの位置信号に応じた力定数補正係数を記
憶部２１より引出して乗算していることである。力定数
補正係数は先に説明せる第６図において、中央領域の安
定せる力定数Ｂｌ！ａに対して、これよりずれた場合の
８１を下記の関係で補正する係数である。

ｋ”Ｂ１ｏ／ＢＡ’ Ｂｌは両端領域でＢｌｏより小となるのでｋは１以上の
値をとる。ｋを乗算することにより駆動コイルに加えら
れる電流ｉはに倍されて、それに比例して駆動力も増加
して、恰も全シーク領域でＢｌが一定であった如くサー
ボ系としての機能を果たす。

駆動コイルの位置とｋとの関係は、設計、−に計算で求
めることも可能であるが、正確には実測で決定する。駆
動コイルの位置、例えばトラック番号をアドレスとし、
それに対するに値をテーブルとして記憶部２１を構成す
るＲＯＭに保管する。或いは記憶部２１にＲＡＭを用い
る場合はに値の修正が容易であり、システム起動時にデ
ータを読み込ませる。

上記第１図の本発明の実施例では補正係数乗算部２０を
別個に設けたが、制御部８に含まれる比例演算部３、積
分演算部４、微分演算部５のＫｐ。

Ｋｆ、Ｋｖなる制御定数の代わりにそれぞれ、Ｋｐ“＝
　ｋ　Ｘ　Ｋｐ Ｋｆ”−ｋＸＫｆ Ｋｖ’＝ｋｘＫｙ なる修正された制御定数を位置アドレスＸの関数と考え
、位置アドレスＸに対応せるテーブルの形で各演算部に
もたせることも出来る。

第２図（フィードバックループは省略）に示すＫｐ’記
憶部２２、Ｋｆ’記憶部２３、Ｋｖ’記憶部２４、Ｋｉ
’記憶部２５は、それらのテーブルであり、アドレス位
置に対応してそれぞれ補正された制御定数を引出し演算
する。この場合、第１図の補正係数乗算部２０は省略さ
れる。一方、テーブルとして記憶するメモリ量は増加す
るが演算時間は短縮される。

第２図は積分演算部２６を用いられ、ここで駆動コイル
の電流値の積分演算が行われ、その積分値を用いる方法
が位置決めに適用されている。駆動力は、 Ｆ−Ｂ１ｉコＭα と表される。ここでＭは磁気ヘッドを含めたキャリッジ
可動部の質量、αは可動部の加速度である。

従ってｉを積分せる要素は速度要素となる。第２図では
この駆動電流の積分値も用いた制御方式で駆動電流の積
分演算部２６が追加され、これと微分演算部５とが加算
され、更に比例演算部３、積分演算部４の出力と合算さ
れて増幅器６に入力される。この場合、 Ｋｉ’＝　（１／ｋ）ＸＫｉ　　（ｋ≠０）となる。

〔発明の効果〕

従来の方式ではシーク範囲の両端領域で駆動力が不足し
て制御系が不安定となり、極端なる場合ヘッドクラッシ
ュ等の事故が発生したが、本発明の方式を適用すること
により駆動範囲の全領域において安定なる位置決め制御
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気ヘッド位置決め制御方式を実現す
るブロック図、 第２図は本発明の変形実施例を示すブロック図、第３図
は従来の位置決め制御方式のブロック図、第４図は磁気
ヘッドの駆動機構の模式図、第５図は駆動コイルとマグ
ネットの相対位置の説明図、 第６図は駆動コイル位置に対するＢｔ！特性を示す。 図面において、 １は位置信号復調器、２は目標位置制御部、３は比例演
算部、４は積分演算部、５は微分演算部、６は増幅器、
７はＶＣＭ駆動部、８は制御部、１０は磁気ディスク、
１１は磁気ヘッド、１２はアーム、１３はキャリッジ、
１４は駆動コイル、１５ａ　、　１５ｂは磁極、２０は
補正係数乗算部、２１は補正係数記憶部、２２．２３．
２４．２５は補正制御定数の記憶部を示す。 不ｙ％Ｂハ接１）大め胛Ｊ付アオ電ンイ１０ツフ図第１
図 第２図 第３図 ＪｉｌＪ　ヘンＩ−ｚ＋＆’１１２％’、Ｈ７１１Ｘｍ
第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボイスコイルモータ駆動方式を用い、駆動コイル
   の駆動電流を制御して磁気ヘッドの位置決めを行う磁気
   ディスク装置において、 該駆動コイルの位置の移動に伴うボイスコイルモータの
   力定数の変化分を、該駆動電流を制御する制御定数を該
   駆動コイルの位置の移動に対応して変化させ、見掛け上
   ボイスコイルモータの力定数を一定とすることを特徴と
   する磁気ヘッド位置決め制御方式。
2. （２）上記制御定数を変化させる手段として、該駆動コ
   イルの位置に対応せる補正係数をテーブルとして記憶部
   （２１）に格納し、該駆動コイルの移動に対応して該記
   憶部より補正係数を引出し、各制御定数を加算後に該補
   正係数を乗算（２０）することを特徴とする特許請求範
   囲第（１）項記載の磁気ヘッド位置決め制御方式。
3. （３）上記制御定数を変化させる手段として、該駆動コ
   イルの位置に対応せる補正係数と各制御定数とを乗算せ
   るテーブルを複数の記憶部（２２、２３、２４、２５）
   に格納し、該駆動コイルの移動に対応して記憶部より補
   正された制御定数をそれぞれ引出し演算（３、４、５、
   ２６）することを特徴とする特許請求範囲第（１）項記
   載の磁気ヘッド位置決め制御方式。
4. （４）上記テーブルを格納する記憶部にＲＡＭまたはＲ
   ＯＭ等の半導体メモリを用いることを特徴とする特許請
   求範囲第（２）項または第（３）項記載の磁気ヘッド位
   置決め制御方式。
5. （５）上記制御定数を変化させる手段において、該駆動
   コイルの速度要素にかかわる制御定数の演算には、該駆
   動コイルの位置の微分演算部（５）と該駆動コイルの駆
   動電流の積分演算部（２６）の加算よりなることを特徴
   とする特許請求範囲第（３）項記載の磁気ヘッド位置決
   め制御方式。