KR100218129B1 - 모터 제어 장치 - Google Patents

Abstract

광 디스크 장치 등의 서보 제어 또는 액세스 제어를 위해 사용되는 모터 등의 구동 수단의 제어 장치를 제공한다.

세드를 이동시키는 스윙 모터의 각속도를 검출하는 속도 센서로 부터의 검출 신호와 스윙 모터의 구동 전압 신호에서 그 구동 전압 V를 보상하는 보상 신호를 출력하는 외란 옵저버의 동작을 정지하는 동작 정지부가 마련되어 있고, 외란 옵저버의 내부의 신호 전압이 기준 레벨을 넘으면 동작 정지부가 작동한다.

이것에 의해, 외란 옵저버를 모터의 제어에 사용할 때에 일어나는 모터가 가동 영역 끝에 충돌한 경우 등에 외란 옵저버가 이것을 제거하도록 하여 모터를 더욱 강한 충돌이 심하게 되는 방향으로 구동하여 버리는 현상을 해소한다.

Description

모터 제어 장치

본 발명은 광 디스크 장치 등의 서보 제어 또는 액세스 제어를 위해 사용되는 모터등의 구동 수단의 제어 장치에 관한 것이다.

광 디스크 장치나 자기 디스크 장치에 있어서는 디스크 매체에 정보를 기록ㆍ재생 하기 위한 광 픽업이나 헤드를 디스크상 특정의 트랙상에 위치 결정하는 트레킹 서보 제어나 또는 광 픽업이나 헤드를 목적으로 하는 트랙으로 재빨리 이동시키는 액세스 제어가 널리 실행되고 있다.

이를 위해 상기 광 헤드나 픽업을 디스크의 반경 방향으로 이동시키는 모터가 사용된다.

이들 모터에 생기는 문제, 예를 들면, 기계적인 공진 특성의 발생을 포함하는 특성 왜곡이나 감도(파라미터)의 변동 또는 진동ㆍ충격 등의 외란은 제어 특성을 어지럽히는 유해한 것으로, 이들에 대한 대책에 대해서 종래 몇가지 연구가 이루어지고 있다.

예를 들면, 대서공평: 「전동기 및 로봇의 제어」(전기학회 잡지 제110권 8호, 1990, p. 657-660)에 있어서, 로봇의 관절 제어를 목적으로 하여, 상기 문제점에 대처하도록 한 연구가 보고되고 있다.

이 보고에서는, 특성 왜곡이나 파라미터의 변동 또는 진동·충격에 의한 모터의 특성·응답이 이상(理想)에서 벗어난 것을 모두 모터에 외란 토크가 가해졌기 때문에 생긴 것으로 고려하고 이 외란 토크를 일괄하여 추정하여 모터에 귀환시키는 소위 외란 옵저버의 방법에 대하여 나타내고 있다.

상기 외란 옵저버를 사용한 시스템을 블록도로 도시하면 제36도와 같이 되고, 상기 시스템을 등가 변환하여 고쳐 쓰면 제37도로 된다.

제37도에 있어서, 외란 옵저버(513)의 우측 절반분은 센서에 의해 검출된 모터(510)의 회전 속도(각속도)를 각주파수 g까지의 대역에서 근사 미분하여 회전의 각가속도로 변환한 후, 근사 미분에서의 게인의 저하분 g와 관성 모멘트(이너시어)J의 공칭 값 J_n을 곱하고, 구동 토크 T_m및 외란 토크 T_dis를 포함한 모터에 가해지는 전 토크 T₁을 구하는 한편, 외란 옵저버(513)의 좌측 절반분은 모터(510)의 구동 전류 I에 토크 정수 Kτ의 공칭값 Kτ_n을 곱하여 구동 토크 T_m의 공칭값 T₂를 구하고 있다.

그리고 외란 옵저버(513)에서는 외란 토크 추정값 PT_dis를 양자의 차(T₂- T₁)에 의해 구하고, 상기 차에 토크 정수 Kτ의 공칭값 Kτn의 역수를 곱하여 상기 차를 제거 하기 위한 보상 전류 I_cmp를 구하고 있다.

이와 같은 외란 옵저버(513)를 갖는 시스템에서는 상기 보상 저류 Icmp를 모터(510)로의 구동 전류 기준값 I_a ^ref에 더하여 모터(510)의 구동 전류 실제값 I를 구하고, 이 구동 전류 실제값 I를 모터(510)에 인가하는 것에 의해, 모터(510)에 있어서의 각종 특성 왜곡, 파라미터 변동이나 외부에서의 진동 ·충격 등의 영향을 억압하고 있다.

그 결과, 구동 전류 기준값 I_a ^ref에서 회전각 θ까지의 전달 특성은 토크 정수 Kτ와 관성 모멘트 J 양쪽의 공칭값으로 정해지는 (Kτ_n/ Jn s²)로 고정할 수 있도록 되어있다. (s : 라플라스 연산자)

제36도 또는 제37도에서는 모터가 점성 정수항 D를 갖는 것으로 도시하고 있지만, 외란 옵저버(513)중에 지정하는 블록이 없기 때문에, 이것은 외란 토크 Tdis에 포함되어 억압되어 나타나 있지 않다.

또한, 외란 옵저버(513) 좌측 절반분 중의 로우 패스 필터 {g / (s + g)}는 등가 변환에 의해 생긴 것이고, 근사 미분이 실행되는 대역 이하의 각주파수(g 이하의 각주파수)에서는 영향을 주지 않고, 그 이상의 각주파수에서의 대역 제한을 실행하는 작용을 하고 있다.

그러나 이와 같은 외란 옵저버를 모터의 제어에 사용하는 경우, 모터 또는 그것에 의해 구동되는 부위가 가동 영역의 한계에 충돌하거나 또는 큰 충격이 이들 부위에 가해졌을 때, 이들을 계기로 하여 모터가 심하게 구동하여 버려 모터 또는 그것에 의해 고동되는 부품 등을 손상기킬 우려가 있다.

예를 들면, 모터로 암을 회전 구동하는 구조체에 있어서, 구동중 암이 벽 등에 닿아서 급격히 움직임을 방해받게 된다.

그러면, 암 및 모터에 대해서는 정상 움직임을 방해하는 외란 가속도(또는 각가속도)가 급격히 더해진 것과 같으므로, 외란 옵저버는 이들을 제거하는 방향으로 모터를 또 구동하고, 암은 벽에 또 강하게 밀어 붙여진다.

그 결과, 암 및 모터에는 기계적 또는 전기적인 과부하가 가해지는 것으로 되어, 최악의 경우에는 손상하여 버린다.

또는 벽으로의 충돌에 한정되지 않고, 상당히 큰 충격이 모터 또는 암에 가해진 경우에도 그것이 모터의 본래 움직임을 방해한 것으로 외란 옵저버가 간주하여 버리므로, 마찬가지 현상이 생긴다.

또한, 이들 문제점은 반드시 외란 옵저버를 사용하여 회전형의 모터를 구동하는 경우에 고유의 것이 아니고, 광 디스크 장치에 많이 사용되는 리니어 모터나 또는 자기 디스크 장치의 회전형 모터의 제어에 대해서도 마찬가지로 나타날 수 있다.

더욱이 이들 광 디스크 장치나 자기 디스크 장치와 같은 정보의 기록이나 재생을 실행하는 장치에서 모터는 광 픽업이나 자기 헤드 등, 정밀하고 손상하기 쉬운 기구 부품의 이동을 담당하므로, 그 영향은 크다.

따라서, 모터의 특성 변동이나 외란력 등의 억압이라고 하는 효과는 바람직하다고 해도, 외란 옵저버를 이들 장치의 모터 제어에 적용하는 것은 어려웠다.

본 발명의 목적은 외란 옵저버를 구비한 모터 제어 장치에 있어서, 모터 또는 모터에 의해 구동되는 부재가 가동 영역의 단부에 충돌한 경우 등, 이상(異常) 크기의 외란이 가해진 경우에도 이 외란을 제거하여, 외란 옵저버가 모터에 더욱 충격하게 되는 방향으로 구동하는 현상을 해소하고, 이로 인해 모터 및 그 모터에 의해 구동되는 부재를 보호하는 데에 있다.

본 발명에 관한 모터 제어 장치는 상기 목적을 달성하기 위해, 입력 신호에 따라 모터의 구동 신호를 생성하는 구동 회로와, 당해 모터의 상태를 검출하는 검출 회로와, 당해 검출 회로에서 검출한 모터의 상태와 상기 모터의 구동 신호에 따라 상기 모터의 상태 변동을 나타내는 외란을 보상하는 신호를 출력하는 외란 옵저버와, 당해 외란 옵저버의 출력에 따라 상기 모터의 구동 신호를 보정하는 보정 회로와, 상기 모터에 가해지고 있는 외란의 크기가 이상인지 안지를 판정하는 판정부와, 상기 판정부의 출력에 따라 이상 크기의 외란이 가해진 경우에, 상기 모터의 구동을 제한하는 이상기 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 통상기는 예를 들면, 속도 센서나 가속도 센서 등의 검출 회로는 모터의 속도나 가속도를 검출한다.

외란 옵저버는 당해 검출 회로의 출력과 모터의 구동 신호에 따라, 모터의 파라미터 변동이나 진동 또는 외부에서 가해진 힘 등을 포함하는 외란을 산출하고, 이것을 보상하는 신호를 출력한다.

보정 회로는 외란 옵저버의 출력에 따라, 상기 모터의 구동 신호를 보정한다.

이것에 의해, 모터는 당해 모터의 파라미터 변동이나 진동 등의 외란을 억압할 수 있으므로, 외란이 발생하여도 정확히 목표에 추종할 수 있다.

한편, 예를 들면, 상기 모터 또는 모터의 가동부가 가동 영역의 한계에 충돌하거나 큰 충격이 가해진 경우 등, 상기 모터에 이상 크기의 외란이 가해진 경우, 예를 들면 검출 회로의 출력이나 외란 옵저버의 출력 등에 따라, 판정부가 이상을 검출한다.

이것에 따라, 이상기 제어부는 모터의 구동을 제한한다.

이 결과, 예를 들면, 모터를 충돌이 크게되는 방향으로 구동시키는 등, 외란 옵저버가 모터를 무리하게 구동시키는 현상을 해소할 수 있다.

따라서, 당해 모터 또는 그것에 의해 구동되는 기구나 부품 등의 손상을 방지할 수 있다.

상기 이상기 제어부가 모터의 구동을 제한하기 위한 구성에는 여러 가지의 것이 고려된다.

제1 구성은 이상기에 외란 옵저버의 동작을 정지시키는 동작 정지부가 이상기 제어부에 마련된 구성이다.

또한, 이 동작 정지부는 예를 들면, 상기 구동 신호가 상기 외란 옵저버를 거쳐 상기 보정 회로에 전해지기 까지의 동안에 신호의 전달을 차단하는 차단 회로를 구비하는 것에 의헤 실현된다.

이것에 의해, 외란 옵저버의 동작은 실질적으로 정지한다.

이 결과, 상술한 효과를 확실히 얻을 수 있다.

특히, 차단 회로가 모터의 상태의 실측값과 추정값을 비교하여 외란을 산출하는 비교 회로에 모터의 구동 신호가 전해지기 까지의 동안에 당해 구동 신호를 차단하는 경우, 외란에 대항하려고 하는 외란 옵저버에 있어서의 작용이 방지되는 한편, 외란을 모터로 부귀환하는 루프만이 동작한다.

이것에 의해, 충격을 완화할 수 있으므로, 더욱 바람직하다.

그런데, 상기 제1 구성에서는 이상 크기의 외란이 가해진 경우, 외란 옵저버의 동작이 정지하여도, 구동 회로는 외부에서의 입력에 따라 모터를 구동하고 있다.

따라서, 예를 들면, 충격이 크게 되는 방향으로 머터를 구동하는 등으로, 모터 등의 부품을 손상기킬 우려가 있다.

이것에 대하여, 제2 구성에서는 이상기에 모터의 구동을 정지시키는 동작 정지부가 이상기 제어부에 마련되어 있다.

또한, 이 동작 정지부는 예를 들면, 구동 회로의 입력 또는 출력을 차단하는 차단 회로를 구비하는 것에 의해 실현된다.

이것에 의해, 이상 크기의 외란이 가해진 경우, 외부에서 구동 회로에 인가되는 입력에 관계없이, 모터를 정지시킬 수 있으므로, 모터 등, 부품의 손상을 더욱 확실히 방지할 수 있어 더욱 바람직하다.

한편, 이상기 제어부가 동작하는 타이밍에도 몇 개의 경우가 고려된다.

하나의 바람직한 태양에서는 이상기 제어부는 이상 크기의 외란이 가해지고 있는 기간 동안 상기 모터의 구동을 제한한다.

이 경우는 간단한 구성으로 상기 효과가 얻어진다.

다른 바람직한 태양에서 상기 이상기 제어부는 상기 판정부의 출력에 따라 이상 크기의 외란이 가해진 시점에서 일정 기간 동안 당해 이상기 제어부에서 상기 모터의 구동을 제한시키는 타이밍 제어 회로를 구비하고 있다.

이것에 의해, 충돌 또는 큰 충격 등의 외란이 연속적으로 발생할 수 있는 상황하에서 충돌이나 외란 등의 충격이 충분히 작은 값으로 수습될 때까지의 기간 동안, 모터의 과잉 구동을 방지할 수 있다.

따라서, 외란이 다스려지면 곧 바로 모터가 과잉 구동되게 되는 일이 없어, 모터 등 부품의 손상을 더욱 확실히 방지할 수 있으므로 더욱 바람직하다.

또한, 바람직하게는 상기 이상기 제어부는 상기 판정부의 출력에 따라, 이상 크기의 외란이 가해지고 있는 기간 동안 및 외란의 크기가 소정의 범위내로 돌아가고 나서 일정 기간 동안, 당해 이상기 제어부에서 상기 모터의 구동을 제한시키는 타이밍 제어 회로를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 상기 충격이 장시간에 걸쳐 인가되는 경우에도, 이상 외란이 생기고 있는 기간 및 그것이 충분히 작은 것으로 다스려기지 까지의 동안, 모터의 과잉 구동을 방지할 수 있다.

따라서, 부품의 손상을 보다 한층 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 판정부가 이상의 유무를 판정하는 방법도 몇가지 고려된다.

하나의 바람직한 태양에서, 상기 판정부는 상기 검출 회로의 출력에 따라, 상기 모터에 가해지는 외란의 크기가 이상인지 아닌지를 판정한다.

이 경우는 충돌 등에 기인하는 가속도에 따라 판정할 수 있으므로, 이상인지 아닌지의 판정이 용이하게 된다.

다른 바람직한 태양에서, 상기 판정부는 상기 외란 옵저버의 출력에 따라, 상기 모터에 가해지는 외란의 크기가 이상인지 아닌지를 판정한다.

이 경우는 충돌 이외에도, 외부에서 과대한 구동 입력이 부여된 경우에도 이상을 판정할 수 있다.

또한, 검출 회로는 가속도 검출 회로인 것이 바람직하다.

이 경우는 외란 옵저버를 구성할 때, 그 내부에서의 미분 조작을 생략할 수 있다.

따라서, 미분 조작이 실행되는 대역에 비례한 높은 게인의 앰프가 불필요하게 된다.

이 결과, 회로의 실현이 용이하게 됨과 동시에, 센서나 회로중의 노이즈 영향도 경감할 수 있다.

또한, 판정부가 이상을 판정할 때, 판정의 기준이 되는 신호를 선택할 때 자유도가 증가한다.

상기 가속도 검출 회로의 바람직한 태양의 하나로는, 가속도 검출 회로가 가속도에 의한 변형량을 전기량으로 변환시키는 소자를 포함하고 있는 구성이다.

이 구성은 예를 들면, 압전 소자를 사용하는 것에 의해 소형 소자로서 실현할 수 있다.

따라서, 설치 방법의 제약이 적은 가속도 검출 회로를 실현할 수 있다.

또한, 가속도 검출 회로를 포함한 모터 주변의 사이즈를 소형화할 수 있다.

또한, 다른 바람직한 태양은 가속도 검출 회로가 가속도에 의해 기계적으로 변향한 변형량을 제거하기 위해 필요한 전기량을 출력하는 소자를 포함하고 있는 구성이다.

이 구성은 예를 들면, 마이크로머시닝 기술에 의해 주변 회로를 포함하는 집적 회로로서 형성할 수 있다.

따라서, 소형으로 설치 자유도가 높고 또한 노이즈의 영향이 적은 가속도 검출 회로를 실현할 수 있다.

또한, 가속도 검출 회로는 상기 모터의 가동부와 상기 모터의 고정부의 상대 가속도를 검출하는 쪽이 바람직하다.

이 구성에서 가속도 회로는 모터를 구동할 때에 모터의 고정부가 가동부에 대하여 받는 반작용 및 진동 충격 등이 가해진 때의 모터의 고정부에 대한 가동부의 가속도를 정확히 검출한다.

따라서, 모터 제어 장치는 모터의 제어를 보다 정확히 실행할 수 있다.

또한, 보다 바람직하게는 상기 외란 옵저버는 모터의 고정부에 대한 가동부의 상대 가속도를 산츨하는 상대 가속도 산출 회로와, 상기 모터의 구동 신호에 따라, 당해 모터의 상태 변동을 보상하는 신호를 출력함과 동시에, 판정부는 모터의 가동부의 가속도를 검출하는 제1 가속도 검출 회로의 출력에 따라, 이상의 유무를 판정하는 쪽이 좋다.

이 구성에서는 상기 구성과 마찬가지로, 모터의 제어를 보다 정확히 실행할 수 있다.

또한, 판정부는 가동부에 가해진 가속도에 따라 이상의 유무를 판정하므로, 실제로 가동부에 충격 등이 가해진 때에만, 이상기 제어부가 동작하게 된다.

따라서, 진동이나 충격 등의 외란이 장치 전체에 가해진 때에는 외란 옵저버를 포함한 모터 제어 장치 전체는 능동 상태에 있다.

이 결과, 모터 제어 장치는 모터의 제어를 지속할 수 있음과 동시에 제어 오차를 빨리 수렴할 수 있다.

또한, 외란을 스습한 후 제어를 재빨리 재개할 수 있다.

상기 모터 제어 장치는 모터 및 그 모터가 구동하는 부재의 충격에 대한 높은 내성과 고정밀도한 제어의 양쪽을 필요로 하는 모터를 제어하는 경우에 효과가 크다.

따라서, 당해 모터 제어 장치는 디스크 형상 기록 매체에 정보의 기록 및 재생 중, 적어도 한쪽을 실행하는 정보 기록 재생부를 당해 디스크 형상 기록 매체의 기록면을 따라 이동시키는 모터를 제어하는 경우에 특히 바람직하다.

본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 우수한 점은 이하에 나타낸 기재에 의해 충분히 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 이점은 첨부 도면을 참조한 다음 설명에서 명백하게 될 것이다.

제1도는 본 발명의 정보 기록 재생 장치의 모터 제어 장치의 일실시예에 관한 모터 제어 장치의 블록도.

제2도는 정보 기록 재생 장치(자기 디스크 장치)의 구조를 도시한 사시도.

제3도는 상기 모터 제어 장치에 있어서의 외란 옵저버 부분은 등가 변환한 블록도.

제4도는 외란 옵저버에 있어서의 블록의 전자 회로에 의한 구성예를 도시한 회로도.

제5도는 외란 옵저버에 있어서의 감산기의 전자 회로에 의한 구성예를 도시한 회로도.

제6도는 외란 옵저버에 있어서의 가산기의 전자 회로에 의한 구성예를 도시한 회로다.

제7도는 외란 옵저버에 있어서위 로우 패스 필터의 전자 회로에 의한 구성예를 도시한 회로도.

제8도는 모터 제어 장치의 드라이버(구동 수단)의 전자 회로에 의한 구성예를 도시한 회로도.

제9도는 동작 정지부의 전자 회로에 의한 구성예를 도시한 회로도.

제10도는 동작 정지부의 전자 회로에 의한 다른 구서예를 도시한 회로도.

제11도는 동작 정지부의 전자 회로에 의한 또 다른 구성예를 도시한 회로도.

제12도는 동작 정지부의 전자 회로에 의한 또 다른 구성예를 도시한 회로도.

제13도는 동작 정지부의 전자 회로에 의한 또 다른 구성예를 도시한 회로도.

제14도는 동작 정지부의 전자 회로에 의한 또 다른 구성예를 도시한 회로도.

제15도는 상기 모터제어 장치의 일변형예를 도시한 블록도.

제16도는 본 발명의 정보 기록 재생 장치의 모터 장치에 있어서의 제2 실시예에 관한 모터 제어 장치의 구성도.

제17도는 상기 모터 제어 장치의 외란 옵저버 주변의 구성도.

제18도는 상기 모터 제어 장치의 블록도.

제19도는 가속도 센서의 구조예를 도시한 사시도.

제20도는 가속도 센서의 버퍼 앰프의 전자 회로에 의한 구성예를 도시한 회로도.

제21도는 가속도 센서에 사용되는 압전 저항 소자의 구성을 도시한 단면 사시도.

제22도는 상기 압전 저항 소자를 사용한 가속도 센서 유닛의 구성을 도시한 회로도.

제23(a)도는 가속도 센서 유닛의 그 밖의 구성예를 도시한 도면.

제23(b)도는 제23(a)도에 도시한 가속도 센서부에 있어서, 가동 또는 고정 전극의 고정상태를 도시한 도면.

제23(c)도는 제23(a)도에 도시한 가속도 센서부를 도시한 등가 회로도.

제24도는 가속도 센서 유닛의 또 다른 구성예를 도시한 도면.

제25도는 외란 옵저버에 있어서의 블록의 전자 회로에 의한 구성예를 도시한 회로도.

제26도는 상기 모터 제어 장치의 일변형예를 도시한 블록도.

제27도는 상기 모터 제어 장치의 다른 일변형예를 도시한 블록도.

제28도는 본 발명의 정보 기록 재생 장치의 모터 제어 장치에 있어서의 제3 실시예에 관한 제어 장치의 구성예를 도시한 블록도.

제29도는 본 발명의 정보 기록 재생 장치의 모터 제어 장치에 있어서의 제3 실시예에 관한 모터 제어 장치의 또 다른 구성예를 도시한 블록도.

제30도는 제29도에 도시한 모터 제어 장치에 있어서의 드라이버와 동작 정지부의 관계를 도시한 도면.

제31도는 본 발명의 정보 기록 재생 장치의 모터 제어 장치에 있어서의 제4 실시예에 관한 모터 제어 장치의 구성예를 도시한 블록도.

제32도는 상기 모터 제어 장치에 진동이나 충격이 가해진 때의 설명도.

제33도는 상기 모터 제어 장치에 있어서의 가속도 센서의 다른 방법을 도시한 설명도.

제34도는 상기 모터 제어 장치에 있어서의 가속도 센서의 또 다른 접속 방법을 도시한 설명도.

제35도는 본 발명의 정보 기록 재생 장치의 모터 제어 장치에 있어서의 제5 실시예에 관한 모터 제어 장치의 구성예를 도시한 블록도.

제36도는 외란 옵저버를 사용한 종래 모터 제어 장치의 블록도.

제37도는 외란 옵저버를 등가 변환한 종래 모터 제어 장치의 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 자기 디스크 2 : 샤시

3 : 헤드 4 : 스윙 암

5 : 회전축 6 : 구동 코일

7 : 영구 자석 8 : 속도 센서

8 : 속도 센서 10 : 스윙 모터

10 : 스윙 모터 10a : 가동부

10b : 고정부 11 : 가산기

12 : 드라이버 13 : 외란 옵저버

80 : 동작 정지부

[실시예 1]

이하, 각 실시예를 순차 설명하지만, 어느 실시예에 있어서도, 특히 필요가 없는 한, 전압 신호와 전류 신호는 구별하지 않고 동등의 것으로 간주하여 설명한다.

먼저 본 발명의 제1 실시예를 제1도에서 제14도까지를 사용하여 설명한다.

이 제1 실시예는 자기 디스크 장치에 있어서의 스윙 모터를 제어한 것이다.

제2도에 스위칭 모터 주변의 구조를 도시한다.

도시하지 않은 스핀들 모터에 의해 회전하는 자기 디스크(1)상의 반경 방향의 헤드(3)의 위치 결정은 헤드(3)가 설치된 스윙 암(4)이 회전축(5)을 중심으로 회전하는 것에 의해 실행되고 있다.

당해 스윙 암(4)의 구동에는 스윙 모터(10)이라고 부르는 기구가 사용되고 있다.

스윙 모터(10)는 스윙 암(4)에 설치된 구동 코일(6)에 통전하는 것에 의해, 그 구동 코일(6)과 샤시(2)에 설치된 영구 자석(7)과의 사이에 발생하는 전자력을 이용하여 스윙 암(4)을 구동한다.

또한, 이후에서는 헤드(3) 및 스윙 암(4) 등을 포함하여, 샤시(2)에 대하여 상대적으로 이동시키는 부분을 스윙 모터(10)의 「가동부(10a)」, 이것에 대하여 영구 자석(7) 및 샤시(2) 등, 샤시(2)에 대하여 상대적으로 움직임이 없는 부분을 「고정부(10b)」로 호칭하고 필요에 따라 참조한다.

스윙 모터(10)에는 그 가동부(10a)의 고정부(10b)에 대한 속도(각속도)를 검출하는, 속도(각속도) 센서(8)가 설치되어 있고, 그출력은 후술하는 외란 옵저버(13)에 입력되어 있다.

이 속도 센서(8)는 여러 가지 것이 고려되지만, 이 제2도에서는 자계중에서 코일이 회전할 때의 기전력을 이용하는 직류 발전기와 동일한 원리의 것으로 한다.

다음에 외란 옵저버를 포함한 본 실시예의 모터 제어 장치의 블록도를 제1도에 도시한다.

제어 대상인 스윙 모터를 구동하기 위한 신호는 도시하지 않은 다른 컨트롤러(예를 들면, 서보 오차 신호 발생 수단이나 마이크로컴퓨터)에서 기준 신호 V_a ^ref로서 가산기(11)에 입력되고, 그 출력 V는 드라이버(12) 및 외란 옵저버(13)에 부여된다.

드라이버(12)는 이 전압 V(단위 [V])를 절대값이 같은 전류 I(단위 [A])로 변환하여 스윙 모터(10)에 공급한다.

단, 그 공급 능력은 최대 IImax까지로 한정되어 있다.

제어 대상인 이 스윙 모터(10)는 토크 정수 Kτ와 회전부의 관성 모멘트 J를 갖는 2단 적분계로서 표현되고, 마찰이나 점성, 파라미터 변동 및 진동 등의 외란이 모두 외란 토크 T_dis의 형으로 스윙 모터(10)에 가해진다고 고려된다.

속도 센서(8)는 스윙 모터(10)의 출력 속도(각속도)를 검출하여, 외란 옵저버(13)에 출력한다.

이 제1도에서 스윙 모터(10)의 출력은 회전각 θ로서 표시되어 있으므로, 속도(각속도) 센서(8)는 그 미분값을 검출하게 된다.

그 때문에, 이 속도 센서(8)에는 미분을 의미하는 라플라스 연산자 s가 검출 감도 C에 부수하여 표현되어 있다.

외란 옵저버(13)로 입력되는 신호 중, 앞서의 가산기(11)로부터의 신호 V는 구동 전압 신호 V의 최대 진폭을 소정값 이하로 제한하는 리미터(13a)를 거쳐, 게인 Kτ n을 갖는 앰프(13b)에 가해진다.

앰프(13b)의 출력은 가산기(13c)의 한쪽 입력에 부여된다.

또한, 외란 옵저버(13)에 속도 센서(8)에서 입력되는 신호 Vc는 게인(g J_n/ C)를 갖는 앰프(13d) 및 (13e)에 각각 부여된다.

또한, g는 후술하는 속도(각속도) 신호를 가속도(각가속도) 신호로 변환하기 위한 근사 미분을 실행하는 대역의 상한 각주파수(차단 각주파수), J_n은 스윙 모터(10)의 가동부(10a)의 관성 모멘트(이너시어) J의 공칭값이고, 이들 앰프(13d), (13e)의 출력은 결과로서 속도 센서(8)의 감도 C를 상쇄하고, 스윙 모터(10)의 출력 속도(각속도)에 (g . Jn)을 곱한 것이 된다.

앰프(13d)의 출력은 상술한 가산기(13c)의 어느 한쪽의 입력에 부여되고, 가산기(13c)의 출력은 저주파 게인이 1이고 차단 각주파수 g를 갖는 로우 패스 필터(13f)를 거쳐 감산기(13g)의 +측 입력에 인가된다.

감산기(13g)의 일측 입력에는 앰프(13e)의 출력이 가해진다.

이 결과, 감산기(13g)는 스윙 모터의 파라미터 Kτ , J와 그 공칭값 Kτ n, Jn과의 차 및 외란 토크 T_dis를 포함한 총합적인 전외란 토크를 추정한 값 PT_dis를 출력할 수 있다.

또한, 토크 정수 Kτ 의 공칭값 Kτ n의 역수(1/Kτ n)을 갖는 앰프(13h)는 PTdis를 보상하기 위한 보상 전압 신호 V_cmp로, 당해 추정값 PT_dis를 변환하여 가산기(11)에 출력한다.

앰프(13h)와 가산기(11) 사이에 들어가 있는 것은 동작 정지부(80)이고, 감산기(13g)의 출력이 소정 레벨에 도달하면, 과대한 입력 기준 전압 V_a ^ref또는 충돌의 충격에 의한 과대한 외란이 가해진 것으로 판정하여, 앰프(13h)의 출력(보상 전압 V_cmp)를 가산기(11)에 부여하지 않게 되어 있다.

다음에 외란 옵저버의 동작 원리를 확인하여 둔다.

제1도에 있어서, 동작 정지부(80)을 제외하고, 외란 옵저버(13)의 입력V, Vc에서 PT_dis까지의 전달 특성을 구하면, 다음 (4)식과 같이 구해진다.

따라서, 제1도는 제3도와 같이 다시 그려질 수 있다.

제3도에 있어서, 외란 옵저버(13)의 좌측 절반분은 가산기(11)에서 외란 옵저버(13)으로 가해지는 신호 V를 원래 스윙 모터(10)의 토크 정수가 공칭값 K τn 그대로인 경우의 토크 T₂를 구하고, 전달 특성{g / (s +g)}를 갖는 로우 패스 필터로 대역 제한은 실행하고 있다.

한편, 외란 옵저버(13)의 우측 절반분은 속도 센서(8)에서의 신호 V_c에 게인(g ·J_n/ C)를 곱한후에, 전달 특성 {s / (s + g)}를 갖는 하이 패스 필터에 의해 각주파수 g까지의 대역에 있어서 근사 미분을 실행하고 있다.

이것에 의해 V_c에 포함되는 각주파수 g이하의 신호 성분은 {s / (s + g) ≒ (s / g)}에 주의하면, 다음 (5)식의 연산을 받게 된다.

(5)식의 우변 분모의 C는 속도 센서(8)의 감도를 상쇄하기 위한 것이므로, 결과로서 외란 옵저버(13)의 우측 절반분은 스윙 모터의 속도(각속도)를 미분하여 각가속도로 변환함과 동시에 관성 모멘트의 공칭값 J_n을 곱하는 것으로, 회란 토크 T_dis와 구동 전류 I에 따라 실제 구동 토크 T_m을 포함한 스윙 모터(10)의 가동부(10a)에 가해지는 모든 토크 T₁을 관성 모멘트 J가 공칭값 J_n이라고 말하는 조건 하에서 추정하고 있다.

또한, 제3도에 있어서, 외란 옵저버의 효과를 확인한다.

구동 신호 기준값 V_a ^ref및 외란 토크 T_dis에서 스윙 모터(10)의 회전각 θ까지의 전달 함수를 구하여, 다음의 각 식을 세운다.

단, 각주파수 g이하의 각주파수 성분 s에 대하여 고려하고 있으므로, 하이 패스 필터 및 로우 패스 필터의 전달 특성은 각각 {s / (s + g)} ≒ (s / g) 및 g / (s + g) ≒ 1로 하였다.

(7)식을 (8)식에 대입하여 정리하면,

(9)식을 (6)식에 대입하면

이 (10)식에서 나타낸 바와 같이, 구동 전압 기준값 V_a ^ref에 대한 스윙 모터(10)의 회전각 θ는 토크 정수 K τ의 공칭값 K τn과 관성 모멘트 J의 공칭값 Jn에 의해 규정되어 있다.

양 공칭값 K τn , Jn은 외란 옵저버(13)중에 앰프의 게인으로서 지정되어 있으므로, 실물의 스윙 모터(10)가 갖는 파라미터 K τ나 J, 또는 외란 토크 T_dis의 영향을 받지 않는다.

또한, 가령 스윙 모터(10)에 점상 정수항 D를 고려하면, (6)식은 이하의 (11)식으로 치환하여 계산하게 된다.

단, 이 경우도 최종적인 결과는 (10)식으로 변하지 않아, 그 영향은 나타나지 않는다.

이어서, 각 요소(블럭)의 실제 회로 구성예를 이하에 설명한다.

먼저, 단순히 얼마간의 게인을 갖는 것을 요구되는 블록(예를 들면, 제1도의 (13b), (13d)나 (13e), (13h) 등)은 예를 들면, 제4도와 같이 OP앰프를 사용한 반전 증폭 회로를 2단 접속하고, 총합적인 게인이 소망의 값이 되도록 저항값을 설정함으로써 구성할 수 있다.

(13g)와 같은 감산기는 예를 들면, 제5도와 같이 OP앰프를 사용한 차동 증폭 회로로서 구성할 수 있다.

(13c)나 (11)과 같은 가산기는 예를 들면, 제6도와 같이 OP앰프를 사용한 반전 가산 증폭 회로에 반전 증폭 회로를 접속하여 구성할 수 있다.

(13f)와 같은 로우 패스 필터는 예를 들면, 제7도와 같은 OP앰프에 의한 전압 폴로워의 입력에 저항 R과 콘덴서 C로 이루어지는 1차 RC 로우 패스 필터를 접속하여 구성할 수 있다.

제어 대역의 상한 각주파수를 g로 하면, {1 / (R·C) = g}가 되는 R과 C의 값을 설정하면 좋다.

또한, 드라이버(12)는 예를 들면, 제8도와 같이, OP와 파워 트랜지스터 T_r1,T_r2등을 조합하여 구성할 수 있다.

앞서 기술한 구동 전압 V[V]와 구동 전류I[A]와의 변환 계수 K_D[A/V]는 이 회로에서 전류 검출 저항 R_s의 역수, 즉 K_D=1/R_s로서 정해진다.

그리고, 동작 정지부(80)는 예를 들면, 제9도와 같이 비교기(80a), (80b)와 NOR 게이트(80c), 스위치(80d)와 플러스 ·마이너스 전압 +Vα,-Vα를 갖는 기준 전압원(80e),(80f)로 구성된다.

비교기(80a)의 비반전 입력과 비교기(80b)의 반전 입력에는 판정 대상 신호 V_x가 공통으로 인가된다.

또한, 비교기(80a)의 반전 입력에는 플러스의 기준 전압원(80e), 비교기(80b)의 비반전 입력에는 마이너스의 기준 전압원(80f)이 접속되어 있다.

이들 2개의 비교기의 출력은 NOR 게이트(80c)에 각각 접속되고, NOR 게이트의 출력은 스위치(80d)의 제어 단자 c에 입력된다.

스위치(80d)는 동작 정지부(80)에 접속되는 입력단자 A와 출력 단자 B사이를, 이 제어 단자 c의 신호가 논리 1레벨일 때에 ON(접속), 0레벨일 때에 OFF(차단)한다.

비교기(80a)와 (80b)에 공통으로 인가되는 신호 Vx가 -V α에서 +Vα까지의 범위에 있으면, 비교기(80a), (80b)의 출력은 어느 쪽도 논리 0레벨이고, NOR게이트(80c)의 출력은 논리 1레벨이 되므로 스위치(80d)는 ON하고 있다.

한편, V_x가 +Vα, -V α보다 각각 정·부측으로 크면, 비교시(80a) 또는 (80b)의 출력이 각각 논리 1레벨로 되고, NOR 게이트(80c)의 출력은 논리 0레벨로 되므로, 스위치(80d)는 OFF한다.

또한, 외란 옵저버(13)가 동작하고 있는 상태에서 큰 충격이 가해졌다고 한다.

그러면, 외란 옵저버(13)는 이것에 대항하여 스윙 모터(10)를 구동할 신호를 발생하지만, 그 크기는 가해진 충격이나 기준 구동 전압 신호 V_a ^ref에 따르는 것이 된다.

이 제1 실시예에 있어서는 동작 정지부(80)에 인가되는 판정 대상 신호 Vx는 외란 옵저버(13) 내부의 감산기(13g)의 출력, 즉 외란 토크의 추정값 PT_dis이고, 이것이 수정 레벨을 넘었을 때에는 충돌로 판정한다.

이 때, 동작 정지부(80)는 스위치(80d)를 OFF로 하여 입력 단자 A와 출력 단자 B 사이를 차단하고, 가산기(11)에 앰프(13h)의 출력인 보상 전압 V_cmp를 부여하지 않고, 이 때 외란 옵저버(13)는 스윙 모터(10)의 제어에 어떠한 영향도 미치지 않는다.

따라서, 충돌 등으로 과대한 충격이 가해졌을 때, 이것에 대하여 대항하도록 하는 외란 옵저버의 동작에 의해, 모터가 다시 격하게 충돌하는 방향으로 구동되는 일이 없으며, 모터 또는 그것에 의해 구동되는 부재의 손상을 방지할 수 있다.

상기 동작 정지부(80) 내부의 기준 전압원의 전압 +Vα, -V α의 크기는 통상 동작시에 모터(10)가 낼 수 있는 최대 토크에 상당하는 신호 레벨과 거의 같은 크기이고, 예를 들면, 1.5배에서 수배로 설정하여 두면, 통상의 모터의 동작에는 어떤 영향도 미치지하고, 충돌 등에 의한 과도한 충격의 발생시만 동작을 적절히 정지할 수 있다.

또한, 동작 정지부(80)으로서는 9도에 도시한 것 외에, 몇가지 구성을 고려할 수 있다.

제10도는 그 하나의 예로서, 입력 단자 A에서 출력 단자 B로의 신호 차단을 그 사이의 스위치의 개방이 아니고, 입력단자 A의 신호를 저항 R_p를 통하여 스위치(80d)에 의해 접지하는 것에 의해 실행하고 있다.

판정 대상의 신호 V_x가 +Vα보다 정 또는 -V α보다 부로 크게 되면, 그 기간 비교기(80a) 또는 (80b)의 출력 어느 것인가가 논리 1레벨로 된다.

이들 비교기의 출력은 NOR 게이트가 아닌 OR 게이트(80g)에 부여되어 있으므로, 이 때 OR 게이트(80g)의 출력은 논리1 레벨로 되어, 스위치(80d)는 ON으로 된다.

이 결과, 입력 단자 A에 인가된 신호는 저항 R_p를 통하여 접지되어 출력 단자 B에는 나타나지 않는다. 또한, 저항 R_p는, 입력 단자 A를 직접 스위치(80d)에 접지하면, 그것에 접속되는 앰프 또는 이스위치(80d)에 과대한 전류가 흘러서 손상될 우려가 있기 때문에, 이것을 방지하는 보호 저항이 된다.

또한, 동작 정지부(80)의 다른 구성예로서, 제11도 및 제12도에 도시한 것이 고려된다.

제11도에서는 앞서 제9도에 도시한 구성에 부가하여, NOR 게이트(80c)의 출력의 논리 1→0로의 변화점으로부터 소정 기간동안, 논리 0의 신호를 스위치(80d)의 제어 단자 c로 출력하는 단안정 멀티바이브레이터(80h)가 마련되어 있다.

또한, 제12도에서는 앞서 제10도에 도시한 구성에 부가하여, OR 게이트(80g)의 출력의 논리 0→1로의 변화시점에서 소정 기간, 논리 1의 신호를 스위치(80d)의 제어 단자 c로 출력하는 멀티바이브레이터(80i)가 마련되어 있다.

동작 정지부(80)의 구성이 앞서의 제9도또는 제10도의 것이면, 충돌이나 충격 등의 크기를 나타내는 판정 대상 신호 V_x가 +V α또는 -V α 를 넘고 있는 기간에 있어서, 외란 옵저버(13)의 동작이 실질적으로 정지되지만, 판정 대상 신호 V_x가 +V α와 -V α의 범위로 수습되면 곧바로 외란 옵저버의 동작이 재개된다.

통상은 이들 구성이어도 모터의 과대한 구동을 방지한다고 하는 기능은 충분히 부과할 수 있다.

그런데, 상기 구성에서는 최악의 경우, 이하 ①내지 ⑦로 나타낸 시퀀스를 반복하고, 단속적인 모터의 구동 및 충돌이 발생하는 것을 고력할 수 있다.

① 충돌이 발생하고, Vx가 +V α또는 -V α 를 넘음

② 외란 옵저버의 동작 정지

③ 모터의 과도한 구동이 정지되고, 충돌의 충격이 완화됨

④ V_x가 +V 와 -V α의 범위로 수습됨

⑤ 외란 옵저버의 동작 재개/충격은 아직 몇가지 남아 있음

⑥ 충격에 대항할 외란 옵저버가 모터를 구동

⑦ 그것에 의해 다시 충돌이 발생

그러나, 제11도또는 제12도의 구성의 것에서는 판정 대상 신호 V_x가 +Vα또는 -V α 를 넘은 시점에서 충돌이나 외란 등의 충격이 매우 작은 값으로 수습될 때까지의 소정의 기간동안, 외란 옵저버의 동작을 정지하므로, 상기 내지 의 순환을 단절할 수 있어 또한 바람직하다.

또한, 동작 정지부(80)의 다른 구성예를 제13도 및 제14도에 도시한다.

제13도는 앞서의 제11도의 구성에 있어서, NOR 게이트(80c)와 스위치(80d)의 제어 단자 c 사이에 새로 AND 게이트(80j)가 삽입되어 있고, AND 게이트(80j)의 입력 한쪽에는 NOR 게이트(80c)의 출력이 직접 접속되는 한편, 다른 쪽에는 NOR 게이트(80c)의 출력의 논리 0→1의 변화에서 소정 기간 논리 0의 신호를 출력하는 단안정 멀티바이브레이터(80k)의 출력이 접속되어 있다.

이것에 의해, 판정 대상 신호 V_x가 +V α또는 -V α 를 넘고 있는 기간은 NOR 게이트(80c)의 출력이 논리 0이므로 AND 게이트(80j)의 출력도 논리 0으로 되고, 스위치(80d)는 OFF로 된다.

또한, V_x가 +V α와 -V α의 범위내로 수습되어 NOR 게이트(80c)의 출력이 논리 1로 되돌아온 시점에서 소정 기간도 스위치(80d)는 계속 OFF하여, 입력 단자 A와 출력 단자 B 사이의 신호 전달을 차단한다.

또한, 제14도는 앞서의 제12도의 구성에 있어서, OR 게이트(80g)와 스위치(80d)의 제어 단자 c 사이에 새로 제2 OR 게이츠(80q)가 삽입되어 있고, 이 제2 OR 게이트(80q)의 입력 한쪽에는 앞서의 OR 게이트(80g)의 출력이 직접 접속되는 한편, 다른 쪽에는 OR 게이트(80g)의 출력의 논리 1→0의 변화에서 소정 기간 논리 1의 신호를 출력하는 단안정 멀티바이브레이터(80r)의 출력이 접속되어 있다.

이것에 의해, 판정 대상 신호 V_x가 +V 또는 -V α 를 넘고 있는 기간은 앞서의 OR 게이트(80g)의 출력이 논리 1이므로 제2 OR 게이트(80q)의 출력도 논리 1로 되고, 스위치(80d)는 ON된다.

또한 V_X가 -V α에서 +V α까지의 범위내에 있어 상기 OR 게이트(80g)의 출력이 논리 0으로 되돌아간 시점에서 소서 서정 기간도 스위치(80d)는 계속 ON한다.

이것에 의해, 입력 단자 A의 신호를 보호 저항 R_P를 통하여 접지하므로 출력단자 B로의 신호 전달은 실행되지 않는다.

이들 제13도 또는 제14도의 동작 정지부(80)의 구성에 의하면, 판정 대상 신호 V_X가 Vα 또는 Vα를 넘고 있는 기간 및 넘지 않게 되는 시점으로부터 소정 기간동안, 외란 옵저버(13)의 동작을 정지시킨다.

이것에 의해, 충돌이나 외란 등의 충격이 장시간에 걸쳐 인가되는 경우에도 그기간중 및 충격이 소정 레벨 이하로 되고 나서 또 충분히 작은 값으로 수습될 때까지의 서정의 기간, 모터의 과대한 구동을 정지할 수 있어, 이제까지의 구서의 것보다 더욱 유효하다.

상기 여러 가지 구성의 동작 정지부(80)에 있어서, 판정 대상의 신호 V_X는 감산기 (13g)의 출력 PTdis 이 아니라 앰프(13f)의 출력 V_cmp로 하여도, 충격 등 외란 가속도의 신호 성분이 포함되므로, 본 실시예와 마찬가지 효과가 얻어진다.

또한, 동작정지부(80)에 의해 차단하는 부위는 외란 옵저버 내부에서 정귀환 루푸가 부귀환 루프와 겹치지 않는 부분, 예를 들면, 제15도에 도시한 바와같이, 게인 Kτ_n을 갖는 앰프(13b)와 가산기 (13c)사이라도 좋다.

이 경우, 동작 정지부(80)가 작동하면 정귀환 루프가 형성되지 않으므로, 외란에 대항하여고 하는 작용이 없게된다.

이것에 의해, 외란 옵저버(13)는 실질적으로 정지 상태에놓인다.

이 경우, 또한 충격 등의 외란을 단순히 모터(10)에 부귀환하는 루푸만이 동작하게 되므로, 충격을 완화하는 작용을 성취할 수 있어 더욱 바람직하다.

[실시예 2]

본 발명의 제2 실시에에 대하여 이하 도면을 참조하여 설명한다.

이 제2 실시예에 있어서, 모터 제어 장치는 광 디스크 장치의 리니어 모터를 제어 대상으로 하고 있고, 또한 그 움직임을 검출하는 센서로서 속도 센서가 아닌 가속도 센서를 사용한 것이다.

제16도에 본 발명의 제2 실시예에 관한 정보 기록 재생 장치의 모터 제어 장치를 사용한 광 디스크 장치의 예를 도시한다.

참조 부호 31은 정보의 기록 매체인 광 디스크이고, 샤시(32)에 설치된 스핀들 모터(33)에 의해 회전된다.

참조 부호 34는 광 픽업이고, 광 디스크(31)상의 트랙(31a)에 대물 랜즈(35)에 의해 모아진 레이저빔(34a)을 조사하여 정보의 기록ㆍ재생을 실행한다.

광 픽업(34)의 내부에는 대물 렌즈(35)를 광 디스크(31)의 반경 방향으로 움직이는 렌즈 액츄레이터(34b)가 마련되어 있는 외에, 레이저 빔(34a)과 광 디스크(31) 상의 트랙(31a)의 위치 어긋남을 검출하고, 트래킹 오차 신호 TES로서 출력하는 광학계 및 회로계(34c)가 마련되어 있다.

또한, 광 픽업(34)에는 베이링(36), 구동 코일(37)이 설치되어 있다.

한편, 샤시(32)에는 영구 자석(38)이 마련되어 있고, 구동 코일(37)에 흐른 전류로 생긴 자계와 영구 자석(38)의 자계로 발생하는 구동력에 의해, 광 픽업(34)을 광 기스크(31)의 반경 방향으로 이동시키는 소위 리니어 모터(40)라고 하는 모터 기구를 구성하고 있다.

참조 부호 39는 광 픽업(34)이나 구동 코일 (37)과 제어 회로 등과의 사이에서 전원이나 신호의 주고받음을 실행하기 위한 FPC(Flexible Printed Circuit Board: 유연성 프린트 기판)이지만, 여기서는 간단하게 하기 위해, 모터 드라이버(44)에서 구동 코일(37)로 전류를 공급하기 위할 뿐인 것으로서 도시되어 있다.

트래킹 오차 신호 TES는 제1 위상 보상 회로(41)에 의해 필여한 증폭과 주파수 특성을 가미한 후, 액츄에이터 드라이버(43)에 부여되고, 렌즈 액츄에이터(34b)의 구동 전류로 된다.

또한, TES는 동시에 제2 위상 보상 회로(42)에 의해 필요한 증폭과 주파수 특성이 가미되어, 기준 구동 전압 신호 V_a ^ref로 된다.

가산기(47)는 이 기준 구동 전압 신호Varefl와 외란 옵저버(46)에 있어서 생성되는 보상 전압 V_cam를 가산하여, 구동 전압 신호V를 생성한다.

모터 드라이버(44)는 이 구동 전압 신호 V에 따라, 리니어 모터(40)보다 정확하게는 구동 코일(37)에 구동 전류 I를 공급한다.

이 리니어 모터(40)에 관한 부분에 대해서는 다음에 보다 상세히 설명한다.

외란 옵저버(46)에는 또 동작 정지부(80)가 접속되어 있고, 외란 옵저버(46) 내부의 신호를 충격 등의 크기의 판정 대상 신호 Vx 로서 기준 레벨과 비교하여, 그 결과에 따라, 외란 옵저버(46)를 동작/정지시키지만, 이것에 대해서도 다음에 보다 상세히 설명한다.

또한, 광 픽업(34), 베어링(36)이나 구동 코일(37) 등을 포함하고, 샤시(32)에 대하여 상대적으로 이동시키는 부분을 이후 리니어 모터(40)의 「가동부(40a)」, 이것에 대하여 영구 자석(38)이나 스핀들 모터(33) 등의 샤시(32)에 대하여 상대적으로 움직이지 않는 부분을 「고정부(40b)」로 호칭하고, 필요에 따라 참조한다.

이들 렌즈 액츄레이터(34b)와 리니어 모터(40)는 트래킹 오차 신호 TES에 따라, 같이 작용하면서, 레이저 빔(34a)을 트랙(31a)상에 위치결정하는 2단 트래킹 서보계를 구성하는 요소로 되어 있다.

통상, 당해 2단 트래킹 서보계는 레이저 빔(34a)과 트랙(31a)의 위치 어긋남을 저주파 대진폭의 성분에 대하여, 리니어 모터(40)를 사용하여 광 픽업(34) 전체를 이동시키는 것에 의해, 레이저 빔(34a)을 트랙(31a)에 추종시킨다.

한편, 고주파 소진폭의 성분에 대해서는 렌즈 액츄에이터(34b)를 사용하여 대물 렌즈(35)를 이동시키는 것에 의해, 레이저 빔(34a)을 추종시킨다.

리니어 모터(40)가 그 특성 왜곡이나 파라미터 변동 또는 외란 등의 영향으로 정상으로 동작하지 않는 경우, 렌즈 액츄에이터(34b)에 의한 대물 렌즈(35)의 이동만으로 레이저 빔(34a)을 트랙(31a)에 추종시키는 것도 불가능하지는 않다.

단, 이경우는 리니어 모터(40)가 정상으로 작동하는 경우에 비하여, 대물 렌즈(35)의 이동량이 크게 된다.

그런데, 광 픽업(34)에 있어서의 트래킹 오차 신호의 검출 방법으로서, 일반적으로 푸시풀 법이 사용되지만, 이 경우, 라디오 기술사 간행 : 「광 디스크 기술」87-88페이지에 있는 바와 같이, 대물 렌즈(35)의 이동량이 크면 트래킹 오차 신호 TES가 제로에서도 레이저 빔은 트랙의 중심에 존재하지 않고, 정확한 위치결정ㆍ추종이 실행되지 않는다고 하는 문제점이 생긴다.

이것을 방지하기 위한 본 실시예의 광 디스크 장치에서는 외란 옵저버(46)를 사용하여 리니어 모터(40)를 정상으로 동작시킨다.

이것에 의해, 렌즈 액츄에이터(34b)에 의한 대물 렌즈(35)의 이동량을 적게 억제하고 있다.

이어서, 제17도에 이 광 디스크 장치에 있어서의 외란 옵저버 및 그것에 관련하는 부분을 인출하여 설명한다.

제17도에 있어서, 참조 부호 40은 제어 대상인 모터이고, 여기서는 상술한 광 디스크 장치에 있어서 사용되는 바와 같은 전자력을 이용한 직류 리니어 모터이다.

참조 부호 44는 모터 드라이버, 46은 외란 옵저버이다.

리니어 모터(40)의 가동부(40a)에는 가속도 센서(45a) 및 버퍼 앰프(45b)가 설치되어 있고, 양자를 합쳐서 가속도 센서 유닛(45)(가속도 검출 수단)으로 호칭한다.

외란 옵저버(46)에는 가속도 센서(45a)에서 검출하여 버퍼 앰프(45b)로 버퍼된 가속도 신호 V_a및 모터 드라이버(44)에서 리니어 모터(40)의 구동 전류 I에 상당하는 신호 전압 V가 입력된다.

외란 옵저버(46)로부터는 추정된 외란을 보상하기 위해 필요한 전류 I_cmp에 상당하는 신호 전압 V가 입력된다.

외란 옵저버(46)로부터는 추정된 외란을 보상하기 위해 필요한 전류 Icmp에 상당하는 신호 전압 V_cmp가 출력되고, 가산기(47)에서 외부에서 리니어 모터(40)를 구동하기 위한 신호 전압 V_a ^ref와 가산된 후에 모터 드라이버(44)에 V로 인가된다.

V_a ^ref는 서보 동작을 위해, 리니어 모터(40)를 구동 제어하기 위한 외부(예를 들면, 상기 제16도에서는 제2 위상 보상 회로(42))에서 인가되는 신호이다.

참조 부호 80은 상술한 동작 정지부이고, 다음에 다시 설명을 추가하므로, 이 제17도에 있어서는 설명을 생략한다.

모터 드라이버(44)는 각종의 것이 고려될 수 있지만, 이 제17도에 있어서도 입력 전압(단위 V)과 같은 값의 전류(단위 A)를 리니어 모터(40)에 공급하는, 환언하면 그 전달 게인이 1이고, 인가된 신호를 전압 차원에서 전류 차원으로 변환하여 공급하는 변환 게인 K_D= I[A/V]의 것이다.

또한,모터 드라이버(44)의 전달 게인은 상기와 같이 1로 하고 있고, 전압 차원과 전류 차원의 변환을 실행하고 있다.

또한, 외란 옵저버를 실제 전자 회로로 구성하는 경우, 전류 차원의 신호도 전압 차원의 신호로 대체하여 처리를 실행하는 일이 많고 또한 편리하다.

따라서, 제1 실시예와 마찬가지로, 이하 특히 필요가 없는 한, 본래 전류 차원의 신호로서 표현해야 할 것도 편의상 전압 차원의 신호로서 표현하는 것으로 한다.

제18도는 이상의 생각을 근거로 하여 제17도를 다시 그린 것이다.

제18도에 있어서, 변수 등은 이하의 것을 나타내고 있다.

K_f: 리니어 모터의 추력 정수

M : 리니어 모터의 가동부 질량

Kf_n: K_f의 공칭값(표준값)

M_n: M의 공칭값

B : 가속도 센서의 감도

F_m: 리니어 모터 추력

F_dis: 외란력(파라미터 변동분 등을 포함)

PF_dis: 외란력 추종값(파라미터 변동분 등을 포함)

F₁: 가속도에서 연산 추정한 추력

F₂: 구동 전류에서 구한 추력

V_a ^ref: 리니어 모터로의 구동 전압 기준값

V α : 리니어 모터 동을 위한 전압 신호 실제값

V_cmp: 외란력 보상용 전압 신호

X : 리니어 모터 변위

S : 라플라스 연산자

제18도중의 각 블록을 순차 설명한다.

참조 부호 40은 제어 대상인 리니어 모터의 전달 특성 표현이고, 추력 정수 K_f와 가동부 질량 M을 갖는 2단 적분계로 하고 있다.

참조 부호 44는 모터 드라이버이고, 예를 들면, 상기 실시예 1의 제8에 있어서 도시한 드라이버(12)와 마찬가지의 것이 고려된다.

참조 부호 46a는 리니어 모터(40)의 구동 전류 I에서 구동력 F_m까지의 이상으로 하는 특성, 즉 추력 정수의 공칭값 K_fn에 상당하는 게인의 앰프를 전자 회로로 작성한 것이다.

이것은 예를 들면, 상기 실시예 1의 제4도에 도시한 OP 앰프를 사용한 반전 증폭 회로와 마찬가지로 구성할 수 있다.

참조 부호 45는 가속도 센서 유닛이고, 압전 소자를 사용한 가속도 센서(45a)와 버퍼 앰프(45b) 도 구성되어 있다.

이들을 통합하여 가속도 센서 유닛(45)는 감도 B를 갖는 것으로 한다.

리니어 모터(40)의 변위 x에서 가속도를 검출하므로 2단의 미분 조작을 의미하는 s²이 곱해져 있지만, 가속도 센서(45a)는 실제로 미분 조작을 실행하는 이유는 없고, 변위의 2단 미분인 가속도를 검출한다고 하는 의미에서 이 s²이 붙어 있다.

가속도 센서(45a)의 구조는 예를 들면, 제19도에 도시한 바와 같이, 수 mm 길이의 압전 소자(48)의 작은 조각을 서포터(49)에 의해 한쪽 끝에 지지하여 전극(50)을 인출한 매우 간단한 것이고, 이것을 패키지(51)에 봉지하여 소형ㆍ경량 또 비교적 견고한 것으로 하고 있다.

그 때문에 이와 같은 가속도 센서(45a)는 리니어 모터(40)주변으로의 설치 위치의 선정이 매우 자유롭게 살행되어, 설계의 자유도가 높다.

또한, 설치에 의한 리니어 모터(40) 주변의 사이즈를 크게 하는 일도 없다.

참조 부호 45b는 버퍼 앰프이고, 가속도 센서(45a)의 근방에 배치한다.

이 버퍼 앰프(45b)는 예를 들면, 제20도와 같이 OP 앰프 A를 사용한 전압 폴로우와 그 바이어스 전류의 경로로 되는 입력 저항 Ri로 구성할 수 있다.

또한, 가속도 센서 유닛(45)의 다른 예로서, Frank Goodenough저 「AIR BAGS BOOM WHEN IC ACCELEROMETER SEES 50G)」(「ELECTRONIC DESIGN」, AUGUST 8. 1991 pp. 45-46)에 소개되어 있는 마이크로머시닝 기술에 의해 IC 칩상에 가속도 센서 및 버퍼 앰프 등의 주변 회로를 집적한 것을 사용할 수도 있다.

제21도는 그 하나로서, 압전 저항 소자(20)의 구조를 도시한다.

실리콘 기판(21)을 에칭하여 동일한 기판 상에 가는 프레임(20a), ...(20a)으로 지지된 추 부분(20b)을 만드는 동시에, 그프레임 부분에 감압 저항 Rs,....Rs를 기판상의 그외의 부분에 후술하는 저항 브리지를 형성하기 위한 저항 R_F, ...R_F를 각각 확산에 의해 만든다.

이 압전 저항 소자(20)를 이용한 가속도 센서 유닛(45)은 압전 저항 소자(20) 상의 감압 저항 R_s,....R_s및 브리지 형성용 저항 R_F, ...R_F를 사용하여 제22도와 같은 저항 브리지를 형성하고, 기준 전압원(22) 및 차동 증폭기(23)를 접속한 구성으로 하고 있다.

이 제22도에서 도시한 구성의 가속도 센서 유닛(45)은 압전 저항 소자(20)에 제21도의 화살표로 도시한 방향으로 가해진 가속도를 추 부분(20b)에 생기는 관성력을 유지하는 프레임(20a), ...(20a)의 흔들림, 즉 감압 저항 Rs..., Rs의 저항값의 변환로서 검출, 저항 브리지의 평형의 붕괴량을 차동 증폭기(23)에서 가속도 신호 출력 Va로서 출력한다.

또는 다른 집적화한 가속도 센서 유닛(45)의 예를 제23(a)도에 도시한다.

가속도를 검출하기 위한 심장부는 실리콘 다결정의 기판(24a)상에 실리콘 다결정을 성장시키고, 이것을 에칭하는 것에 의해 작성된 가속도 센서부(24)이다.

이 가석도 센서부(24)에 있어서, 가동 전극 X는 폭이 넓은 추부 X₁과 강성을 갖는 지지부 X₂... 와, 전극으로서 기능하는 전극부 X₃... 이 일체로 형성되어 이루어져 있다.

추부 X₁은 기판(24a)의 중앙부에 배치되어 있고, 그 양단부에서 사방으로 가늘고 길게 연장하여 형성되는 지지부 X₂에 의해, 기판(24a) 상에 약간의 높이로 뜨는 자세를 유지하도록 지지되어 있다.

추부 X₁은 지지부 X₂... 의 휘어짐에 의해, 제23(a)도에 있어서의 화살표 방향(가속도 검출 방향)으로 움직일 수 있다.

전극부 X₃... 은 추부 X₁의 양측 둘레에 일정 간격을 두고 추부 X1의 폭방향으로 연장하도록 형성되어 있다.

한편, 고정 정극 YㆍZ는 인접하는 2개의 전극부 X₃ㆍX₃사이에 1개씩 마련되어 있고, 기판(24a) 상에서 약간으 높이로 뜨는 자세를 유지하도록, 일단이 기판(24a)에 고척되어 있다.

지지부 X₂및 고정 전극 YㆍZ는 제23(b)도에 도시한 바와 같이, 고착부(24b)를 거쳐 기판(24a)상에 고착되어 있다.

가속도 검출부(24)에 있어서는 제23(c)도에 도시한 바와 같이, 전극부 X₃과 고정 전극 YㆍZ와 조합되어 가변 콘덴서가 형성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 가속도 검출부(24)에 있어서, 추부 X₁에 화살표 방향의 가속도가 가해지면, 가동 전극 X는 관성력에 의해, 기판(24a)상의 고정 전극 YㆍZ에 대하여 상대적으로 변위한다.

이 때문에, 가해진 가속도는 그 크기 및 방향에 따라, 가동 전극 X와 고정 전극 YㆍZ 사이의 상대적이고 또한 차동적인 정전 용량의 변화로 되어 나타난다.

또한, 제23(a)도에 도시한 바와 같이, 방형파 발진기(28)는 가속도 센서부(24)의 고정 전극 Y, Z로 검출하고 싶은 가속도의 주파수 보다 충분히 높고(예를 들면, 1[MHz] 정도) 또한 위상이 반대인 방형파 신호 V_A, V_C를 각각 공급한다(제23(c)도 참조).

이것에 의해, 전극부 X3(가동 적극 X)에는 고정 적극과의 정전 용량에 의해 신호 V_B가 유도된다.

이 V_B의 위상(V_A와 V_C의 어느쪽으로 동위상인가) 및 크기는 상기 전극부 X₃과 고정전극 Y 및 Z쌍방 사이의 차동적인 정전 용량에 의해 변화한다.

따라서, 이 V_B를 버퍼 앰프(25)에서 버퍼하여 복조기ㆍ로우 패스 필터(26)에 입력하여, 방형파 발진기(28)에서의 동기 신호 S_ync와 동기복조(동기 검파)한 후에 저주파 성분을 인출하고 또 앰프(27)에서 증폭하는 것에 의해, 가해진 가속도를 전기 신호로서 출력할 수 있다.

또는 같은 가속도 센서부(24)를 사용하면서도 다른 구성의 회로를 부가하는 것에서, 또다른 가속도 센서 유닛(45)을 구성할 수 있다.

제24도는 그 예이지만, 가속도 센서부(24)는 상기 23(c)도에서도시한 등가 회로로 다시 그려져 있다.

제24도의 가속도 센서 유닛(45)의 구성은 대부분이 상기 23(a)도에서 도시한 것과 같지만, 이하 2가지 점에서 다르다.

제1 상위점은 가속도 센서부(24)의 고정 전극 Y,Z에는 방형파 발진기(28)에서 위상이 반대인 방형파 신호 V_A, V_C각각콘덴서 C₁,C₂를 거쳐 인가됨과 동시에, 각각 다른 기준 전압원 +V_R, -V_R에서 저항 R₁, R₂를 거쳐 질류적인 바이어스 전압이 가해지고 있는 점이다.

제 2 상위점은 앰프(27)의 가속도 신호 출력 Va가 저항 R3을 거쳐, 가속도 센서부(24)의 가동 전극 X에 귀환되어 있는 점이다.

이 제24도에 도시한 구성의 가속도 센서 유닛(45)에서는 가해진 가속도에 의한 가동 전극 X의 움직임을 정전 용량의 변화로 검출한 가속도 신호 출력 Va를 가동 전극X에 귀혼하고 있으므로, 가동 전극 X와 고정 전극 Y,Z 사이에는 가속도 신호 출력 Va와 기준 전압원 +V_R, -V_R에 의해 정전력이 작용한다.

이 정전력은 가동 전극 X에 가해진 가속도에 의한 관성력에 역방향이르로, 가동 전극 X의 변위는 작게 억제되고, 대략 원 위치에 정지된다.

이 결과, 이 제24도의 구성의 가속도 센서 유닛(45)에 있어서의 가속도 시노 출력 Va는 상기 23(a)도에서 도시한 구성의 가속도 센서 유닛 (45)과는 달리, 가소고도에 의한 관성력에 반대로 가동 전극 X를 원 위치로 유지하는 정전력을 발생하기 위해 필요한 전압으로 된다.

가속도 센서 유닛(45)의 설명에서 제18도로 돌아가서, 모터 제어 장치의 블록도에 있어서의 각 요소(블럭)의 설명을 계속한다.

참조 부호 46b는 리니어 모터(40)의 구동력 F_m에서 가속도(s₂ㆍx)까지의 이상으로 하는 특성, 즉(1/M_n)의 역수인 M_n의 게인을 갖는 앰프, (46c)는 가속도 센서 유닛(45)에서 검출한 가속도 신호에 따라, 리니어 모터(40)의 파라미터가 공칭값이었던 경우의 그것에 가해지는 힘을 외란력 F_dis를 포함하여 추정하는 블록(앰프)(46d)를 구성하고 있다.

이 블록(46d)도 예를 들면 상기 실시예 1에 있어서의 블록(13b) 등과 마찬가지로 제4도와 같이 OP 앰프를 사영한 반전 증폭 회로를 2단 접속하면 구성할 수 있고, 또한 각단의 게인을 각각 M_n및 (1/B)와 같게 설정하면 좋다.

(46e)는 감산기로서, 블록(앰프)(46a)의 출력 F₂와 블록(앰프)(46d)의 출력 F1을 비교하여 차를 검출하고, 리니어 모터(40)의 파라미터 변동분을 포함한 외란력 PF_dis를 추정하고 있다.

이 감산기(46e)도 예를 들면, 상기 실시예 1에 있어서의 감산기(13g)와 마찬가지로, 제5도와 같이 OP 앰프를 사용한 차동 증폭 회로로서 구성할 수 있다.

(46f)는 상기 블록(46a)의 역특성, 즉 추력 정수 K_f의 공칭값 K_fn의 역수(1/K_fn)을 갖는 블록(앰프)이고, 추정된 외란력 PF_dis를 제거하고, 보상하기 위해 필요한 전류 I_cmp를 구하고 있다.

이 모듈(46f)은 제25도와 같이 예를 들면, OP 앰프를 사용한 반전 증폭 회로의 2단 접속으로서 구성할 수 있다.

제25도의 반전 증폭 회로 2단째의 귀환 저항 R_f에 점선으로 병렬로 연결되어 있는 콘덴서 C_f는 후술하는 LPF(로우 패스 필터)(48)의 특성을 이 블록(46f)에 포함시킬 때에 접속하면 좋다.

(47)은 가산기이고, 파라미터 변동을 포함한 외란력을 보상하기 위해 필요한 신호 V_cmp를 외부에서의 구동 신호 기준값 V_a ^ref에 가산하고, 모터 드라이버(44)를 거쳐 그 결과 얻어진 신호 V를 리니어 모터(40) 및 외란 옵저버(46) 중의 블록(46a)에 공급 한다.

이 가산기(47)는 상기 실시예 1에 있어서의 가산기(11) 이나 (13c)와 마찬가지로 예를 들면, 제6도와 같이 OP 앰프를 사용한 반전 가산 증폭 회로에 반전 증폭 회로를 접속하여 구성할 수 있다.

(48)은 외란 옵저보의 고주파측의 대역을 제한하고 싶을 때에 필요에 따라 부가하는 LPF(로우 패스 필터)이다.

이것도 상기 실시예 1에 있어서의 로우 패스 필터(13f)와 마찬가지로, 예를 들면 7도와 같이 OP 앰프에 의한 전압 폴로우의 입력에 저항과 콘덴서로 이루어지는 1차의 RC 로우 패스 필터를 접속하여 구성할 수도 있지만, 상기 제25도에서 도시한 블러(46f)의 구성예에 있어서, 2단째의 반전 증폭 회로의 귀환 저항R_f에 콘덴서 C_f를 접속하여 이 LPF의 특성을 포함시켜 버려도 좋다.

이때, 제7도의 회로는 이 제2 실시예에서는 모두 불용으로 된다.

LPF를 부가하여 대역 제한이 필요로 되는 것은 회로나 센서에 유도하는 노이즈의 영향을 더욱 작게 하고 싶은 경우 또는 리니어 모터에 고주파수의 기계 공진이 존재하여 외란 옵저버가 불안정으로 되는 등의 우려가 있는 경우이다.

(80)은 동작 정지부이고, 그 ㄱ성은 상기 제1 실시예에서 도시한 동작 정지부(제9도)와 동일한 것이다.

이 제2 실시예에 있어서의 모터 제어 장치의 블록도인 제18도에서는 판정 대상 신호 VX로서 감산기(46e)의 출력, 즉 추정한 외란력 PF_dis에 상당하는 신호를 사용하고, 동작 정지부(80)에 의해 차단하는 부위를 블록(앰프)(46f)의 출력, 즉 보상 전압 V_cmp에서 가산기(47)에 이르는 경로로 하고 있지만, 판정 대상 신호 차단하는 부위는 이들에 한정되지 않고 다른 것이라도 좋다.

상술한 구성에서는 동작 정지부(80)가 동작한 때에 차단하는 부위는 외란 옵저버(46)의 출력이었지만, 제26도에 도시한 바와 같이, 이것을 외란 옵저버(46)의 정귀환루프 도중, 예를 들면, 게인 K_fn을 블록(46a)와 감산기 (46e) 사이로 해도 좋다.

또한, 상기 제1 실시예에서는 모터의 움직임을 검출하는 센서가 속도 센서 였으므로, 그 출력의 (근사) 미분 신호가 포함되는 감산기(13g) 이후가 아니면 충격 등의 외란을 나타내는 신호가 얻어지지 않는다.

그러나, 이 제2 실시예에서는 가속도 센서를 사용하고 있으므로, 가속도 신호 전압 V_a이후, 보상 전압 V_cmp까지 어떤 신호에도 충격 등의 외란의 영향을 포함하므로, 판정 대사의 신호 V_x로서 어느 신호를 사용해도 좋다.

판정 대사의 신호 V_x로서, 예를 들면, PF_dis등, 외란 옵저버(46) 내부에서 등가적인 미분을 실행하거나 또는 다른 신호와의 합성을 실행한 후의 신호를 사용하는 경우에는 충돌 등에 의한 큰 가속도가 인가된 경우 외에, 외부에서 과대한 구동 입력이 부여된 경우에도 외란 옵저버의 동작 또는 모터 구동을 정지할 수 있다.

한편, 제27도에 도시한 바와 같이, 판정 대상의 신호 V_x로서, 예를 들면, 가속도 신호 V_a등 가속도 센서(45a)의 출력 또는 그 출력을 증폭한 후의 신호 V_a를 사용하는 경우에는 충돌 등에 의한 가속도에 그대로 비례한 신호가 얻어진다.

따라서, 예를 들면, 제9도에 도시한 기준 전압원(80e)ㆍ(80f)의 전압 +Vα, -V α등, 비교기의 기준 레벨이 설정이 용이하다.

또한, 동작 정지부(80) 내부의 기준 전압원 (80e)ㆍ(80f)의 전압 +V , -V α의 크기는 통상 동작시에 리니어 모터(40)가 낼 수 있는 최대 추력 또는 최대 가속도에 상당하는 신호 레벨과 거의 같은 크기, 예를 들면, 1. 5배에서 수 배로 설정하여 두면, 통상의 모터의 동작에는 어떠한 영향도 주지않고, 충돌 등에 의한 과대한 충격의 발생시에만 동작을 적절히 정지할 수 있다.

또한, 이 제2 실시예는 상술한 바와 같이, 속도(각속도) 센서를 대신하여 가속도 센서를 사용하고 있지만, 그 장점에 대하여 이하 설명한다.

상기 제1 실시예에 있어서의 제1도를 보면, 게인항으로서 (gㆍJ_n/ C)의 증폭도를 갖는 앰프(13d), (13e)가 존재하고 있고, 이것은 가산기(13c), 로우 패스 필터(13f) 및 감산기(13g)와 조합되어 함께 속도 센서(8)의 출력 신호 Vc의 근사 미분을 실행하고 있는 것은 이미 기술하였다.

그 근사 미분의 대역(각주파수의 상한값 g)은 외란 옵저버가 마찰이나 파라미터 변동 또는 진동 등의 외란을 억압하고, 모터의 특성을 개선할 수 있는 대역으로서, 물론 이것은 높은 것이 바람직하다.

그러나, 이 대역을 높히기 위해서 앰프(13d), (13e)는 큰 증폭도가 요구된다.

특히 이 실시예에서 대상으로 하고 있는 광 디스크 장치의 리니어 모터가 관여하는 서보 제어의 주파수 대역은 수[Hz]에서 수[kHz] 정도로, 상기 제1 실시예에 있어서의 자기 디스크 장치의 경우에 비해 일반적으로 한자리 정도 높으므로, 앰프의 증폭도로의 요구는 엄밀하다.

예를 들면, 광 디스크 장치의 리니어 모터에서 대략 2[kHz]까지 양호한 특성을 얻고자 하면, g = 2 X 2000 ≒ 12600으로 되지만, 이와 같은 높은 게인의 앰프를 만드는 것은 용이하지 않다.

OP 앰프를 사용한다고 해도, 2[kHz]에서 12600배의 게인을 얻는 데는 약 25 [MHz]이상의 대역을 갖는 것을 사용하든가 또는 수단으로 분할 하여 구성해야 하고, 만일 구성했다고 해도 앰프 자체의 노이즈 또는 그 입력에 인가되는 노이즈는 크게 증폭되어 버린다.

회동향의 모터의 관성 모멘트의 공칭값 J_n을 리니어 모터의 가동부 질량의 공칭값M_n으로 치환하여 고찰을 계속한다.

만일 여정(M_n/ C)이 작으면, (g M_n/ C)의 앰프의 게인을 낮게 억제할 수 있지만, 광 디스크 장치의 리니어 모터에서 가동부질랑(공칭값) M_n이 최저에서도 0. 01 [kg] 정도, 리니어 모터에 설치될 수 있는 직동혐의 속도 센서에서는 그 감도 C가 기껏해야 약 0. 01[V/m s^-1]인 것을 고려하면, (g M_n/ C)가 g보다 작게 되는 것을 기대할 수 없고, 앰프의 게인을 낮게 억제할 수 없다.

또한, 검출한 속도(각속도) 정보를 기본으로 외란 토크를 추정할 때에, 각주파수 g까지의 근사 비분{s / (s + g)}를 실시하고 있지만, 미분 조작은 센서, 회로 또는 외래성의 노이즈를 강조하여 버리므로, 이것에 따라 모터를 제어하면 드라이버나 모터 자체의 쓸모없는 전력 소비나 발열을 초래하는 외에, 모터에 불필요한 진동이나 굉음을 만들어 버린다.

이것도 대역을 확대하고자 하면, 노이즈의 영향은 그것에 따라 크게 된다.

그러나, 이 제 2실시예의 모터 제어 장치에서는 속도(각속도) 센서를 대신하여 가속도 센서를 사용하고 있으므로, 센서가 소향이고 견고하게 된다.

따라서, 설치의 자유도가 크게 된다.

또한, 속도 센서의 경우와는 달리, 근사 미분의 조작이 불필요하게 된다.

따라서, 제어 대역의 확대에 즈음하여 외란 옵저버 중에 게인이 매우 높은 앰프를 필요로 하지 않고, 또한 노이즈의 영향도 받기 어렵다.

이 결과 제어 대역을 용이하게 확대할 수 있다.

[실시예 3]

계속해서 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.

상기 제1 및 제2 실시예에서는 동작 정지부가 외란 옵저버의 출력 또는 내부의 루프의 신호 전달을 차단하는 것에서, 그 동작을 실질적으로 정지시키는 것이었지만, 이 제3 실시예에 있어서는 동작 정지부가 드라이버를 제어하는 것으로 모터의 구동을 실질적으로 정지시킨다.

제28도에 본 발명의 제 3 실시예에 관한 정보 기록 재생 장치의 모터 제어 장치의 블록도를 도시한다.

이것은 상기 제2 실시예와 마찬가리로, 광 디스크 장치의 리니어 모터의 제어에 가속도 센서를 사용한 외란 옵저버를 적용한 것이지만, 상기와 같이 동작 정지부(80)가 외란 옵저버(46) 내부의 신호가 아닌, 모터 드라이버(44)로의 입력을 차단하고 있다.

동작 정지부(80)는 이미 제1 실시예에서 설명한 제9도의 구성의 것으로 하로 있지만, 물론 그 밖의 구성, 예를 들면, 제10도에서 제14도까지의 어떠한 구성의 것이라도 좋다.

또한, 이 제28도에서는 판정 대상 신호 V_X도 감산기(46e)의 출력, 즉 추정한 외란력 PF_dis를 사용하고 있지만, 상기 제2 실시예에서 설명한 바와 같이 다른 신호를 사용해도 좋다.(제27도 참조)

또한, 마찬가지로 동작 정지부(80)에 의해 모터의 구동을 실질적으로 정지시키는 구성으로 한 다른 정보 기록 재생 장치의 모토 제어 장치의 블록도를 제29도에 도시한다.

이 제29도에 있어서는 제28도에 도시한 모터 드라이버(44)를 대신하여, 예를 들면 제30도에 도시한 회로 구성의 모터 드라이버(44a)가 사용되고 있다. 동작 정지부(80)의 스위치(80d)가 드라이버 내부의 OP 앰프 OP 와 출력 트랜지스터 T_r1,T_r2사이의 접속 또는 신호 전달을 ON/OFF함으로써, 모터 드라이버(44a)의 동작을 정지시킨다.

또한, 모터 드라이버(44)ㆍ(44a)를 구별하지 않는 경우는, 단순히 모터 드라이버(44)로 부른다.

이 제3 실시예에 있어서, 이들 제28도 또는 제29도의 구성을 갖는 모터 제어 장치에서는 찬정 대상 신호 V_X가 소정 레벨을 넘으면 외란 옵저버(46)의 동작이 아니고, 모터 드라이버(44)에 의한 리니어 모터(40)의 구동이 실질적으로 정지된다.

상기 제2 실시예의 구성에서는, 충돌이나 충격 등을 검지하여 외란 옵저버(46)의 동작을 정지하여도 리니어 모터(40)의 구동 경로는 동작 상태에 있으므로, 외부로부터의 몇가지 이유로 V_a ^fer가 부여되면 리니어 모터(40)는 이것에 의해 구동되어 버리고, 충돌의 정도를 보다 증폭시켜 버릴 우려가 있다. 그러나, 이 제3 실시예의 구성에 의하면, 리니어 모터(40)의 구동 자체가 실질적으로 정지되므로, 이 우려가 없고, 보다 적합한 리니어 모터(40)의 제어가 가능하다.

[실시예 4]

계속해서, 본 발명의 제4 실시예를 설명한다.

제31도는 본 발명의 제4 실시예에 관한 모터 제어 장치의 구조를 도시한다.

본 실시예에 관한 모터 제어 장치는 상기 제2 실시예 또는 제3 실시예와 마찬가지로 광 디스크 장치의 리니어 모터를 제어하기 위해 사용되고 있다.

단, 그 구성에서 가속도 센서(52a), (53a)는 제어 대상인 리니어 모터(40)의 가동부(40a)와 고정부(40b)가 설치되어 있는 샤시(32)에 각각 마련되어 있다.

양 가속도 센서(52a)ㆍ(53a)의 출력차는 버퍼 앰프(52b)에서 각각 버퍼된 후에 감산기(54)에 의해 구해지고, 외란 옵저버(46)에 가속도 신호 V_a로서 입력된다.

동작 정지부(80)는 상기 제3 실시예와 마찬가지로, 제9도의 구성의 것으로서, 이 가속도 신호 V_a를 판정 대상 신호 V_x로 하여 모터 드라이버(44)를 제어하고, 리니어 모터(40)의 구동을 정지시키는 것으로 하고 있다.

또한, 가속도 센서(52a), (53a)는 리니어 모터(40)의 가동부(40a)와 고정부(40b)가 설치되어 있는 샤시(32)의 양쪽에 동일 방향의 가속도가 가해진 때, 버퍼 앰프(52b), (53b)의 출력이 감산기(54)에서 제거되는 극성이 되도록 설치 또는 접속되어 있다.

그러나, 각종 모터를 사용하는 장치에 있어서는 모터의 움직임의 제약은 절대적인 것이 요구되는 것은 아니고 어느부위에 대한 상대적인 것이 요구되는 일이 많다.

예를 들면, 일반적으로 광 디스크 상에 있어서 그 위에서 정보의 기록 재생이 실행되는 트랙은 광 디스크의 회전에 따라 샤시에 대하여 상대적으로 변위한다.

그런데 서보 제어계의 동작으로서는 광 픽업을 광 디스크 상의 특정 트랙에 추종시키는 것에 광 픽업(34)을 고정부(40b)인 샤시(32)에 대하여 상대적으로 이동시키는 것이 요구된다.

이 제4 실시예의 구성에 의하면, 리니어 모터(40)의 가동부(40a)와 고정부(40b)의 가속도 차를 검출하도록 되어 있으므로, 가동부(40a)의 움직임에 의한 고정부(40b)로의 반작용이 무시할 수 없는 경우에 있어서도, 그 반작용의 기속도를 포함한 가동부(40a)의 고정부(40b)에 대한 상대적인 가속도를 검출하여, 상대적인 움직임의 제어를 실행할 수 있다.

물론 리니어 모터(40)의 가동부(40a)에 충돌 등에 의한 큰 충격이 가해진 경우, 상대적인 가속도에도 그것은 반영되므로, 동작 정지부(80)는 모터 드라이버(44)를 제어하여 리니어 모터(40)의 구동을 정지시키고, 상기 실시예와 마찬가지로 리니어 모터(40)나 그것에 의해 이동되는 광 픽업(34)의 손상을 방지한다.

또한, 외부에서 가속도 α_D의 진동이나 충격이 가해진 때, 리니어 모터(40)의 베어링(36)의 윤활이 매우 양호한 경우에는 제32도와 같이 가동부(40a)에서의 검출 가속도 α₁= 0, 고정부(40b)에서의 검출 가속도 검출 속도 α₂= α_D되는 것도 고려된다.

상기 제3 실시예의 구성과 같이 가동부(40a)에만 가속도 센서 유닛(45)을 마련하고 있으면, 검출 가속도는 0으로서, 외란 옵저버(46)는 이 진동이나 충격을 억압하지 않는다.

그러나 가동부(40a)와 고정부(40b) 양쪽에 가속도 센서 유닛(52)ㆍ(53)을 설치한 제4 실시예의 구성에 의하면, 상대적인 가속도( α₁-α₂=-α_D)를 검출할 수 있다.

외부에서의 구동 신호 V_a ^ref에 의하지 않는 이 움직임에 대하여 외란 옵저버(46)는 상대적인 가속도가 0으로 되도록 가동부(40a)를 구동하고, 결과적으로 진동이나 충격의 영향을 억압한다.

이 때, 가동부(40a)에 가해지는 가속도가 작아도 광 디스크 장치 전체, 즉 고정부(40b)에 가해지는 가속도가 크면 상대적인 가속도는 커져, 동작 정지부(80)가 작동하게 된다.

이 때문에, 광 픽업(34)을 설치한 가동부(40a)에 하등 충격이 가해지지 않아도 리니터 모토(40)의 제어 또는 구동을 중단하는 것으로 되지만, 이미 상기 실시예에서도 기술한 바와 같이, 동작 정지부(80)가 작동하는 것은 모터가 낼 수 있는 추력이나 가속도를 상회하는 외란이 가해진 대이므로, 가령 제어를 중단하지 않았다고 하여도. 이미 이 외란의 진동이나 충격에 대항할 수 없다.

따라서, 이 경우, 제어를 중단하여도 문제는 없다.

또한, 제1 가속도 센서 유닛(52)(가속도 센서(52a)와 버퍼 앰프(52b)) 및 제2 가속도 센서 유닛(53)(가속도 센서(53a)와 버퍼 앰프(53b))는 상기 제21도 내지 제24도에서 도시한 구성의 것과 동등의 것을 사용하는 것도 가능하고, 동작 정지부(80)는 이미 제10도 내지 제14도에서 도시한 구성의 것을 사용해도 좋다.

또한, 제31도에 있어서는 가동부(40a)의 고정부(40b)에 대한 상대적인 가속도를 검출하므로, 각각에 설치된 가속도 센서(52a), (53a)의 버퍼 앰프(52b), (53b)의 출력차를 감산기(54)로 구하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 제33도에 도시한 바와 같이, 감산기(54)를 사용하지 않고, 양쪽 가속도 센서(52a), (53a)를 역직렬로 접속한 , 버퍼 앰프(52b)에서 버퍼해도 좋다.

또는 제34도에 도시한 바와 같이, 양 가속도 센서(52a),(53a)를 역병렬로 접속하고, 그것을 버퍼 앰프(52b)에서 버퍼해도 좋다.

고정부(40b)에 대한 가동부(40a)의 가속도가 검출할 수 있는 것이면 본 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.

단, 가속도 센서((52a), (53a)에 붙은 +-의 부호는 양쪽 센서에 동일 방향의 가속도를 인가한 때에 발생하는 전압 또는 전류의 극성을 나타내고 있다.

[실시예5]

계속해서, 본 발명의 제 5 실시에를 설명한다.

본 발명의 제5 실시에는 상기 제4 실시예와 거의 마찬가지의 구성이지만, 동작 정지부와 가속도 센서 유닛(가속도 센서 및 버퍼 앰프)의 접속에 있어서, 차이가 있다.

제35도는 본 발명의 제5 실시예에 관한 모터 제어 장치의 구조를 도시하지만, 가속도 센서(52a),(53a)는 제어 대상인 리니어 모터(40)의 가동부(40a)와 고정부(40b)가 설피되어 있는 샤시(32)에 각각 설치되어 있고, 버퍼 앰프(52b), (53b)로 각각 버퍼된후에 그 출력차를 감산기(54)에 의해 구하고, 외란 옵저버(46)에 가동부(40a)와 고정부(40b)의 상대적인 가속도를 나타내는 가속도 신호 V_a로서 입력된다.

또한, 가속도 센서(52a), (53a)는 리니어 모터(40)의 가동부(40a)와 고정부(40b)에 설치 되어 있는 샤시(32) 양쪽에 동일 방향의 가속도가 가해졌을 때, 버퍼 앰프(52b), (53b)의 출력이 감산기(54)에 제거되는 극성이 되도록 설치 또는 접속되어 있다.

동작 정지부(80)도 상기 제4 실시예와 마찬가지로, 제9도의 구성의 것으로서, 모터 드라이버(44)를 제어하고, 리니어 모터(40)의 구동을 정지시키는 것이지만, 판정 대상 신호 V_x로서 가동부(40a)와 고정부(40b)의 상대적인 가속도를 나타내는 가속도 신호 V_a가 아니고 상기 리니어 모터(40)의 가동부(40a)에 설치된 가속도 센서(52a)의 출력(보다 정확하게는 그것용의 버퍼 앰프(52b)의 출력)을 사용하고 있는 점에서 다르다.

상기 제4 실시예에 있어서의 모터 제어 장치에서는 외란 옵저버(46)로 리니어 모터의 가동부(40a)와 고정부(40b)의 상대적인 가속도 신호 V_a를 입력하고 있으므로, 리니어 모터(40)의 정확한 제어가 실행된다고 하는 이점을 갖고 있었다.

한편, 그의 상대적인 가속도 신호 V_a를 동작 정지부 (80)의 판정 대상 신호 V_x로서도 사용하고 있으므로, 충격 등의 외란에 의해 가동부(40a)에 가해지는 가속도가 작아도, 광 디스크 장치 전체, 즉 리니어 모터(40)의 고정부(40b)에 가해지는 외란 가속도가 크면, 동작 정지부(80)가 작동하여, 리니어 모터(40)의 제어 또는 구동을 중단한다.

이미 기술한 바와 같이, 동작 정지부(80)가 동작하는 것은 모터가 낼 수 있는 추력이나 가속도를 상회하는 외란이 가해진 때이다.

가령 제어를 중단하였다고 해도, 이미 이 외란의 진동이나 충격에 대항할 수 없고, 따라서, 이 경우 제어를 중단하여도 별단 문제는 없다.

그러나, 광 디스크 장치 전체, 즉 고장부(40b)에 가해지는 외란 가속도가 커도 그 지속 시간이 짧은 경우, 그것에 의한 가동부(40a)의 이동 변위량은 작고, 상기 제2 실시예에서 설명한 리니어 모터(40)와 렌즈 액츄에이터(34b)에 의한 2단 트래킹 서보 동작에 큰 영역을 주지 않는다.

이와 같은 경우에는 리니어 모터의 가동부와 고정부의 상대 가속도가 커도 리니어 모터(40)의 제어나 구동을 정지시키지 않았던 쪽이 트래킹 서보 제어의 중단, 즉 광디스크 장치로서의 동작의 중단을 시키지 않았다거나 또는 외란을 다스리고 나서의 트래킹 서보 제어 오차의 수렴이 빠르고 또는 트래킹 서보 제어를 중단하여도 외란 옵저버 또는 드라이버의 동작에서 재개할 필요가 없고 중단에서의 복귀ㆍ재개가 빠른 등의 메리트가 고려된다.

다른 한쪽에서는 예로 그 지속 시간이 짧아도 큰 외란 가속도가 리니어 모터(40)의 가동부(40a)에 실질적으로 가해졌다면, 리니어 모터(40) 자체 또는 광 픽업(34)의 손상을 방지하기 위해, 리니어 머터(40)의 제어 또는 구동을 빨리 정지하는 쪽이 바람직하다.

이 제5 실시예의 구성에 있어서의 정보 기록 재생 장치의 모터 제어 장치에서는 리니어 모터(40)나 광 픽업(34)의 손상으로 부터의 보호라고 하는 이점 및 외란 옵저버(46)에 리니어 모터의 가동부(40a)와 고정부(40b)의 상대적인 가속도 신호 V_a를 입력하는 것에서, 리니어 모터(40)의 정확한 제어가 실행된다고 하는 제4 실시예에 있어서의 정보 기록 재생 장치의 모터 제어에서의 이점을 그대로 갖는다.

또한, 가동부(40a)에 설치된 가속도 센서(52a)(보다 정확하게는 그것용의 버퍼 앰프(52b))의 출력 신호를 동작 정지부(80)의 판정 대상 신호 V_x로서 부여하고, 충돌 등 가동부(40a)에 큰 가속도가 가해진 때에만 리니어 모터(40)의 제어를 정지시키는 것에서, 트래킹 서보 제어의 중단의 회피, 트래킹 서보 제어 오차의 조기 수렴, 트래킹 서보 제어 동작의 복귀 재개의 고속화 등의 새로운 장점을 새롭게 갖는다.

또한, 제1 가속도 센서 유닛(52) 및 제2 가속도 센서 유닛(53)은 상기 제21도 내지 제24도에서 도시한 구성의 것과 동등의 것을 사용하는 것도 가능하고, 동작 정지부(80)는 이미 제10도 내지 제14도에서 도시한 구성의 것을 사용해도 좋다.

또한, 판정 대상 신호 V_x로서는 가동부(40a)에 설치된 가속도 센서(52a)의 출력 신호를 적의 증폭한 것이라도 물론 좋다.

이상과 같이, 상술한 제1 내지 제5 실시예에 관한 모터 제어 장치는 입력 신호에 따라, 모터의 구동 신호를 생성하는 구동 회로(드라이버(12)ㆍ모터 드라이버(44))와 당해 모터의 상태를 검출하는 검출 회로와, 당해 검출 회로로 감출한 모터의 상태와 상기 모터의 구동 신호에 따라, 상기 모터의 상태 변동을 나타내는, 외란을 보상하는 신호를 출력하는 외란 옵저버(13ㆍ46)와 당해 외란 옵저버의 출력에 따라 상기 모터의 구동 신호를 보정하는 보정 회로(가산기(11), (47))과 상기 모터에 가해지고 있는 외란의 크기가 이상인 가 아닌 가를 판정하는 판정부(비교기(80a), (80b))와 상기 판정부의 출력에 따라 이상 크기의 외란이 가해진 경우에 상기 모터의 구동을 제한하는 이상기 제어부(동작 정지부(80))를 구비하고 있다.

상기 구성에 의하면, 통상기는 예를 들면, 센서나 가속도 센서 등의 검출 회로는 모터의 속도나 가속도를 검출한다.

외란 옵저버는 당해 검출 회로의 츨력과 모터의 구동 신호에 따라, 모터의 파라미터 변동이나 진동 또는 외부에서 가해진 힘등을 포함하는 외란을 산츨하고, 그것을 보상하는 신호를 출력한다.

보정 회로는 외란 옵저버의 출력에 따라, 상기 모터의 구동 신호를 보정한다.

이것에 의해, 모터는 당해 모터의 파라미터 변동이나 진동 등의 외란의 영향을 억압할 수 있으므로, 외란이 발생하여도, 예를 들면 광 디스크의 트랙 등의 목표로 정확히 추종할 수 있다. 한편, 예를 들면, 상기 모터 또는 모터의 가동부가 가동 영역의 한계에 충돌하거나 큰충격이 가해진 경우 등, 상기 모터에 이상 크기의 외란이 가해진 경우, 예를 들면, 검출 회로의 출력이나 외란 옵저버의 출력 등에 따라, 판정부가 이상을 검출한다.

이것에 따라, 이상기 제어부는 모터의 구동을 제어한다.

이 결과, 예를 들면, 모터를 충돌이 크게 되는 방향으로 구동시키는 등, 외란 옵저버가 모터를 과잉 구동시키는 현상을 해소할 수 있다.

따라서, 당해 모터 또는 그것에 의해 구동되는 기구나 부품 등의 손상을 방지할 수 있다.

상기 이상기 제어부가 모터의 구동을 제한하기 위한 구성에는 여러 가지 것이 고려된다.

제1 구성은 제1 및 제2 실시예에 도시한 바와 같이, 이상기에 외란 옵저버의 동작을 정지시키는 동작 정지부(80)가 이상기 제어부에 마련된 구성이다.

또한, 이동작 정지부는 예를 들면, 상기 구동 신호가 상기 외란 옵저버를 거쳐 상기 보정 회로에 전해지기 까지의 동안, 신호의 전달을 차단하는 차단 회로를 구비하는 것에 의해 실현된다.

이것에 의해, 외란 옵저버의 동작은 실질적으로 정지된다.

이 결과, 상술한 효과를 확실히 얻을 수 있다.

특히, 제15도또는 제26도에 도시한 바와 같이, 차단 회로(스위치(80d))가 모터의 상태의 실측값과 추정값을 비교하여 외란을 산츨하는 비교 회로(감산기(13g), (46e))에 모터의 구동 신호가 전해지까지의 사이에, 당해 구동 신호를 차단하는 경우, 외란 옵저버에서 외란에 대항하고자 하는 작용이 방지되는 한편, 외란을 모터로 부귀한하는 루프만이 동작하게 된다.

이것에 의해, 충격을 완화할 수 있으므로 또한 바람직하다.

그런데, 상기 제1 구성에서는 이상 크기의 외란이 가해진 경우, 외란 옵저버의 동작이 정지하여도, 구동 회로는 외부로 부터의 입력에 따라 모터를 구동하고 있다.

따라서, 예를 들면, 충격이 크게 되는 방향으로 모터를 구동하는 등으로, 모터 등의 부품을 손상기킬 우려가 있다.

이것에 대하여, 제2 구성에서는 제3 실시예에 도시한 바와 같이, 이상기에 모터의 구동을 정지시키는 동작 정지부(80)가 이상기 제어부에 마련되어 있다.

또한, 이 동작 정지부는 예를 들면, 구동 회로의 입력 또는 출력을 차단하는 차단 회로(80d)를 구비하는 것에 의해 실현된다.

이것에 의해, 이상이 크기의 외란이 가해진 경우, 외부에서 구동 회로에 인가되는 입력에 관계없이, 모터를 정지할 수 있으므로, 모터 등, 부품의 손상을 더욱 확실히 방지할 수 있기 때문에 또한 바람직하다.

한편, 이상기 제어부가 동작하는 타이밍에도 여러가지 경우가 고려된다.

하나의 바람직한 태양에서는 제9도 또는 제10도에 도시한 바와 같이, 이상기 제어부는 이상크기의 외란이 가해지고 있는 기간 동안 상기 모터의 구동을 제한한다.

이 경우는 간단한 구성으로 상기 효과를 성취할 수 있다.

또한, 제11도 또는 제12도에 도시한 바와 같이, 다른 바람직한 태양에서는 상기 이상기 제어부는 상기 판정부의 출력에 따라, 이상 크기의 외란이 가해진 시점에서 일정 기간중, 당해 이상기 제어부에 상기 모터의 구동을 제한시키는 타이밍 제어 회로(단안정 멀티바이브레이터(80h), (80i))를 구비하고 있다.

이것에 의해, 충돌 또는 큰 충격 등의 외란이 연속적으로 발생할 수 있는 상황하에 있어서, 충돌이나 외란 등의 충격이 매우 작은 값으로 수습될 때까지의 기간, 모터의 무리한 구동을 방지한다.

따라서, 외란이 다스려지면 곧바로 모터가 무리하게 구동된다고 하는 일이 없고, 모터 등, 부품의 손상을 더욱 확실히 방지할 수 있으므로, 또한 호적하다.

또한, 바람직하게는 제13도 또는 제14도에 도시한 바와 같이, 상기 이상기 제어부는 상기 판정부의 출력에 따라, 이상이 크기의 외란이 가해지고 있는 기간중 및 외란의 크기가 소정의 범위내로 돌아오고 나서 일정 기간두, 당해 이상기 제어부에 상기 모터의 구동을 제한시키는 타이밍 제어 회로(단안정 멀티바이브레이터(80k)(80r), AND 게이트(80j), 제2 OR 게이트(80q)를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 상기 충격이 장시간에 걸쳐 인가되는 경우에도 이상 외란이 생기고 있는동안 및 그것이 매우 작은 것으로 다스려지기 까지의 동안, 모터의 무리한 구동을 방지할 수 있다.

따라서, 부품의 손상을 보다 한층 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 판정부가 이상의 유무를 판정하는 방법도 몇가지가 고려된다.

하나의 바람직한 태양에서는 제27도에 도시한 바와 같이, 상기 판정부는 상기 검출 회로의 출력에 따라, 상기 모터에 가해지는 외란의 크기가 이상인지 아닌지를 판정한다.

이 경우는 충돌 등에 기인하는 가속도에 따라 판정할 수 있으므로, 이상인지 아닌지에 대한 판정이 용이하게 행해질 수 있다.

다른 바람직한 태양에서는 제1도에 도시한바와 같이, 상기 판정부는 상기 외란 옵저버의 출력에 따라, 상기 모터에 가해지는 외란의 크기가 이상인지 아닌지를 판정한다.

이 경우는 충돌 이외에도 외부에서 과대한 구동 입력이 부여된 경우에도 이상을 판정할 수 있다.

또한, 검출 회로는 제2 내지 제5 실시예에 도시한 바와 같이, 가속도 검출 회로(가속도 센서 유닛(45), (52), (53)인 것이 바람직하다.

이 경우는 외란 옵저버를 구성할 때, 그 내부에서의 미분 조작을 생략할 수 있다.

따라서, 미분 조작을 실행하는 대역에 비례한 높은 게인의 앰프가 필요 없게 된다.

이 결과, 회로의 실현이 용이하게 됨과 동시에, 센서 또는 회로중의 노이즈의 영향을 경감할 수 있다.

또한, 판정부가 이상을 판정할 때, 판정의 기준으로 되는 신호를 선택할 때의 자유도가 증가한다.

상기 가속도 검출 회로의 바람직한 태양의 하나는 제19도 내지 22도 또는 23(a)도내지 23(c)도에 도시한 바와 같이, 가속도 검출 회로가 가속도에 의한 변형량을 전기적으로 변환하는 소자를 포함하고 있는 구성이다.

이 구성은 예를 들면, 압전 소자를 사용하는 것에 의해, 소형의 소자로서 실현할 수 있다.

또한, 가속도 검출 회로를 포함한 모터 주변의 사이즈를 소형화할 수 있다.

또한, 다른 바람직한 태양은 제24도에 도시한 바와 같이, 가속도 검출 회로가 속도에 의해 기계적으로 변형한 변형량을 제거하기 위해 필요한 전기량을 출력하는소자(가속도 센서부(24))를 포함하고 있는 구성이다.

이 구성은 예를 들면, 마이크로머시닝 기술에 의해, 주변 회로를 포함한 집적 회로로서 형성할 수 있다.

따라서, 소형이고 설치 자유도가 높으며, 또한 노이즈의 영향이 작은 가속도 검출 회로를 실현할 수 있다.

또한, 가속도 검출 회로는 제4 및 제5 실시예에 도시한 바와 같이, 상기 모터의 가동부아 상기 모터의 고정부의 상대 가속도를 검출하는 쪽이 바람직하다.

이 구성에서 가속도 검출 회로는 모터를 구동할 때에 모터의 고정부가 가동부에 대하여 받는 반작용 및 진동, 충격 등이 가해진 때의 모터의 고정부에 대한 가동부의 가속도를 정확히 검출한다.

따라서, 모터 제어 장치는 모터의 제어를 보다 정확히 실행할 수 있다.

또한, 보다 바람직하게는 제5 실시예에 도시한 바와 같이, 상기 외한 옵저버는 모터의 고정부에 대한 가동부의 상대 가속도를 산출하는 상대 가속도 산출 회로(감산기(54), 버퍼 앰프(52b))의 출력과 상기 모터의 구동 신호에 따라 당해 모터의 상태 변동을 보상하는 신호를 출력함과 동시에, 판정부는 모터의 가동부의 가속도를 검출하는 제1 가속도 검출 회로(제1 가속도 센서 유닛(52))의 출력에 따라, 이상의 유무를 판정하는 쪽이 좋다.

이 구성에서는 상기 구성과 마찬가지로, 모터의 제어를 보다 정확히 실행할 수 있다.

또한, 판정부는 가동부에 가해진 가속도에 따라 이상의 유무를 판정하므로, 실제로 가동부에 충격 등이 가해진 때만, 이상기 제어부가 동작하게 된다.

따라서, 진동이나 충격 등의 외란이 장치 전체에 가해진 때에는 외란 옵저버를 포함한 모터 제어 장치 전체는 능동 상태에 있다.

이 결과, 모터 제어 장치는 모터의 제어를 계속할 수 있음과 동시에, 제어 오차를 빨리 수렴할 수 있다.

또한, 외란이 수습된 후에는 제어를 빨리 개재할 수 있다.

상기 각 실시예에 있어서, 모터 제어 장치는 정보 기록 재생 장치의 정보 기록 재생부(헤드(3), 광 픽업(34)를 이동시키는 모터를 제어하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 용도에 사용되는 모터를 제어하는 경우에도 사용할 수 있다.

단, 상기 모터 제어 장치는 모터 및 그 모터가 구동하는 부재의 충격에 대한 높은 내성과 고정밀성의 제어 모두를 필요로 하는 모터를 제어하는 경우에 효과가 크다.

따라서, 당해 모터 제어 장치는 디스크 형상 기록 매체에 정보의 기록 및 재생 중, 적어도 한쪽을 실행하는 정보 기록 재생부를 당해 디스크 형상 기록 매체의 기록면을 따라 이동시키는 모터를 제어하는 경우에 특히 적절하다.

또한, 상술한 제1 내지 제5 실시예에서는 제어 대상의 일예로서, 회전형의 구동 장치인 스윙 모터(10) 또는 직동형의 구동 장치의 리니어 모터(40)를 들어 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 회전형 등, 다른 구성의 구동 장치를 사용해도 좋은 것은 물론이다.

발명의 상세한 설명의 항에 있어서 이루어진 구체적인 실시 태양 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명학하게 하는 것으로서, 그와 같은 구체적 예에만 한정하여 협의로 해석되어야 하는 것은 아니고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허청구사항의 범위내에서 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

Claims (21)

1. 모터를 제어하는 모터 제어 장치에 있어서, 입력 신호에 따라 상기 모터의 구동 신호를 생성하는 구동 수단 : 상기 모터의 상태를 검출하는 검출 수단 : 상기 검출 수단에서 검출한 모터의 상태와 상기 모터의 구동 신호에 따라 상기 모터의 상태 변동을 나타내는 외란을 보상하는 신호를 출력하는 외란 옵저버 : 상기 외란 옵저버의 출력에 따라 상기 모터의 구동 신호를 보정하는 보정 수단 : 상기 모터에 가해지고 있는 외란의 크기가 이상인지 아닌지를 판정하는 판정 수단 : 및 상기 판정 수단의 출력에 따라 이상 크기의 외란이 가해진 경우에, 상기 모터의 구동을 제한하는 이상기 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 이상기 제어 수단은, 이상 크기의 외란이 가해진 경우 상기 외란 옵저버의 동작을 정지시켜 상기 모터의 구동을 제한하는 동작 정지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 동작 정지 수단은, 이상 크기의 외란이 가해진 경우 상기 구동 신호가 상기 외란 옵저버를 거쳐 상기 보정 수단으로 전달되기 까지의 동안에 신호의 전달을 차단하는 차단 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 외란 옵저버는 상기 검출 수단의 출력에 따라 산출된 모터의 상태의 실측값과, 상기 모터의 구동 신호에 따라 산출된 모터의 상태의 추정값을 비교하여 외란을 산출하는 비교 수단을 구비하고, 상기 차단 수단은 이상 크기의 외란이 가해진 경우 상기 구동 신호가 상기 비교 수단으로 전달되기 까지의 동안에 신호의 전달을 차단하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 이상기 제어 수단은, 이상 크기의 외란이 가해진 경우 상기 모터의 동작을 정지시키는 동작 정지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 동작 정지 수단은, 이상 크기의 외란이 가해진 경우 상기 구동 수단의 입력을 차단하는 차단 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 이상기 제어 수단은, 이상 크기의 외란이 가해진 경우 상기 구동 수단의 출력을 정지시키는 차단 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 이상기 제어 수단은, 상기 판정 수단의 출력에 따라 이상 크기의 외란이 가해지고 있는 기간중에 상기 모터의 구동을 제한하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 이상기 제어 수단은, 상기 판정 수단의 출력에 따라 이상 크기의 외란이 가해진 시점으로부터 일정 기간중, 상기 이상기 제어 수단에 상기 모터의 구동을 제한시키는 타이밍 제어 수단을 구비하는 것을 특집으로 하는 모터 제어 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 타이밍 제어 수단은, 상기 판정 수단이 이상을 검출한 이후 소정의 기간중 이상을 나타내는 레벨의 신호를 출력하는 단안정 멀티바이브레이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 이상기 제어 수단은, 상기 판정 수단의 출력에 따라 이상 크기의 외란이 가해지고 있는 기간중 및 외란의 크기가 소정의 범위내로 돌아가고 난 이후의 일정 기간중, 상기 이상기 제어 수단에 상기 모터의 구동을 제한시키는 타이밍 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 타이밍 제어 수단은, 상기 판정 수단이 이상의 수렴을 검출하고 난 이후의 소정의 기간중 이상을 나타내는 레벨의 신호를 출력하는 단안정 멀티바이브레이터와, 상기 판정 수단 및 상기 단안정 멀티바이브레이터 중 적어도 한쪽이 이상을 검출하고 있는 동안 이상을 나타내는 레벨의 신호를 출력하는 논리 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 판정 수단은, 상기 검출 수단의 출력에 따라 상기 모터에 가해지는 외란의 크기가 이상인지 아닌지를 판정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 판정 수단은, 상기 외란 옵저버의 출력에 따라 상기 모터에 가해지는 외란의 크기가 이상인지 아닌지를 판정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 검출 수단은 가속도 검출 수단인 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 가속도 검출 수단은, 가속도에 의한 변형량을 전기량으로 변환하는 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
17. 제15항에 있어서, 상기 가속도 검출 수단은, 가속도에 의해 기계적으로 변형량을 소거하기 위해 필요한 전기량을 출력하는 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
18. 제15항에 있어서, 상기 가속도 검출 수단은, 상기 모터의 가동부와 상기 모터의 고정부와의 상대 가속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 가속도 검출 수단은, 상기 가동부에 설치된 제1 가속도 검출 수단 : 상기 고정부에 설치된 제2가속도 검출 수단 : 및 상기 제1 및 제2 가속도 검출 수단의 출력에 따라 상기 고정부에 대한 상기 가동부의 상대 가속도를 산출하는 상대 가속도 산출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 외란 옵저버는 상기 모터의 구동 신호와 상기 상대 가속도 산출 수단의 출력에 따라 상기 모터의 상태 변동을 보상하는 신호를 출력함과 동시에, 상기 판정 수단은 상기 제1 가속도 검출 수단의 출력에 따라 이상의 유무를 판정하는 것을 특징으로 한는 모터 제어 장치.
21. 제1항에 있어서, 상기 모터 제어 장치는, 디스크 형상 기록 매체에 정보의 기록 및 재생중 적어도 한쪽을 실행하는 정보 기록 재생부를 상기 디스크 형상 기록 매체의 기록면을 따라 이동시키는 모터를 제어하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.