JPH0537677Y2

JPH0537677Y2 -

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Publication number: JPH0537677Y2
Application number: JP12794186U
Authority: JP
Priority date: 1986-08-22
Filing date: 1986-08-22
Publication date: 1993-09-22
Anticipated expiration: 2001-08-22
Also published as: JPS6336199U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案はステツピングモータ駆動増幅器、特
にマイクロステツプ駆動用増幅回路の改良に関す
るものである。

〔従来の技術〕

ステツピングモータは、各相巻き線に順次にか
つ循環的に電流（多くの場合パルス波形の電流）
を流すことにより同一回転方向に連続回転するこ
とができ、その回転数は入力電流パルス数に比例
し、その回転方向を反転するには各相巻き線に電
流を流す順序を反転すればよいことはよく知られ
ている。又、各相巻き線の電流比を変化すること
により、ステツピングモータの停止位置を変化す
ることができることも従来から知られている。こ
の考案はステツピングモータの停止位置を微細に
調整する駆動用増幅回路に関するものであるが、
従来のこの種の装置としては第８図、第９図に示
すものがあつた。

第８図ａはステツピングモータとステツピング
モータ駆動増幅器との関係を示す斜視図であり、
図において６はステツピングモータ、７はステツ
ピングモータ６の回転ロータ、９はステツピング
モータ６を駆動するステツピングモータ駆動増幅
器である。

又、第８図ｂはステツピングモータの巻き線で
あり、この図では１１Ａ〜１１Ｄの４相巻き線を
例示している。

従来のステツピングモータのマイクロステツプ
制御については文献「ステツピング・モータの基
礎と応用：総合電子出版社：昭和58年９月、第６
版」の52頁以降に説明があるが、２相励磁マイク
ロステツプ駆動方式の場合、巻き線１１Ａと１１
Ｂとに各々電流IA＝IA₁とIB＝IB₁を流すと、ロ
ータ７は角度φ₁に位置決めされ、IA＝IA₂、IB＝
IB₂とすれば角度φ₂になることはよくしられてい
る。この場合tanφ₁＝IA₁／IB₁、tanφ₂＝IA₂／IB₂の関
係がある。

今、第９図ａに示す様に、時刻t₁まで巻き線１
１Ａ及び１１Ｂに各々電流IA₁とIB₁が流れてお
りロータ７の角度がφ₁であつてとし、時刻t₁にお
いて瞬時にIA₂とIB₂に段階状に変わつたとすれ
ば、ロータ７は第９図ｂに示すように振動的な運
動をしつつ最終的には角度φ₂におちつく。ロー
タ７の角度φが最終値φ₂の90％〜110％に到達す
る時刻をt₂とすればt₂−t₁は整定時間と呼ばれる
時間となる。

又、第９図ｂの破線で示す運動はロータ７の運
動が臨界制動に近い場合を示すものであり、この
場合の制定時間はt₂′−t₁となり、明らかにt₂−t₁
より小さい。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記のような従来のステツピングモータ駆動増
幅器は以上のようにロータの振動現象によつて、
整定時間を多く必要とするので磁気デイスク装置
の位置決め機構などにもちいる場合動作時間が不
必要にかかりすぎ磁気デイスク装置の機能を低下
させるという問題点があつた。

この考案は、係る問題点を解決するために、な
されたもので整定時間が最小限ですむステピング
モータ駆動増幅器を得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案に係るステツピングモータ駆動増幅器
はマイクロステツプ駆動増幅回路を改良すること
でロータの振動現象を抑制し、整定時間を短縮さ
せた。

〔作用〕

この考案においては整定時間を短くできるので
磁気デイスク装置の位置決め機構等に用いた場
合、その機能を低下させることはない。

〔考案の実施例〕

以下、この考案の実施例を図について説明す
る。第１図はこの考案に係るステツピングモータ
駆動増幅器を磁気デイスク装置のヘツド位置決め
機構に実施した場合を示す斜視図であり、図にお
いて１は磁気円板、２は磁気ヘツド、３は磁気円
盤１を駆動するスピンドルモータ、４は磁気ヘツ
ド２の位置決め機構、５はラツクピニオン歯車、
６はステツピングモータ、７はステツピングモー
タ６の回転ロータ、８は磁気ヘツド２のピツクア
ツプした信号を増幅するヘツド増幅器、９はステ
ツピングモータ６を駆動するステツピングモータ
増幅器、１０は磁気円盤１上のトラツクであつ
て、対向する磁気ヘツド２により磁気記録再生動
作がなされる。

次に、第１図に示す装置の動作について説明す
る。磁気ヘツド２は位置決め機構４によりトラツ
ク１０上に正確に位置決めされる。即ち、現在磁
気ヘツド２が対向しているトラツク１０の番号が
判つており、次に磁気ヘツド２を対向させるべき
トラツク１０の番号が与えられると、ステツピン
グモータ６の各相巻き線にどのような順序でパル
ス電流を何本入力すればよいかが定められるの
で、増幅器９からその定められた本数のパルス電
流を、定められた順序で各相巻き線に入力すれば
よい。ステツピングモータ６のロータ７は入力さ
れたパルスの本数に対応する回転数だけ回転しラ
ツクピニオン歯車５により回転運動を直線運動に
変換して位置決め機構４を駆動して位置決めを行
う。ただし、このような位置決めでは磁気ヘツド
２が所望のトラツク１０に正確には対向せずオフ
トラツクと称せられる誤差が残ることが多い。こ
の誤差は一般にはサーボトラツクと称する誤差検
出用のトラツクが記録されている磁気デイスクの
面から磁気ヘツドによつて検出され、この誤差に
従つて位置補正が行われる。この位置補正では増
幅器９からステツピングモータ６の各巻き線に流
す電流の電流比を調整する。

第２図は、この考案によるステツピングモータ
駆動増幅器９の回路構成を示す回路図であり、図
において１１はステツピングモータの巻き線で、
説明の都合上Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、の４個の巻き線か
らなる場合について説明する。１２は巻き線選択
回路であつて入力信号ａ，ｂ，ｃ，ｄにより各々
対応する巻き線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを選択する。１３
は巻き線駆動増幅器、１４は第１巻き線群の電流
流出点、１５は第２巻き線群の電流流出点であり
巻き線駆動増幅器１３に接続される。

巻き線１１は４相巻き線（２相巻き線と見ても
よい）で、ＡとＣ、ＢとＤ、とがそれぞれ一対の
巻き線を構成し〔第８図ｂ参照〕ＡとＣとは互い
に反対方向に巻かれ、ＢとＤとは互いに反対方向
に巻かれ、ACの方向とBDの方向は互いに直角
であり、従つてＡとＣとには同時に電流が流され
ることはなく、ＢとＤとには同時に電流が流され
ることがない。ＡとＣとを第１巻き線群、ＢとＤ
とを第２巻線群という。巻き線１１の電流流入端
は並列に接続されて電源の正端子に接続されてい
る。１６は第２増幅器で、この出力はマイクロス
テツプ制御電圧１７として巻き線駆動増幅器１３
に印加される。１８はアナログ信号入力であり、
第２増幅器１６に印加される。１９はデイジタル
動作切り換え信号であり、巻き線駆動増幅器１３
のスイツチ回路２０〔２０Ａ，２０Ｂ，２０ｃで
構成される〕を制御する。１０１，１０２はそれ
ぞれ制御トランジスタ、１０３は共通エミツタ抵
抗、１０４，１０５はそれぞれ制御用増幅器であ
る。電源の正極性端子からの電流は巻き線１１、
巻き線選択回路１２、電流流出点１４，１５、制
御トランジスタ１０１，１０２、抵抗１０３を経
て接地（上記電源の負極性端子）に流れる。

次に第２図に示す回路の動作について説明す
る。デイジタル動作切り換え信号１９が論理
「Ｈ」になるとスイツチ回路２０が動作して２０
Ａによりトランジスタ１０１のベースを論理
「Ｈ」にし、２０Ｂによりトランジスタ１０２の
ベースを論理「Ｈ」にし、２０Ｃにより抵抗１０
３を短絡して巻き線駆動増幅器１３は常時導通常
態となりステツピングモータの巻き線１１には回
路諸元でさだまる全電流がながれる。この状態に
おいて入力信号ａ，ｂ，ｃ，ｄによりステツピン
グモータ６を所望の方向に所望の回転数だけ回転
させる。例えば、第８図ｂを参照し、信号ａを加
え巻き線１１Ａだけに電流を流してステツピング
モータ６のロータ７を巻き線１１Ａに相当する方
向に動かし、次に信号ａを停止し信号ｂを加え巻
き線１１Ｂだけに電流を流してロータ７を巻き線
１１Ａに相当する方向から90°回転して巻き線１
１Ｂに相当する方向に動かし、次に信号ｂを停止
し信号ｃを加え巻き線１１Ｃだけに電流を流して
ロータ７を更に90°だけ回転させ、次に信号ｃを
停止し信号ｄを加え巻き線１１Ｄだけに電流を流
してロータ７を更に90°だけ回転させ、次には信
号ｄを停止し再び信号ａを加えるという方法でス
テツピングモータ６を所望の回転数だけ回転させ
る。このような制御によつて磁気ヘツド２はほぼ
所望のトラツク１０上にくるので、次は微細な位
置補正にうつる。微細な位置補正に移るときはデ
イジタル動作切り替え信号の論理を「Ｌ」にす
る。デイジタル動作切り換え信号入力１９が論理
「Ｌ」のときには、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃはオ
フとなり巻き線駆動増幅器１３はアナログ動作、
即ち、マイクロステツプ制御電圧１７に比例した
電流を第１巻き線群１４と第２巻き線群１５に流
す。この場合巻き線駆動増幅器１３は共通なエミ
ツタ抵抗１０３のため差動的な動作をするように
構成してあるので、第１巻き線群１４の電流を増
加する場合は、第２巻き線群１５の電流は減少す
る。

次に第３図、第４図及び第５図を用いて第２増
幅器１６の動作について詳述する。第３図におい
て、２０はデイジタルアナログ（以下DAとい
う）変換器、２１はマイクロプロセツサであり、
マイクロプロセツサ２１のデイジタル出力はDA
変換器２０に印加され、マイクロステツプ制御電
圧１７を発生させる。第４図はDA変換器２０の
入力デイジタル数ｄと出力Ｖの関係を示す図で、
ｄ＝ｄ１のときＶ＝Ｖ１、ｄ＝ｄ２のときＶ＝Ｖ
２が発生することを表している。なお、入力ｄは
デイジタル信号であるので離散的であるが、図に
おいては連続的な線で表している。第５図はマイ
クロプロセツサ２１を用いてDA変換器２０を制
御する過程を示す図で、第５図ａはマイクロプロ
セツサ２１の出力ｄの時間的変化を示し時刻t1に
おいて出力ｄ１，t2においてｄ２が発生すること
を示す。この出力はDA変換器２０でアナログ信
号に変換されるので、第５図ｂに示すように時刻
t1から時刻t2まで、電圧がＶ１からＶ２までアナ
ログ的に上昇することになる。この電圧がマイク
ロステツプ制御電圧１７として巻き線駆動増幅器
１３に印加されると、ステツピングモータ６によ
り駆動される位置決め機構４は第５図ｃのｘ１か
らｘ２に示すように振動現象を抑制したなめらか
な動作となる。

第６図、第７図は、第２図に示す第２増幅器１
６の他の実施例を示す図で、図において２２は関
数増幅器、Ｒ１〜Ｒ３は各々抵抗器、Ｃはコンデ
ンサである。第６図に示すように関数増幅器の帰
還路にCR回路を接続すると不完全積分形の関数
増幅器となることはよく知られており、Ｊは入
力、Ｖは出力を示す。第７図ａは入力Ｊの時間的
変化を示す図で、時刻t1においてＪ＝Ｊ１からＪ
２に階段状に変化するが、この入力が不完全積分
動作を行う関数増幅器２２を通ると第７図ｂに示
すように時刻t1から最終電圧Ｖ２の90％に達する
時刻t2まで指数関数的に変化する。このような信
号がマイクロステツプ制御電圧１７として巻き線
駆動増幅器１３に印加されると、ステツピングモ
ータ６により駆動される位置決め機構１４は、第
７図ｃのｘ１からｘ２までに示すような振動現象
を抑制した滑らかな運動となる。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案によればステツピング
モータの巻き線駆動増幅器の前段の第２増幅器の
出力であるマイクロステツプ制御電圧の波形がア
ナログ的に変化するのでステツピングモータの回
転ロータの振動現象を抑制でき、整定時間の短
い、より高速で、かつ精密な位置決めができるス
テツピングモータ駆動増幅器を提供できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係るステツピングモータ駆
動増幅器を磁気デイスク装置のヘツド位置決め機
構に実施した場合を示す斜視図、第２図はこの考
案によるステツピングモータ駆動増幅器の回路構
成を示す回路図、第３図、第４図は第２増幅器の
構成を示すブロツク図、第５図はタイムチヤート
図、第６図は第２増幅器の他の実施例を示すブロ
ツク図、第７図はタイムチヤート図、第８図、第
９図は従来の一例をしめす図である。図において
１２は巻き線選択回路、１４は第１巻き線群の電
流流出点、１５は第２巻き線群の電流流出点、１
６は第２増幅器、２０はスイツチ回路、１０１，
１０２はそれぞれ制御トランジスタ、１０３は共
通エミツタ抵抗、１０４，１０５はそれぞれ制御
用増幅器である。なお、各図中同一符号は同一又
は相当部分を示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) ステツピングモータの各相巻き線に順次に、
かつ、循環的に電流を流して該ステツピングモ
ータを所望の回転方向に連続回転せしめる駆動
手段と、上記ステツピングモータの各相巻き線
に流れる電流の大きさを調節することによつて
該ステツピングモータを任意の角度で停止せし
める駆動手段とを有するステツピングモータ駆
動増幅器において、上記スツピングモータの各相巻き線の電流流
入端を並列にして電源の正極性端子に接続した
状態でどの巻き線に電流を流すかを選択する巻
き線選択回路、上記各相巻き線のうち互いに反対方向に巻か
れていて上記巻き線選択回路の選択により同時
に電流が流されることのない一対の巻き線の電
流流出端を互いに並列に接続して構成した各電
流流出点、この各電流流出点に、それぞれのコレクタが
接続された各制御トランジスタ、この各制御トランジスタの各エミツタを互い
に接続した接続点と上記電源の負極性端子（接
地）との間に接続される共通エミツタ抵抗、上記各制御トランジスタの各ベースに、それ
ぞれの制御電圧を加えるよう接続される各制御
用増幅器、この各制御用増幅器の各入力として、時間に
対し連続的に変化する電圧を発生する第２増幅
器、上記各制御トランジスタが上記各制御増幅器
の出力で制御され上記共通エミツタ抵抗によつ
て差動増幅回路として動作するよう接続する
か、又は上記共通エミツタ抵抗を短絡し、かつ
上記各制御用トランジスタに飽和電流を流すよ
う接続するかの切り替えを行う切り替え回路、を備えたことを特徴とするステツピングモータ
駆動増幅器。 (2) 第２増幅器はマイクロプロセツサとデイジタ
ル・アナログ変換器で構成され上記マイクロプ
ロセツサが時間に対し連続的に変化するデイジ
タル信号を出力することを特徴とする実用新案
登録請求の範囲第１項記載のステツピングモー
タ駆動増幅器。 (3) 第２増幅器は矩形波電圧を入力する不完全積
分形の関数増幅器で構成されることを特徴とす
る実用新案登録請求の範囲第１項記載のステツ
ピングモータ駆動増幅器。 (4) 第２増幅器は磁気デイスク装置のトラツキン
グ誤差を入力して時間に対し連続的に変化する
電圧を発生することを特徴とする実用新案登録
請求の範囲第１項記載のステツピングモータ駆
動増幅器。