JPH073432B2 - 位置決め制御装置の速度検出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は位置決め制御装置の速度検出回路に関し、特
に、１相及び２相位置信号サーボシステムの両方式に共
用でき、かつ位置決め制御装置のIC化に好適な速度検出
回路に関する。

（発明の背景） 従来の磁気ディスク装置の位置決め制御装置の一例を、
第４図のブロツク図で説明する。

ディスク13のサーボ面13aには予じめ位置決めの基準と
なるサーボパターンが書き込まれている。データヘッド
11、サーボヘッド12はキャリッジ10に搭載されており、
これらのヘッドはボイスコイルモータ４によって目的の
シリンダに移動するよう駆動される。

スイッチ９はシーク動作とフォローイング動作を選択す
るためのスイッチであり、シーク動作時には接点9aに接
続され、フォローイング動作時には接点9bに接続され
る。なお、フォローイング動作時には破線で示されてい
る回路が成立する。

さて、シーク動作時には、サーボヘッド12により、サー
ボ信号が読出され、そのサーボ信号から位置検出回路５
によって位置信号が作成される。この位置信号はトラッ
ククロスパルス作成回路８に入力され、該回路８からは
サーボヘッド12がトラックを横切る毎にパルスが出力さ
れる。そのパルスはディファレンスカウンタ１に供給さ
れヘッドの現在位置が検出される。また、該ディファレ
ンスカウンタ１には、上位システムから目的のシリンダ
数Ｘが与えられる。その結果、両者の位置の差が検出さ
れ、この差にもとづいて速度発生回路２により所定の速
度パターンが発生される。

一方、速度検出回路７には、パワーアンプ３の出力と位
置検出回路５の出力とが入力し、これによってサーボヘ
ッドの実際の移動速度が検出される。その検出速度は加
算器にフィードバックされることによって速度制御系が
構成される。

この結果、ヘッドはこの系に与えられる速度パターンに
沿って速度制御され、目的のシリンダへ高速に誘導され
る。

シーク動作が終ると、フォローイング動作に移り、スイ
ッチ９を接点9bに切換えることによって位置制御系に切
換えられる。この結果、ヘッドは外乱によって生ずるラ
ンダムな相対位置誤差が零になるように制御される。補
償回路６はサーボ剛性、安定度を高める目的で位置制御
ループに入れられている。

ところで、クローズドループによるサーボ面サーボ方式
を用いてリード・ライトヘッドを目標位置に位置決めさ
せる従来の磁気ディスク装置の位置決め装置には、１相
位置信号サーボシステムを用いたものと、２相位置信号
サーボシステムを用いたものとがあり、ディスクドライ
ブの種類等に合わせていずれか一方のシステムを選択採
用している。前者のシステムはヘッドの移動に伴って生
成される一つの位置信号を用いるものであり、例えば、
特開昭55-97610号公報等に開示されている。また、後者
のシステムはヘッドの移動に伴って生成される位相の90
°異なる二つの位置信号を用いるものであり、例えば、
特開昭56-157506号公報等に開示されている。

これらの二つのサーボシステムは、位置決め精度、制御
性等において一長一短を有している。このためどちらの
システムが良いとは一概には決められない。したがっ
て、必要に応じて良い方のシステムが選択できるように
両システムが共用できる装置を作るのが好ましいが、従
来はこれを実現する装置が提案されていなかった。

また、従来の磁気ディスク装置では、１相又は２相位置
信号サーボシステムの位置決め制御回路は独立した電気
部品で構成されているため、これらの両者を集めたので
は回路が大型化し、最近の小型のニーズに合わないとい
う問題があった。

（発明の目的） 本発明の目的は、前記の従来技術に鑑み、１相,2相位置
信号サーボシステムに共用可能な速度検出回路を提供す
ることにより、両サーボシステムを切り換え使用できる
位置決め制御装置を提供することにある。

他の目的は、IC化に適した速度検出回路を提供するにあ
る。

（発明の概要） 本発明は、サーボヘッド読出し信号から位置信号を作成
し、該位置信号から該サーボヘッドの速度検出を行なう
位置決め制御装置の速度検出回路において、１相位置信
号サーボシステム及び２相位置信号サーボシステムの両
方式に共用できる前記位置信号の微分タイミングを制御
するための微分タイミング制御回路を備えディスクドラ
イブに合ったサーボシステムを選択できるようにした点
に特徴がある。

（発明の実施例） 本発明は位置信号から速度検出を行なうための速度検出
回路７（第４図参照）に含まれる微分タイミング制御回
路に関するものであり、以下第１図〜第３図を用いて、
本発明の一実施例を説明する。

第１図は１相,2相位置信号サーボシステムに共用できる
微分タイミング制御回路を示す回路図、第２図（ａ），
第２図（ｂ）は１相位置信号サーボシステムにおける位
置信号と微分タイミング制御信号のタイムチャート、第
３図は２相位置信号サーボシステムにおける位置信号と
微分タイミング制御信号のタイムチャートである。

第１図において、31は、第２図（ａ）に示されているよ
うに、位置信号の予じめ定められている閾値Th以上のノ
ンリニア領域をハイレベル、該閾値Th以下の領域をロウ
レベルで表わした信号である。また、32は反転位置信号
の前記閾値Th以上のノンリニア領域をハイレベル、該閾
値Th以下の領域をロウレベルで表わした信号である。

33はサーボシステム切換制御信号であり、１相位置信号
サーボシステムで動作させる時にハイレベル、２相位置
信号サーボシステムで動作させる時にロウレベルになさ
れる。35はリバース方向にシークされる時ロウレベルが
選択され、フォワード方向にシークされる時ハイレベル
が選択される。40はヘッドが偶数トラックを検出してい
るときロウレベル、奇数トラックを検出している時ハイ
レベルの信号であり、41はシーク時にロウレベル、フォ
ローイング時にハイレベルになる信号である。

22は２ライン−４ラインデコーダ（以下、２−４デコー
ダと略す）であり、サーボシステム切換制御信号33がハ
イレベルのとき、すなわち、１相位置信号サーボシステ
ム動作時にディスイネーブル状態、該信号33がロウレベ
ルのとき、すなわち、２相位置信号サーボシステム動作
時にイネーブル状態になる。２−４デコーダ22はディス
イネーブル時にその出力端子０〜３の全てにハイレベル
の信号を出力するように動作する。なお、ここで使用し
ている２−４デコーダ22はバイナリセレクト２入力とイ
ネーブル１入力の条件によって、４出力ライン０〜３の
１個をデコードするものである。

27a,27bはＤ−フリップフロップであり、プリセット端
子PRにロウレベルの信号が入力すると、入力Ｄクロック
CPおよびフリップフロップの状態の如何にかかわらずセ
ットされ、リセット端子Ｒにロウレベルの信号が入力す
ると、リセットされる。

第１図の微分タイミング制御回路は、EORゲート21a,21b
および２−４デコーダ22で２相の微分タイミング制御回
路を構成し、それ以外の回路で１相の微分タイミング制
御回路を構成している。

この回路を１相の位置信号サーボシステムで動作させる
ときには、信号33がハイレベルになされる。そうする
と、NANDゲート26a,26bは有効（イネーブル状態）とな
り、前段のフリップフロップ27a,27bのＱ信号がNANDゲ
ート26a,26bのそれぞれを介してANDゲート24e,24fに入
力される。すなわち、２−４デコーダ22のハイレベルの
出力がANDゲート24e,24fに入力されているため、そのゲ
ート24e,24fは有効（イネーブル状態）となる。したが
って、NANDゲート26a,26bの出力信号はANDゲート24e,24
fを介してそのまま信号36,39となる。

信号36,39は微分タイミング制御信号であり、後段の速
度検出回路のスイッチに接続されており、ロウレベル信
号でスイッチがオンになる。

１相位置信号サーボシステムにおいてフォワード方向に
シークする場合には、後述の説明から明らかになるよう
に、信号36および39は、それぞれ第２図（ａ）の波形36
aおよび39aのようになる。したがって、波形36aのロウ
レベルで位置信号のリニア領域▲▼を微分し、波形
39aのロウレベルで反転位置信号のリニア領域▲▼
を微分することによりサーボヘッドの実際の移動速度を
得ることができる。また、リニア領域▲▼と▲
▼の間のノンリニア領域は、パワーアンプの出力電流を
積分することにより速度を検出することができる。

一方、１相位置信号サーボシステムにおいて、リバース
方向にシークする場合には、信号36および39はそれぞれ
第２図（ａ）の波形36bおよび39bのようになる。したが
って、この場合には、反転位置信号のリニア領域▲
▼位置信号のリニア領域▲▼を微分してサーボヘッ
ドの実際の移動速度を検出することができる。

次に、第２図（ｂ）のタイムチャートを用いて１相位置
信号サーボシステムにおいてフォワード方向にシークす
る場合の第１図の回路の動作を詳細に説明する。なお、
この時、信号41はロウレベル、信号35はハイレベルとな
る。

まず、信号41をロウレベルにする前に信号35をハイレベ
ルにしてフリップフロップ27a,27bの初期設定を行な
う。これによって、フリップフロップ27a,27bのＱ出力
は、それぞれ、ハイ，ロウレベルに設定される。

次に、信号41をロウレベルにすると、ANDゲート24a,24c
はディスネーブル、ANDゲート24b,24dはイネーブルにな
る。このため、ANDゲート24a,24b,24cおよび24dの出力
信号61,62,63および64は、第２図（ｂ）に示されている
ように、全てロウレベルになり、フリップフロップ27a,
27bのプリセットおよびリセット状態は解除される。

次いで、信号32がハイレベルになると、ANDゲート24bの
出力信号62がハイレベルとなり、フリップフロップ27a
はリセットされる。このため、フリップフロップ27aの
Ｑ出力はロウレベルとなり、ANDゲート24eの出力信号36
はハイレベルとなる。また、信号32はインバータ23fで
反転されてフリップフロップ27bのクロック端子に入力
し、その立上りでＤ端子に入力している信号をラッチす
る。このため、フリップフロップ27bのＱ出力はハイレ
ベルとなり、ANDゲート24fの出力信号39はロウレベルに
なる。

次に、信号32がロウレベルになった後、信号31がハイレ
ベルになると、フリップフロップ27bはリセットされ、
その出力はロウレベルとなる。また、該信号31はインバ
ータ23dで反転されてフリップフロップ27aのクロック端
子に入力する。フリップフロップ27aはクロックの立上
りでＤ端子の入力信号をラッチし、ハイレベルの信号を
Ｑ端子から出力する。この結果、ANDゲート24e,25fの出
力36,39はそれぞれロウ、ハイレベルになる。

以上の動作が繰り返し行なわれると、第１図の微分タイ
ミング制御回路の出力信号36,39は、それぞれ第２図
（ａ）の波形36a,39aのようになる。なお、第２図
（ｂ）において、シーク信号41がハイレベルの期間はフ
ォローイング動作を示す。

次に、２相位置信号サーボシステムにおいて、フォワー
ド方向にシークする場合の第１図の回路動作を第３図を
用いて説明する。

信号31は位置信号１と位置信号２（位置信号１と位相が
90°異なる）の閾値Th以上のノンリニア領域をハイレベ
ルとした信号であり、信号32は信号31の位相を90°遅ら
せた信号である。

フォワード方向にシークする場合、サーボシステム切換
制御信号33はロウレベルとなり、２−４デコーダ22はイ
ネーブル状態となる。また、NANDゲート26a,26bの出力
は前段のフリップフロップ27a,27bの信号に関係なくハ
イレベルとなる。したがって、ANDゲート24e,24fの出力
は２−４デコーダ22の出力と同レベルになる。すなわ
ち、２−４デコーダ22の出力はそのまま信号36,37,38,3
9となり、後段の速度検出回路のスイッチ制御信号とな
る。

さて、第１図の回路に第３図の信号31,32が入力する
と、EORゲート21a,21bの出力信号は信号31,32がハイレ
ベルの時はロウレベル、信号31,32がロウレベルの時は
ハイレベルになる。したがって、２−４データ22の入力
（A,B）は時間的に（0,0），（1,0），（1,1），（0,
1）とサイクリックに変化する。この結果、該デコーダ2
2の出力端子（0,1,2,3）の出力は、時間的に（0,1,1,
1），（1,0,1,1），（1,1,1,0），（1,1,0,1）と変化す
る。そのタイミングは第３図に示す通りとなる。

いま、信号36〜39の波形をそれぞれ36a〜39aとすると、
波形36aのロウレベルで位置信号１のリニア領域abを、
波形37aのロウレベルで位置信号２のリニア領域gfを、
波形38aのロウレベルで反転位置信号２のリニア領域eh
を、波形39aのロウレベルで反転位置信号１のリニア領
域cdをそれぞれ微分して速度を検出する。

一方、リバース方向にシークする場合の前記出力信号36
〜39の波形をそれぞれ36b〜39bとすると、この波形は第
３図のようになり、これらの波形のロウレベルで位置信
号1,2,反転位置信号1,2のリニア領域がそれぞれ微分さ
れ実速度として出力される。

このように１相位置信号サーボシステムに比べ２相位置
信号サーボシステムの場合は連続的に直線部があるた
め、精度の良い速度検出ができる。

（発明の効果） 発明の速度検出回路によれば、サーボシステム切換制御
信号のハイ，ロウを選択することにより、１相サーボシ
ステム及び２相サーボシステムのどちらの方式でもヘッ
ドの実速度を検出できる。したがって１つの速度検出回
路を両方式に共用できる効果がある。

また、本発明の速度検出回路を位置決め制御用のICに適
用すると、最小限の回路構成で両方式を機能させること
ができ、回路が小型化できるにかかわらず機能付加価値
を高めることができるという極めて大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である１相及び２相位置信号
サーボシステムの微分タイミング制御回路の回路図、第
２図は１相位置信号サーボシステムにおける位置信号、
第１図の回路の主要個所の信号および微分タイミング制
御信号のタイムチャート、第３図は２相位置信号サーボ
システムにおける位置信号と微分タイミング制御信号の
タイムチャート、第４図は磁気ディスク装置の位置決め
制御装置の全体ブロツク図である。 ５……位置検出回路、７……速度検出回路、33……サー
ボシステム切換制御信号、35……リバース信号、36,37,
38,39……第１第2,第3,第４の微分タイミング制御信号

フロントページの続き (72)発明者 春名 利之 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (56)参考文献 特開 昭56−157506（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−26756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−97610（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボヘッド読出し信号から位置信号を作
   成し、該位置信号から該サーボヘッドの速度検出を行う
   位置決め制御装置の速度検出回路において、 １相位置信号サーボシステムまたは２相位置信号サーボ
   システムのいずれか一方を選択するためのサーボシステ
   ム切換制御信号を一入力とする、位置信号の微分タイミ
   ングを制御するための微分タイミング制御回路を備え、 前記微分タイミング制御回路は、前記サーボシステム切
   換制御信号によって有効と無効の切換えが行われる１相
   および２相の回路からなり、 該１相の微分タイミング制御回路は、１相の位置信号の
   ノンリニア領域に対応する第１のレベルと該ノンリニア
   領域以外に対応する第２のレベルを有する第１の信号
   と、前記位置信号を反転した反転位置信号のノンリニア
   領域に対応する第１のレベルと該ノンリニア領域以外に
   対応する第２のレベルを有する第２の信号とを入力と
   し、前記位置信号および反転位置信号の同方向の傾斜を
   有するリニア領域に対応した期間に予定レベルの微分タ
   イミング制御信号を出力し、 前記２相の微分タイミング制御回路は、互いに90°位相
   のずれた第１および第２の位置信号のノンリニア領域で
   第１のレベル、該ノンリニア領域以外で第２のレベルを
   有する第３の信号と、該第３の信号の位相を90°ずらせ
   た第４の信号とを入力とし、前記第１、第２の位置信号
   および第１、第２の反転位置信号の同方向の傾斜を有す
   るリニア領域に対応した期間に予定レベルの微分タイミ
   ング制御信号を出力し、 前記１相位置信号のサーボシステムまたは前記２相位置
   信号サーボシステムの両システムに共用できるようにし
   たことを特徴とする位置決め制御装置の速度検出回路。