JPS63136366A - 磁気デイスク装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、磁気ヘッド駆動用モータの電源電圧が変化
したときに、磁気ヘッドを、最短のアクセスタイムで目
的トラックに移動できるようにした磁気ディスク装置に
関する。

［従来の技術］ 大量の情報を処理する最近のコンピュータシステムにお
いて、ランダムアクセスファイルは不可欠のものであり
、ファイルの性能がシステムの性能を左右するといって
も過言ではない。この種のランダムアクセスファイルの
中心をなすものが、磁気ディスク装置であり、一層の性
能の向上が強く要請されている。磁気ディスクの性能の
要素としては、次の二つが代表的なものである。

■トラック密度の増加 ■アクセスタイムの向上 この内、アクセスタイムを向上させるためには、磁気ヘ
ッドのキャリッジを駆動するモータに印加しつる最大電
圧を加え、かつモータとキャリッジの機械的時定数を最
小に設定することが望ましい。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来の磁気ディスク装置においては、モータ
駆動系の電源は、ロジック系の電源と比較して簡易なし
のを使用しているので、電源変動の影響を受けやすい。

そして、電源電圧が２０％程度低下すると、モータが規
定の速度で動作しなくなるといった事聾を招いている。

すなわち、印加電圧の低下により、モータのブレーキ力
が不足し、速度指令に追従できなくなってしまう。この
ため、速度指令を所定の値だけ下げておかないと、シー
クエラーを引き起こしてしまう。また、速度指令を下げ
ると、アクセスタイムの悪化を苔起する。

この発明は、このような背景の下になされたもので、電
源電圧の変動に応じて速度指令を変えることにより、ヘ
ッド駆動用モータの性能を最大限まで発揮させ、最短の
アクセスタイムで磁気ヘッドの位置決めを行うことので
きろ磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

また、目的トラックの近傍で、きめ細かい速度制御（減
速制御）を行うことにより、モータの最大減速度に近い
値で減速できるようにした。

［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にこの発明は、ディスク面に
対向して設けられた複数の磁気ヘッドと、該磁気ヘッド
を前記ディスクの径方向に往復動させるキャリッジと、
該キャリッジを駆動するサーボモータと、該サーボモー
タの回転を検出し、その回転量に対応する信号を出力す
るエンコーダと、該エンコーダの出力から前記磁気ヘッ
ドの移動速度と位置とを求める判定手段と、前記磁気ヘ
ッドの位置に応じた速度指令を出力する速度指令発生手
段と、前記磁気ヘッドの移動速度を前記速度指令に追従
させる制御手段と、前記サーボモータの電源電圧を基準
電圧と比較する比較手段とを具備し、前記速度指令発生
手段は、前記比較手段の出力により、前記速度指令を変
化させることを要旨とする。

また、前記磁気ヘッドが目的トラックに近付いたとき、
前記速度指令を、所定のトラックピッチ毎に段階的に減
少させることを特徴とする。

更に、目的トラックまでの残り移動トラック数が、予め
設定した値に達したときに、前記速度指令を減少させる
トラックピッチを小さくすることを特徴とする。

［作用］ 上記構成によれば、ヘッド駆動用モータの電源電圧が、
比較手段によって常時監視される。そして、電源電圧に
応じて前記モータの速度指令が形成される。すなわち、
電源電圧が基準電圧より低いときには、速度指令の減速
パターンを暖やかなものとし、高いときには急峻なもの
とする。これにより、電源電圧に応じた最適の減速パタ
ーンで、磁気ヘッドを目的トラックに停止させることが
可能となり、アクセスタイムの短縮と、位置決め精度の
向上とを図ることができる。

また、目的トラックの近傍では、速度指令をきめ細かく
下げていくようにしたので、確実、かつ正確な位置決め
を行うことができる。

［実施例コ 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明の一実施例によるヘッド位置決め系
の構成を示すブロック図である。図において、ｌはディ
スクであり、４枚のディスクｌが、スピンドルモータ２
によって一体に回転される。

ディスクｌの各面（８面）には、これらと対向してヘッ
ド３が設けられている。８個のヘッド３は、キャリッジ
４によってディスクｌの径方向に一体に往復動され、所
定のトラック上に位置決めされる。すなわち、キャリッ
ジ４は、スチールベルト５とプーリ６とを介して、ＤＣ
トルクモータ７の軸に連結され、ＤＣトルクモータ７の
正・逆回転運動を直線往復運動に変換する、いわゆるリ
ニヤ・キャリッジ機構であり、ヘッド３をディスク１面
上に注復動させる。なお、上記ＤＣトルクモータ７は、
３相の直流トルクモータであり、以下、単にＤＣトルク
モータ７という。

ＤＣトルクモータ７の回転角は、このモータ７と一体に
構成された光学エンコーダ８によって検出される。光学
エンコーダ８は、トラックゼロ信号ＴｒＯと、２系列の
信号Ａ、Ｂとを出力する。ここで、トラックゼロ信号Ｔ
ｒＯは、ヘッド３が最外周のシリンダ（ゼロトラック）
に位置決めされているときに出力される信号であり、信
号Ａ、Ｂは、第２図（ａ）に示すように、位相差が９０
°の近似サイン波状の信号である。ここで、信号Ａ、Ｂ
は、ヘッド３が４トラツク分移動する毎に１周期分出力
される。つまり、信号Ａ、Ｈの１／４周期が１トラツク
に相当する（第２図（ｂ）参照）。

光学エンコーダ８の出力は、アンプ９によって増幅され
、信号Ａ、Ｂは位置検出回路ＩＯに供給される。位置検
出回路ＩＯは、信号Ａ、Ｂを４逓倍し、第２図（ｂ）に
示すような鋸歯状波形の位置フィードバック信号Ｐｆを
形成する。位置フィードバック信号Ｐｆの１周期は、ｌ
トラックに相当し、トラック中心が、波形振幅の中心に
一致するようになっている。信号Ａ、Ｂは、また、速度
検出回路１２に供給され、その微分値からヘッド３の移
動速度が検出され、速度フィードバック信号Ｕｆが形成
される。そして、位置フィードバック信号Ｐｆと速度フ
ィードバック信号Ｕｆとが、フィードバック信号として
アナログスイッチ１３の入力端に供給される。

次に、上記トラックゼロ信号ＴｒＯはコンパレータ１５
に、信号Ａ、Ｂは、位置検出回路１０を通してコンパレ
ータ１６．１７にそれぞれ供給され、パルス状の信号Ｔ
Ｏ９φＣ１φＤに変換され、ＣＰＵ２０に供給される。

また、信号φＣ１φＤは、シーク方向検出回路Ｉ８とト
ラック通過信号作成回路１９とに供給され、シータ方向
の判定と、トラック通過の判定がなされ、その結果がＣ
ＰＵ２０へ送られる。

ＣＰＵ２０には、ＲＯＭ２１が接続されている。

ＲＯＭ２１は、制御プログラムの他、ＤＣトルクモータ
７の速度指令パターンを記憶している。この速度指令パ
ターンは、第３図に示すようにヘッド３の位置と、ＤＣ
トルクモータ７の電源電圧とによって決まるものである
。

すなわち、電源電圧の高／低に対応して、速度指令パタ
ーンＣ１／Ｃ２が存在し、これらが使い分けられろ。ま
た、目的トラックまでの残り移動トラック数ｎにより、
次のような速度指令パターンＣが設定されている。

■ｎ＞ｎ２のとき（ｎ２は予め設定された値）速度指令
パターンＣとして最大速度Ｖ　ｍａｘが設定される。こ
の場合、最大速度Ｖ　ｍａｘは電源電圧に応じて変動す
る。

■ｎ２≧ｎ＞ｎｌのとき（ｎｌは予め設定された値）速
度指令パターンＣとして段階的に減少する値が設定され
る。この場合、速度指令パターンＣは、一定のトラック
ピッチｍ２毎に減少するようになっている。なお、値ｍ
２の代表的な値は２である。

■ｎｌ≧ｎ＞Ｏのとき 一定のトラックピッチｍｌ（＜ｍ２）毎に段階的に減少
する速度指令パターンＣが設定される。なお、値ｍ２の
代表的な値は１である。

こうして、ヘッド３は、目的トラックに近付くほど、ゆ
っくりと、かつきめ細かく移動される。

そして、目的トラックの所では、第２図（ｂ）に示す位
置フィードバック信号Ｐｆによって最終的に位置決めさ
れ、ヘッド３が目的トラック上に停止される。

再び、第１図に戻り、上記電源電圧は、電源電圧監視回
路２４によって監視される。この監視回路２４は、コン
パレータ２４ａと、電源電圧Ｖｄを分圧してコンパレー
タ２４ａの非反転入力端に供給する分圧抵抗２４ｂ、２
４ｃとから構成され、コンパレータ２４ａの反転入力端
に基準電圧Ｖｒが供給されている。よって、電源電圧Ｖ
ｄが基部電圧Ｖｒより高いときには、コンパレータ２４
ａの出力は“Ｉ−ルベルとなり、低いときには“Ｌ”レ
ベルとなる。このコンパレータ２４ａの出力は、ＣＰＵ
２０に供給される。ＣＰＵ２０は、このコンパレータ２
４ａの出力が“Ｈ”レベルのときは速度指令パターンＣ
Ｉを、“し”レベルのときは速度指令パターンＣ２を、
ＲＯＭ２１から読み出す。

読み出された速度指令パターンＣ（ＣＩまたはＣ２）は
、ＣＰＵ２０にて加工され、速度指令が形成される。こ
の速度指令は、データラッチ回路２５にラッチされ、Ｄ
／Ａ変換器２６に送られる。

Ｄ／Ａ変換器２６はこの速度指令をアナログ値に変換し
、加え合わせ点２７に供給する。加え合わせ点２７では
、速度検出回路Ｉ２から供給された速度フィードバック
信号Ｕｆを速度指令から減じ、その偏差をサーボアンプ
２８に送る。サーボアンプ２８は、該偏差を増幅し、補
償回路２９を介して駆動回路３０を制御する。駆動回路
３０は、偏差に応じてＤＣトルクモータ７を駆動する。

この場合、アンプ９から送られる相切替信号Ｐ　、Ｑ　
、ＲによってＤＣトルクモータ７の相切替を行う。こう
して、ＤＣトルクモータ７は速度指令パターンＣに追従
するようにフィードバック制御される。

一方、ヘッド３が目的トラックのほぼ上にくると、ＣＰ
Ｕ２０は、速度制御から位置制御に切り換える。すなわ
ち、アナログスイッチ１３を切り換えて、加え合わせ点
２７に位置フィードバック信号Ｐｒを供給するとともに
、データラッチ回路２５に位置指令を供給する。位置指
令は、ディスクｌのサーボセクタｌａに書き込まれたサ
ーボデータをヘッド３によって読み取り、ヘッドアンプ
３１で増幅した後、データ面サーボ検出回路３２で検出
した位置ずれ量から構成される装置指令は、データラッ
チ回路２５から、Ｄ／Ａ変換器２６を介して加え合わせ
点２７に送られ、位置フィードバック信号Ｐｒと突き合
わされ、これらが一致するように、サーボアンプ２８、
補償回路２９、駆動回路３０によって、ＤＣトルクモー
タ７が回転制御される。

上述した本実施例の構成が、従来のものと異なる点を要
約すると、次の通りである。

■ヘッド駆動用のＤＣトルクモータ７の電源電圧Ｖｄを
監視する監視回路２４を設けた点。

■電源電圧Ｖｄに応じて、複数系列の速度指令パターン
をＲＯＭ２１に格納した点。

■監視回路２４が検出した電源電圧Ｖｄに応じた速度指
令パターンＣ（ＣｔまたはＣ２）を、ＲＯＭ２１から読
み出し、これに基づいてＤＣトルクモータ７の速度制御
を行う点。

■目的ヘッドの近傍できめ細かい速度制御が行えるよう
に、目的ヘッド付近では、速度指令パターンＣを減少さ
せるトラックピッチを細かく設定した点。

次に、ヘッド３が現在位置からｎトラック離れた目的ト
ラックまで移動する場合を例にとって、この実施例のシ
ーク動作を説明する。

シーク動作は、目的トラックの範囲に到達するまでは速
度制御モードで行い、到達した時点で位置制御モードに
切り換えて、目的トラックの真上にヘッド３を位置決め
する。上記速度制御モードは、第３図に示すような、残
り移動トラック数ｎによって変化する速度指令パターン
Ｃに基づいて行なわれる。また、位置制御モードは、デ
ィスクｌのサーボセクタ１ａに書き込まれたサーボデー
タに基づいて行なわれる。以下、速度制御モードと位置
制御モードとに大別して説明する。

（１）速度制御モード 速度制御モードにおいては、ＣＰＵ２０は、アナログス
イッチ１３を第１図に示す位置に切り換え、速度フィー
ドバック信号Ｕｆが加え合わせ点２７に供給されるよう
にする。一方、データラッチ回路２５、Ｄ／Ａ変換器２
６を通して、加え合わせ点２７に速度指令を送り、この
速度指令と速度フィードバック信号Ｕｆとが一致するよ
うに、ＤＣトルクモータ７をフィードバック制御する。

すなわち、上記速度指令と速度フィードバック信号Ｕｒ
との偏差をサーボアンプ２８に送り、補償回路２９、駆
動回路３０を通して、ＤＣトルクモータ７をフィードバ
ック制御し、その速度を速度指令に追従させる。

この場合、速度指令を決定する速度指令パターンは、Ｄ
Ｃトルクモータ７の電源電圧Ｖｄに応じてＲＯＭ２１か
ら読み出され、自動的に切り換えられる。すなわち、監
視回路２４の出力が“Ｈ”レベルのときは速度指令パタ
ーンＣＩが　ＩＩＬ”レベルのときは速度指令パターン
Ｃ２がＲＯＭ２１が読み出され、これから速度指令が形
成され、速度制御が実行される。この速度制御は、残り
移動トラック数ｎによって、以下の３つの制御ステージ
をとる。

■最大速度制御 残り移動トラック数ｎが、第３図に示すｎ２より大きい
場合、速度指令は最大値とされる。従って、ヘッド３は
最大速度で移動する。このとき、ヘッド３のトラック通
過数は、トラック通過信号作成回路１９からの信号に基
づいて、ＣＰＵ２０が計数する。そして、残り移動トラ
ック数がｎ２になると、ｍ２）ラックピッチ制御に移る
。

２ｍ２）ラックピッチ制御 残り移動トラック敗ｎがｎ２〜ｎｌの間では、第３図に
示すように、ｍ２本（例えば２本）のトラックピッチで
、速度指令が段階的に減らされていく。

そして、残り移動トラック数ｎがｎｌになると、次のｍ
ｌトラックピッチ制御に移行する。

■ｍＬｍｌトラックピッチ 制御移動トラック数ｎがｎ１〜０の間では、第３図に示
すように、ｍ１本（例えば１本）のトラックピッチで、
速度指令が段階的に減らされていく。

そして、残り移動トラック数がＯになったとき、つまり
、ヘッド３が目的トラックの範囲に到達したときに、位
置制御モードに移行する。

（２）位置制御モード 位置制御モードに移行すると、ＣＰＵ２０は、アナログ
スイッチ１３を切り換え、加え合わ仕点２７に位置フィ
ードバック信号Ｐ「を供給するようにする。また、デー
タ面サーボ検出回路３２から供給された位置ずれ量から
位置指令を形成し、データラッヂ回路２５と、Ｄ／Ａ変
換器２６とを介して、加え合わせ点２７に供給し、位置
指令と位置フィードバック信号Ｐｆとが一致するように
制御する。これにより、光学エンコーダ８とデータ面と
の伝達系の誤差が補正され、ヘッド３が目的トラックの
真上に位置決めされる。

こうして、電源電圧Ｖｄに応じて、最適の速度指令パタ
ーンＣｔまたはＣ２が選択されてシーク動作が行なわれ
る。従って、ＤＣトルクモータ７の能力を十分に活用す
ることができる。また、目的トラックの近傍では、きめ
細かい位置決め制御が行なわれるから、高精度の位置決
めを実現できる。

なお、上記実施例では、速度指令パターンをシーク動作
の開始時に選択し、このシーク動作が完了するまでは、
同一の速度指令パターンによって速度制御をするように
したが、シーク動作の途中で電源電圧が変化したときに
は、その時点で、速度指令パターンを取り替えてシーク
動作を続けるようにしてもよい。

また、電源電圧の監視切り換えは、２段階としたが、こ
れに限定されず、３段階以上としてもよい。さらに、目
的トラックの付近で、速度指令を減らしていくときのト
ラックピッチｌｌｌ１　、ｍ２は、１以下でもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、ヘッド駆動用モータ
の電源電圧に応じた速度指令パターンを選択して、ヘッ
ド駆動モータの速度制御を行うようにしたので、従来の
サーボモータ駆動系のフィードバック制御系に大きな変
更を加えることなく、次の効果をあげることができる。

■シーク時の電源電圧に適った最適の速度指令パターン
で、ヘッド駆動用モータの回転制御が行なわれる。よっ
て、モータの性能を最大限に活用することができ、サー
ボモータ駆動系のコストパーフォーマンスを向上させる
ことができる。

■目的トラックの近傍で、きめ細かい制御に切り換える
ようにしたので、精度の高い位置決めが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるヘッド位置決め系の
構成を示すブロック図、第２図は光学エンコーダ８の出
力信号Ａ、Ｂと、これから構成される装置フィードバッ
ク信号Ｐｆとを示す波形図、第３図は速実指令パターン
ＣＩ、Ｃ２を示す図である。 ｌ・・・・・・ディスク、 ｌａ・・・・・・サーボセクタ、 ３・・・・・・ヘラ）’（磁気ヘット）、４・・・・・
・キャリッジ、 ７・・・・・・ＤＣトルクモータ（サーボモータ）、８
・・・・・光学エンコーダ、１０・・・・・・位置検出
回路、１２・・・・・・速度検出回路（１０，１２は判
定手段）、２０・・・・・・ＣＰＵ。 ２１・・・・・・ＲＯＭ（２０，２１は速度指令発生手
段）、２４・・・・・・監視回路（比較手段）、２８・
・・・・・サーボアンプ、 ２９・・・・・・補償回路、 ３０・・・・・・駆動回路（２８〜３０は、制御手段）
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディスク面に対向して設けられた複数の磁気ヘッ
   ドと、該磁気ヘッドを前記ディスクの径方向に往復動さ
   せるキャリッジと、該キャリッジを駆動するサーボモー
   タと、該サーボモータの回転を検出し、その回転量に対
   応する信号を出力するエンコーダと、該エンコーダの出
   力から前記磁気ヘッドの移動速度と位置とを求める判定
   手段と、前記磁気ヘッドの位置に応じた速度指令を出力
   する速度指令発生手段と、前記磁気ヘッドの移動速度を
   前記速度指令に追従させる制御手段と、前記サーボモー
   タの電源電圧を基準電圧と比較する比較手段とを具備し
   、前記速度指令発生手段は、前記比較手段の出力により
   、前記速度指令を変化させることを特徴とする磁気ディ
   スク装置。
2. （２）前記磁気ヘッドが目的トラックに近付いたとき、
   前記速度指令を、所定のトラックピッチ毎に段階的に減
   少させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   磁気ディスク装置。
3. （３）目的トラックまでの残り移動トラック数が、予め
   設定した値に達したときに、前記速度指令を減少させる
   トラックピッチを小さくすることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の磁気ディスク装置。