JPS63257972A - 磁気デイスク装置のヘツド位置決めサ−ボ機構 - 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〕 本発明は磁気ディスク装置のヘッド移動およびヘッド位
置決めに使用するサーボ機構に関する。

〔従来の技術〕

高密度の磁気ディスク装置では磁気ヘッドを目標トラッ
クに高精度で位置決めするためにクローズトループ方式
が用いられている。しかしヘッドが取り付けられている
可動部にはディス久の回転によっｆ生ずる風や、ヘッド
と回路部を接続するフレキシブルケーブルの曲げの力、
重力などＫよる外力が働いているため外力の大きさに比
例して磁気ヘッドが目標トラックからずれて位置決めさ
れてしまう。この位置偏差を減らすために位置制御ルー
プに位置偏差の直流成分を積分する比例積分回路が追加
される。

この比例積分回路の伝達関数Ｇ（ｓ）はＧ（ｓ）＝　１
　＋　−Ｌ− ｓ で表わされ低周波域では積分器として動作するから位置
制御ループの外力に起因する定常位置偏差を零にするこ
とができる。しかしこの比例積分回路を追加する方法だ
けでは応答に時間遅れがあり、目標トラックに向かって
走行する速度制御モードでは動作しておらず、目標トラ
ックに近付いて位置制御モードになった後動作を開始す
るので過渡応答の時間が長くなってしまう。

この点を改善し、サーボ回路が速度制御モードであるか
、位置制御モードであるかにかかわ、りなく常時動作可
能な外力対策の方法として、サーボモータの駆動電流に
比例した電流検出信号と可動部の速度に比例した速度信
号とを用いて外力に比例した信号を作り出しこれを外乱
打ち消し信号としてサーボモータを駆動する電力増幅器
の入力へ加算する磁気ディスク装置のヘッド位置決めサ
ーボ機構が特開昭５９−１４６４８５号に提案されてい
る。

この位置決めサーボ機構においては、電流検出信号が印
加される電流検出信号増幅器と積分器と誤差増幅器とを
縦続接続し、誤差増幅器には更に速度信号が印加され速
度信号と積分器出力との間を誤差を抽出して外乱打ち消
し信号として使用される誤差増幅器出力信号を電流検出
信号増幅器へ帰還した閉ループ構成の外乱打ち消し信号
発生回路が使用されている。この外乱打ち消し信号の動
作は次の通シである。

サーボモータの発生力Ｆは駆動電流Ｉに比例し力定数を
Ｋとすると次式で表わされる。

Ｆ＝ＫＩ 磁気ヘッドの位置決め動作時において、発生力Ｆはニュ
ートンの運動方程式に従って質ｆＭの可動部の加速度に
寄与する成分Ｆ１ ｖ Ｆ、＝Ｍ− ｔ と単に外力に対抗するためだけに必要な成分Ｆ２とを有
する。

Ｆ’＝Ｆ１＋Ｆ。

故に駆動電流及び駆動電流に比例する電流検出信号中に
もこれら２つの成分が存在する。従って積分器によって
電流検出信号を積分してもその積分出力はこれら２つの
成分の積分となシ可動部の速度とは比例しガい。この積
分器出力と速度信号との間の誤差成分を誤差増幅器によ
って取り出せばこれは電流検出信号中に含まれている、
外力に対抗するために生じている成分に対応する。従っ
て誤差増幅器出力信号すなわち外乱打ち消し信号を電流
検出信号増幅器へ帰還すれば電流検出信号増幅器の出力
信号は可動部の加速度に寄与する成分だけとなり、積分
器出力の変化分は速度信号に比例する。このようにして
得られた外乱打ち消し信号を電力増幅器の入力に加わる
主制御信号に加算してやれば、主制御信号には外力に対
抗するために存在していた信号成分がなくなり従って位
置偏差をなくすことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の外乱打ち消し信号発生回路において、磁
気ヘッドを移動させ、目標トラックへ位置決めするとき
ヘッドの位置によって外力が犬きく変化する場合、外乱
打ち消し信号発生回路はヘッドが目標トラックに向かっ
て走行する速度制御モード中にヘッドの位ｔＫ応じて変
化する外力に応答して外力打ち消し信号を発生するよう
動作する。この外力の変化に対する応答速度は外乱打ち
消し信号発生回路の時定数すなわち同回路のオープンル
ープゲインによって決まる。この時定数が長い場合は速
度制御モード中にヘッドの走行と共に変化する外力に追
従できず、ヘッドが目標トラックに到達して位置制御モ
ードに切換えられる時点でその位置での外力を打ち消す
の忙必要な外乱打ち消し信号を正しく発生しておくこと
ができず、位置制御モードに切換え後の過渡応答が悪化
してしまう。

従ってこの過渡応答を良くするためＫは、外乱打ち消し
信号発生回路のループゲインを高くして応答時定数を小
さくする必要がある。しかしながらこの外乱打ち消し信
号発生回路が位置制御主ループの一部として構成される
ために応答時定数を小さくすると位置制御ループの位相
マージンが低下し安定性が減少するので応答時定数を十
分小さくすることができない。

一方近年の磁気ディスク装置においてはアクセスを高速
にするため可動部を軽量化する傾向があるため、可動部
重量に対する外力の大きさの比率が高くなり外力の形番
を受は易くなってきておシこのような磁気ディスク装置
の場合、従来の外乱打ち消し信号発生回路だけでは時定
数の限界のために速度モード中の外力の変化に十分追従
しきれず過渡応答が改善できないという欠点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、駆動電流に比例した力を発生するサーボモー
タを有しクローズトループサーボ方式により複数のデー
タトラックの中の任意の目標トラックにヘッドを位置決
めさせるようにした磁気ディスク装置のヘッド位置決め
サーボ機構であって、入力電圧に比例した駆＠電流をサ
ーボモータに供給する電力増幅器とサーボモータの駆動
電流を検出する手段とサーボモータの速度を検出する手
段と積分器と誤差増幅器とを含み、前記積分器には前記
電流検出手段で得られる電流検出１３号から前記誤差増
幅器の出力信号である外乱打ち消し信号を差し引いた信
号を入力し、前記誤差増幅器には前記積分器の出力とし
て得られる速度推定信号から前記速度検出手段で得られ
る速度信号を差し引いた誤差を増幅するように接続した
外乱打ち消し信号発生回路と、位置決め制御論理回路か
らのサンプルホールド制御信号によって制御され前記外
乱打ち消し信号を入力とし前記電力増幅器の入力に加算
されるサンプルホールド出力信号を出力とするサンプル
ホールド回路とを有する。

〔実施例〕

次に本発ゆｊについて図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の回路図である。本実施例に
おいて、前述した特開昭５９−１４６４８５号の実施例
との違いは、外乱打ち消し信号発生回路ＩＫサンプルホ
ールド回路２を追加した点である。第１図において、ａ
は電力増幅器、ｂは電流検出手段、Ｃは速度検出手段で
ある。ｄ＋　ｅ＋　’＋　Ｌｈ、ｉは演算増幅器でｊは
インバータである。ｄは電流検出信号Ｊ、と外乱打ち消
し信号Ｆとから差出−Ｆを検出し修正電流検出信号Ｊ２
をつくる回路を示す。ｅは積分器を、ｆは積分器ｅの出
力として得られる速度推定信号Ｕ！と速度信号Ｕ０とか
ら誤差Ｕ１−　Ｕｏを検出する誤差増幅器を、ｇは位置
や速度を目標値に近付けるための主制御信号Ｅとサンプ
ルホールド出力信号Ｇとを加算する回路を示す。

ｉとｂは外乱打ち消し信号Ｆを入力としサンプルホール
ド出力信号Ｇを出力するサンプルホールド回路２をそれ
ぞれ構成している。Ｘはヘッドの位置（変位）を表し、
３は位置決め制御論理回路から入力されるサンプルホー
ルド制御（１である。

積分器ｅの積分定数ｒ＠ＸＣ１はその出力である速度推
定信号Ｕ１が速度信号Ｕｏと同じレベルになるように選
ばれる。速度検出手段Ｃとしては、位置情報が書き込ま
れたディスク面（サーボ面）からの読み出し信号を復調
しヘッドの移動と共に三角波状に変化する互いに９０度
位相の異なった２つの位置信号が得られる二相サーボ方
式において、この２つの位置信号を微分し一定の極性と
なるよう順次極性を切換え選択して速度信号を作ること
を想定している。

第１図において外乱打ち消し信号発生回路】はヘッドの
走行中に外力の変化に十分追従できるような応答時定数
を持つようループゲインが高く設定されている。サンプ
ルホールド回路２において差動アンプｈでは ｒＩ！　”　ｒ１３　ｅ　’１４　：’ｌ　５となって
いる。Ｓｌと８２はサンプルホールド制御信号３によっ
てオンオフされるアナログスイッチで、速度制御モード
ではＳ、オン＋　８２オフで、位置制御モードではＳ１
オフ、８２オンとなる。

従って速度制御モードではｉは積分器と１．、−Ｃ働ら
きｈと共に閉ループを構成する。この閉ループの時定数
は外乱打ち消し信号発生回路の時定数よりも更に小さく
選ばれており、速度制却そ−ドではサンプルホールド出
力信号Ｇは外乱打ち消し信号Ｆに十分追従し、て変化す
るので位置制御モ・−ドヘの切°換え時点では、ＧはＦ
にほぼ蝉（７い値を有し７、加算器ｇを経て電力増幅器
ａに加えられるので主制御信号Ｅには外力の影響を受け
かくすることができる。位置制御モードでは、ＳＩがオ
フしＳ２がオンジ７、サンプルホールド出力信号Ｇは位
置制御モードへの切換え時点での値を初期値と１２て時
定数ｒ＋７　Ｘ　Ｃ３によって零）ビルトへ放電シてい
く。

位置制御ループには位置偏差の直流成分を積分する比例
積分回路が追加されており、サンプルホールド回路の放
電時定数ｒ１７　Ｘ　Ｃ３は、位置制御ループの比例積
分回路の応答時定数に比べて十分長く設定される。従っ
て速度制御モードから位置制御モードへの切換え時点で
はサンプルホールド出力信号Ｇによって電力増幅器ａに
外力に対抗するための信号成分が加算されることにより
良好な過渡応答が得られ、その後サンプルホールド出力
信号Ｇはゆっくりと零ボルトになるがその変化が十分遅
いので位置制御ループの比例積分回路が応答［７て外力
に対抗するための信号成分が主制御信号Ｅの中に発生す
ることＫより位置偏差を防ぐことができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように速度制御モードにおけるヘ
ッドの位置変化に伴う外力の変化に十分追従できるよう
応答時定数を小さくしだ外乱打ち消し信号発生回路の出
力にサンプルホールド回路を接続し、速度制御モードで
はサンプルし、位置制御モードではホールドすると共に
サンプルホールド回路の出力を電力増幅器の入力へ加算
することにより、目標シリンダに到達した時点では目標
シリンダにおいて外力に対抗するのに必要な外乱打ち消
し信号の正しい値を発生させておくことができ、従って
位置制御ループの安定性に影褥を与えず、外力にかかわ
らず高速で高精度の位置決め特性を有する磁気ディスク
装置が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第】図は本発明の一実施例を示す回路図である。 １・・・・・・外乱打ち消し信号発生回路、２・・・・
・・サンプルホールド回路、３・・・・・・サンプルホ
ールド制御信号、Ｅ・・・・・・主制御信号、Ｆ・・・
・・・外乱打ち消［７信号、Ｇ・・・・・・サンプルホ
ールド出力信号％　Ｊ＋・・・・・・電流検出信号、Ｊ
２・・・・・・修正電流検出信号、Ｕｌ、・・・・・・
速度信号、Ｕｌ・・・・・・速度推定信号、Ｘ・・・・
・・ヘッド位置、ａ・・・・・−電力増幅器、ｂ・・・
・・・電流検出手段、Ｃ・・・・・・速度検出手段、ｄ
＋　ｅ＋　’ｒ　Ｌ　ｈ＋　ｉ・・・・・・演算増幅器
、ｊ・・・・・・インバータ。　　　　　　　　　　　
　／−一〆゛ 代理人　弁理士　　内　原　　　２″−日　　−Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動電流に比例した力を発生するサーボモータを有しク
   ローズドループサーボ方式により複数のデータトラック
   の中の任意の目標トラックにヘッドを位置決めさせる磁
   気ディスク装置のヘッド位置決めサーボ機構において、
   入力電圧に比例した駆動電流をサーボモータに供給する
   電力増幅器と、前記サーボモータの駆動電流を検出する
   電流検出手段と、前記サーボモータの速度を検出する速
   度検出手段と、積分器と、誤差増幅器と、前記積分器に
   前記電流検出手段で得られる電流検出信号から前記誤差
   増幅器の出力信号である外乱打ち消し信号を差し引いた
   信号を入力し前記誤差増幅器に前記積分器の出力として
   得られる速度推定信号から前記速度検出手段で得られる
   速度信号を差し引いた誤差を増幅するように接続した外
   乱打ち消し信号発生回路と、位置決め制御論理回路から
   のサンプルホールド制御信号によって制御され前記外乱
   打ち消し信号を入力とし前記電力増幅器の入力に加算さ
   れるサンプルホールド出力信号を出力とするサンプルホ
   ールド回路とを有することを特徴とするヘッド位置決め
   サーボ機構。